爽滑劑能提高軟包裝的開(kāi)口性,為什么也能夠引起開(kāi)口不良?
在薄膜的加工中,開(kāi)口劑和爽滑劑是眾多的添加劑之一。大家都知道開(kāi)口劑可以防止包裝袋的粘連,爽滑劑是用來(lái)降低薄膜和機器導桿等裝置的摩擦力的。然而在實(shí)際應用中,情況會(huì )復雜一點(diǎn),我們來(lái)看看:
一.開(kāi)口劑與爽滑劑
1. 薄膜粘連產(chǎn)生的原因
開(kāi)口性和爽滑性是復合軟包裝行業(yè)事經(jīng)常被提及的兩項指標。開(kāi)口性是指對加工好的包裝袋(三邊封袋、中心封袋等)充填內容物時(shí)將袋口打開(kāi)的難易程度。爽滑性是指復合軟包裝材料通過(guò)自動(dòng)包裝機時(shí)的順暢程度。
通過(guò)在網(wǎng)上查閱資料得知:開(kāi)口性的評價(jià)可借助材料的靜摩擦系數μs,爽滑性的評價(jià)是借助材料的動(dòng)摩擦系數μd。在網(wǎng)上銷(xiāo)售的所謂“薄膜開(kāi)口性測試儀”,又名“斜面摩擦系數儀”或“摩擦系數儀”;實(shí)際上是在暗示:薄膜開(kāi)口性的評價(jià)指標就是摩擦系數。
其實(shí),《塑料薄膜粘連性試驗方法(GB/T16276—1996)》才是評價(jià)薄膜開(kāi)口性的正確方法,只是幾乎無(wú)人使用該方法。在該標準中的第4項“意義和應用”中關(guān)于薄膜的粘連性是這樣描述的:
塑料薄膜在溫度和壓力的作用下可能產(chǎn)生粘連,在加工、使用或貯藏過(guò)程中也可能產(chǎn)生粘連。幾乎所有粘連都是由下述兩種情況引起的。 1.極端光滑的薄膜表面,緊密接觸而且幾乎完全隔絕空氣。 2.壓力或溫度(或兩者)引起薄膜接觸表面粘融。 |
2.開(kāi)口劑和爽滑劑原理完全不同,效果類(lèi)似
從網(wǎng)上查閱資料得知,在薄膜的加工中,開(kāi)口劑和爽滑劑是眾多的添加劑之一。開(kāi)口劑的英文名稱(chēng)是anti-blocking agent,翻譯成中文是“抗粘連劑”;爽滑劑的英文名稱(chēng)是slipping agent 或plastic lubricant,直譯過(guò)來(lái)就是“滑劑”或“塑料潤滑劑”。
開(kāi)口劑的作用是將薄膜的表面從原來(lái)的極端光滑的狀態(tài)轉變成凹凸不平的狀態(tài),這樣處理之后,當兩片薄膜靠近時(shí),就不能彼此緊密接觸了,從而消除了彼此粘連的可能性。開(kāi)口劑通常都是無(wú)機物。
爽滑劑的作用是在光滑的塑料薄膜的表面再“鋪”上一層潤滑油,使其表面的摩擦系數下降到需要的程度或數值。爽滑劑通常都是有機物。
這兩種添加劑作用原理是完全不一樣的。在實(shí)踐當中,當加入了開(kāi)口劑之后,開(kāi)口性提高的同時(shí),薄膜之間的摩擦系數也確實(shí)有所下降;在一定的環(huán)境條件下,當加入足量的爽滑劑之后,薄膜的開(kāi)口性也確實(shí)得到了改善。因此,當你在瀏覽器中輸入關(guān)鍵詞“開(kāi)口劑”或“爽滑劑”后,在搜出的眾多網(wǎng)站中,可能一半在推銷(xiāo)anti-blocking agent,另一半在推銷(xiāo)slipping agent。也就是說(shuō),眾多的供應商在有意混淆開(kāi)口劑與爽滑劑之間的區別。
二.單獨使用爽滑劑存在的問(wèn)題
1.爽滑劑能提高開(kāi)口性,為什么也能夠引起開(kāi)口不良?
