三层共挤聚烯烃热收缩薄膜的时延效应

第18卷第6期高分子材料科学与工程Vol.18,No. 62002年11月POLYMER MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERINGNov. 2002三层共挤聚烯烃热收缩薄膜的时延效应温绍国'，周持兴'，梁志明'，王松尧2(1上海交通大学高分子材料研究所，上海200240; 2浙江绍兴富陵塑料制品有限公司.浙江绍兴312075)摘要:考察了储存时间对聚烯烃热收缩薄膜(POSF)综合性能的影响,研究发现，随储存时间增加,(1)POSF的热收缩速率(UsR)递减,但热收缩率(SR)基本不变;(2)摩擦系数(COF)历经迅速降低后缓慢增加,直至稳定。文中首次定义了热收缩速率。关键词:聚烯烃热收缩膜;收缩率;收缩速率;摩擦系数;时延效应中图分类号:TB43文献标识码:A文章编号:1000-7555(2002 )06-0190-03聚烯烃热收缩薄膜(POSF)是近年来出现1.3 薄膜性能测定的新型环保热收缩包装材料[1。它既克服了薄膜动态摩擦系数(COF)用承德实验设备PVC热收缩膜耐低温性能差、储存条件要求苛仪器厂动态摩擦系数测定仪按国标GB1006-刻的缺点[2],又避免了PP热收缩膜耐撕裂性88测定;薄膜的拉伸性能,用承德薄膜拉伸实能差,PE收缩膜雾度大的性能弱势[3.4],可同时验机按国标GB1042- -92测定;收缩率(SR)用具有高透明、耐低温、高强度、耐揉搓的综合性烘箱测定。能。因此，发展非常迅速,1998~2001年度平均6(C)递增高达100%。但目前为止,有关POSF生产80120 _8经验积累和技术研究不多,相关理论研究报道更少[5.1。引进生产线多停留在能生产POSF的巴1- SR curve-般技术水平上,缺乏创新,甚至常常因对制备T= 120C[sAin40工艺和储存机理不理解而造成重大损失。为确T~ sR curvep定POSF的有效存储时间,本文详细考察了POSF收缩特性,表面性能随存储时间的变化。。2505001实验部分4(0)Fig. 1 The temp. ~ SR and time~ SR curve of POSF1.1POSF制备sample: 4-23S-A, 19 μm.采用双泡管膜法,用POLYTECH三层共2结果与讨论挤热收缩生产线制备,成品最大折径幅宽为2.1POSF的收缩率与收缩速率1900 mm。配方:表层PP为美国Montell的5C39F;芯层LLDPE为DOW的2045C;抗静POSF的SR随收缩温度或受热时间的变电剂、爽滑剂和抗粘连母粒均为进口产品。原料化曲线,称为收缩曲线。制备样品典型的定时温用多旋转桨高速拌混机预混合2 min,而后抽度收缩曲线(temp.~SR)和恒温时间收缩曲线吸进料制膜。中国煤化工由Fig. 1可知.temp. ~1.2 时效处理MHCNMHG缩热力学的概念,从中膜卷存储在时效室自然垂直放置,室温(25叮犹苻溥娱收泊率的温度敏感性(Sremp.~sx和极限收缩率。time~SR曲线反映了薄膜收缩动力士5)C由空调控制。。收稿8硼方数据- 25;修订日期:2001- 06-12作者简介:温绍国(1965-).男.博士,副教授.第6期温绍国等:三层共挤聚烯烃热收缩薄膜的时延效应191学概念,从中可获得POSF的收缩速度和收缩随存储时间增加,薄膜沿MD方向自然松弛造过程信息。成了收缩力降低,从而MDSR/TDSR渐趋-实验发现,有时POSF虽具有很高的SR,但应用于高速包装线上,收缩效果并不理想,这显然,制备中降低收卷张力或适当延长说明表征和应用POSF必须同时考虑其收缩率POSF的存储时间，有利于POSF纵横向收缩和收缩速率。但目前有关热收缩薄膜的研究很更均匀。欲获得外观理想、收缩均匀的POSF,少,热收缩速率(vsR)尚无通量表示。此处定义分切前薄膜应时效处理120h以上。根据上述收缩速率为薄膜收缩到最终收缩率-半所需时结果,通过调整收卷张力、时效时间,获得了在间(t1/2)的倒数,单位s-',即包装线.上应用效果非常理想的薄膜。VsR= 1/t/2(1)2.3存储时间对POSF收缩速率的影响其中12由time~SR曲线中求取,当t=120 CPOSF纵向收缩速率Usp(MD)和横向收缩时,给定样品的1/2=60s,Usr=0.0167 s-。速率UsR(TD)随存储时间的变化见Fig.3。由显然,收缩温度升高,Usp增加,根据不同温Fig. 3可知,POSF的VsR(MD)和VsR(TD)随存度的V'sR可以求出收缩活化能。从而可从理论计储时间增加,变化趋势并不完全一致。 UsR(TD)算给定操作条件下,POSF在包装线上的理论随存储时间延长呈线性降低,而UsR(MD)则呈包装速度。先增后降的变化。Usp(MD) 变化转折点,正是2.2存储时间对POSF收缩率的影响Fig.2中完成室温收缩的时效点。POSF沿机器拉伸方向(纵向)收缩率0.04(MDSR )和吹胀方向(横向)收缩率(TDSR)随. 0.03 |存储时间的变化见Fig. 2。由Fig. 2可知，区0.02POSF的极限纵向收缩率(MDSR)和横向收缩0.01率(TDSR),随存储时间增加而下降,初始(<。 0.04120 h)时均逐步下降3%~4%,而后下降趋势.0.03减缓,直至基本保持不变。初始的SR降低是因.。0.02低温收缩造成的,这一收缩从Fig.1的曲线上0.01!300600900已有反映。e(h)Fig. 3 Relationship between V'sk of POSF and keep time85sample:4-23S-A. 19 pμm, t=120 C.POSF的UsR(TD)随存储时间增加而降图7c低,是薄膜中取向分子链室温下的解取向导致....+--应力松弛，降低了收缩力所致。但MD方向,因牵引张力引起的室温二次拉伸,提高了分子链的取向程度,附加了较大的收缩力，加热时,该附加收缩力优先迅速释放,有提高USK的倾向。