三層共擠聚烯烴熱收縮薄膜的時(shí)延效應

第18卷第6期高分子材料科學(xué)與工程Vol.18,No. 62002年11月POLYMER MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERINGNov. 2002三層共擠聚烯烴熱收縮薄膜的時(shí)延效應溫紹國'，周持興'，梁志明'，王松堯2(1上海交通大學(xué)高分子材料研究所，上海200240; 2浙江紹興富陵塑料制品有限公司.浙江紹興312075)摘要:考察了儲存時(shí)間對聚烯烴熱收縮薄膜(POSF)綜合性能的影響,研究發(fā)現，隨儲存時(shí)間增加,(1)POSF的熱收縮速率(UsR)遞減,但熱收縮率(SR)基本不變;(2)摩擦系數(COF)歷經(jīng)迅速降低后緩慢增加,直至穩定。文中首次定義了熱收縮速率。關(guān)鍵詞:聚烯烴熱收縮膜;收縮率;收縮速率;摩擦系數;時(shí)延效應中圖分類(lèi)號:TB43文獻標識碼:A文章編號:1000-7555(2002 )06-0190-03聚烯烴熱收縮薄膜(POSF)是近年來(lái)出現1.3 薄膜性能測定的新型環(huán)保熱收縮包裝材料[1。它既克服了薄膜動(dòng)態(tài)摩擦系數(COF)用承德實(shí)驗設備PVC熱收縮膜耐低溫性能差、儲存條件要求苛儀器廠(chǎng)動(dòng)態(tài)摩擦系數測定儀按國標GB1006-刻的缺點(diǎn)[2],又避免了PP熱收縮膜耐撕裂性88測定;薄膜的拉伸性能,用承德薄膜拉伸實(shí)能差,PE收縮膜霧度大的性能弱勢[3.4],可同時(shí)驗機按國標GB1042- -92測定;收縮率(SR)用具有高透明、耐低溫、高強度、耐揉搓的綜合性烘箱測定。能。因此，發(fā)展非常迅速,1998~2001年度平均6(C)遞增高達100%。但目前為止,有關(guān)POSF生產(chǎn)80120 _8經(jīng)驗積累和技術(shù)研究不多,相關(guān)理論研究報道更少[5.1。引進(jìn)生產(chǎn)線(xiàn)多停留在能生產(chǎn)POSF的巴1- SR curve-般技術(shù)水平上,缺乏創(chuàng )新,甚至常常因對制備T= 120C[sAin40工藝和儲存機理不理解而造成重大損失。為確T~ sR curvep定POSF的有效存儲時(shí)間,本文詳細考察了POSF收縮特性,表面性能隨存儲時(shí)間的變化。。2505001實(shí)驗部分4(0)Fig. 1 The temp. ~ SR and time~ SR curve of POSF1.1POSF制備sample: 4-23S-A, 19 μm.采用雙泡管膜法,用POLYTECH三層共2結果與討論擠熱收縮生產(chǎn)線(xiàn)制備,成品最大折徑幅寬為2.1POSF的收縮率與收縮速率1900 mm。配方:表層PP為美國Montell的5C39F;芯層LLDPE為DOW的2045C;抗靜POSF的SR隨收縮溫度或受熱時(shí)間的變電劑、爽滑劑和抗粘連母粒均為進(jìn)口產(chǎn)品。原料化曲線(xiàn),稱(chēng)為收縮曲線(xiàn)。制備樣品典型的定時(shí)溫用多旋轉槳高速拌混機預混合2 min,而后抽度收縮曲線(xiàn)(temp.~SR)和恒溫時(shí)間收縮曲線(xiàn)吸進(jìn)料制膜。中國煤化工由Fig. 1可知.temp. ~1.2 時(shí)效處理MHCNMHG縮熱力學(xué)的概念,從中膜卷存儲在時(shí)效室自然垂直放置,室溫(25叮猶苻溥娛收泊率的溫度敏感性(Sremp.~sx和極限收縮率。time~SR曲線(xiàn)反映了薄膜收縮動(dòng)力士5)C由空調控制。。收稿8硼方數據- 25;修訂日期:2001- 06-12作者簡(jiǎn)介:溫紹國(1965-).男.博士,副教授.第6期溫紹國等:三層共擠聚烯烴熱收縮薄膜的時(shí)延效應191學(xué)概念,從中可獲得POSF的收縮速度和收縮隨存儲時(shí)間增加,薄膜沿MD方向自然松弛造過(guò)程信息。成了收縮力降低,從而MDSR/TDSR漸趨-實(shí)驗發(fā)現,有時(shí)POSF雖具有很高的SR,但應用于高速包裝線(xiàn)上,收縮效果并不理想,這顯然,制備中降低收卷張力或適當延長(cháng)說(shuō)明表征和應用POSF必須同時(shí)考慮其收縮率POSF的存儲時(shí)間，有利于POSF縱橫向收縮和收縮速率。但目前有關(guān)熱收縮薄膜的研究很更均勻。