關于尼龍薄膜吸潮性探討

尼龍薄膜是聚酰胺薄膜中文的稱呼，雙向拉伸聚酰胺薄膜的英文縮寫為BOPA，尼龍膜是生產各種軟包復合的重要材料，在雙向拉伸薄膜應用成為繼BOPP、BOPET薄膜之后的第三大包裝材料。但是尼龍薄膜有兩個最大的特性缺陷即吸潮性大和弓形效應，此兩項特性缺陷使尼龍薄膜在應用中受到很大的限制。

一、尼龍薄膜吸潮性影響因素

尼龍分子結構對吸潮性的影響

BOPA薄膜的生產原料是以聚酰胺6（尼龍6）為原材料制成的。聚酰胺分子結構內含有極性酰胺基（-CO-NH-），其中的-NH-基能和-C=O基形成氫鍵，氫鍵的形成是聚酰胺具有較高結晶性的重要因素之一。尼龍膜雖然是極性材料，在生產過程中也有經過分子結晶這個過程，但并非所有聚酰胺中的分子都能結晶的, 還有一部分非結晶的酰胺基極性基團，這些酰胺基可以與水分子配位，導致尼龍薄膜表面極易吸入極性很強的水分子，使尼龍膜變軟，拉伸力減弱，生產使用時產生張力不穩，有時在薄膜表面形成一層薄薄的水膜影響表面處理度，阻隔油墨和膠粘劑對薄膜的附著，且水分能與聚氨酯粘合劑中的固化劑起不良反應，從而影響產品質量。如使印品起皺、翹邊、袋口卷曲、套印不準、制袋錯位、復合起泡、起斑點、晶點和白點、異味增多、膜面粘連、打碼困難等等，嚴重時引發復合剝離強度下降或高溫蒸煮過程中破袋脫層現象、復合膜手感發硬發脆現象增多等，這些都是尼龍膜吸潮以后產生而造成的質量故障。

尼龍薄膜加工工藝對吸潮性的影響

尼龍薄膜的生產工藝主要分為兩步法雙向拉伸和同步法雙向拉伸，兩種不同的生產工藝生產出的薄膜，其吸潮性也不同。

同步拉伸工藝

同步拉伸工藝裝備的要點是水處理槽：經過冷卻輥的初生薄膜在未拉伸前先通過水處理槽,薄膜吸收4～8的水份后,在6分子中形成親水鍵,從而弱化了氫鍵鍵能,使得同步拉伸成為可能. 。

兩步拉伸法工藝

兩步拉伸法工藝的關鍵是必須在PA6 未結晶時進行拉伸，工藝上采取的是熔融物料流出T型模頭后馬上進行冷卻，此外兩步拉伸的距離盡量小，并且縱向拉伸后也要進行冷卻處理。為消除拉伸時產生的應力，橫向拉伸后的膜要進行熱定型處理。一般同步工藝生產的尼龍膜吸潮率比兩步工藝時間快但含水量低很多。下圖為同樣厚度不同生產工藝尼龍薄膜吸潮情況示意圖。

紅線為分步生產工藝線生產薄膜，黑線為同步生產工藝線生產薄膜，在相同厚度和條件下，3-5分鐘就開始吸潮，同步生產工藝線生產薄膜因有經過水浴，因此吸潮在短時間內就處于平衡狀態，而紅線分步生產工藝線生產薄膜，吸潮時間延至20分鐘后才處于平衡狀態。所以分步線生產的BOPA膜比同步線生產的BOPA膜吸潮性大而時間長，含水量也較大。

相同工藝下，不同廠家和薄膜厚度對吸潮性影響

同步生產工藝、15umBOPA，不同廠家生產尼龍膜吸潮性比較： 

從圖表中可以看出膜(15umBOPA)放置于25℃，62RH時，一開始就慢慢吸潮，5min內黑線與蘭線廠家吸潮最快，可能原膜含水率較低吸潮快，至20min基本吸潮達飽和狀態，吸潮達飽和狀態后保持一段平衡后吸水率有所下降。(此時薄膜嚴重起皺)。

