CN101186713B - 聚苯乙烯窗口膜的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种聚苯乙烯窗口膜的制造方法，由聚苯乙烯树脂、高抗冲聚苯乙烯树脂或改性聚苯乙烯树脂，与增韧剂等助剂混合塑化熔融挤出，形成单层或多层膜片，经纵向和横向拉伸成为成品，获得较好的机械特性，强度高，刚性大，表面电阻小，薄膜厚度可减少为20～30μm，单位面积的薄膜使用的材料较少30％，可制成透明窗口膜或消光窗口膜，主要用于封闭商业信函、光盘包装、食品包装等包装物上的透明窗口。
Description
技术领域
本发明涉及一种包装材料的制造方法，具体是用于封闭商业信函、光盘包装、食品包装等包装物上的透明窗口的聚苯乙烯薄膜或片材的制造方法。
背景技术
大量商业信函、光盘包装袋，某些食品如巧克力的包装袋或包装盒都开设有视窗。视窗的封闭一般使用坚挺度和透明度较高的薄膜。双向拉伸聚苯乙烯薄膜由于比重小，坚挺度优于其他材料，不易褶皱，是一种优选的窗口膜。但由于聚苯乙烯窗口膜加工难度大，目前世界上只有少数企业能加工生产这种产品，而且现有的这些产品坚挺度仍不高，弹性模量只有2000Mpa左右，因此需要制成40微米以上的厚度，产品透明度还较低，雾度达到8％以上，提高产品的坚挺度和透明度是本领域所要攻克的技术难关。
发明内容
本发明的目的是提供一种厚度小，坚挺度高的聚苯乙烯窗口膜的制造方法。
本发明包括下列步骤：
按重量百分比配制物料：65～97％熔融指数0.6～5g/10min，维卡软化点102～108℃的聚苯乙烯树脂、高抗冲聚苯乙烯树脂或改性聚苯乙烯树脂的一种或多种，2～15％增韧剂，0～20％回收料，0.05～0.3％抗静电剂，0～0.03％润滑剂；物料混合后，在挤出机塑化熔融挤出，经T形模头形成均匀膜片，膜片在45～90℃的冷却辊上急冷定型；
B.膜片经100～140℃的预热辊预热后进行1∶1.5～5倍的纵向拉伸，然后用60～95℃的冷却辊冷却定型；
C.纵向拉伸后的膜片在110～140℃的烘箱内预热后进行1∶3～6倍的横向拉伸，再用70～90℃冷却定型，经切边，电晕处理，收卷成为成品。
在上述步骤A中，还可以加入上下面层材料，面层材料在另外的挤出机熔融挤出后，在所述T形模头与所述物料层合挤出形成具有上下面层的层合膜片；所述面层材料重量百分比组成为：87.97～95.994％所述聚苯乙烯树脂、高抗冲聚苯乙烯树脂或改性聚苯乙烯树脂的一种或多种，4～12％增韧剂，0.006～0.03％润滑剂。流经所述T形模头中的上面层材料、中间层物料和下面层材料的流量比为1∶2～6∶1。
本发明中，聚苯乙烯包括苯乙烯、甲基苯乙烯、苯乙烯衍生物的均聚物或者共聚物。
高抗冲聚苯乙烯是在聚苯乙烯中加入丁二烯橡胶、丁苯橡胶或丁腈橡胶一种或多种进行共混接枝改性形成的聚苯乙烯连续相和橡胶分散相的共混组合物。优选是重量比90～95％通用级聚苯乙烯和5～10％丁二烯橡胶的共混组合物。
改性聚苯乙烯是苯乙烯和丁二烯、异戊二烯、丙烯腈、马来酸酐、甲基丙烯酸酯等改性单体形成的嵌段或接枝共聚物，包括：丁二烯-苯乙烯共聚物、异戊二烯-苯乙烯共聚物，丙烯腈-苯乙烯共聚物、甲基丙烯酸酯-丁二烯-苯乙烯共聚物、甲基丙烯酸酯-苯乙烯共聚物、苯乙烯-马来酸酐共聚物、苯乙烯-马来酰亚胺共聚物、甲基丙烯酸甲酯-丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物。