欲獲得外觀(guān)理想、收縮均勻的POSF,少,熱收縮速率(vsR)尚無(wú)通量表示。此處定義分切前薄膜應時(shí)效處理120h以上。根據上述收縮速率為薄膜收縮到最終收縮率-半所需時(shí)結果,通過(guò)調整收卷張力、時(shí)效時(shí)間,獲得了在間(t1/2)的倒數,單位s-',即包裝線(xiàn).上應用效果非常理想的薄膜。VsR= 1/t/2(1)2.3存儲時(shí)間對POSF收縮速率的影響其中12由time~SR曲線(xiàn)中求取,當t=120 CPOSF縱向收縮速率Usp(MD)和橫向收縮時(shí),給定樣品的1/2=60s,Usr=0.0167 s-。速率UsR(TD)隨存儲時(shí)間的變化見(jiàn)Fig.3。由顯然,收縮溫度升高,Usp增加,根據不同溫Fig. 3可知,POSF的VsR(MD)和VsR(TD)隨存度的V'sR可以求出收縮活化能。從而可從理論計儲時(shí)間增加,變化趨勢并不完全一致。 UsR(TD)算給定操作條件下,POSF在包裝線(xiàn)上的理論隨存儲時(shí)間延長(cháng)呈線(xiàn)性降低,而UsR(MD)則呈包裝速度。先增后降的變化。Usp(MD) 變化轉折點(diǎn),正是2.2存儲時(shí)間對POSF收縮率的影響Fig.2中完成室溫收縮的時(shí)效點(diǎn)。POSF沿機器拉伸方向(縱向)收縮率0.04(MDSR )和吹脹方向(橫向)收縮率(TDSR)隨. 0.03 |存儲時(shí)間的變化見(jiàn)Fig. 2。由Fig. 2可知，區0.02POSF的極限縱向收縮率(MDSR)和橫向收縮0.01率(TDSR),隨存儲時(shí)間增加而下降,初始(<。 0.04120 h)時(shí)均逐步下降3%~4%,而后下降趨勢.0.03減緩,直至基本保持不變。初始的SR降低是因.。0.02低溫收縮造成的,這一收縮從Fig.1的曲線(xiàn)上0.01!300600900已有反映。e(h)Fig. 3 Relationship between V'sk of POSF and keep time85sample:4-23S-A. 19 pμm, t=120 C.POSF的UsR(TD)隨存儲時(shí)間增加而降圖7c低,是薄膜中取向分子鏈室溫下的解取向導致....+--應力松弛，降低了收縮力所致。但MD方向,因牽引張力引起的室溫二次拉伸,提高了分子鏈的取向程度,附加了較大的收縮力，加熱時(shí),該附加收縮力優(yōu)先迅速釋放,有提高USK的傾向。40400存儲初期,附加應力使Vs增加值大于應力松弛Keep time(h)Fig. 2 Relationship between SR of POSF and keep time造成的V'sR下降，因而,Usr(MD)呈增加趨勢。但sample:4-23S-A, 19 pum，120 C, 5 min.中國煤化工立伸引|起的vs的增加不進(jìn)一步分析Fig. 2可以發(fā)現，制備初期MHCN M H G的vox的減少,Use(MD)POSF的MDSR比TDSR大,但隨存儲時(shí)間增開(kāi)始呈下降趨勢,從而形成了其先增加后下降加,二者漸趨一致。這是因為,POSF制備過(guò)程的反?，F象，中，在拉伸、吹脹比相等的情況下,由于收卷張POSF的Vs隨存儲時(shí)間增加而降低,對它力的存在y旁轟據沿MD方向的二次室溫冷在高速包裝生產(chǎn)線(xiàn)上使用是不利的。久儲的拉,造成沿MD方向具有相對較大的收縮度;POSF為達到一定的收縮速率,須提高收縮溫192高分子材料科學(xué)與工程2002年度,從而容易出現高的破包率。因此,POSF時(shí)對較快,故表面上爽滑劑、抗靜電劑析出量相對效處理后宜及早使用。實(shí)驗表明,選定POSF可較小，自然動(dòng)態(tài)摩擦系數較高。隨存儲時(shí)間增用于高速包裝線(xiàn)的存儲期為6~8月,普通手工加，薄膜基體中的爽滑劑逐漸遷移到表面,勢必,制袋包裝的有效存儲期為14 月以上。造成薄膜COF的迅速降低,因內外層表面的作用過(guò)程相同,因此COF的變化趨勢相同。由于薄膜表面爽滑劑的量處于動(dòng)態(tài)平衡,當內部擴0.3s散到表面的量接近表面損失的量時(shí),COF將基.本不變;當內部擴散出的量不足以補充表面上]ayer A(outside)0.25爽滑劑的損失,則COF將逐漸增加。顯然,內表Layer C(inside)面中的滑爽劑因制備初期析出快,內部殘存量少,后續向表面擴散的量小，就造成了存儲后期COF的增加。