印刷 镀铝对BOPET薄膜表面性能的要求

         双向拉伸聚酯薄膜(BOPET)具有优良的综合性能，它的机械强度高、光学性能好、使用温度广、阻隔性优良、耐油、耐腐蚀等等，故其应用领域十分广泛。BOPET薄膜在印刷、复合、真空镀铝等方面的应用则最为普遍。PET树酯是极性高分子材料。一般讲，普通双向拉伸聚酯薄膜(BOPET)的印刷、复合、真空镀铝等表面性能均已能满足工艺要求。但是，对于高速、浅网印刷来说，为了提高印刷油墨的牢度和为了增加真空镀铝的附着力，仍须对BOPET薄膜提出表面性能方面的一些要求，因为这些表面性能会影响BOPET薄膜的印刷和镀铝效果。下面就印刷及镀铝对BOPET薄膜表面性能的要求简述如下，仅供参考。

         一、BOPET薄膜的表面张力

         BOPET薄膜未经表面处理时，其表面张力在40mN／m以上，但是为了进一步提高印刷油墨或真空镀铝层与BOPET薄膜表面之间的结合力，增加附着牢度，往往还需要对BOPET薄膜进行表面处理。塑料薄膜表面处理的方法有：电晕处理法、化学处理法、机械打毛法、涂层法、火焰法等，其中最常采用的是电晕处理法。

         电晕处理法的基本原理是：通过在金属电极与电晕处理辊(一般为耐高温、耐臭氧、高绝缘的硅橡胶辊)之间施加高频、高压电源，使之产生放电，于是使空气电离并形成大量臭氧。同时，高能量电火花冲击薄膜表面。在它们的共同作用下，使塑料薄膜表面产生活化、表面能增加。通过电晕处理可使BOPET薄膜的表面湿张力达到52~56 mN／m以上，甚至更高。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有关。当然，电晕处理应当适度，并非电晕处理强度越高越好。这里值得提出的是PET薄膜与电晕处理辊之间应避免夹入空气，如果它们之间夹入空气的话将有可能使薄膜的反面也被电晕处理了。反面电晕造成的后果是：①有可能产生油墨印刷的反粘现象；②是在镀铝时会发生镀铝层转移，在涂胶时会发生涂胶层转移。这些都是我们最不希望发生的。防止薄膜反面电晕的主要措施是要调节好电晕处理辊前的橡胶压紧辊的压力，压紧辊两端压力既要一致且压力大小又要合适。另外，电晕辊和压紧辊必须进行严格的动静平衡试验，径向跳动要求小于0.05毫米，目的是保证PET薄膜平整地进入电晕辊、防止夹入空气，从而避免发生反面电晕的现象。
        电晕处理有时效的问题，这是大家所共知的。特别是在高温高湿的夏季，塑料薄膜电晕处理后的表面湿张力衰减比较厉害。因此，塑料薄膜在电晕处理后最好能及时进行印刷或镀铝。如果PET薄膜在电晕处理后放置时间过长，表面湿张力将会逐渐下降，甚至由于印刷面与非印刷面的表面湿张力趋于一样，印刷的薄膜面卷取后很容易发生油墨被反粘到非印刷面上，即所谓的“反粘”现象。为了防止“反粘”，一方面在薄膜印刷时要彻底干燥油墨；另一方面要保证印刷面有足够的表面湿张力，使印刷面与非印刷面的表面湿张力之差愈大愈好。

         涂层法也是提高BOPET薄膜表面性能的又一有效途径。所谓涂层法是在薄膜表面涂布一层某种高分子溶液，例如聚丙烯酸酯类、改性聚酯类等高分子溶液的涂层。对BOPET薄膜来说，涂布的工艺是：在纵拉机(MDO)与横拉机(TDO)之间，配有一台在线涂布机，经过纵向拉伸的PET薄膜立即通过在线涂布机进行高分子溶液涂布，随后进入TDO进行横向拉伸，在横拉机中高分子溶液的溶剂被干燥挥发后便在PET薄膜表面留下一层所涂布的高分子聚合物。实验表明，在BOPET薄膜表面涂上改性聚酯涂层后，可使薄膜表面湿张力增加到58 mN／m以上。而且，涂布法一大优点是薄膜表面湿张力不会因为高温、高湿的气候条件而衰减，而且耐水、耐溶剂性优良。