本发明中，聚苯乙烯、高抗冲聚苯乙烯、改性聚苯乙烯的用量配比可以根据客户对产品透明度的要求随时调整。高抗冲聚苯乙烯或改性聚苯乙烯含量10％以下，余量为聚苯乙烯时，可制成高透明窗口膜。高抗冲聚苯乙烯或改性聚苯乙烯含量逐步增加后，产品透明度降低。高抗冲聚苯乙烯或改性聚苯乙烯含量20％以上时，可制成消光窗口膜。
本发明优选的苯乙烯树脂、高抗冲聚苯乙烯树脂或改性聚苯乙烯树脂熔融指数1.5～3.0g/10min，维卡软化点105～107℃。
增韧剂包括苯乙烯-顺丁二烯共聚物，苯乙烯-异戊二烯共聚物，苯乙烯-顺丁二烯-丙烯腈共聚物，聚苯乙烯-聚顺丁二烯共混组合物。优选的是：按重量比40～85％苯乙烯和15～60％顺丁二烯共聚而成的聚合度1000～3000的共聚物；或者60～80％苯乙烯、10～25％顺丁二烯和10～20％丙烯腈共聚而成的聚合度为500～1500的共聚物；或者40～85％聚合度500～2500的聚苯乙烯和15～60％聚合度200～1500的聚顺丁二烯的共混组合物。更优选是按重量比70～80％苯乙烯和20～30％顺丁二烯共聚而成的聚合度1000～3000的共聚物。
回收料是双向拉伸后的膜片经切边出现的边角料，经粉碎，过滤，造粒制成的清洁PS颗粒。拉伸过程中链夹牵引膜片，在链夹位置出现大量边角料，应当回收利用，降低生产成本。
抗静电剂可以是市售用于PS塑料加工用的抗静电剂，优选是两性型表面活性剂如季铵内盐、丙胺酸盐表面活性剂，或者离子型表面活性剂如季铵盐、胺盐，磷酸盐、磺酸盐表面活性剂，或者非离子型表面活性剂如磷酸酯表面活性剂中的一种。抗静电剂加入后可大大降低窗口膜的表面电阻，改善薄膜抗静电性能。抗静电剂预先与聚苯乙烯混炼制成塑料母粒，更利于在物料混合体系中的分散。
润滑剂也可使用市售PS塑料加工用的润滑剂，优选是C12～C30的羧酸酰胺，如油酰胺、芥酸酰胺、硬脂酰胺或乙撑双硬脂酰胺，加入后可以降低窗口膜的摩擦系数。润滑剂预先与聚苯乙烯混炼制成塑料母粒，更利于在物料中的分散。
本发明中，纵向拉伸或横向拉伸的预热温度优选125～135℃，步骤A的冷却辊温度优选65～75℃，步骤B的冷却定型温度优选65～75℃，步骤C的冷却定型温度优选70～80℃。纵向拉伸倍率优选1∶3～4，横向拉伸倍率优选1∶4～5。
本发明在纵向和横向拉伸过程使聚合物分子链在这两个方向拉长、定向，获得较好的机械特性，强度高，坚挺度大，弹性模量可达到2800Mpa以上，拉伸强度高(纵向MD≥50MPa，横向TD≥70MPa)，因此薄膜厚度可减少为20～30μm，单位面积的薄膜使用的材料较少30％。本发明表面电阻小于1012Ω，无毒性，易降解，可制成透明窗口膜或消光窗口膜。制成的透明窗口膜雾度小于2％，光泽度高(45°)大于100％，主要应用于商业信函，不但可以让客户清晰看到信函封面内容，在电子阅读时也不容易出错。
具体实施方式
实施例1
所用材料：
聚苯乙烯：透明，熔融指数2.5g/10min，维卡软化点106℃；
高抗冲聚苯乙烯：透明，熔融指数1.5g/10min，维卡软化点105℃，按重量比92％聚苯乙烯和8％丁二烯橡胶共混组合物；
增韧剂：荷兰飞利浦公司KR-03型号的K树脂，透明，是由75％苯乙烯和25％顺丁二烯共聚形成的平均分子量1.8×105的产品；
抗静电剂母粒：汕头帝威斯公司生产的型号为AMS-576产品，是重量百分比含量5％的烷基磷酸乙酯和95％聚苯乙烯制成的塑料母粒。
