触感型无底涂剂BOPP预涂基膜的研究

江朝阳，孙善卫

（安徽国风塑业股份有限公司，安徽 合肥 230088）

双向拉伸聚丙烯（BOPP）触感膜因其表面的触感特性，在奢侈品包装、高级图书封装等领域应用广泛，其触感效果是将特殊材料涂布于BOPP表面后干燥形成，但涂布工艺存在设备投入高和溶剂易挥发等弊端。

根据后续使用方法，BOPP触感膜分为即涂型和预涂型。即涂型产品非触感面表层为聚丙烯（PP）材料，使用时通过涂胶工艺实现纸塑或塑塑复合；预涂型则通过涂布底涂剂，干燥后再与乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）热熔胶复合制得成品，使用时直接通过热压使EVA面与纸张或塑料薄膜复合。即涂技术因存在溶剂挥发、能耗高、效率低等问题，已逐渐被预涂技术取代，但由于底涂干燥工序，预涂技术生产成本较高，效率较低。

本文利用4层共挤BOPP双向拉伸设备，开发出触感型无底涂剂BOPP预涂基膜，膜层结构包括触感层、粘结层、芯层及复合功能层（图1）。触感层由聚氨酯弹性体材料（TPU）共挤拉伸形成，使薄膜无需涂布表层即可具有触感特性；粘结层材料为马来酸酐接枝改性聚丙烯（PP-g-MAH）；复合功能层选用低熔点材料MLLDPE（茂金属聚乙烯），实现薄膜无需底涂剂直接与EVA复合。

图1 触感型无底涂剂BOPP预涂基膜层结构

1 膜层材料及厚度选择

1.1 触感层

薄膜与皮肤间的摩擦系数偏小，人体触觉感知微弱；摩擦系数偏大则会造成明显的非舒适感。根据实验统计，摩擦系数（静/动）在0.4～0.8的范围内触觉舒适度较高，通过限定薄膜表面的摩擦系数，可间接控制膜面的触感效果[1]。

制膜后通过人体接触判断，选择邵氏D硬度范围在30～50之间的聚醚型TPU材料作为触感材料，薄膜表层触感舒适度良好。通过分析不同表层厚度的触感性能，并综合考虑成本因素，最终确定触感层厚度为1.5μm（表 1）。

表1 不同表层厚度对触感性能的影响

1.2 粘结层

TPU材料与PP材料极性相差较大，相容性差，为改善触感层和芯层的粘结性，保证拉伸时薄膜的厚度均匀性不受影响，需在芯层与触感层之间增加粘结层，本文选择PP-g-MAH作为粘结材料。试验验证粘结层厚度h≥0.4μm时，触感层与芯层连接良好（剥离力大于0.30 N/15 mm），薄膜下线厚度均匀。

1.3 复合功能层

通过在BOPP薄膜表层选用一种MLLDPE形成复合功能层，复合EVA时利用熔体温度（220℃～230℃）使其熔化，在界面处共熔粘结，实现无底涂剂直接复合。本文选择熔点约为98℃、108℃、117℃三种MLLDPE材料进行对比，结果显示，MLLDPE熔点低于110℃，纵向拉伸段粘辊严重，无法正常生产，故选择熔点约117℃MLLDPE作复合功能层材料。

图2 复合功能层厚度与EVA剥离强度试验数据

复合功能层厚度对EVA的剥离强度影响明显，试验过程中比较了不同厚度对应的EVA剥离强度（图2）。当复合功能层厚度为0.8μm时，剥离强度达到0.33 N/15 mm，继续增加厚度，剥离强度趋于平稳，最终确定复合功能层厚度为0.8μm。

2 制膜关键技术点控制

2.1 薄膜厚度均匀性

触感型无底涂剂BOPP预涂基膜各膜层材料物理性能差异较大，熔点、熔融指数均不相同，若挤出温度、模唇间隙设置不当，材料流动分布不均，会导致薄膜厚度均匀性难以控制；此外，横拉段温度设定不当也会导致膜层拉伸不充分，增加厚度波动。本文从挤出机温度、模唇间隙、横拉段温度设定三个方面对薄膜厚度进行控制。

2.1.1 挤出机温度的设定

分别依据各层材料的熔点、熔融指数，设置主、辅挤出机的加工温度，使铸片段各种熔体的流动速率基本一致（表 2）。

表2 挤出机温度设定

2.1.2 膜唇间隙的优化

本文中BOPP双向拉伸设备采用“T”型模头铸片，TPU、PP-g-MAH及MLLDPE熔体在模唇边部与中间的流速差异较大，需要对模唇间隙进行调整，以保证流出模唇不同位置处的熔体量基本一致。调整过程中，在保证整体间隙基本一致的前提下，使边部区域间隙略微增大（图 3）。

图3 膜唇间隙设置结构图

2.1.3 横拉段温度的调整

BOPP薄膜拉伸时横拉温度较高，但由于MLLDPE熔点较低，高温预热后易拉伸不均，严重影响厚度，为降低该因素的影响，同时不影响PP层的拉伸，对横拉温度进行调整（表3）。

表3 横拉温度设定对比

通过上述工艺综合调整，生产的触感型无底涂剂BOPP预涂基膜厚度均匀性好，厚度平均偏差σ＜2%（薄膜总厚度20μm）。

2.2 收卷折皱、粘连

触感型无底涂剂BOPP预涂基膜复合功能层MLLDPE材料质软，表面粗糙度及摩擦系数较大，在牵引阶段因与边夹辊辊面摩擦力较大，薄膜收卷时不易展平，易产生折皱。此外，复合功能层材料MLLDPE粘性相对较高，收卷易产生粘连问题，导致失效后放卷不畅。针对上述两种问题，做出如下调整措施：

（1）牵引段边夹辊镀特氟龙材料，降低展平摩擦阻力，改善展平，减少折皱。

（2）收卷时，将接触辊与母卷切入深度控制在10 mm，控制整体空气混入率，解决粘连问题。

3 结论

（1）通过引进聚醚型TPU材料，在BOPP薄膜表面实现触感效果，当TPU材料邵氏D硬度在30～50之间，触感层厚度为1.5μm时，薄膜表面触觉舒适度良好。触感层和PP芯层以PP-g-MAH作为粘结材料，粘结层厚度h≥0.4μm时，剥离力不低于3.0 N/15 mm。

（2）在薄膜非触感表层挤出MLLDPE材料形成复合功能层，薄膜与EVA热熔胶无底涂剂可直接复合，当层厚不低于0.8μm时，剥离强度达0.33 N/15 mm。

（3）针对不同成膜材料设定各挤出机温度与膜唇间隙，同时调整横拉温度，使薄膜下线厚度平均偏差σ＜2%；在厚度良好的基础上，对牵引边夹辊镀特氟龙材料并保持收卷切入深度为10 mm，成功解决收卷折皱与粘连问题。

（4）经试验，最终在本公司8.7 m宽幅4层共挤BOPP生产线实现触感型无底涂剂BOPP预涂基膜的批量生产，整体制备工艺相对于普通触感膜，避免了涂布触感材料带来的溶剂挥发及设备投入成本高的问题；同时，薄膜与EVA复合，无需涂布底涂剂，降低了下游客户的生产耗时与使用成本。