关于 CPP 薄膜表面润湿张力变化的分析

CPP 薄膜作为软包装材料的复合材料，其主要作用是作为热封层，在后期的加工过程中  需要进行复合和涂胶，而 CPP 薄膜的材料是聚烯烃，是非极性塑料，其表面不具有好的可  粘性，即其表面润湿张力小，所以 CPP 薄膜在生产过程中必须经过电晕处理。而 CPP 薄膜  在时效处理和存放过程中，其润湿张力会发生变化，而润湿张力的变化将严重影响到后期加  工的复合和粘合强度的变化。本文将对 CPP 薄膜的张力的影响因数和变化规律进行分析，  以期对 CPP 薄膜的生产经营有所帮助。(本文已收录入《塑料薄膜行业终极参考资料宝典》）

1、表面处理的必要性

由于聚烯烃薄膜材料(PE／PP ／改性聚烯烃等)属于非极性的聚合物，其表面自由能相当低， 仅 2.9～3.0×10-6 J／cm2 (即 29～30 达因)。从理论上道，若某种物体的表面自由能低于 3.3×10-6 J／cm2，那么就无法附着目前已知的任何一种胶粘剂。故而，要使胶粘剂在聚烯烃 表面获得一定的印刷牢度，就必须提高其表面自由能，根据目前的工艺要求，应达到 3.8～4.0×10-6 J／cm2 才行。目前为止，国内外最普遍采用的塑料薄膜的有效表面处理方法就是 电晕处理方法。

2、电晕处理的原理

2 ．1 电晕处理的原理

电晕处理是经高频高压电火花处理，使薄膜表面的链状分子断裂，链断裂时产生的自由基 与空气电晕产物发生氧化、交联反应，在薄膜表面产生极性基团，部分极性基团注入薄膜内 部使表面粗化，从而增大了薄膜的表面张力。薄膜在生产出来后，在应力恢复过程中，薄膜 分子的进一步结晶会使其表面张力有所下降； 而薄膜内具有迁移性添加剂向薄膜表面的迁移 会使薄膜的表面张力下降； 薄膜表面极性基团的移动过程也会使薄膜的表面张力下降。也就 是我们常说的电晕值衰减。

由于电晕处理一般在空气中进行，所以在高压、高频电火花的冲击条件下，一方面空气发生

了电离，产生了各极性基团； 另一方面聚烯烃分子结构中的双链特别是其支链上的双链更易 打开。这样，就在处理的瞬间，各种极性基团与高聚物表面发生了接枝反应，从而使聚烯烃 表面由非极性变成极性表面。可以这么说， 经电晕放电处理后的聚烯烃表面， 大约几 个 10-10m 的厚度已变成了与原聚烯烃结构完全不同的极性物质，表面自由能由此大大提高， 经测定可达 3.8～4.0×10-6J／cm2 。同时，高压高频电火花将薄膜材料表面通过冲击打毛(用 高放大倍数的电子显微镜观察，可在处理表面看到小沟槽状凹凸不平)，从而提高了胶粘剂 和油墨的浸润性和接触面积。

2 ．2 检测方法

检测电晕处理效果的简易方法，通常采用 JISK －6763－71——聚乙烯与聚丙烯的浸润 张力试验方法。用清洁棉球棒蘸取以上混合液之一， 在试验薄膜上涂布约 6cm2，此液膜保 持 2s 以上，再用下一档表面张力高的混合液试验，当液在 2s 内破裂成小液滴时，则用比上 一档表面张力低的混合液试验……，从而选定恰当的混合液表面张力作为薄膜润湿张力的试 样，表 1 为混合液配制比例与润湿张力数据。薄膜的润湿张力大，说明薄膜与油墨及胶粘剂 的亲和性良好。

