淺談聚烯烴包裝薄膜外觀瑕疵對印刷效果影響及解決方案

韋麗明

上海若禕新材料科技有限公司總經理

高級工程師，參與制定多項國家標準和行業標準，發表多篇專業論文，《塑料包裝》編委 ，長期跟蹤BOPP行業發展狀況，發起並組織「中國擠出流延技術研討沙龍」，為BOPP、CPE行業資深專家。

常見的聚烯烴包裝薄膜包括雙向拉伸聚丙烯膜（BOPP）、流延聚丙烯膜（CPP）、流延聚乙烯膜（CPE）、聚烯烴收縮膜（POF），以及聚乙烯吹塑膜（PE）等。影響包裝薄膜印刷效果的因素很多，包括油墨、設備、環境（溫度、濕度）等。包裝薄膜因原輔料選材、製造工藝設定、環境潔凈度等因素，表面/表層易產生外觀瑕疵點。部分外觀瑕疵點對包裝薄膜的印刷效果有較大的影響。

包裝薄膜外觀瑕疵分很多類，「GB/T 2035 塑料術語及其定義」對部分外觀瑕疵有定義。不同種類的外觀瑕疵所產生的原因、對包裝薄膜印刷效果影響的表現以及解決方案各不相同。

01.

晶點和碳化物

薄膜上晶點的顏色為聚合物的透明色，形狀為圓或橢圓狀凸點，如圖1所示。

圖1 晶點（測試儀器：透視放大鏡）

晶點也稱過度聚合物。通常認為其產生的原因是石化企業聚合過程有極少量的殘留催化劑，在薄膜廠熔融擠出過程中，高溫下殘存的催化劑對聚合物繼續催化聚合，形成過度聚合物。晶點部位聚合物分子量高於周圍同類聚合物分子量，具有較高熔點，熔融狀態具有較高粘度。晶點部位聚合物與周圍同種聚合物無法均勻分散、融合，經模頭擠出冷卻，晶點表面快速冷卻收縮，形成凸出表面的外觀瑕疵點。淺網印刷時，較大的晶點可能影響印刷效果，造成印刷漏印（白點）瑕疵。

特別注意的是，一些網上資料把晶點或碳化物稱為凝膠點，GB/T 2035中2.442明確，凝膠（gel）定義為：樹脂形成過程中出現的初始膠狀固體相。因此，晶點及凝膠點從定義上就是有區別的。

碳化物的產生主要在擠出過程中，聚合物熔體粘滯在設備金屬表面，經過長時間反覆受熱，使聚合物降解、碳化而形成的黃色或黑色瑕疵點，如圖2所示。

圖2 碳化物（測試儀器：透視放大鏡）

在薄膜生產過程通常採用兩種方案以減少薄膜表面的晶點和碳化物：

1.1

適當提高過濾網目數或

增加過濾網層數

適當提高過濾網目數或增加過濾網層數會阻擋部分較大尺寸碳化物穿過濾網。但是晶點是高聚物，在加熱、剪切條件下可變形。現場管理經驗表明即便加密過濾網，大部分晶點仍然可能在加熱狀態下變形穿過過濾網。同時應當注意的是，提高過濾網目數或增加過濾網層數會增加擠出機背壓，使剪切力加大，對於剪切敏感大的聚乙烯(PE)等聚合物，會影響其熔體流變性，亦可能會造成剪切敏感材料和低分子材料的降解，增大碳化機率。

1.2

添加含氟聚合物加工助劑

含氟聚合物加工助劑，具有高極性的特點，與烯烴類聚合物(例如：PE、PP) 不相融，在擠出機里從聚烯烴熔體中逸出，在聚合物熔體與金屬表面形成一層潤滑層（不粘層），減少聚合物熔體在金屬表面粘滯，避免聚合物熔體因粘滯金屬表面而長時間受熱的現象，防止了高溫下殘留催化劑對聚合物的持續聚合，從而減少薄膜擠出加工過程產生的晶點，也可以有效降低聚合物碳化機率。

02.

