添加剂技术在包装印刷业的应用

    在塑料及油墨加工制造过程中，除以基体树脂为主要原料外，还需在树脂中添加一些具有改善塑料及油墨使用性能或加工特性的物质，这类物质即称为塑料或油墨的助剂或添加剂。随着高新加工技术在塑料、包装以及油墨工业的广泛应用，添加剂技术作为包装印刷业技术创新的重要组成部分，已经逐步成为业内创新的重点。

    一、添加剂的分类

    1．按改性目的分类

    （1）改善塑料的机械物理性能如采用阻燃剂改善耐热性；添加增强剂、填充剂改善材料的强度和刚性；添加稳定剂、抗氧剂、紫外线吸收剂等改善耐久性和耐候性；添加润滑剂、表面处理剂、抗静电剂改善材料的透气性、抗静电性等。

    （2）改善塑料、油墨的加工性能采用润滑剂或加工助剂，改善塑料加工性能，满足高速生产要求；采用分散剂、消泡剂、抗静电剂提高油墨的使用性能。

    （3）改善油墨的成膜性能比如偶联剂有利于颜、填料与树脂的亲和，并提高油墨的附着力和强度。

    （4）改善环保性能采用聚合物降解剂、分解剂等使废弃物易回收处理，利于环保。采用配合剂无毒化使塑料材料卫生、无毒。

    2．按改性功能分类

    （1）改善塑料、油墨的稳定性，采用热稳定剂、抗氧剂、紫外线吸收剂、防霉剂等；

    （2）使塑料材料柔软化、轻量化，采用增塑剂、发泡剂等；

    （3）添加润滑剂、加工助剂、增塑剂等改善塑料的加工性能；

    （4）添加抗静电剂提高塑料、油墨的抗静电性能；添加着色剂使材料易着色等；

    （5）改善塑料的表面性能，则添加润滑剂、增白剂、光亮剂、防粘连剂、滑爽剂等；

    二、添加剂的性能要求

    1．相容性

    只有添加剂与塑料及油墨树脂间具有良好的相容性，才能使添加剂长期、稳定、均匀地存在于制品中，并发挥其功效。如果两者相容性较差，材料易发生“析出”或“对抗”现象，对后加工工艺质量如印刷、干复以及挤出复合和所包装产品都有不利影响。

    2．耐久性

    要求添加剂尽可能长时间存在于塑料制品或油墨体系中。通常添加剂在制品中的损失主要通过挥发、析出和迁移三种方式，与添加剂分子量的大小、在介质中的溶解度以及在塑料或油墨树脂中的溶解度有关。耐久性较差，同样会影响再加工工艺的质量以及所包装产品的质量。

    3．协同性

    在同一塑料或油墨树脂体系中，如果所用添加剂之间具有良好的配合性，能协同作用，使添加剂体系发挥持久有效的作用。反之，如果所用添加剂之间配合性较差，不同体系的添加剂之间会发生“对抗作用”，削弱添加剂的功能，甚至使其失去作用。添加剂之间的相互作用、协调性还要考虑添加剂对加工工艺及产品质量的影响。如聚乙烯粒子所含的爽滑剂量太高，虽利于吹制薄膜工艺，但由于爽滑剂的析出，就会对干式复合的剥离强度造成不利影响。

    4．适应性

    部分塑料树脂的加工条件较为苛刻，要求添加剂必须与其具有良好的相容性。比如，塑料树脂的玻璃化温度、熔融温度等较高，则加工温度也较高，在选择塑料添加剂时就要考虑添加剂的温度适应性。在加工时是否会分解、变质；塑料添加剂对挤出、吹塑设备等是否有腐蚀作用。此外，包装材料的使用范围、使用环境对添加剂的性能如电性能、热性能、耐候性、毒性、气味等也有一定的要求和限制。如作为食品、医药、洗涤化妆品、种子等产品的包装，要选用无毒、无味的添加剂；医药、化工产品、农药等的包装，要选用与所包装产品相容性好的添加剂。

