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PE薄膜無溶劑復(fù)合摩擦系數(shù)控制現(xiàn)狀
無溶劑復(fù)合中有這樣一個現(xiàn)象：聚乙烯薄膜經(jīng)無溶劑復(fù)合熟化后，摩擦系數(shù)出現(xiàn)異常增大，自動包裝帶不動或包裝袋開口性不良，不能正常使用;檢查基膜的摩擦系數(shù)時又很爽滑，同時無溶劑復(fù)合邊緣未涂膠的聚乙烯也很爽滑，很顯然經(jīng)無溶劑復(fù)合熟化后，薄乙烯薄膜的摩擦系數(shù)增大了，這與無溶劑膠水直接相關(guān)。
加工第一步：吹膜
吹制三層共擠薄膜時，一般在只在薄膜的熱封層使用高爽滑性的料子或添加一定量的開口爽滑母料，而在電暈層一般使用不含或爽滑劑含量很低的粒子，中間層根據(jù)薄膜的厚薄使用不含或中等爽滑劑含量的粒子，可見吹制出的三層共擠薄膜其中爽滑劑含量存在明顯的梯度，由于爽滑劑在樹脂中的溶解度有限，多余的爽滑劑會逐漸遷移到時薄膜熱封層的表面，而使薄膜的表面摩擦系數(shù)進一步降低。
三層共擠薄膜中熱封層內(nèi)的爽滑劑成份除了向熱封層表面遷移外，還有一部分會向共擠薄膜中爽滑劑濃度較低的芯層和電暈層遷移，最終形成以溶解度為基礎(chǔ)的濃度平衡。
加工第二步：無溶劑復(fù)合加工
無溶劑復(fù)合是在電暈層一側(cè)加了一層具有能吸收爽滑劑成分的膠水，并在一定溫度如40度下放置24小時，在這樣一個過程中，已析出到熱封層表面的爽滑劑還會(沿箭頭方向)往薄膜內(nèi)遷移，有的被膠水層吸收，到一定程度后薄膜表面的爽滑度降低，摩擦系數(shù)增加很大。
聚乙烯薄膜經(jīng)無溶劑復(fù)合后，其薄膜表面爽滑劑向膜內(nèi)遷移，其遷移速率受多方面的影響。
無溶劑膠黏劑中的聚醚成份會吸收一部分爽滑劑，使得薄膜與膠水相貼合界面的爽滑劑濃度降低，使薄膜中的爽滑劑分布形成高濃度梯度，而高濃度部分的爽滑劑會向低濃度部分遷移，直到建立新的濃度平衡。很顯然膠水層將薄膜內(nèi)的爽滑劑成分吸附量越多，對PE復(fù)合膜摩擦系數(shù)的影響就會越大，這與膠水成分及涂膠量密切相關(guān)。
溫度對薄膜內(nèi)爽滑劑的濃度平衡有明顯影響，隨著溫度升高膠黏劑對爽滑劑的最大吸收量會增加，薄膜內(nèi)爽滑劑的溶解度也相應(yīng)增加，出現(xiàn)了更高的濃度梯度，爽滑劑將加快內(nèi)遷移速率，直到建立新的濃度平衡點。在這一過程中，薄膜表面的爽滑劑量會減少，多層爽滑劑層變成單層爽滑劑層，甚至單層爽滑劑層也不完全，此時就會出現(xiàn)薄膜摩擦系數(shù)異常增大的現(xiàn)象。
另外，在一溫度條件下新的平衡點的建立需要足夠的時間，如果這個平衡點建立時間大于熟化時間，則復(fù)合膜出熟化室后，由于通常熟化溫度高于室溫，終止了爽滑劑內(nèi)遷移過程，這是有時從熟化時間上來控制摩擦系數(shù)的原因。當然，熟化過程的平衡點也是動態(tài)的過程，隨著無溶劑膠黏反應(yīng)的進行，分子量不斷增大，對爽滑劑的吸收能力也在下降，但其中聚醚成份的分子鏈段并沒有改變，吸收爽滑劑性能仍然存在。
復(fù)合膜完成規(guī)定的熟化時間后，在較高的溫度條件下膠層及薄膜自身對爽滑劑的飽和溶解度較高，在復(fù)合膜的熟化過程中有大量的爽滑劑會遷移到膠層的界面被膠層吸收，一旦溫度降低后，膠層及內(nèi)層薄膜對爽滑劑的最大溶解度隨之降低，室溫越低其溶解度也相應(yīng)越低，這樣超出膠層及薄膜最大溶解度部分的爽滑劑將析出到薄膜與膠層的界面上，一旦形成了弱界面層，則會引起剝離強度的衰減下降，這也是無溶劑復(fù)合膜剝離強度可能出現(xiàn)大幅衰減的原因之一，而且薄膜中所添加的爽滑劑含量越高，引起這種剝離強度衰減的可能性也相應(yīng)增加，這就是過量添加爽滑劑解決PE無溶劑復(fù)合膜摩擦系數(shù)問題的質(zhì)量風險所在。