防粘母料（開口母料）團聚點

防粘母料又稱為抗粘連母料（Anti blocking masterbatch），吹膜行業部分企業也稱之為開口母料。

防粘母料通常使用二氧化硅、硅藻土等無機助劑，與PP、PE等載體在多螺桿擠出機里混煉、擠出造粒製成。文獻表明，不藉助儀器，人眼可看到最小尺寸大約是50微米。以CPP或CPE流延薄膜和PE吹塑薄膜為例，常用的防粘母料平均粒徑為5微米、10微米等。5顆10微米防粘粒子團聚就達到50微米，遠超薄膜熱封層厚度，人眼對光觀測薄膜，可看到白點（團聚點），如圖3所示。團聚嚴重的外觀瑕疵點在印刷時，會造成印刷漏印（白點）瑕疵。

圖3 防粘母料團聚點（測試儀器：掃描電鏡）

為防止薄膜表面出現防粘母料團聚瑕疵點，防粘母料製造廠家及薄膜製造廠家應進行適當的調整：

2.1

防粘母料製造廠家

應選擇粒徑合適、粒徑分布窄的防粘助劑，合適的擠出設備和螺桿組合，擠出過程加強剪切混煉，避免防粘助劑團聚；同時適當提高過濾網目數或增加過濾網層數，阻擋大的團聚點穿過過濾網。

2.2

薄膜製造廠家

選擇合適的防粘母料，選擇合適的過濾器種類，適當提高過濾網目數或增加過濾網層數，阻擋大的團聚點穿過過濾網。

03.

起霜、滲霜

GB/T 2035中2.432明確起霜（frosting）的定義為：一種類似於微晶體光散射表面的缺陷。相關的定義包括：

滲霜（bloom）: 塑料製品表面可見的滲出物或粉化物。

薄膜起霜通常是指在薄膜表面有一層薄薄可見的霜（粉），對光觀測薄膜有霧蒙蒙現象，經儀器測試薄膜霧度值變大、透明度下降、清晰度下降、光澤度下降，擦拭去除後有痕迹，如圖4所示。薄膜起霜的原因之一是較多的與高分子聚合物相溶性差的小分子量助劑擴散和遷移到薄膜表面。小分子量助劑擴散是從濃度高區域（層）向濃度低區域（層）擴散，因此，小分子量助劑既可擴散和遷移到薄膜熱封層表面，亦可遷移到薄膜電暈層表面。

圖4 起霜（檢測儀器：掃描電鏡）

電暈處理是在高電壓下令電子加速離開電極，薄膜置於電場中成為阻斷傳導的介質，在電場作用下，獲得高能量，在薄膜表面形成極性的自由基團，產生羥基（-OH）、羧基（-COOH）、羰基（>C=O）等極性基團。經驗及測試結果表明，小分子量助劑往電暈層（極性層）表面遷移的機率會更大，使表面張力快速衰減，影響印刷及複合效果，造成印刷漏印（白點）瑕疵，甚至大面積無法印刷。圖5為PE包裝薄膜紅外光譜測試結果，發現在電暈層表面出現通常作為爽滑母料的醯胺類特徵峰。

應當注意，薄膜熱封層嚴重起霜，不僅影響外觀，還會降低薄膜熱封強度，嚴重情況下薄膜會喪失熱封效果。

為防止薄膜表面出現起霜，母料製造廠家及薄膜製造廠家應進行適當的調整：

3.1

母料製造廠家

生產遷移型母料，特別是抗靜電、爽滑、防霧等母料，應選擇合適的助劑和配比。

3.2

薄膜製造廠家

應當選擇合適的抗靜電、爽滑、防霧等遷移型母料，根據薄膜總厚度、薄膜層間比，以及薄膜製造設備加工特點、時效時間，下遊客戶使用薄膜時環境溫度和濕度、後道彩印複合方式等條件，設計出合理的母料添加比例，盡量減少或避免在印刷前嚴重起霜。

未完待續

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