润滑剂母粒：重量百分比含量3％的芥酸酰胺和97％聚苯乙烯制成的塑料母粒。
上述材料按重量比配制中间层物料：85份聚苯乙烯，5份高抗冲聚苯乙烯，5份增韧剂，5份抗静电剂母粒；表面层材料：89.5份聚苯乙烯，5份高抗冲聚苯乙烯，5份增韧剂，0.5份润滑剂母粒。
中间层物料和表层材料分别均匀混合后，分别经过金属分离器，将物料中夹带的金属屑或颗粒分离出来，然后各自送至一台挤出机塑化熔融，熔融温度220℃，熔体在螺杆高速旋转下被均匀混炼和输送。在输送过程，熔体中气化的低分子物质和分解出来的气体通过挤出机的排气孔，由真空泵抽吸入冷凝系统，使低分子物质分离出去。再过滤除去塑化不良的材料和杂质，保证熔体的高度纯洁。熔体在T形模头中按上中下层3∶14∶3的流量比通过模唇的定型面层合挤出，再经过高度光洁，温度为70℃的冷却辊急冷定型，成为由三层构成，厚度为0.36毫米的均匀膜片，膜片厚度由模头调节确定。
急冷定型后的膜片经130℃的多道预热辊预热，利用慢速辊和快速辊的速差按1∶4的拉伸倍率一次拉伸成型，再经70℃冷却辊冷却定型，完成纵向拉伸。
纵向拉伸后的膜片预热至135℃，利用可调轨道由链夹牵引膜片，按1∶4.5的拉伸倍率完成横向拉伸，然后用75℃冷却定型。
经过拉伸的薄膜，先用切边机将其两边切除，然后用电晕机进行高频电晕处理，以增加印刷油墨的附着力和摩擦力。经电晕处理后的薄膜在收卷机上收卷成捆，然后自然放置一段时间，进行时效处理，使产品的性能趋向稳定。
经时效处理后的双向拉伸聚苯乙烯薄膜，利用分切机分切成用户要求的规格，然后进行包装，即得到双向拉伸聚苯乙烯窗口膜成品。
上述成品经检测，总厚度20μm，其中上下两表面层厚度各3μm，拉伸强度纵向MD：70.4MPa，横向TD：79.3MPa，弹性模量纵向MD：3250MPa，横向TD：3420MPa，雾度：1.0％，光泽度(45°)：116％，表面电阻4.5×1011Ω，是性能很好的透明窗口膜。
实施例2
所用材料：
聚苯乙烯：透明，熔融指数2.5g/10min，维卡软化点106℃；
改性聚苯乙烯：透明，熔融指数2.5g/10min，维卡软化点105℃，按重量比70％苯乙烯、20％丁二烯和10％丙烯腈的共聚物；
回收料：拉伸后的膜片经切边出现的边角料，经粉碎，过滤，造粒制成的清洁PS颗粒；
增韧剂、抗静电剂母粒、润滑剂母粒与实施例1相同。
上述材料按重量比配制中间层物料：72份聚苯乙烯，5份改性聚苯乙烯，8份增韧剂，10份回收料，5份抗静电剂母粒；表面层物料：86.5份聚苯乙烯，5份改性聚苯乙烯，8份增韧剂，0.5份润滑剂母粒。
工艺步骤与实施例1相同，拉伸条件：
上中下层流量比为1∶4∶1，T形模头挤出后膜片厚度为0.40毫米；
T形模头挤出后的冷却辊温度70℃；
纵向拉伸预热辊温度135℃，拉伸倍率1∶3.0，纵向拉伸冷却定型温度70℃；
横向拉伸预热温度135℃，拉伸倍率1∶4.5，横向拉伸冷却定型温度75℃。
成品经检测，总厚度30μm，其中上下两表面层厚度各5μm，拉伸强度纵向MD：65.5MPa，横向TD：73.8MPa，弹性模量纵向MD：3087MPa，横向TD：3223MPa，雾度：1.8％，光泽度(45°)：115.5％，表面电阻4.1×1011Ω，是性能很好的透明窗口膜。
实施例3
所用材料：
聚苯乙烯：透明，熔融指数2.5g/10min，维卡软化点106℃；