1)大量的實(shí)踐證明,在熱封層薄膜中單純加入爽滑劑確實(shí)能夠提高復合包裝袋的開(kāi)口性;
2)然而,大量的實(shí)踐也證明,在一定的條件下,復合包裝袋的開(kāi)口性不良問(wèn)題確實(shí)是由于熱封層中薄膜中單純加入的爽滑劑所引起的。這是為什么呢?回復“爽滑劑”查看更多
復合包裝袋的開(kāi)口性問(wèn)題通常是發(fā)生在兩種情況下:一是軟包裝企業(yè)的制袋工發(fā)現制好的包裝袋的開(kāi)口端粘連在一起,沒(méi)有自然打開(kāi),同時(shí)不同程度地用手難以“搓”開(kāi)袋子的開(kāi)口端;二是食品企業(yè)的包裝工在充填內容物的同時(shí),發(fā)現所使用的包裝袋難以“在規定的時(shí)間內開(kāi)啟到需要的程度”。
復合包裝袋廣泛應用于我們的日常生活中
造成這種狀況的原因正如《塑料薄膜粘連性試驗方法(GB/T16276—1996)》中所描述的:
幾乎所有粘連都是由下述兩種情況引起的。 1.極端光滑的薄膜表面,緊密接觸而且幾乎完全隔絕空氣。 2.壓力或溫度(或兩者)引起薄膜接觸表面粘融。 |
所謂“極端光滑的薄膜表面”意味著(zhù)該薄膜中只添加了爽滑劑(slipping agent)。
所謂“壓力或溫度(或兩者)引起薄膜接觸表面粘融”意味著(zhù)在制袋過(guò)程中包裝袋的非熱封處的溫度已接近或超過(guò)了添加劑(包括爽滑劑)的軟化點(diǎn)或熔點(diǎn)。
這就是爽滑劑引起開(kāi)口不良的原因!
2. 爽滑劑潤滑作用一般隨溫度升高而減弱
下面一組數據顯示了溫度對薄膜的摩擦系數的影響。
表一:不同內層材料的動(dòng)摩擦系數與溫度的關(guān)系
溫度 | ①PET/AL/PE(A廠(chǎng)) | ②PET/AL/PE(B廠(chǎng)) | ③PET/AL/PE(C廠(chǎng)) | ④PET/AL/PE(淋膜) |
25℃ | 0.074 | 0.085 | 0.112 | 0.553 |
35℃ | 0.115 | 0.102 | 0.110 | 0.565 |
45℃ | 0.215 | 0.147 | 0.148 | 0.580 |
55℃ | 2.93 | 0.737 | 0.294 | 0.612 |
65℃ | - | - | 1.97 | 0.675 |
如表一中可以發(fā)現,樣品④已是擠出復合法加工的產(chǎn)品,未加爽滑劑;①、②、③號樣品是干法復合加工的產(chǎn)品,加了爽滑劑。所以,④號樣品在25℃的環(huán)境溫度下的動(dòng)摩擦系數明顯大于①②③號樣品,但在25℃到65℃溫度變化區間內動(dòng)摩擦系數的變化不是很大;而①②③號三種樣品因為爽滑劑的品種不一樣,因此在相同溫度變化區間內,內層材料的動(dòng)摩擦系數有著(zhù)明顯不同的變化及結果。
上述數據表明,常用的爽滑劑對溫度很敏感,其對PE薄膜的潤滑作用是隨著(zhù)溫度的上升而衰減的。上述的實(shí)驗數據與一部分軟包裝企業(yè)的抱怨是一致的:
我在廠(chǎng)里測試的摩擦系數挺低的,怎么到了包裝機上就是拉不動(dòng)呢?
三.如何改善潤滑劑的缺點(diǎn)?
由于有機的爽滑劑受溫度影響較明顯,因此,單純地在薄膜中添加爽滑劑顯然是有問(wèn)題的,所以,筆者建議在配方中適當地使用無(wú)機的開(kāi)口劑!理由很簡(jiǎn)單:回復“開(kāi)口劑”查看更多
1、無(wú)機的開(kāi)口劑受溫度的影響比較??; 2、使用了無(wú)機的開(kāi)口劑之后,可使復合包裝材料與自動(dòng)包裝機的不銹鋼制的自動(dòng)成型裝置間的實(shí)際接觸面積大幅度減少?。o(wú)機的開(kāi)口劑使包裝材料表面凹凸不平) |
這樣一來(lái),實(shí)測的包裝材料的內面/金屬面的靜摩擦系數可能會(huì )大于原來(lái)的包裝材料的內面/內面的靜摩擦系數,但實(shí)際的爽滑性可能會(huì )明顯提高。
四.實(shí)例分析:如何即保證爽滑性,又縮短熟化時(shí)間?