4008001200Keep lime(h)如果上述分析正確,若采用快速遷移抗靜.Fig. 4 Relationship between COF of POSF and keep time電、爽滑劑,將會(huì )造成制備初期薄膜內外表面的sample:4- -23S-A，19 μm, nature store.COF差值更大(如OCOF≥0. 1),COF趨于-2.4存儲時(shí)間對POSF動(dòng)態(tài)摩擦系數的影響致的時(shí)效時(shí)間縮短。后期的實(shí)驗證明了這一點(diǎn)。POSF為A/B/C結構型薄膜，有內表面層參考文獻C、外表面層A之分。POSF內表面層動(dòng)態(tài)摩擦[1]蘇小剛 (SHU Xiao gang).中國包裝工業(yè)(China Pack-系數(COFnie)和外表面層動(dòng)態(tài)摩擦系數aged Industry), 1999，(6): 16.(COF ouside )隨存儲時(shí)間的變化見(jiàn)Fig. 4。由Fig. .[2]周祥興 (ZHOU Xiang xing).塑料包裝材料成型與彩印工藝(Sulao Baozhuang Cailiao Chengxing Yu Caiying4可知,(1)結構型POSF內表面C的動(dòng)態(tài)摩擦Gongyi).中國物質(zhì)出版社(China Materials Press).系數相對較低,而外表面A的COF相對較高;1994: 449.(2)隨存儲時(shí)間增加，薄膜內外層表面的COF[3] Li H L. Ujihira Y, Shukushima S. Polymer, 2000, 41(1): 93.均呈現先迅速下降，后平緩變化的趨勢;但內外.[4]黎壇(LI Yun).中國包裝(China Package), 2000, 20表面COF的變化并不完全一致,外表面COF是先下降后基本保持不變,而內表面COF則明[5] Krishnaswamy R K, Sukhadia A M. Polymer, 2000, 41(20): 9205.顯地先降后增;(3)存儲時(shí)間相當長(cháng)時(shí),內外層[6]車(chē)廣 陸(CHE Guang-lu),李振宇(LI Zheng-yu), 刁基表面的COF漸趨-致。漠(DIAO Jji- mo).塑料科技(Plastics Sciences & Tech-nology)，1997， (5): 22.在POSF制備過(guò)程中,外表面冷卻速度相.INFLUENCE OF KEEP TIME ON CHARACTERISTICS .OF CO- EXTRUSION POLYOLEFINE SHRINK FILMWEN Shao- guo', ZHOU Chi-xing', LIANG Zhi- ming', WANG Song rao2( 'Research Institute of Polymer Materials, Shanghai J iaotong Universityt ，Shanghai 200240,China 'Shaoxing Fulink Plastics &. Textile Co. Ltd.，Shaoxing 312075, China)ABSTRACT: The characteristics of co extrusion polyolefine shrink film(POSF) was studied. It isfound that, with the keep time is increase, the sh中國煤化rle, however, the shrink .rate is decreased smoothly. The coefficient of fricCNMHGI speedily first and thenincreased smoothly. The deference of characteristusuetrell山INID aiuTD is smaller and small-er with the keep time increased. The shrink rate VsR was defined for the first time in the paper.Keywords:PO shrink film; shrink ratio; shrink rate; coefficient of friction; keep time on charac-teristics