增滑劑：聚烯烴薄膜的擴(kuò)展性能范圍

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較新的特種滑爽母粒超越了傳統(tǒng)功能，可提供更高的熱穩(wěn)定性、可靠性以及在層壓過(guò)程中保持 COF 穩(wěn)定的能力。
今天用于 LDPE、LLDPE 和其他聚烯烴薄膜的爽滑母粒添加劑提供了比過(guò)去更廣泛的性能范圍。這些產(chǎn)品的范圍從傳統(tǒng)的酰胺滑移劑——現(xiàn)在使用的主要等級(jí)——到更新的特種、非遷移等級(jí)，這些等級(jí)可以滿足在更高溫度下良好工作的能力、提高可靠性和保持摩擦系數(shù) (COF) 等需求層壓前后穩(wěn)定。處理者應(yīng)該知道克服了以前的限制的更新的替代品。

增滑劑克服了樹(shù)脂的天然粘性，因此它們可以順利地通過(guò)加工和包裝設(shè)備。LDPE 和 LLDPE 薄膜通常根據(jù)其 COF 分為低、中或高滑度。COF 水平通常對(duì)應(yīng)于它們含有多少滑動(dòng)。
爽滑母粒的配方適用于各種擴(kuò)散速率、最終使用溫度、基礎(chǔ)樹(shù)脂和油墨類(lèi)型。傳統(tǒng)的潤(rùn)滑劑基于不飽和脂肪酸酰胺，最常見(jiàn)的是油酰胺和芥酸酰胺。這些伯酰胺在擠出后通過(guò)聚烯烴薄膜快速遷移并出現(xiàn)在薄膜表面以降低 COF。

其他基于仲酰胺的滑移劑的分子量幾乎是伯酰胺的兩倍，因此在聚烯烴中遷移得更慢。傳統(tǒng)伯酰胺和仲酰胺在商業(yè)上以 LDPE、LLDPE 和 mLLDPE 載體形式提供。

較新的滑爽母粒包括具有非常大分子的非遷移滑爽和適合層壓的特殊配方。特種等級(jí)可能由初級(jí)滑液或初級(jí)和二級(jí)酰胺滑液以及各種載體樹(shù)脂（如 PP、EMA 和 EVA）的混合物組成。



標(biāo)準(zhǔn)遷移單
薄膜生產(chǎn)商傾向于依賴酰胺基漿，因?yàn)樗鼈円院侠淼某杀窘档土?COF。初級(jí)和次級(jí)酰胺滑動(dòng)允許加工商選擇 0.1 和 0.4 之間的 COF。

母料中的遷移滑移濃度通常為 5% 至 10%。實(shí)際薄膜中的遷移滑移濃度通常在 200 到 2000 ppm 之間。較薄的薄膜通常需要較高的滑移濃度才能達(dá)到給定的 COF。芥酸酰胺的使用更為廣泛，因?yàn)樗鼇?lái)自非動(dòng)物來(lái)源，并且往往比油酰胺更熱穩(wěn)定。

薄膜在擠出后需要一個(gè)調(diào)節(jié)期，以便在薄膜表面和內(nèi)部的滑動(dòng)之間建立平衡。由于大部分 COF 降低發(fā)生在第一天（表 2），LDPE 和 LLDPE 薄膜中的 COF 通常在擠出后 24 小時(shí)測(cè)量。

COF 和滑動(dòng)遷移率通常是為最終用途量身定制的。更快的滑移擴(kuò)散對(duì)于在線成型和轉(zhuǎn)化為袋子和其他產(chǎn)品非常重要。卷材需要較慢的滑移擴(kuò)散，以便 COF 不會(huì)下降得太快而導(dǎo)致卷繞困難和卷筒伸縮。



遷移因素
許多變量會(huì)影響遷移率和最終 COF。滑移分子越小、濃度越高，聚合物中的擴(kuò)散越快。聚合物的性質(zhì)也很重要?；品肿又饕ㄟ^(guò)聚烯烴的無(wú)定形區(qū)域擴(kuò)散，因此在 HDPE 和 PP 等結(jié)晶度更高的樹(shù)脂中比在 LDPE 或 LLDPE 中遷移更慢。

高度無(wú)定形和粘性的聚合物，例如較低密度的 mLLDPE 牌號(hào) (<0.92 g/cc) 需要高滑移量。EVA 或 EMA 等極性聚合物可以與滑爽劑的官能團(tuán)相互作用并阻止其遷移。

在卷繞的卷中，漿液通過(guò)聚烯烴的遷移比在未卷繞的卷中慢。卷繞張力越大，擴(kuò)散速率越慢。

此外，抗靜電劑和防霧劑可以在表面位置和擴(kuò)散過(guò)程中與滑移競(jìng)爭(zhēng)。這些添加劑的分子比伯酰胺滑移劑大，因此它們遷移得更慢。一些防粘連劑可能會(huì)吸附滑動(dòng)分子并對(duì)它們的擴(kuò)散產(chǎn)生不利影響。