    三、添加剂技术对包装印刷业的意义

    1．改善塑料的加工性能以及使用性能

    通过添加剂技术可以有效改善塑料的加工性能、薄膜的力学性能（如收缩性、刚性等）、电性能（如电荷迁移性、抗静电性）、光学性能（如光泽度、雾度等）、耐候性（抗氧化、防紫外、高低温适性）等等，以及包装材料的使用性能等。比如在薄膜和包装袋生产过程中，薄膜的表面性能——摩擦系数是一项重要的技术指标。薄膜的摩擦系数与添加剂（主要是抗粘连剂）的种类、加入量、粒径、形状、分散性以及其处理程度有关。如双向拉伸聚酯薄膜常用的添加剂有SiO2、TiO2、CaCO3、AL2O3、MgO等，随着添加量的增加，薄膜表面粗糙度增加，摩擦系数下降。降低薄膜的摩擦系数，使其值在0.3～0.4范围，在进行印刷、镀铝工艺时可增强油墨、铝层与塑料薄膜之间的结合力。部分包装袋为了适应高速自动灌装机的要求，包装袋内表面应具有一定的爽滑性。通常通过在内层材料如聚乙烯粒子中添加一定量的爽滑剂如油酸酰胺等来使薄膜获得爽滑性。由于油酸酰胺与聚乙烯相容性较差，其分子极易向薄膜表面迁移，形成一层弱界面层。如爽滑剂含量过高，界面层就会削弱油墨、粘合剂与薄膜表面之间的附着牢度，影响印刷、干复工艺的产品质量。通常要求聚乙烯薄膜内表面的动摩擦系数在0.2～0.4范围。在吹制聚乙烯薄膜时，加入极少量的低分子氟聚合物，可有效改善线性低密度聚乙烯（LLDPE）、茂金属催化聚乙烯（mPE）的加工及成膜性能，降低聚乙烯树脂在高温、高剪切状态下的粘度，增强熔体的自洁性，减少熔体与螺杆、料筒、模口（模唇）之间的摩擦力；特别是明显改善了薄膜的表面质量。抗静电剂可改善塑料薄膜的电性能，使电荷迁移性加强，降低表面静电电荷量，利于塑料薄膜在进行印刷、复合等工艺时的高速加工，提高灌装粉剂产品工序的效率以及包装袋的封口强度。添加剂在进行高温混炼、快速剪切的加工过程中，很容易产生挥发性物质，使包装材料产生异味。故要根据所包装产品对包装材料的使用要求选择添加剂。

    2．赋予塑料材料更多的功能

    在聚乙烯树脂中添加增粘剂，可以增加薄膜表面的粘性，制得缠绕膜。在聚乙烯树脂中添加气相防锈剂制得防锈薄膜，使其具有气相防锈功能，对所包装的金属制品起到气相防锈的效果。特别是在塑料包装材料中加入降解促进剂如生物降解剂、光降解剂、热氧降解剂等，可有效减少塑料废弃物对环境的污染，社会效益较为明显。

    3．对油墨加工以及使用方面的意义

    油墨作为由颜料、添加剂、连接料、填充剂以及溶剂等多种不同种类、不同性质化学物质组成的有机体系，要增加各种物质之间的相容性，提高颜、填料的活性，使油墨性能良好、实现较好的印刷适性如色相一致、光泽度良好、墨膜强度好、耐摩擦、抗氧化等等，添加剂的作用尤其重要。油墨中添加剂的加入量虽然很小，但对油墨的粘度、干燥性、色相等有重要的影响。油墨所用添加剂的种类很多，主要有增塑剂、快干剂、慢干剂等等。具有化学吸附和物理缠绕作用的连接料在油墨中的作用更为明显。连接料有利于印刷油墨体系中颜料、连接料、填充剂之间的亲和，提高油墨的附着力和力学强度；可以提高油墨体系的支化度，降低墨膜厚度；防止印品出现浮色、发花等现象；杜绝印刷工艺发生刀丝、糊版等质量事故；延长油墨的储存期限等等。油墨使用的抗静电剂能提高油墨的抗静电性能，可提高印刷线速度，并杜绝由静电引发的各类印刷质量问题。要根据印刷基材的基本性能如电性能、印刷适性、工艺条件包括环境温度、湿度的差异等等因素选择添加剂及其含量。如环境湿度较大，墨膜在印刷速度高的条件下不易干燥，薄膜经印刷后易发生粘连现象，则应适当添加快干剂，并减少油墨中氧化促进剂的含量；反之，若环境较为干燥，则应适当添加慢干剂。

    没有任何一种添加剂能同时满足基体树脂、工艺条件、材料性能、使用技术要求等所有条件，在实际生产中往往需要对多种添加剂科学选择、优化配置，使多种添加剂协同作用，才能既利于加工，又能获得较为优异的综合性能。特别是在环保呼声日益高涨的今天，国内包装印刷企业当锐意创新，加强促进可降解、经济环保的添加剂技术的开发应用，推进绿色包装的产业化进程。