做座塑料薄膜性能对比及表面检测

塑料薄膜性能对比及表面检测

国家提倡居民食用加碘食盐，随之对食盐的制作和包装都提出了新要求。食盐包装袋属食品包装，对卫生要求较高，因此我们选择了无毒或毒性低的PE、PET、PP和PVC（只做外层的复合膜）薄膜加以研究，下面分别介绍它们的特性。

塑料薄膜性能对比

1.聚乙烯（PE）薄膜

PE薄膜的透气性较好，但随着薄膜密度的增加，其透气性降低。此外，PE薄膜透湿性差，因而具有较好的防潮性。

根据制造方法与控制手段的不同，PE薄膜可制造出低密度、中密度、高密度的聚乙烯与交联聚乙烯等不同性能的产品。

(1) 低密度聚乙烯（LDPE）薄膜。其密度约为0.92g/cm3，透明度与热封性好，能防水、防潮；但抗张强度低，拉伸伸长率大，容易发皱。厚度在0.03mm以下的薄膜，张力控制宜小，且各处张力要恒定；在受热时易变形而造成印刷套色困难，因此干燥时，薄膜表面温度不要过高（55℃以下）。LDPE薄膜按成膜工艺的不同，可分为吹塑（IPE）薄膜、流延（CPE）薄膜、低发泡薄膜等。IPE薄膜的抗张强度与开口性比CPE薄膜好，采用正面印刷，可做食品袋、服装袋等。CPE薄膜厚度均匀，表面光泽度、透明度和热封性比IPE薄膜好，但生产成本高，可正、反面印刷，主要做复合袋的内层，用于化妆品、酱菜和糕点的包装。低发泡薄膜的装饰性好，质地厚实，不易拉伸变形，采用正面印刷，用做年画、商标和手提袋等。

(2) 高密度聚乙烯（HDPE）薄膜。密度为0.94～0.965g/cm3，厚度一般在0.03mm以上，其耐热性、机械强度比LDPE薄膜好，拉伸伸长率小，透明度差，采用正面印刷，主要用做背心袋、垃圾袋和内衬袋等。

(3) 中密度聚乙烯（MDPE）薄膜。密度约0.93～0.94g/cm3，其性能介于HDPE薄膜与LDPE薄膜之间。

(4) 交联聚乙烯（CLPE）薄膜。由于它较其他的聚乙烯产品有更高的耐热性、拉伸强度、热收缩率和阻隔性，其用途在不断扩大，目前大多用做热收缩包装薄膜。

一般来说，薄膜的密度提高，机械性能和阻隔性能也会相应提高，耐热性更好。同一密度的聚乙烯，由于成膜工艺不同而具有不同的性能。因为流延法能快速冷却薄膜，使其结晶度低、透明度高、浊度小，但分子排列更趋无规则状态，所以这种薄膜阻隔性较小（即透过率较高我国仍处于工业化、信息化、城镇化、市场化、国际化深入发展阶段）、延伸率较低、抗撕裂性差。

2.聚酯（PET）薄膜

双向拉伸的PET薄膜具有极高的机械强度和刚性，非常挺括；耐热性好、透明度高、光泽度好、耐药品性好；水汽和氧气透过率低，具有良好的保香性，这是其他塑料薄膜不可比拟的；表面能较低，印刷前需要做表面处理；不易拉伸变形，印刷适性好，对张力控制的要求比PE薄膜低，但热封性差。可用做蒸煮袋、化妆品包装袋等。

在印刷的过程中极易产生静电，由于PET薄膜其绝缘性极好，静电不易消失，严重时会出现薄膜吸附在滚筒上而不能正常印刷，因此高速印刷时，必须设置静电消除设备。PET薄膜的干燥温度可设置得较高，但其表面温度不要超过85℃。收卷时，薄膜应充分冷却至室温，以防油墨粘连。

3.聚丙烯（PP）薄膜

PP薄膜的透明度、耐热性和印刷操作性均优于PE薄膜。但其油墨附着性差，印刷前需进行表面处理以改善油墨的附着力。表面处理的临界表面张力控制在（4.0～4.4）× N/m为宜。

BOPP薄膜的拉伸变形小，不易发皱，印刷适性好，透明度、光泽度高，阻湿性优异，但热封性、抗撕裂性差。CPP薄膜的热封性好，但印刷时易拉伸变形，故张力控制要比BOPP薄膜小，可做糖果纸、复合材料的热封层。IPP薄膜的拉伸变形和热封性介于BOPP薄膜与CPP薄膜之间，透明度和光泽度好，但厚度均匀性比BOPP薄膜和CPP薄膜差，采用正面印刷，可做纺织品的包装。

4.聚氯乙烯（PVC）薄膜

PVC薄膜的透明度、光泽度和印刷适性好，印刷前一般不需要进行表面处理，油墨的附着力很好。缺点是耐热、耐寒性差，大多有毒，做食品包装时要注意它的安全卫生性。根据增塑剂用量的不同，PVC薄膜可分硬质、半硬质和软质3类，其性能略有不同。

