Мигрирующие добавки: принцип действия и особенности применения
Для полимерных изделий, в особенности плёнок, существенным фактором является регулирование свойств поверхности полимера: глянец, матовость, шероховатость, скольжение, активация, адгезия, токопроводность и гидрофильность.
Осуществить это можно двумя путями:
- введением модифицирующей добавки в объём полимера, при этом работает та часть добавки, которая попадает на поверхность (например, антиблок);
- введением низкомолекулярных полярных добавок.
Они плохо совместимы с полимером и поэтому мигрируют постепенно на поверхность с созданием там особого поверхностного слоя, который и изменяет свойства поверхности.
Перечислим мигрирующие добавки:
- антифоги (гидрофильные добавки),
- антистатические,
- скользящие добавки.
При использовании мигрирующих добавок важны:
- ️скорость миграции,
- ️эффективность действия,
- ️срок службы добавки
Что влияет на перечисленные факторы?
- сама природа добавки, её относительная совместимость с полимером;
- природа (полярность) полимера (если мы говорим о ПП и ПЭ, они неполярные);
- плотность полимера;
- ПТР;
- степень кристалличности;
- наличие минерального наполнителя и других мигрантов.
Важно также обратить внимание на следующее:
- концентрация добавки в полимере (более высокие концентрации дают повышенные скорости миграции);
- при завышенных рабочих температурах при литье или экструзии большая часть быстро мигрирующих добавок испаряется и эффект от их применения ухудшается;
- температура при хранении и эксплуатации изделия (об этом был один из наших кейсов): при высокой температуре быстрее идут и миграция добавки на поверхность пленки;
- важна толщина слоя или плёнки если она однослойная: чем она тоньше, тем выше должна быть дозировка добавки.
Есть и другие факторы, влияющие на миграцию добавки.
Способ введения добавки в полимер — более эффективно через концентрат, так как происходит более равномерное распределение добавки в полимере и используемых при этом совмещающих добавок, также влияющих на скорость миграции.
При одновременном применении нескольких мигрирующих добавок возникает конкуренция за поверхность, и эффективность действия каждой из них может снизиться.
Плотность намотки. При соблюдении всех параметров у плёнки, которая смотана в рулон, благодаря антиблоку сохраняется прослойка воздуха. Она является разделом между слоями и образует ту самую поверхность, на которую идет миграция.
При отсутствии антиблока или при слишком плотной накрутке (обычно это область ближе к центру) слои прилипают настолько плотно, что исчезает воздушный раздел между витками плёнки в рулоне. Пропадает поверхность, к которой стремится мигрирующая добавка. В результате чего, при размотке пленки на поверхности будет только часть смигрировавшего слипа, что скажется на коэффициенте трения.
В силу большой подвижности молекул мигрирующих добавок срок их эффективного действия ограничен. Добавки быстро мигрируют на поверхность плёнок, но и достаточно быстро уходят с неё: испаряются, смываются, стираются.
Поэтому срок их службы не превышает 12-18 месяцев, в зависимости от типа добавки, уровня ввода и условий эксплуатации.
Нежелательно вводить в плёнки слишком много мигрирующих добавок, поскольку их избыток может снизить целевой эффект за счёт образования второго (обратного) слоя. Избыточный ввод добавок приводит к нарушению намотки рулона и увеличению отходов, к замасливанию плёнки и к загрязнению вытяжных и намоточных валов оборудования.
Кроме того, снижается адгезия флексокрасок, ухудшается качество печати, нарушаются целостность и прочность сварного шва.
Вместе с тем, следует помнить о том, что мигрирующие добавки работают на поверхности изделия, то есть их количество должно обеспечивать изменение активности всей поверхности плёнки.
Таким образом, чем тоньше плёнка, тем выше в ней должно быть содержание активного компонента и наоборот.
И в любом случае, точную дозировку добавки для каждой структуры плёнки, можно подобрать только экспериментальным путем. Приходится искать баланс между уровнями ввода добавок для конкретного типа плёнки, чтобы обеспечить необходимое и достаточное действие каждой из них.
Позвоните нам, если нужна консультация!