40400存储初期,附加应力使Vs增加值大于应力松弛Keep time(h)Fig. 2 Relationship between SR of POSF and keep time造成的V'sR下降，因而,Usr(MD)呈增加趋势。但sample:4-23S-A, 19 pum，120 C, 5 min.中国煤化工立伸引|起的vs的增加不进一步分析Fig. 2可以发现，制备初期MHCN M H G的vox的减少,Use(MD)POSF的MDSR比TDSR大,但随存储时间增开始呈下降趋势,从而形成了其先增加后下降加,二者渐趋一致。这是因为,POSF制备过程的反常现象，中，在拉伸、吹胀比相等的情况下,由于收卷张POSF的Vs随存储时间增加而降低,对它力的存在y旁轰据沿MD方向的二次室温冷在高速包装生产线上使用是不利的。久储的拉,造成沿MD方向具有相对较大的收缩度;POSF为达到一定的收缩速率,须提高收缩温192高分子材料科学与工程2002年度,从而容易出现高的破包率。因此,POSF时对较快,故表面上爽滑剂、抗静电剂析出量相对效处理后宜及早使用。实验表明,选定POSF可较小，自然动态摩擦系数较高。随存储时间增用于高速包装线的存储期为6~8月,普通手工加，薄膜基体中的爽滑剂逐渐迁移到表面,势必,制袋包装的有效存储期为14 月以上。造成薄膜COF的迅速降低,因内外层表面的作用过程相同,因此COF的变化趋势相同。由于薄膜表面爽滑剂的量处于动态平衡,当内部扩0.3s散到表面的量接近表面损失的量时,COF将基.本不变;当内部扩散出的量不足以补充表面上]ayer A(outside)0.25爽滑剂的损失,则COF将逐渐增加。显然,内表Layer C(inside)面中的滑爽剂因制备初期析出快,内部残存量少,后续向表面扩散的量小，就造成了存储后期COF的增加。4008001200Keep lime(h)如果上述分析正确,若采用快速迁移抗静.Fig. 4 Relationship between COF of POSF and keep time电、爽滑剂,将会造成制备初期薄膜内外表面的sample:4- -23S-A，19 μm, nature store.COF差值更大(如OCOF≥0. 1),COF趋于-2.4存储时间对POSF动态摩擦系数的影响致的时效时间缩短。后期的实验证明了这一点。POSF为A/B/C结构型薄膜，有内表面层参考文献C、外表面层A之分。POSF内表面层动态摩擦[1]苏小刚 (SHU Xiao gang).中国包装工业(China Pack-系数(COFnie)和外表面层动态摩擦系数aged Industry), 1999，(6): 16.(COF ouside )随存储时间的变化见Fig. 4。由Fig. .[2]周祥兴 (ZHOU Xiang xing).塑料包装材料成型与彩印工艺(Sulao Baozhuang Cailiao Chengxing Yu Caiying4可知,(1)结构型POSF内表面C的动态摩擦Gongyi).中国物质出版社(China Materials Press).系数相对较低,而外表面A的COF相对较高;1994: 449.(2)随存储时间增加，薄膜内外层表面的COF[3] Li H L. Ujihira Y, Shukushima S. Polymer, 2000, 41(1): 93.均呈现先迅速下降，后平缓变化的趋势;但内外.[4]黎坛(LI Yun).中国包装(China Package), 2000, 20表面COF的变化并不完全一致,外表面COF是先下降后基本保持不变,而内表面COF则明[5] Krishnaswamy R K, Sukhadia A M. Polymer, 2000, 41(20): 9205.显地先降后增;(3)存储时间相当长时,内外层[6]车广 陆(CHE Guang-lu),李振宇(LI Zheng-yu), 刁基表面的COF渐趋-致。漠(DIAO Jji- mo).塑料科技(Plastics Sciences & Tech-nology)，1997， (5): 22.在POSF制备过程中,外表面冷却速度相.INFLUENCE OF KEEP TIME ON CHARACTERISTICS .OF CO- EXTRUSION POLYOLEFINE SHRINK FILMWEN Shao- guo', ZHOU Chi-xing', LIANG Zhi- ming', WANG Song rao2( 'Research Institute of Polymer Materials, Shanghai J iaotong Universityt ，Shanghai 200240,China 'Shaoxing Fulink Plastics &. Textile Co. Ltd.，Shaoxing 312075, China)ABSTRACT: The characteristics of co extrusion polyolefine shrink film(POSF) was studied. It isfound that, with the keep time is increase, the sh中国煤化rle, however, the shrink .rate is decreased smoothly. The coefficient of fricCNMHGI speedily first and thenincreased smoothly. The deference of characteristusuetrell山INID aiuTD is smaller and small-er with the keep time increased. The shrink rate VsR was defined for the first time in the paper.Keywords:PO shrink film; shrink ratio; shrink rate; coefficient of friction; keep time on charac-teristics