软质PVC薄膜含有大量的增塑剂，这些增塑剂会析出进入印刷墨层，产生变色、粘连和油墨迁移等现象。且极易拉伸变形而产生褶皱，引起套印不准，因此张力宜小不宜大，受热后更易拉伸，给印刷操作带来困难。软质PVC薄膜在足够薄时，具有很好的自黏性，常用于果蔬包装。

从表1中我们可看出，综合考虑食盐包装各部分对拉伸强度、防潮性、热封性和抗冲击强度的要求，可分别采用各种薄膜。包装内膜采用CPP和HDPE较好，既有较好的热封性，又能提供足够的强度和防潮性；PET和O但最下不得少于20毫米PP由于其强度大、防潮性和伸长率低，用做外膜较好，考虑到价格因素也可用PVC作为包装外膜。

塑料薄膜的表面处理及检测

1.薄膜的表面处理

大多数塑料薄膜（如聚烯烃薄膜）属非极性聚合物，表面张力较低，一般为(2.9～3.0)×N/m。理论上，若物体的表面张力低于3.3×N/m，目前的油墨与黏合剂都无法附着牢固，因此要对其表面进行电晕处理。其处理原理为：在处理设备上施加高频、高压电，使其产生高频、高压放电，从而产生细小、密集的紫蓝色火花。空气电离后产生的各种离子在强电场的作用下加速并冲击处理装置内的塑料薄膜。这些等离子粒子能量一般在几到几十电子伏特，与塑料分子的化学键能相近，因而能诱发塑料表面分子的化学键断裂而降解，增加表面粗糙度，提高其比表面积。放电时，还会产生大量的臭氧。臭氧是一种强氧化剂，能使塑料分子氧化，产生羰基与过氧化物等极性较强的基团，从而提高其表面能。

电晕处理的优点如下：

(1) 处理材料的范围广，可用于聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚酰胺、聚酯、聚碳酸酯氟类塑料，以及各种相应的共聚物。

(2) 处理时间短、速度快，可在生产线上进行处理。

(3) 操作简单，易于控制。

(4) 电晕处理只涉及塑料表面极浅的范围，一般只有纳米数量级，基本不影响塑料的机械性能。

(5) 无废液排放，基本不污染环境。

电晕处理广泛用于印刷、涂布和复合前的薄膜表面处理，以及厚度小于0.6mm的片材的表面处理。

薄膜的处理程度直接影响后加工的质量，必须严加控制。若处理不足，薄膜的表面润湿性没有明显改善，会出现油墨的附着力差、复合膜的剥离力小等现象。反之，若处理过度，会出现薄膜表层老化、光泽变差；表面分子交联过多，热封性变差；薄膜易粘连（特别是在夏季高温天），分切困难，使用时难以分开等弊病。总之，在满足后加工要求的前提下，应尽可能地降低处理程度，以免处理过度。实际生产中，常对临界张力进行检测来控制处理程度。不同的薄膜印刷、复合所需的临界张力见表2到各个工具需要单独做的特殊装置。

薄膜处理效果会随着时间的延长而消退，如图1所示。消退的速度与存放环境温度、原料牌号及薄膜厚度等因素有关。存放环境温度越高，消退速度越快，并且越彻底。例如在20℃以下的环境中存放，PE薄膜的临界表面张力在1个月甚至半年内一直保持在（3.8～4.2）× N/m；如果环境温度提高到36℃以上，不管原薄膜处理程度有多深，1个月后将会退到3.8× N/m以下。因此，薄膜处理完后，最好在1个月内用完，否则其印刷或复合效果会明显下降。

2.处理效果的检测

(1) 临界表面张力法检测。将乙二醇乙醚（表面张力为3.0× N/m）和甲酰胺（表面张力为5.7× N/m）混合，即可得到表面张力范围在（3.0～5.7）× N/m之间的一系列测试液。预先估出薄膜的表面张力值，然后在其表面涂布相同张力值的测试液，每次的涂布面积约为40mm×15mm，涂布要在0.5秒内完成。如果涂布的液膜保持在2秒以上不破裂(见图2a)，则用表面张力值高的测试液测试；如果液膜在2秒内破裂成许多小液滴(见图2b)，则改用表面张力值低的测试液测试；如果测试的临界表面张力小于3.6×N/m，说明处理质量不好，需重新处理。

(2) 胶带粘揭法。将胶带粘贴在印刷过的薄膜上，用手指将其压平，使之与薄膜紧密贴合，然后将薄膜慢慢揭起，观察印墨被胶带粘起的情况。如果印墨的剥离率小于1%，可认为处理质量好；印墨的剥离率在1％～10%之间，可认为处理质量欠佳；印墨的剥离率大于10%，则处理质量差，需重新处理。

PE、PP、PET甚至包括PVC薄膜作为印刷膜和复合膜都要进行表面处理，使印刷膜的表面张力达到（4.0～4.4）× N/m，以满足油墨附着牢度的要求；使复合膜的表面张力为（4.4～4.8）× N/m，从而达到足够的复合牢度

来源:科印

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