有時我們剝開復(fù)合膜，表現(xiàn)為界面分離現(xiàn)象，某一側(cè)界面上(可以是膠層與內(nèi)層膜的復(fù)合界面，也可能是膠層與次內(nèi)層薄膜的復(fù)合界面)明顯有一層用手可擦去的白色物質(zhì)，這一層物質(zhì)就是爽滑劑成分。無溶劑膠黏劑中的聚醚成分較多，雖然對PE無溶劑復(fù)合膜的摩擦系數(shù)影響較大，但能容納的爽滑劑析出量也較大，復(fù)合膜的剝離強度也可能較高?？梢姡谔囟ǖ臒o溶劑復(fù)合工藝條件下，復(fù)合膜的摩擦系數(shù)與剝離強度需要找到一個最佳的兼顧點，薄膜中爽滑劑的含量多少為宜，要經(jīng)過實際測試論證。但，多數(shù)軟包廠沒有吹膜工序，是外購PE薄膜，這就增加了PE無溶劑復(fù)合膜的不可控因素。
復(fù)合膜完成規(guī)定的熟化時間，在室溫存放時，隨著溫度的降低，內(nèi)層聚乙烯薄膜中的爽滑劑除了遷移到膠層與薄膜的界面上，還會有一部分從薄膜內(nèi)部再次向外遷移薄膜的熱封層表面，這也是冬天無溶劑復(fù)合膜在剛熟化完成時摩擦系數(shù)可能偏高，但放置數(shù)天后感覺摩擦系數(shù)又變小了，薄膜內(nèi)爽滑劑二次外遷的結(jié)果，耗時可能會較長。但在夏天，由于復(fù)合膜熟化溫度與室溫較接近，有的本身就是常溫固化，這樣熟化完成后，薄膜內(nèi)爽滑劑再次外遷的可能性較小;甚至低溫熟化好的無溶劑復(fù)合膜，隨著貯存溫度的升高，薄膜表面的爽滑劑會再次向復(fù)合膜內(nèi)遷移，摩擦系數(shù)反而會再次升高。
無溶劑復(fù)合膜的摩擦系數(shù)問題更容易出現(xiàn)在較薄的PE薄膜(例如低于45μ的厚度)復(fù)合中，一是薄膜較薄，爽滑劑更易向內(nèi)層遷移;二是，相同配方的薄膜，由于薄膜較薄，則薄膜內(nèi)含的爽滑劑總量會較少，所以在吹制較薄的PE薄膜時需要在熱封層中多添加一部分開口爽滑劑。
三層共擠聚乙烯薄膜，一般都是LDPE、LLDPE、MLLDPE幾種樹脂的共混改性配方，但其結(jié)晶度不一樣，LLDPE的結(jié)晶度(50%-55%)高于LDPE的結(jié)晶度(40%-50%)，爽滑劑只在薄膜中的非結(jié)晶區(qū)發(fā)生遷移，而CPP的結(jié)晶度(80%-90%)遠高于聚乙烯薄膜，這也是CPP無溶劑復(fù)合膜基本不存在摩擦系數(shù)增大現(xiàn)象的原因。
控制PE無溶劑復(fù)合膜的摩擦系數(shù)，主要是針對爽滑劑成分的向薄膜內(nèi)遷移程度，使其不破壞熱封層表面的爽滑劑層，上述對策也只是在一定范圍內(nèi)控制PE無溶劑復(fù)合膜的摩擦系數(shù)，方法多有利弊。
低溫熟化是行業(yè)內(nèi)控制PE無溶劑復(fù)合膜摩擦系數(shù)的慣用方法，因為在25-30℃這樣的低溫下，聚乙烯所能溶解的最大爽滑劑量大大降低，已析出到熱封層界的多層爽滑劑層再次向膜內(nèi)遷移的速率也大大降低，在完成熟化后表面仍保持了一層乃至多層爽滑劑層，復(fù)合膜的爽滑性依然良好。
但在低溫熟化條件下，膠黏劑層要達到制袋后加工以及耐水煮性能所要求的反應(yīng)程度則需要更長的時間，而且其膠黏劑的最終交聯(lián)程度下降。如圖是，某無溶劑膠黏劑在不同熟化溫度條件下NCO的反應(yīng)率曲線：
從圖中可見：在熟化初期階段，NCO的反應(yīng)率直線上升，但隨著時間的推移，其NCO的反應(yīng)速率逐漸趨于平緩，而且低溫度條件下的最終NCO反應(yīng)率明顯低于相對高溫熟化條件下的NCO反應(yīng)率。可見，低溫熟化產(chǎn)品的最終NCO反應(yīng)程度較低，盡管不影響熱封合后加工，但明顯降低了膠黏劑層的耐熱、耐介質(zhì)性能。