烟包BOPP爽滑母料的研究

赵素芬，涂志刚，张莉琼，刘晓艳

（中山火炬职业技术学院包装印刷系，广东 中 山528436）

烟包BOPP爽滑母料的研究

赵素芬，涂志刚，张莉琼，刘晓艳

（中山火炬职业技术学院包装印刷系，广东 中 山528436）

研究了二甲基硅油的运动黏度及其与蜡的配比对双向拉伸聚丙烯（BOPP）薄膜光学性能和摩擦因数的影响。结果表明，随着二甲基硅油/蜡配比的增大，BOPP薄膜的静摩擦因数和动摩擦因数分别由0.31和0.19减小到0.22和0.18；加入少量蜡能使薄膜的光学性能保持稳定；二者之间的协同作用确保了爽滑母料优良的综合使用性能；在二甲基硅油/蜡配比相同的条件下，随着二甲基硅油运动黏度的增加，25d后BOPP薄膜的静摩擦因数和动摩擦因数分别下降了7.4%和10.5%，但光学性能变化不大。

双向拉伸聚丙烯；薄膜；香烟；包装；爽滑母料

0 前言

BOPP薄膜良好的爽滑性能是香烟包装上机顺利运行的重要保证。一般要求薄膜外层对金属的摩擦因数特别是高温下的热摩擦因数较低。在香烟包装过程中，薄膜外层在下膜通道、成型轮槽、折叠板、烙铁、导轨等金属部件上滑动运行，在运转时这些金属部件的温度大都在50℃以上，随着温度的升高，薄膜的摩擦因数升高，特别在30℃之后，薄膜的摩擦因数快速升高[1]。薄膜内层与香烟纸盒的摩擦因数应控制较高，形成薄膜内外的差别式滑动特性，以利于烟包在成型轮内与薄膜的良好定位，提高折叠质量，获得紧贴的包装效果。

BOPP薄膜的表层通常需要加入爽滑剂，一般采用芥酸酰胺或硅油等，它们都具有良好的热滑动性能[2]。但过量芥酸酰胺在迁移到表面后易积聚，对薄膜的光学性能有一定负面影响；硅油具有优良的热爽滑性能，不利于薄膜的印刷，但是对于无需印刷的香烟包装BOPP薄膜来说，硅油是最适合的爽滑剂。

目前，可供BOPP薄膜选择的国内外爽滑母料品种很多，但首先选择具有较好热爽滑效果的母料，其次要求母料要能改善薄膜的表面光泽，不影响薄膜的透明性[3]。

1 实验部分

1.1 主要原料

二甲基硅油，PMX－200，运动黏度分别为12500、30000和60000mm2/s，美国道康宁公司；

蜡，Licowax C，德国科莱恩公司；

抗粘连母料，ABPPO2，美国Schulman公司；

共聚PP树脂，PP4152F2，美国EXXon公司。

1.2 主要设备及仪器

双螺杆挤出机，TES－75，南京瑞亚高聚物装备有限公司；

三层共挤下吹水冷薄膜吹塑机，MX3B－900Q，汕头金明塑胶设备有限公司；

万能拉力机，142505/00，德国Zwick公司；

摩擦因数仪，RASAN，德国Tensometric公司；

光泽度计，D48－7，德国BYK公司；

雾度计，M57，英国Diffusion公司。

1.3 样品制备

BOPP薄膜的生产工艺如图1所示。主挤出机、共挤出机各段加热温度为230～250℃；螺杆转速根据BOPP薄膜芯层和里外两层的厚度比例而定；激冷水槽温度为20～25℃，激冷辊温度为27～32℃；纵拉预热区温度为110～120℃，纵拉区温度为80～110℃；纵拉定型区温度为25～70℃，纵向拉伸倍数为2.5～6.5倍；横拉预热区温度为150～175℃；横拉区温度为150～160℃；横拉定型区温度为120～140℃；横拉热定型温度为130～145℃；牵引速度为120～260m/s；收卷张力为100～350N/m；时效处理：室温下处理2～7d。

图1 BOPP薄膜的生产工艺流程Fig.1 Processing for BOPP films

1.4 性能测试与结构表征

按照DIN 53375—1986测试薄膜的摩擦因数；

按照ASTM D2457和ASTM D1003分别测试薄膜的光泽度和雾度。

2 结果与讨论

2.1 二甲基硅油与蜡的配比对BOPP薄膜性能的影响

控制二甲基硅油与蜡的配比分别为1/4、1/2、1/1、1.5/1，以表层料为载体，在相同条件下，合成爽滑剂含量为10%的爽滑母料，分别记为S1、S2、S3、S4；并与国内普遍使用的某公司牌号为2580（有效成分10%）的爽滑母料进行对照。按照BOPP香烟包装薄膜的标准配方，在表层加入18%的爽滑母料和2%抗粘连母料进行吹膜，总厚度为30μm，表层、芯层和内层比例为1/6/1，性能测试结果如表1所示。

表1 爽滑剂配比对BOPP薄膜摩擦和光学性能的影响Tab.1 Effect of slipping agent ratio on friction and optical properties of BOPP films

从表1可以看出，S1、S2和S3均具有较低的静、动摩擦因数，薄膜表面的爽滑性能要比2580好，并且对薄膜光学性能的影响也比2580小，特别是雾度较低。从表1第7天的数据也可以发现，随着二甲基硅油所占比例的增加，薄膜的摩擦因数减小，爽滑性能提高，而且爽滑剂对光学性能的影响减小。但蜡的爽滑性能不理想，因此在进一步开发过程中可以提高二甲基硅油的比例。

