增滑剂：聚烯烃薄膜的扩展性能范围

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较新的特种滑爽母粒超越了传统功能，可提供更高的热稳定性、可靠性以及在层压过程中保持 COF 稳定的能力。
今天用于 LDPE、LLDPE 和其他聚烯烃薄膜的爽滑母粒添加剂提供了比过去更广泛的性能范围。这些产品的范围从传统的酰胺滑移剂——现在使用的主要等级——到更新的特种、非迁移等级，这些等级可以满足在更高温度下良好工作的能力、提高可靠性和保持摩擦系数 (COF) 等需求层压前后稳定。处理者应该知道克服了以前的限制的更新的替代品。

增滑剂克服了树脂的天然粘性，因此它们可以顺利地通过加工和包装设备。LDPE 和 LLDPE 薄膜通常根据其 COF 分为低、中或高滑度。COF 水平通常对应于它们含有多少滑动。
爽滑母粒的配方适用于各种扩散速率、最终使用温度、基础树脂和油墨类型。传统的润滑剂基于不饱和脂肪酸酰胺，最常见的是油酰胺和芥酸酰胺。这些伯酰胺在挤出后通过聚烯烃薄膜快速迁移并出现在薄膜表面以降低 COF。

其他基于仲酰胺的滑移剂的分子量几乎是伯酰胺的两倍，因此在聚烯烃中迁移得更慢。传统伯酰胺和仲酰胺在商业上以 LDPE、LLDPE 和 mLLDPE 载体形式提供。

较新的滑爽母粒包括具有非常大分子的非迁移滑爽和适合层压的特殊配方。特种等级可能由初级滑液或初级和二级酰胺滑液以及各种载体树脂（如 PP、EMA 和 EVA）的混合物组成。



标准迁移单
薄膜生产商倾向于依赖酰胺基浆，因为它们以合理的成本降低了 COF。初级和次级酰胺滑动允许加工商选择 0.1 和 0.4 之间的 COF。

母料中的迁移滑移浓度通常为 5% 至 10%。实际薄膜中的迁移滑移浓度通常在 200 到 2000 ppm 之间。较薄的薄膜通常需要较高的滑移浓度才能达到给定的 COF。芥酸酰胺的使用更为广泛，因为它来自非动物来源，并且往往比油酰胺更热稳定。

薄膜在挤出后需要一个调节期，以便在薄膜表面和内部的滑动之间建立平衡。由于大部分 COF 降低发生在第一天（表 2），LDPE 和 LLDPE 薄膜中的 COF 通常在挤出后 24 小时测量。

COF 和滑动迁移率通常是为最终用途量身定制的。更快的滑移扩散对于在线成型和转化为袋子和其他产品非常重要。卷材需要较慢的滑移扩散，以便 COF 不会下降得太快而导致卷绕困难和卷筒伸缩。



迁移因素
许多变量会影响迁移率和最终 COF。滑移分子越小、浓度越高，聚合物中的扩散越快。聚合物的性质也很重要。滑移分子主要通过聚烯烃的无定形区域扩散，因此在 HDPE 和 PP 等结晶度更高的树脂中比在 LDPE 或 LLDPE 中迁移更慢。

高度无定形和粘性的聚合物，例如较低密度的 mLLDPE 牌号 (<0.92 g/cc) 需要高滑移量。EVA 或 EMA 等极性聚合物可以与滑爽剂的官能团相互作用并阻止其迁移。

在卷绕的卷中，浆液通过聚烯烃的迁移比在未卷绕的卷中慢。卷绕张力越大，扩散速率越慢。

此外，抗静电剂和防雾剂可以在表面位置和扩散过程中与滑移竞争。这些添加剂的分子比伯酰胺滑移剂大，因此它们迁移得更慢。一些防粘连剂可能会吸附滑动分子并对它们的扩散产生不利影响。