         在涂布薄膜的涂层上镀铝后粘结力较强，不会因为在高温下接触水溶液而产生镀铝层脱层现象。

         在涂布薄膜的涂层上印刷时，有很好的适应性。但要注意涂布层与印刷油墨的相溶性以及涂布层耐溶剂性等问题。

         二、BOPET薄膜的表面粗糙度

         纯BOPET薄膜的表面非常光滑，光滑的表面在薄膜收卷时会产生粘连，无法正常收卷，也不容易放卷。同时，光滑的薄膜表面对油墨印刷和真空镀铝也非常不利，因为光滑的表面会大大降低油墨或镀铝层与BOPET薄膜之间的附着力，包括胶粘剂与铝箔和BOPET薄膜之间的附着力。为了使PET薄膜表面具有一定的粗糙度，以增加其与其它物质的黏结力，通常采用在PET树脂中添加某种抗粘连剂的方法，使在PET成膜过程中的薄膜表面形成一定的粗糙度。薄膜表面粗糙度的大小与添加剂(抗粘连剂)的种类、添加剂添加的数量、添加剂的粒径与形状、添加剂的分散性、添加剂的表面处理等因素有关。常用的添加剂有：SiO2、TiO2、CaCO3、A12O3、MgO、BaSO4、高岭土等。根据BOPET薄膜用途的不同而选用不同的添加剂。随着BOPET薄膜中添加剂含量的增加，薄膜的磨擦系数μs下降，表面粗糙度增大。

         表面粗糙度是指薄膜表面所具有的在较小间距上的微小峰谷不平度的微观几何尺寸特征的综合评价。表面粗糙度(以前常称为表面光洁度)用Ra、Rz、Rt来表征，Ra(轮廓平均算术偏差)；在测定长度内，被测轮廓线上各点至轮廓中线距离的和的平均值： Rz(不平度平均高度)：在测定长度内，轮廓线上5个最高峰与5个最低峰之间的平均值； Rt(从峰到谷的高度)：在测定长度内，轮廓线上最大的峰谷值(从峰到谷的高度)。

         适当的表面粗糙度有利于油墨印刷和真空镀铝，这是肯定的。当然，相糙度过大则可能会造成油墨或铝分子不能填满薄膜表面凹陷，形成空隙而影响两者之间的附着力，严重时会导至油墨或镀铝层与薄膜脱离分层。一般控制Ra=0.08~0.16。

         三、BOPET薄膜表面的摩擦系数

         在塑料薄膜和塑料包装袋的生产中，塑料薄膜的摩擦系数是一项重要的技术指标。一方面它和薄膜抗粘连性能一起成为塑料薄膜开口性的量化评定指标，另一方面又可作为自动包装机运行速度、张力调节、薄膜运行中磨损的参考数据之一。

         在印刷、镀铝的过程中，同样对塑料薄膜的摩擦系数有一定的要求．薄膜表面摩擦系数与其表面的粗糙度成直线关系。在一定条件下，表面粗糙度越大，磨擦系数越小。也就是说，降低薄膜表面的摩擦系数对印刷、镀铝有利，有利于增加它们与塑料薄膜之间的结合面，有利于提高它们之间的粘合力。一般要求摩擦系数在0．4左右。摩擦系数的大小同样也是通过添加剂来进行调节的。

         四、BOPET薄膜表面的清洁度

         薄膜在生产、使用的过程中，要防止其表面受到外界的污染，否则也会影响油墨或镀铝层与薄膜表面的结合力。

         1)油污染———主要是PET在进入TDO横向拉伸时，如果链夹/轨道密封不好，或润滑油过量，在高温下产生油雾滴落在薄膜表面而造成油污染。油污染乃是印刷和镀铝之大忌。

         2)低分子物———PET在加工过程中，会产生一些低分子挥发物，这种低聚物遇冷便凝结成粉末状。在TDO横拉机冷却段，这种低聚物粉末很容易沉积于薄膜表面上，或是低聚物粉末在冷却段长期积聚后而落下造成对薄膜的污染。

         3)其它污染———比如，PET薄膜在电晕处理过程中，电极及臭氧排气罩一般都采用上置式，当遇到霉雨季节或空气相对湿度很大时，在电晕处理辊上方的不锈钢排风罩的内外表面容易形成冷凝水珠，这些还可能混有低分子物和油污的冷凝水珠，不时地滴落在PET薄膜表面上形成白色胶状物而造成污染。这种污染对印刷和镀铝会造成很大的麻烦，必须设法加以克服。

                                                                   文章作者：江阴金中达新材料有限公司 冯树铭