为此，二甲基硅油与蜡的配比提高到了1.5/1，也即S4，由于进行表1实验时加入了18%的爽滑母料，造成摩擦因数大大低于实际控制指标，因此本次实验在表层仅加入10%的爽滑母料，并延长跟踪时间到50d，结果见表2。尽管在表层加入爽滑剂，但是在BOPP薄膜中芯层的抗静电剂、增刚剂和表层的抗粘连剂都会对薄膜的爽滑性能产生影响。抗静电剂中的表面活性类物质迁移到表层后同样具有爽滑功能，增刚剂中的低分子则具有粘接性，而抗粘连剂的加入使薄膜与外界的接触面减小，摩擦因数因此减小，所以，较长时间内跟踪薄膜摩擦因数的变化很有必要。

从表2可以看出，在50d时间内随着助剂迁移到表层，薄膜的摩擦因数逐渐减小，但是光学性能指标劣化，光泽度下降，雾度上升。与爽滑母料2580相比，S4无论在爽滑性能还是在光学性能方面都具有一定的优势。结合表1可以发现，在S1、S2、S3、S4中，二甲基硅油的增加可以较快地提高薄膜的爽滑性能；过多的蜡会影响光学性能，但是蜡的减少，会使薄膜的雾度上升较快，薄膜光学性能的时间稳定性下降，而且适量的蜡对爽滑母料的加工和分散是有利的。在我们剖析某种进口爽滑母料过程中，红外分析也清楚地表明有某类蜡的存在。

表2 BOPP薄膜的爽滑性能和光学性能Tab.2 Slipping and optical properties of BOPP films

2.2 二甲基硅油运动黏度对BOPP薄膜性能的影响

所有运动黏度的二甲基硅油均可用作为爽滑剂，考虑到薄膜抗粘连的要求，目前倾向使用高运动黏度的二甲基硅油，甚至超高运动黏度的二甲基硅油或微颗粒化的硅胶粒，同时满足爽滑和防止薄膜粘连的功能。但有关研究表明，硅胶粒抗粘连的作用并不突出，反而对薄膜的光学性能有较大的负面影响[4]。因此实际应用中，主要采用高运动黏度的二甲基硅油。

为了考察运动黏度对爽滑性能的影响，分别选用了运动黏度为12500、30000和60000mm2/s的二甲基硅油进行了比较，按照S4的配比合成母料后，母料分别标记为S5、S6、S7，同样与爽滑母料2580进行对照，结果如表3所示。

从表3可以看出，在相同配比条件下，随着二甲基硅油运动黏度的增加，薄膜的静、动摩擦因数均有所降低，而对光学性能的影响不大。且与2580相比，S5、S6、S7无论在光泽度、雾度还是爽滑性能都有较好的表现。

表3 二甲基硅油运动黏度对BOPP薄膜摩擦和光学性能的影响Tab.3 Effect of viscosity of dimethyl silicone oil on friction and optical properties of BOPP films

3 结论

（1）二甲基硅油具有良好的常温和热爽滑性能，加入蜡能够使BOPP薄膜保持较为稳定的光学性能，二者之间的协同作用确保了爽滑母料优良的综合使用性能；

（2）运动黏度越高，二甲基硅油的爽滑性能越好，实际应用中应尽量采用高运动黏度的二甲基硅油。

[1] 陈广忠.BOPP薄膜摩擦因数研究[J].包装工程，2003，24（3）：51－53.

Chen Guangzhong.Study on Friction Coefficient of BOPP Film[J].Packaging Engneering，2003，24（3）：51－53.

[2] 段予忠，张明连.塑料母料生产及应用技术[M].北京：中国轻工业出版社，1999：35－36.

[3] Nishioka T，Tanaka Y，Teramae Norio，et al.Slipreducing Mechanism in Polypropylene－laminated Films[J].The International Society for Optical Engineering，1994，2089：472－473.

[4] Chatterjee A M.Effect of Formulation Parameters on Optical and Frictional Properties of Tubular Water Quenched Polypropylene Films[J].Journal Plastic Film and Sheeting，2001，17（2）：128－151.

Study on Slipping Masterbatch Used in BOPP Films for Cigarette Packaging

ZHAO Sufen，TU Zhigang，ZHANG Liqiong，LIU Xiaoyan
（Institute of Packing and Printing，Zhongshan Torch Polytechnic，Zhongshan 528436，China）

In this article，effects of ratio of dimethyl silicone oil to wax and kinematic viscosity of dimethyl silicone oil on optical properties and coefficient of friction were studied.It indicated that with the increase of dimethyl silicone oil，the static and dynamic friction coefficient of the films decreased from 0.31and 0.19to 0.22and 0.18，and a small amount of wax could maintain a relatively stable optical properties，the synergistic effect between dimethyl silicone oil and wax ensured the comprehensive use of the master batch.With the same ratio of dimethyl silicone oil to wax and increase of the kinematic viscosity of dimethyl silicone oil，the static and dynamic friction coefficient of the films decreased by 7.4%and 10.5%，respectively，while little effect on the optical properties.

biaxial oriented polypropylene；film；cigarette；package；slipping masterbatch

TQ325.1＋4

B

1001－9278（2012）08－0094－03

2011－05－02

联系人，zsfbox＠yahoo.com.cn