一、問題提出
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圖1 單質防靜電聚乙烯薄膜袋
上世紀90年代末，我國包裝界開發了單質防靜電聚乙烯薄膜袋(圖1)，因其屬極性材料，且雙表面電阻值低(ρs在105Ω~109Ω范圍內)，難以進行電暈處理，表面能低，不能涂覆粘結劑，因而無法與其它塑料基材復合成層狀包裝材料。單質薄膜的機械物理性能如水蒸汽滲透率、拉伸強度、斷裂力、耐戳穿等性能不能滿足精密機械電子產品對包裝材料的使用要求，只可用于對靜電敏感的化工產品等粉劑產品的內襯包裝。有的采用擠出復合即流延復合工藝制作層狀包裝材料，但缺點是流延成膜性差，與其它基材復合后剝離強度低，制袋后封口強度不能滿足使用要求。
包裝界急需開發一種表面能高、能夠與其它基材可靠復合的防靜電聚乙烯薄膜。
二、工藝變革
我們知道，塑料材料要獲得一定的導電性能，需將導電性物質如導電炭黑以一定比例與熱塑性樹脂混合，并添加偶聯劑、增塑劑、滑爽劑、穩定劑、抗氧劑等多種添加劑，經混煉、塑化、造粒，制得MFR(熔體流動速率)較高、塑化良好的半導電粒子。經充分論證及試驗驗證，采用最新的3層(ABC)共擠吹塑工藝，將半導電粒子和低密度聚乙烯樹脂按一定比例加入A層(熱封層，直接接觸內包裝品)，并對C面進行高壓電暈處理，制得高表面能防靜電聚乙烯薄膜(C面表面潤濕張力≥38dyn/cm，A面表面電阻率在105Ω~109Ω)。
該項工藝變革主要關注以下三點：
一是將半導電粒子和聚乙烯(LDPE、LLDPE)樹脂混合均勻，加到三層(ABC)共擠吹膜機的A層料斗。要摸索加入半導電粒子的臨界量，若加入量高于臨界量，則在進行電暈處理時極易產生薄膜被電火花擊穿現象，且增加產品成本;若加入量遠低于臨界量，則薄膜的電阻率高于1012Ω，近似絕緣，不具備防靜電功能。臨界量根據混煉時導電炭黑的加入量和A層擠出機的擠出速度確定。三層(ABC)共擠吹膜機的B、C層加入聚乙烯(LDPE、LLDPE)混合樹脂。
二是根據設備實際情況，適當控制A層(熱封層)擠出量。A層擠出量太大，則內層薄膜的厚度增加，整體薄膜的導電性能增強，在進行電暈處理時極易產生薄膜被電火花擊穿現象，增加產品成本，且封口強度變差;若A層擠出量太小，則內層薄膜的厚度降低。根據導電碳黑的導電機理，導電網絡的形成是三維的，導電性能與薄膜的厚度有關系。內層薄膜的厚度太低，無法形成導電網絡，無防靜電效果。
三是要對薄膜的C層進行電暈處理。電暈處理效果與輸入高壓、薄膜厚度、電極間的距離有關系。因A 層的表面電阻率低，薄膜的體積電阻率低，介電常數低，耐電壓強度低，則電暈處理時易出現電火花擊穿現象，因而應適當調小電極間的距離及電暈處理電壓。但若電暈處理電壓太低，薄膜的表面潤濕張力低，無法與其它基材可靠復合，或者復合后材料的剝離強度和熱合強度達不到要求，從而降低材料的機械物理性能。
三、產品性能
對制作的高表面能防靜電聚乙烯薄膜(見圖2)作主要性能測試，測試結果見表1：
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圖2 高表面能防靜電聚乙烯薄膜卷材
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表1 高表面能防靜電聚乙烯薄膜主要性能表
從上表得出結論，該產品具有防靜電性能，其技術指標滿足GB/T4456—2008《包裝用聚乙烯吹塑薄膜》的要求，由于其C層表面能高，可涂覆粘結劑，與其它塑料基材可復合成層狀包裝材料(見圖3)。該材料的水蒸汽滲透率、拉伸強度、斷裂力、耐戳穿等機械物理性能優異，可滿足精密機械電子、軍工產品等對包裝材料的特殊要求。
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圖3 經干式復合成層狀包裝卷材
四、工程應用
采用三層共擠(ABC)吹膜技術制造的高表面能防靜電聚乙烯薄膜，由于其A面的表面電阻率低(ρs在105Ω~109Ω)，具有防靜電積累功能，C面的表面能較高(表面潤濕張力≥38dyn/cm)，可涂覆粘合劑，與聚酯(PET)、尼龍(PA)、金屬箔、高強度纖維布、不織布中的若干種材料經干式復合后，可制得防靜電軟塑層狀包裝材料，制袋成型，對內包裝品起到防潮、防霉、防鹽霧、防腐蝕、防銹蝕、防靜電積累、防電磁輻射等多種防護作用。
該工藝解決了塑料薄膜低表面電阻率和高表面能難以同時實現、防靜電薄膜無法與其它基材粘結復合的技術問題，也解決了原流延工藝難以成膜、粘結強度低、高溫易炭化、制袋后封口強度低的質量問題，堪稱是工藝“小變革”解決了質量“大問題”。