下游加工也可能影响 COF。例如，印刷前的电晕处理会烧掉表面滑动层并使表面极性化。结果，与未处理的一侧相比，更多的滑移向经过电晕处理的一侧迁移。

伯酰胺滑移具有热限制。虽然它们在 400 F 的吹塑薄膜中效果很好，但它们往往会在更高的温度下挥发。它们不适用于通常在 500 F 至 550 F 下制造的流延薄膜，或通常在 600 F 下制造的挤出涂层。这也适用于必须通过热金属机器元件的薄膜。

仲酰胺滑移具有更好的热性能，并在更高的温度下使用。它们比它们的伯酰胺对应物迁移得更慢，因此可以更好地控制 COF。它们也不太可能干扰印刷和热封。当平衡爽滑性和抗粘连性至关重要时，有时会选择仲酰胺。



非迁移单
非迁移滑移剂于 1990 年代后期推出，其分子量是伯酰胺和仲酰胺的 30 到 50 倍。它们的大尺寸不允许它们扩散通过聚合物，因此它们的 COF 降低是由挤出过程中最终出现在表面上的滑移分子提供的。

因此，它们不需要调节期，并且当薄膜通过层压、转换、印刷、运输和其他步骤时，它们的润滑性保持相对稳定。它们提供的 COF 在整个薄膜上也往往比伯酰胺滑动剂更均匀。

非迁移滑动通常产生 0.20 到 0.40 的 COF，具体取决于使用水平（表 3）。用非迁移浆料浇铸 LDPE 后 15 到 62 天的 COF 一致性如图 1 所示。

与迁移滑移不同，这些类型仅在多层膜的外层中需要。这使得非迁移滑移在多层薄膜中更具成本效益，即使在这些外层中需&#8203;&#8203;要更高的水平（1% 至 2%）。非迁移滑移减少了过量滑移量的需要，以在薄膜中形成储库以允许充分迁移到表面。此外，具有非迁移滑动的一致 COF 消除了一个过程变量，这有助于减少转换过程中的废品。

非迁移性滑动在高温下稳定，如果在适当的温度下进行，可能不会对 PE 薄膜的热封产生不利影响。它们还可用于流延薄膜，并能承受热灌装、收缩隧道和其他操作的高温。由非迁移性滑移制成的薄膜具有良好的密封强度。例如，仅在密封层中具有非迁移滑爽性的 2 密尔双层 LDPE 流延薄膜的密封强度在添加 10% 滑爽母料时为 2423 psi，在添加 20% 滑爽母料时为 2491 psi。

非迁移增滑母粒有 10% 和 20% 的增滑性，适用于 LLDPE 吹塑薄膜、LDPE 流延薄膜和挤出涂层，以及 PP 流延薄膜。这些滑移可以在紧密缠绕的辊上转移到薄膜表面，并且它们比伯酰胺或仲酰胺更能降低薄膜透明度。



新的层压
当薄膜与其他薄膜粘合层压时，含有芥酸酰胺增滑剂的聚乙烯薄膜的 COF 通常会升高。据信发生这种情况是因为芥酸酰胺被粘合剂或粘合剂层压中使用的极性基材如 PET 或尼龙所吸引。

离开 PE 密封剂表面的滑移会导致 COF 增加到 1.0 或更高，这使得薄膜在垂直成型-填充-密封、印刷和其他转换设备中移动更加困难。在转换或印刷之前放置一段时间的层压薄膜中，COF 的损失更为明显。

最近推出的一种滑动类型可以通过保留在 PE 层中来避免这个问题。三十天的测试发现，一种这样的滑移剂 (Ampacet 102794) 在层压前后保持 COF 稳定（图 2）。将这种滑动与传统的芥酸酰胺和 2 密耳薄膜中的非迁移滑动进行了比较，该薄膜具有软食品包装中常见的三层共挤结构——mLLDPE 密封层加上两个辛烯-LLDPE 层。使用溶剂型聚氨酯粘合剂将薄膜层压到 PET 薄膜上。

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