1.即要爽滑性,又要短時(shí)間“出鍋”;如何解決?
筆者經(jīng)常聽(tīng)到這樣的提問(wèn):“你們的膠水能不能在40℃、12小時(shí)條件下“出鍋””(意指結束復合薄膜的熟化過(guò)程)?
筆者從業(yè)多年,見(jiàn)過(guò)的許多粘合劑的說(shuō)明書(shū)中關(guān)于熟化條件一節通常都會(huì )這樣寫(xiě):室溫條件下,熟化7至14天;55±5℃條件下,熟化48至72小時(shí)。近幾年來(lái),有些說(shuō)明書(shū)上會(huì )加上一條:55±5℃條件下,熟化24小時(shí)后可進(jìn)行分切加工。
筆者問(wèn):為什么要在40℃條件下熟化?
答復是:為了防止復合膜的表面摩擦系數發(fā)生明顯變化!
筆者問(wèn):為什么要12小時(shí)“出鍋”?
答復是:想縮短交貨時(shí)間,同時(shí),減少復合膜表面摩擦系數的變化!
為此,筆者在網(wǎng)上查詢(xún),得知:欲改善薄膜的爽滑性可使用無(wú)機的開(kāi)口劑和有機的爽滑劑。筆者又向一些自行吹塑加工PE薄膜的企業(yè)進(jìn)行咨詢(xún),得知:目前加工PE薄膜時(shí)只加有機的爽滑劑,不加無(wú)機的開(kāi)口劑;如果來(lái)的粒料中已有有機的爽滑劑時(shí),則什么都不用加。
關(guān)于有機的爽滑劑的特性,眾所周知:溫度降低時(shí)它會(huì )向薄膜的表面遷移,使得薄膜表面的摩擦系數下降(這是使用它的目的所在?。?;溫度升高時(shí)它會(huì )向薄膜內部遷移,造成薄膜表面的摩擦系數上升(這是業(yè)者不愿看到的事實(shí)?。?/span>
問(wèn)題在于:如下表三所示,當溫度再度降低并保持一段時(shí)間后,爽滑劑仍會(huì )向薄膜的表面遷移,并最終使表面的摩擦系數降低到原來(lái)的水平。因此,完全沒(méi)有必要為了維持復合薄膜出廠(chǎng)時(shí)的表面摩擦系數而降低熟化室的溫度、犧牲膠水的熟化程度,因為這可能會(huì )導致其他質(zhì)量問(wèn)題。
表三:某AL/PE復合膜的表面摩擦系數與停放時(shí)間的關(guān)系
停放時(shí)間 | 1h | 4h | 24h | 48h | 72h |
動(dòng)摩擦系數 | 0.528 | 0.322 | 0.184 | 0.136 | 0.127 |
靜摩擦系數 | 0.679 | 0.466 | 0.260 | 0.213 | 0.208 |
2.適量加入無(wú)機開(kāi)口劑
需要注意的是:這里所說(shuō)的溫度是指整個(gè)加工、應用過(guò)程的溫度,它包括軟包裝企業(yè)的車(chē)間、熟化室的溫度、運輸車(chē)輛所處的溫度、食品加工企業(yè)的倉庫、車(chē)間、包裝機成型裝置的溫度等。如果上述任何一個(gè)環(huán)節的溫度高于40℃,則包裝材料的表面摩擦系數上升就成為一個(gè)必然的結果。
而筆者在網(wǎng)上查詢(xún)的結果是:受到與復合薄膜的摩擦作用及熱封裝置的“烘烤”作用,自動(dòng)包裝機的成型裝置的表面溫度一般不會(huì )低于50℃;如果包裝機的運行速度很快的話(huà),其成型裝置的表面溫度還會(huì )更高。這可能就是前人在做“不同內層材料的動(dòng)摩擦系數與溫度的關(guān)系”實(shí)驗時(shí)把70℃作為一個(gè)實(shí)驗點(diǎn)的依據吧?!
所以,在薄膜的熱封層加入適量的無(wú)機開(kāi)口劑應當是一個(gè)不錯的選擇!解決了爽滑性的根本問(wèn)題后,熟化溫度和熟化時(shí)間就應該可以恢復到正常的水平了!