BOPA是一種吸潮性極強的材料, 而超薄化BOPA薄膜的吸潮性更大(12um以下)在還沒有進行物理改性之前, 一旦吸潮后，薄膜材料就會變軟, 有時還會因為吸潮程度不一致而產生"荷葉邊"現象,而使印刷套準困難、復合起皺等質量問題。

二、尼龍薄膜吸潮后產生不良后果

• 尼龍膜吸潮后對薄膜強度、柔軟度變化的影響

不同的雙組份聚氨粘合劑對水和醇的敏感度都不一樣。如某膠粘劑鍍鋁膜專用粘合劑對水或醇的敏感度在0.5%-0.8%的范圍，超出這個范圍就有可能造成不干的現象。如果敏感度超出范圍，（越高）柔韌性就越差，復合后的產品有時會發硬、發脆。因為尼龍膜吸潮后應力，應變曲線發生變化顯著，這些水分子起到了聚酰胺分子，增塑劑的作用使薄膜變軟沖擊強度也受影響。因此對尼龍膜含水率和乙酸乙酯溶劑含水或醇含量的控制必須很嚴格。

• 尼龍膜吸潮后縱、橫向尺寸的影響

雙向拉伸尼龍膜吸潮后除引起起皺外，在印刷復合過程中一般會橫向伸長縱向縮短，伸長率可達1%-1.2%，嚴重的可達1.5%以上。如：1000mm寬幅尼龍膜在濕度80%RH以上環境中，10min后會變成1100~1150mm左右。(以下為尼龍膜吸潮后縱、橫向伸縮變化情況試驗值)

• 尼龍膜吸潮后對水煮袋、蒸煮袋的表面層質量的影響

尼龍膜作表層的耐水煮、蒸煮袋的結構本身并不合理，因為尼龍膜屬于吸潮性很強的材料，作表層再水煮或蒸煮問題就更大，嚴重影響剝離強度，在滅菌時直接與水接觸易產生吸濕等問題，做面層是不大適合的，所以一般水煮型和半高溫型膠粘劑不要使用在以尼龍膜作表層的結構中，否則有一點點不注意或上膠量達不到要求的情況下,很容易產生脫層現象。因尼龍膜受潮、膨脹產生層間滑動，無論熟化多長時間還是會發粘，在制袋后熱封邊卷曲產生皺紋，油墨部分起皺或剝離強度降低。為克服尼龍膜吸潮快產生的不良因素，保持尼龍膜作為表層的水煮、蒸煮袋質量，一般在選用膠粘劑和上膠量時都要提高一個檔次，并將上膠干膠量提到4.5-5.0g/ m2以上, 保證以尼龍膜做外層時的復合牢度達到應有要求。

尼龍膜吸潮后對印刷工序的影響

在天氣變化或潮濕多雨的季節，對于尼龍膜的生產和使用就要特別注意，以免因空氣中的濕度過大，尼龍膜吸濕而引起印刷、復合工藝上的各種不必要的失誤而引發印復產品質量問題

一般尼龍膜出廠時含水率應控制在1.5-2.5%左右,不超過3%，以免在收藏和使用時增加吸潮，減少印刷復合后產生的不良質量事故，一段時間后尼龍膜會發黃變色現象。

曾有一客戶用尼龍膜做表層水煮袋結構產品，裝內容物(淺粉色)后一段時間，袋面顏色發黃(前后層均變色。從內容物、光照、膠粘劑、生產工藝等均查不出變色原因，后經曰本專業尼龍膜檢測機構從送檢的原包裝材料中查出尼龍原膜中含水率達6%以上，由此原因引起膜變黃現象。

• 尼龍膜吸潮后對復合工序的影響

尼龍膜為吸濕性很大的材料,一但吸潮太多必定產生對油墨或膠粘劑的阻隔, 從而引起復合牢度差、脫層、氣泡、變形、異味和曲皺等等質量問題的產生。水分和小分子的醇類與固化劑反應比主劑與固化劑反應速度快10-20倍，這是因為固化劑中的-NCO跟水反應速度比它跟主劑中羥基(-OH) 亞氨基(--NH--)的反應更快, 生成CO2的幾率更大。