高抗冲聚苯乙烯：透明，熔融指数2.5g/10min，维卡软化点105℃，按重量比90％苯乙烯和10％顺丁二烯的共聚物，聚合度1500；
回收料、增韧剂、抗静电剂母粒、润滑剂母粒与实施例2相同。
上述材料按重量比物料：45.5份聚苯乙烯，25份高抗冲聚苯乙烯，10份增韧剂，15份回收料，4份抗静电剂母粒，0.5份润滑剂母粒。
由一台双螺杆挤出机塑化熔融挤出形成0.40毫米厚的单层膜片，其它工艺步骤与实施例1相同，拉伸条件：
T形模头挤出后的冷却辊温度70℃；
纵向拉伸预热辊温度135℃，拉伸倍率1∶3.5，纵向拉伸冷却定型温度70℃；
横向拉伸预热温度135℃，拉伸倍率1∶4.5，横向拉伸冷却定型温度75℃。
成品经检测，厚度25μm，拉伸强度纵向MD：58.2MPa，横向TD：64.7MPa，弹性模量纵向MD：2865MPa，横向TD：3119MPa，雾度：22.3％，光泽度(45°)：58％，表面电阻2.9×1011Ω，是性能很好的消光窗口膜。
实施例4
所用材料：
聚苯乙烯：透明，熔融指数2g/10min，维卡软化点105℃；
高抗冲聚苯乙烯：透明，熔融指数2.5g/10min，维卡软化点105℃，按重量比90％苯乙烯和10％顺丁二烯的共聚物，聚合度1500。
回收料、增韧剂、抗静电剂母粒、润滑剂母粒与实施例2相同。
上述材料按重量比配制中间层物料：45份聚苯乙烯，25份高抗冲聚苯乙烯，10份增韧剂，15份回收料，5份抗静电剂母粒；表面层物料：59.5份聚苯乙烯，30份高抗冲聚苯乙烯，10份增韧剂，0.5份润滑剂母粒。
工艺步骤与实施例1相同，拉伸条件：
上中下层流量比为4∶17∶4，T形模头挤出后厚度为0.39毫米；
T形模头挤出后的冷却辊温度70℃；
纵向拉伸预热辊温度135℃，拉伸倍率1∶3.5，纵向拉伸冷却定型温度70℃；
横向拉伸预热温度135℃，拉伸倍率1∶4.5，横向拉伸冷却定型温度75℃。
成品经检测，厚度25μm，其中上下两表面层厚度各4μm，拉伸强度纵向MD：61MPa，横向TD：67.4MPa，弹性模量纵向MD：2931MPa，横向TD：3388MPa，雾度：23.7％，光泽度(45°)：63％，表面电阻3.4×1011Ω，是性能很好的消光窗口膜。
Claims (10)
1.一种聚苯乙烯窗口膜的制造方法，其特征在于，包括下列步骤：
A.按重量百分比配制物料：65～97％熔融指数0.6～5g/10min，维卡软化点102～108℃的聚苯乙烯树脂，2～15％增韧剂，0～20％回收料，0.05～0.3％抗静电剂，0～0.03％润滑剂；物料混合后，在挤出机塑化熔融挤出，经T形模头形成均匀膜片，膜片在45～90℃的冷却辊上急冷定型；
B.膜片经100～140℃的预热辊预热后进行1∶1.5～5倍的纵向拉伸，然后用60～95℃的冷却辊冷却定型；
C.纵向拉伸后的膜片在110～140℃的烘箱内预热后进行1∶3～6倍的横向拉伸，再用70～90℃冷却定型，经切边，电晕处理，收卷成为成品；
所述聚苯乙烯树脂为苯乙烯、甲基苯乙烯的均聚物或者共聚物；
所述增韧剂选自下列物质的一种或多种：苯乙烯-顺丁二烯共聚物，苯乙烯-异戊二烯共聚物，苯乙烯-顺丁二烯-丙烯腈共聚物，聚苯乙烯-聚顺丁二烯共混组合物；
所述回收料是双向拉伸后的膜片经切边出现的边角料，经粉碎，过滤，造粒制成的清洁聚苯乙烯颗粒。
