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高表面能防静电聚烯烃薄膜

聚烯烃薄膜如聚乙烯、聚丙烯等常作为包装材料的内层而被广泛使用。随着软塑包装工业的快速发展以及高新技术的开发与应用，聚烯烃薄膜不断被赋予新的特殊功能，而防静电聚烯烃薄膜就是需求较为迫切的一种。目前市场化的防静电聚烯烃薄膜，因其属极性材料、表面能低、双表面电阻值低，难以进行电晕处理，因而不能与其他塑料基材复合成层状包装材料；单质防静电聚烯烃薄膜的机械物理性能低，限制了其广泛应用。软塑包装界亟须开发一种表面能高、能够与其他基材可靠复合的防静电聚烯烃薄膜。

制作工艺

1．工艺优选

目前防静电聚乙烯薄膜常用的制作工艺是吹膜法。而吹膜法制作的防静电聚乙烯薄膜因其内、外表面电阻率低(ps在105一109范围内)，无法进行电晕处理。作为非极性材料，其表面能低，不能与其它基材进行到目前为止何国良已向国良铜材投入了3000多万元复合。单质薄膜的机械物理性能如水蒸气渗透率、拉伸强度、断裂力、耐戳穿等不能满足电子、化工、及军工产品对包装材料的使用要求，只可用于对静电敏感的烟火药剂等粉剂产品及微电子产品的内衬包装。有的采用挤出复合工艺制作层状包装材料，但缺点是剥离强度低，制袋后封口强度不能满足使用要求。经过充分论证，选用三层共挤(ABC)吹膜工艺制作。即将半导电粒子按一定比例加入A层(热封层)，对C层(复合层)进行电晕处理，即可制得复合级防静电聚乙烯薄膜。

2．设备选型

选用三层塑料共挤吹塑复合膜机组，型号为SJGM—Z45．5030—3。

长径比是30：1，螺杆转速(r／min)是15—150，螺杆直径(mm)是45；50；45。

3．工艺要点

a.原材料及配方

原材料及配方见表1。

A层(热封层)所加粒子的配方是工艺要点之一，加入半导电粒子的比例要根据其有效物(导电碳黑)的含量确定。要找准加入半导电粒子的临界量，若加入量高于临界量，则在进行电晕处理时极易产生薄膜被电火花击穿现象，且增加产品成本；若加入量远低于临界量，则薄膜的电阻率高于1012，近似绝缘，不具备防静电功能。因而探索加入半导电粒子的临界量以及导电碳黑含量和表面电阻率的关系曲线，是该项目的重要课题。其次是要选择MFR(熔体流动速率)较高、塑化良好的半导电粒子；且注意半导电粒子、LDPE、LLDPE三者的粘流温度、MFR(熔体流动速率)尽可能接近，有利于加工温度的控制。

b．三层挤出机的加工温度

三层挤出机的加工温度见表2。

c．A层(内层)挤出机的加低黏度PVA产品销量5500吨工温度

牛导电粒子的有效成分是导电碳黑。若挤出机的加工温度太高，易破坏碳黑的体相结构，甚至发生炭化现象，不仅塑性和机械性能下降，而且起不到防静电效果。因而在保证A层塑化良好的情况下，应适当降低A层挤出机的加工温度。

d．研制了具有自主知识产权的全电动注射机数控装置、电液伺服注射机专用数控装置、多种规格的伺服驱动系统和交换永磁同步伺服机电挤出机的挤出量

挤出机的挤出量分别通过各自挤出机螺杆的转速来控制，三层挤出机的螺杆的转速见表3。

A层挤出量也是该工艺的关键点之一，A层挤出量太大，则A层薄膜的厚度增加，整体薄膜的导电性能增强，在进行电晕处理时极易产生薄膜被电火花击穿现象，同样增加产品成本，且封口强度变差；若A层挤出量太小，则A层薄膜的厚度降低。根据导电碳黑的导电机理，导电络的形成是三维的，并与薄膜的厚度有关系。A层薄膜的厚度太低，无法形成导电络，无防静电效果。

e．电极间的距离及电晕处理电压

电晕处理使薄膜表面具有更高的能量以及附着性。其原理是利用高频率高电压对塑料表面进行电晕放电，产生低温等离子体，塑料表面产生游离基反应，而使聚合物发生交联，表面分子氧化产生极性，且表面变粗糙，增加其对极性溶剂或粘合剂的润湿性。电晕处理效果与输入高压、薄膜厚度、电极间的距离有关系。电极间的距离一般在1mm一1.5mm范围，在吹制普通聚乙烯薄膜时，因其是绝缘材料，介电常数(介电常数是衡量材料所具有的蓄电能力)高，耐电压强度高。在吹制防静电聚乙烯薄膜时，因其电阻率低，介电常数低，耐电压强度低，则易出现电火花击穿现象，因而应适当调小电极间的距离及电晕处理电压。电晕处理电压为5KV。

产品性能对制作的防静电聚乙烯薄膜做主要性能测试，测试结果见表4。

从上表得出结论，该产品不仅具有防静电性能，其技术指标满足GB／T4456—1996《包装用聚乙烯薄膜》的要求，由于其表面能较高，可与其他料基材进行干式复合成层状包装材料。

新开发的复合级防静电聚乙烯薄膜，由于其表面能较高(表面润湿张力≥38 dyn／cm)，可与其他塑料基材复合成层状包装材料。复合后包装材料的水蒸气渗透率、拉伸强度、断裂力、耐戳穿等机械物理性能优异，满足电子、化工、民爆及军工产品对包装材料的使用要求。

作者/杨虎林 张虎生 马建军

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