下游加工也可能影響 COF。例如，印刷前的電暈處理會(huì)燒掉表面滑動(dòng)層并使表面極性化。結(jié)果，與未處理的一側(cè)相比，更多的滑移向經(jīng)過(guò)電暈處理的一側(cè)遷移。

伯酰胺滑移具有熱限制。雖然它們?cè)?400 F 的吹塑薄膜中效果很好，但它們往往會(huì)在更高的溫度下?lián)]發(fā)。它們不適用于通常在 500 F 至 550 F 下制造的流延薄膜，或通常在 600 F 下制造的擠出涂層。這也適用于必須通過(guò)熱金屬機(jī)器元件的薄膜。

仲酰胺滑移具有更好的熱性能，并在更高的溫度下使用。它們比它們的伯酰胺對(duì)應(yīng)物遷移得更慢，因此可以更好地控制 COF。它們也不太可能干擾印刷和熱封。當(dāng)平衡爽滑性和抗粘連性至關(guān)重要時(shí)，有時(shí)會(huì)選擇仲酰胺。



非遷移單
非遷移滑移劑于 1990 年代后期推出，其分子量是伯酰胺和仲酰胺的 30 到 50 倍。它們的大尺寸不允許它們擴(kuò)散通過(guò)聚合物，因此它們的 COF 降低是由擠出過(guò)程中最終出現(xiàn)在表面上的滑移分子提供的。

因此，它們不需要調(diào)節(jié)期，并且當(dāng)薄膜通過(guò)層壓、轉(zhuǎn)換、印刷、運(yùn)輸和其他步驟時(shí)，它們的潤(rùn)滑性保持相對(duì)穩(wěn)定。它們提供的 COF 在整個(gè)薄膜上也往往比伯酰胺滑動(dòng)劑更均勻。

非遷移滑動(dòng)通常產(chǎn)生 0.20 到 0.40 的 COF，具體取決于使用水平（表 3）。用非遷移漿料澆鑄 LDPE 后 15 到 62 天的 COF 一致性如圖 1 所示。

與遷移滑移不同，這些類(lèi)型僅在多層膜的外層中需要。這使得非遷移滑移在多層薄膜中更具成本效益，即使在這些外層中需&#8203;&#8203;要更高的水平（1% 至 2%）。非遷移滑移減少了過(guò)量滑移量的需要，以在薄膜中形成儲(chǔ)庫(kù)以允許充分遷移到表面。此外，具有非遷移滑動(dòng)的一致 COF 消除了一個(gè)過(guò)程變量，這有助于減少轉(zhuǎn)換過(guò)程中的廢品。

非遷移性滑動(dòng)在高溫下穩(wěn)定，如果在適當(dāng)?shù)臏囟认逻M(jìn)行，可能不會(huì)對(duì) PE 薄膜的熱封產(chǎn)生不利影響。它們還可用于流延薄膜，并能承受熱灌裝、收縮隧道和其他操作的高溫。由非遷移性滑移制成的薄膜具有良好的密封強(qiáng)度。例如，僅在密封層中具有非遷移滑爽性的 2 密爾雙層 LDPE 流延薄膜的密封強(qiáng)度在添加 10% 滑爽母料時(shí)為 2423 psi，在添加 20% 滑爽母料時(shí)為 2491 psi。

非遷移增滑母粒有 10% 和 20% 的增滑性，適用于 LLDPE 吹塑薄膜、LDPE 流延薄膜和擠出涂層，以及 PP 流延薄膜。這些滑移可以在緊密纏繞的輥上轉(zhuǎn)移到薄膜表面，并且它們比伯酰胺或仲酰胺更能降低薄膜透明度。



新的層壓
當(dāng)薄膜與其他薄膜粘合層壓時(shí)，含有芥酸酰胺增滑劑的聚乙烯薄膜的 COF 通常會(huì)升高。據(jù)信發(fā)生這種情況是因?yàn)榻嫠狨０繁徽澈蟿┗蛘澈蟿訅褐惺褂玫臉O性基材如 PET 或尼龍所吸引。

離開(kāi) PE 密封劑表面的滑移會(huì)導(dǎo)致 COF 增加到 1.0 或更高，這使得薄膜在垂直成型-填充-密封、印刷和其他轉(zhuǎn)換設(shè)備中移動(dòng)更加困難。在轉(zhuǎn)換或印刷之前放置一段時(shí)間的層壓薄膜中，COF 的損失更為明顯。

最近推出的一種滑動(dòng)類(lèi)型可以通過(guò)保留在 PE 層中來(lái)避免這個(gè)問(wèn)題。三十天的測(cè)試發(fā)現(xiàn)，一種這樣的滑移劑 (Ampacet 102794) 在層壓前后保持 COF 穩(wěn)定（圖 2）。將這種滑動(dòng)與傳統(tǒng)的芥酸酰胺和 2 密耳薄膜中的非遷移滑動(dòng)進(jìn)行了比較，該薄膜具有軟食品包裝中常見(jiàn)的三層共擠結(jié)構(gòu)——mLLDPE 密封層加上兩個(gè)辛烯-LLDPE 層。使用溶劑型聚氨酯粘合劑將薄膜層壓到 PET 薄膜上。

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