2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述步骤A中，还加入上下面层材料，面层材料在另外的挤出机熔融挤出后，在所述T形模头与所述物料层合挤出形成具有上下面层的层合膜片；所述面层材料重量百分比组成为：87.97～95.994％所述聚苯乙烯树脂，4～12％增韧剂，0.006～0.03％润滑剂。
3.根据权利要求2所述方法，其特征在于，流经所述T形模头的上面层材料、中间层物料和下面层材料的流量比为1∶2～6∶1。
4.根据权利要求1或2所述方法，其特征在于，所述聚苯乙烯树脂的熔融指数为1.5～3.0g/10min，维卡软化点105～107℃。
5.根据权利要求1或2所述方法，其特征在于，所述增韧剂是按重量比40～85％苯乙烯和15～60％顺丁二烯或异戊二烯共聚而成的聚合度1000～3000的共聚物；或者60～80％苯乙烯、10～25％顺丁二烯和10～20％丙烯腈共聚而成的聚合度为500～1500的共聚物；或者40～85％聚合度500～2500的聚苯乙烯和15～60％聚合度200～1500的聚顺丁二烯的共混组合物。
6.据权利要求5所述方法，其特征在于，所述增韧剂是按重量比70～80％苯乙烯和20～30％顺丁二烯共聚而成的聚合度1000～3000的共聚物。
7.根据权利要求1或2所述方法，其特征在于，所述抗静电剂选自下列表面活性剂中的一种：季铵内盐，丙胺酸盐，季铵盐，胺盐，磷酸盐、磺酸盐或磷酸酯。
8.根据权利要求1或2所述方法，其特征在于，所述膜片的纵向拉伸倍率1∶3～4倍，横向拉伸倍率1∶4～5倍。
9.根据权利要求1或2所述方法，其特征在于，所述纵向拉伸或横向拉伸预热温度为125～135℃。
10.根据权利要求1或2所述方法，其特征在于，所述步骤A的冷却辊温度65～75℃，步骤B的冷却定型温度65～75℃，步骤C的冷却定型温度70～80℃。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: Method for manufacturing polystyrene window film Effective date of registration: 20150215 Granted publication date: 20100811 Pledgee: Bank of Communications Ltd Chaozhou branch Pledgor: Huaye Packing Materials Co., Ltd., Guangdong Registration number: 2015990000151 |
|
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Date of cancellation: 20210120 Granted publication date: 20100811 Pledgee: Bank of Communications Ltd Chaozhou branch Pledgor: GUANGDONG HUAYE PACKING MATERIAL Co.,Ltd. Registration number: 2015990000151 |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20100811 Termination date: 20201108 |