3、电晕值变化与原材料配方之间的关系

CPP 生产的配方有着很多的变化，CPP 、MCP、RCP 三种薄膜也有不同的配方，而且 其生产原料来自不同的供应商，而供应商各自的生产工艺不同，有时差别还很大，由此带来 的原料特性判别就很大，同样是均聚的 PP，在做电晕层时，同样的电晕电流将获得不同的电晕值，同样的电晕值，其衰减也会不一样。同样的共聚 PP，不同的生产商，会有不同的 添加剂，也有不同的添加量(见第三条解释)，在做中间层时，其向表面的迁移量就不会相同。 因此不同的原材料配方， 电晕衰减也不相同。

4、电晕值与添加剂之间的关系

因为原材料在生产过程中会加入一定量的添加剂，如钢铁爽浮雕剂、抗静电剂等，这些 添加剂的分子在薄膜制成后，会迁移到薄膜的表面，破坏了薄膜的已成型的粗糙结构，使薄 膜的表面张力下降。

4 ．1 同样的添加剂不同的配比(其他生产条件相同)

添加剂品种相同而在原材料中的添加比例不同，对电晕值的衰减影响有很大的区别， 若添加剂比例越高，其迁移至薄膜表面的量越大，那么电晕值的衰减也就越大。

4 ．2 相同的添加量， 不同的添加剂(其他生产条件相同)

在添加剂添加量相同时不同的添加剂也会使电晕值的衰减发生变化。如添加抗静电剂 时，由于抗静电剂的组成成分不同，其具有氨类性质还是具有酯类性质，还是氨类性质酯类 性质都具备，都是影响其往表面迁移的因素，所以相同的添加量不同的添加剂，制成膜的电 晕衰减也不会相同。

5、电晕值的变化与电晕强度的关系(其他生产条件相同)

通常情况下，在电晕处理过程中， 电晕强度越大，就会在电极处产生更高的电场，薄 膜表面就会有更多、更短的自由基，薄膜表面的 PP 单体结构被破坏的程度将更大， 对 PP 分子的进一步结晶是不利的。同时，由于大量的表面极性基团的存在而阻碍了迁移分子的移 动，所以电晕处理强度大时而对应的其电晕值的衰减就慢。                            

6、电晕值与生产线速度的关系(其他生产条件相同)

在同样的电晕电流强度下，假设电晕处理一分钟的总能量为 E，那么，在生产线速度 为 150m／min 时，每米薄膜吸收的能量为 E／150(不考虑能量损失)。在生产线速度为 200m

／min 时，每米薄膜吸收的能量为 E／200(不考虑能量损失) 。明显的，生产线速度高，电晕 处理的强度就低，反之则高。根据第 5 条的分析，电晕处理强度大时而对应的其电晕值的衰 减就慢，因此， 生产线速度低其薄膜的电晕值衰减就慢。

7、电晕值与环境温度和湿度之间的关系

环境温度越高，则环境传给薄膜分子的能量越高，热能转化为分子的动能和势能，导致 膜表面极性基团及迁移性分子的加速度运动(如爽滑剂的分子由中间层向表面快速移动)，其 结果会导致薄膜的表面的电晕值的衰减加速。

另外， 空气湿度的变化， 将在很大程度上影响到电晕的变化。因为空气中的水蒸汽将 随着薄膜的变冷，会很快的吸附到薄膜的表面，一则是因为薄膜的表面相对来讲是比较光滑 的，近乎于镜面，水蒸汽很容易在其表面形成凝结； 同时，由于薄膜表面具有很强的静电， 也会吸附水蒸汽。水蒸汽在薄膜表面凝结后，会降低薄膜表面的粗糙度，即逐渐降低了薄膜 表面的电晕值。

因此空气湿度小，则衰减就慢，反之，则衰减就快。

8、结论

综上所述， CPP 薄膜的电晕衰减不仅仅取决于某一因素，影响其衰减的因素很多，而且其 衰减的程度也会因为各种因素的变化而不同，如原料配方、添加剂的不同和添加量、生产线 速度、电晕处理强度、环境温度和湿度等，因此说 CPP 薄膜的电晕衰减是综合因素共同影 响的结果。

在生产 CPP 时，如果只注重了薄膜的某一个性能，势必将牺牲薄膜的其他性能，只有进行 综合的评价，才能够生产出用户适合和满意的产品。