塑料薄膜的表面性能及其处理方案研究

塑料薄膜的表面性能及其处理方案研究

作者：朱建跃方铭岳

来源：《商品与质量·消费视点》2013年第07期

摘要：塑料薄膜是塑料中使用最多的一种，广泛应用于包装业，其表面性能对塑料薄膜的应用以及薄膜印刷和复合前的表面处理有重要的影响。本文对塑料薄膜的表面性能进行研究，并对其表面处理方法进行探讨。

关键词：塑料薄膜；表面性能；表面处理

一、塑料薄膜的表面性能

塑料薄膜的使用量占全部塑料使用量的38%，在包装领域被广泛使用。同传统的包装材料如玻璃、纸、金属相比，塑料薄膜具有轻盈透明、价廉、气密性好、易成型、抗氧、质轻、有韧性耐折、防腐、防潮等优点，正是由于具有这些优点，塑料薄膜被大量用于服装包装、食品包装、日用品包装、电器产品包装等领域。

1.分子结构的非极性

塑料薄膜所使用的材料多数为非极性材料，即这些材料不含有极性基团，或少部分含有弱极性基团。由于分子结构具有非极性，表面张力低，与其它分子间的作用力非常弱，对油墨和胶黏剂等的吸附和粘合作用力很弱，润湿性和亲和性差。

2.塑料薄膜的表面张力

塑料薄膜其表面张力的大小由分子结构决定，大部分塑料薄膜例如聚烯烃薄膜是非极性聚合物，其表面自由能小，一般是31达因/厘米左右，聚酯类是属于极性高分子，其表面自由能较高，表面湿张力在41达因/厘米以上[1]。当这个值低于34达因/厘米时，由于作用力太小，油墨或其他物质很难附着在薄膜表层，所以必须对其表面处理。

3.塑料薄膜的结晶度

大多数薄膜材料的结晶度很高，材料中分子化学稳定，因而涂覆在薄膜上的物质一般不会发生转移，油墨等物质难以附着在表面，印刷出来的产品质量得不到保证。

4.弱表面层

在加工塑料薄膜过程中往往要放入一定量的助剂，从而使薄膜易开口、能够防紫外线照射、可以抗静电、耐老化等等，加入的助剂一般有稳定剂、开口剂、增塑剂、抗静电剂等。然

而加入的助剂容易发生迁移，在薄膜表层积累产生油污等物质，这些物质会造成表面产生弱表面层。

5.塑料薄膜表面的清洁度

在环境不清洁的情况下，存在于空气中的灰尘、油脂等物质容易黏附在塑料薄膜的表面。黏附的这些物质会阻碍塑料薄膜与油墨等物质之间的接触，导致油墨对塑料薄膜的渗透作用和黏附作用差。

二、塑料薄膜表面的处理方法

在使用塑料薄膜包装商品时，塑料薄膜一般要先进行印刷，将商品名称、说明等印刷到包装上，既美观，又能同时宣传产品。食品包装还需进行多层复合或真空镀铝等加工。但塑料薄膜不同于其它包装材料，作为承印材料时，塑料薄膜的表面性能决定了其黏附性较差，效果差。因此在印刷及复合前要进行表面处理。

表面处理的目的是利用物理的、化学的方法处理塑料薄膜表面，形成新的化学键，降低结晶度，提高表面自由能，从而提高粘合度。其机理是在分子结构上将极性基团引入，形成极性高的塑料薄膜，油墨和胶黏剂在塑料薄膜表面的润湿性与粘结性增强。

塑料薄膜表面处理的方法主要包括涂层处理法、化学处理法、电晕处理、火焰处理法、溶剂处理法和紫外离子处理法等，最常用的方法是电晕处理[2]。

电晕处理法的原理是采用高频高压或中频高压电源放电，使高能量电火花冲击塑料薄膜表面，表面一些分子的分子链断裂，表面结晶度降低，表面呈多孔性，比表面积明显增加，与油墨和粘合剂的接触面积增大，并且也产生了更多的极性结构，从而对油墨和胶黏剂的吸附力得到很大程度的提高；同时，放电使空气离解形成O3，塑料薄膜表层分子被氧化生成极性基团，使塑料薄膜极性大大提高，另外，臭氧也能去除油污，从而去掉薄膜表面的弱表面层，进而改善塑料薄膜的表面性质，油墨和胶黏剂粘结作用增强。电晕处理是多种过程同时作用的结果，这些过程步骤的结合显著增加了油墨的附着牢度。经过处理后，聚烯烃薄膜的湿张力提高到39达因/厘米；聚酯薄膜的湿张力达到52-56达因/厘米以上[3]。电晕处理塑料薄膜表面湿张力的大小与施加于电极上的电压高低、电极与电晕处理辊之间的距离等因素相关。

电晕处理设备主要部件是电极、导辊、高频高压电源、绝缘辊等。其中电极是关键部件，它直接影响了处理效果。电极可分为单电极、双电极和多电极。表面张力是40～45达因/厘米的极性塑料不需表面处理，而非极性或极性较弱的塑料，表面张力太低，需要深度的电晕处理，才能达到理想的表面性能。同种塑料，如何决定是否需要表面处理以及表面处理到什么程度，取决于印刷油墨的表面张力，要确保油墨的表面张力小于所使用的塑料薄膜材料的表面张力，通常要小10达因/厘米。电晕处理法有时效性，如果存过久会产生衰退，衰退的程度与塑料薄膜材料类型、存放场所的温度湿度有关。所以，经过表面处理但没有使用的塑料薄膜，应

当在处理时加大处理功率，进行深度处理，保持存放场所温度低湿度低。另外，最好在设备允许的情况下，表面处理后的塑料薄膜能够立即进行印刷，保证处理效果，减少衰退。

另一种有效途径是涂层处理法。这种方法就是将高分子溶液涂抹在将要印刷的承印材料上，这些溶液包括聚丙烯酸酯类、改性聚酯类等。以双向拉伸聚酯薄膜为例，其操作步骤是：利用一台机器，它可以涂抹高分子溶液，先将产品纵向拉伸，拉伸过后的产品涂抹一次溶液，再横向拉伸，经过这三个步骤后，溶液只剩下一层聚合物。涂布法能使表面张力显著增大，并且，表面张力不会受到高温、高湿的气候的太大影响，具有较好的耐水、耐溶剂性。

三、结论

塑料薄膜作为使用量最多的塑料，在日常生活中扮演着不可或缺的角色。同时，塑料薄膜也在更多的领域得到使用，不论是食品类、服装类还是家电类，随处都能看到塑料薄膜作为包装的商品。为保证塑料薄膜印刷和复合的质量，研究塑料薄膜的表面性能存在必要性，对表面处理具有指导意义。

现在普遍使用的塑料薄膜表面处理的方法仍是电晕处理法，虽然也有新兴的等离子体法等方法，但大规模应用仍存在很多的阻碍，熟悉塑料薄膜的表面性能，有助于提出新的表面处理方法，改进已有的表面处理方法。

参考文献：

[1]马兰.塑料薄膜材料的性能简介[J].投资与采购，2005-12， 3（5）：39-41.

[2]严美芳，许旭萍.塑料薄膜的表面特性及影响因素[J].印刷工程，2008-03，12（6）：35-38.

[3]王莉，李瑞娟.塑料薄膜印前电晕处理研究[J].包装天地， 2012-09，7（1）：24-28.