尼龍膜吸潮后水份帶入到含有異氰酸酯(-NCO) 的粘合劑系統中會引起凝膠和白化, 這主要是1摩爾的水(H2O) 和1摩爾的含有異氰酸酯(-NCO) 的粘合劑組份反應生成胺(固化物) 這一步反應雖然不是很快, 但比起和甲組份的主劑反應要快得多, 由于乙組份和水反應在先, 從而改變了甲組份和乙組份的配比, 生成的縮二脲逐漸積累, 使上膠輥堵塞而成廢品。

尼龍膜吸潮后含水量高產生的殘留溶劑也是復合膜產生氣泡的一大因素，任何一個分子量的物質，由液體或固體變成氣體時，其1摩爾氣體的體積都是22.4L，一旦變為氣體, 分散成小氣泡布滿1m2的面積, 就是密密麻麻的小點。

三、防止尼龍薄膜吸潮，使用中應注意事項

• 關于生產環境

a、一般生產環境溫度在23℃＋－3℃、濕度在60%＋－5%。濕度超過75%RH建議慎重使用復合設備，或停止復合生產。若趕任務必須生產，一定開啟印刷復合設備的預熱系統，以去除薄膜表面的水蒸氣。

b、關注生產車間的濕度和露點，即時擦掉附著小水珠，高濕高溫季節里，車間和庫房的濕度升高，所有原材料及塑料薄膜表面的濕度增大，水分子變成了較差的媒介質，若發現攔墨刀上和導輥、網輥上有水珠出現，則應立即用干凈的布或干毛巾，將水珠擦掉，以防尼龍膜吸潮更多水分。

c、對于薄膜含水分的要求也不容小視,生產前一定檢查膜的含水量，若超過3%就應慎重經處理后再使用。另外如無溶劑膠中的A膠主要成分是-NCO,其易與空氣中的水分發生交聯反應,若薄膜中含水量過大，勢必影響到復合質量。

• 貯存和保管、包裝時的保護

BO PA膜吸水性大，飽和吸潮可以達到9%.。而尼龍膜一旦吸潮，即發生變化，薄膜變軟起皺變形，在一定的程度上影響尺寸穩定性和電性能，特別是薄壁件增厚影響較大；吸水亦會大大降低塑料的機械強度。一般尼龍膜應收藏在溫度，在未使用完的BOPA薄膜，一定要用阻隔性好的鋁箔復合膜包裝好，以防受潮, 再使用時最好放在45-50℃熟化室內烘干1至2小時, 在潮濕天氣或溫度偏低情況下使用,應打開設備的預熱系統, 以排除BOPA薄膜中水份的附著。而尼龍膜一旦吸潮，其發生變化，薄膜變軟起皺，就不能繼續使用否則易產生質量問題。

• 干燥劑

不同類型的干燥劑其用量多少與其對應干燥面積是固定的，包裝時放進的干燥劑量也有一定的規定，并非放兩包干燥劑就完事了，這樣對規格較大的薄膜不能起到干燥作用。干燥劑的質量和保存時間也應引起重視是否吸潮過期了。

• 如何判定尼龍膜是否吸潮過量

因為尼龍膜吸潮后并不會對電暈效果產生較大影響，但對印刷油墨的附著力及復合強度產生較大影響，因為尼龍膜表面的化學官能團破壞較大的影響。判斷尼龍膜是否吸潮，首先看膜表面有無收縮起皺，表卷端面是否產生皺曲狀，或可用剪取一塊膜，用分折天秤取得讀數后放進烘箱70℃約2h后取出并重新稱重，以算該膜的含水率。若超過3%則該膜應處理后再使用。若從烘箱取出膜后，發現手感發硬，有收縮起皺等現象則說明該膜吸潮過多。因此，對于尼龍膜進倉時一定抽樣查查原膜含水率多少，有的是出廠時膜含水率已超3%，加上生產過程的吸潮，生產后產生的質量問題就很難區分和判斷，務必引起使用企業的注意。