CN101362831A - 双向拉伸聚丙烯薄膜及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双向拉伸聚丙烯薄膜，其为复合层结构，其中一个表层为热敏粘合层，所述粘合层含有熔点在50－120℃之间的聚烯烃，所述粘合层可与纸、聚烯烃材料直接热复合。本发明还提供了这种双向拉伸聚丙烯薄膜的制备方法，其包括如下工艺步骤：a.将中间层原料投入挤出机中；b.将粘合层原料投入辅助挤出机；c.将底层原料投入另外一台辅助挤出机；d.原料经熔融塑化后挤出，汇流经T型模头形成复合层共挤出厚片；e.将所得厚片经冷却成型，然后进行双向拉伸，经过测厚、切边、单面或双面电晕处理，在收卷机处卷曲成12－80μm其中粘合层厚度为0.8－10μm的多层共挤的双向拉伸聚丙烯薄膜。

Description

双向拉伸聚丙烯薄膜及其制备方法

技术领域：

本发明涉及一种双向拉伸聚丙烯薄膜及其制造方法，尤其是涉及一种一个表层为粘合层，另一表层为聚丙烯树脂层或消光层，中间层为聚丙烯树脂层的可与纸、聚烯烃材料直接热复合的双向拉伸聚丙烯薄膜及其制造方法。

背景技术：

现在市售的普通的三层共挤出双向拉伸聚丙烯薄膜的结构为：聚丙烯树脂层/聚丙烯树脂层/聚丙烯树脂层或消光层。普通的五层共挤出双向拉伸聚丙烯薄膜的结构为：聚丙烯树脂层/聚丙烯树脂层/聚丙烯树脂层/聚丙烯树脂层/聚丙烯树脂层或消光层。

普通的三层或五层共挤出双向拉伸聚丙烯薄膜的表层均为聚丙烯树脂层，其主要原料组份为聚丙烯，聚丙烯的熔点较高(161-176℃)。通常纸张与塑料薄膜进行热粘合时的温度不能超过95℃，因为加工温度超过95℃时会使纸张中的水份散失，导致纸张变形、卷曲和变脆而影响产品质量。由于聚丙烯的熔点较高，热粘合性能差，所以普通的双向拉伸聚丙烯薄膜无法和纸张在95℃左右的温度下直接进行热粘合。

在传统的工艺中，普通的双向拉伸聚丙烯薄膜与纸张的复合方式主要有两种：

一种是在聚丙烯薄膜表面涂上一层粘合剂，然后加热至80-90℃之间再与纸张复合，即干式复合法；

另外一种方式是在聚丙烯薄膜表面淋上一层乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)，然后再与纸张复合在一起，即淋膜处理。

但无论是干式复合还是淋膜处理，都意味着多增加了一道生产工序，这样一来生产成本就大大地提高了，同时过多地使用粘合剂和溶剂也不利于环保。

发明内容：

本发明旨在解决上述的技术问题，提供一种可与纸张、聚烯烃等材料直接复合的环保且低成本的多层结构双向拉伸聚丙烯薄膜及其制备方法。

本发明的上述目的是通过如下的技术手段来实现的。

本发明提供一种双向拉伸聚丙烯薄膜，其为复合层结构，其中一个表层为粘合层，所述粘合层含有熔点在50-120℃之间的聚烯烃，所述粘合层可与纸、聚烯烃材料直接热复合。

其中所述聚烯烃选自聚乙烯、乙烯-α烯烃共聚物。其中所述聚烯烃中可添加有石油树脂。

其中所述聚烯烃的熔融指数为0.04-30g/10min。

所述的双向拉伸聚丙烯薄膜，其中进一步包括至少一个聚丙烯树脂中间层，所述聚丙烯树脂中间层中含有选自石油树脂、聚乙烯蜡、聚丙烯蜡的增塑剂。

其中所述聚丙烯树脂中间层以重量比计含有聚丙烯树脂55-99.5％，抗静电母料0-5％，增塑剂0.5-20％，所述聚丙烯树脂的熔融指数为0.5-6.0g/10min，所述抗静电母料为复合型胺类或酯类抗静电母料。

所述聚丙烯树脂中间层还可以含有珠光母料0-30％(重量比，下同)，工业增白母料0-10％，珠光母料中含30-40％的聚丙烯和60-70％的碳酸钙，碳酸钙平均粒径大小在0.1-10um，增白母料中含60％的二氧化钛。

其中进一步包括聚丙烯树脂底层或消光层底层，所述聚丙烯树脂层以重量比计含有95-100％聚丙烯，0-5％抗粘连母料，所述消光层为100％消光母料，消光母料中含聚丙烯树脂和聚乙烯树脂，其中聚丙烯树脂的熔融指数为0.5-30g/10min(230℃，2.16kg)，聚乙烯树脂的熔融指数为0-10g/10min(190℃，2.16kg)。

本发明还提供一种双向拉伸聚丙烯薄膜制备方法，其包括如下工艺步骤：

a.将聚丙烯中间层的原料投入挤出机中，其中所述原料以重量比计含有聚丙烯树脂55-99.5％，抗静电母料0-5％，增塑剂0.5-20％，珠光母料0-30％，增白母料0-10％，其中挤出机的温度为180-270℃；

b.将粘合层的原料投入一台辅助挤出机中，其中所述原料为熔点在50-120℃之间的聚烯烃，其中挤出机温度为150-260℃；

c.将聚丙烯树脂底层或消光层的原料投入另外一台辅助挤出机，其中所述聚丙烯树脂底层以重量比计含有95-100％聚丙烯，0-5％抗粘连母料，所述消光层为100％消光母料，其中挤出机温度为180-270℃之间；

d.原料经熔融塑化后挤出，汇流经T型模头形成复合层共挤出厚片；

e.将所得厚片经冷却辊和水槽冷却成型，然后进行双向拉伸，经过双向拉伸后的薄膜在牵引站经过测厚、切边、单面或双面电晕处理，在收卷机处卷曲成12-80μm，其中粘合层厚度为0.8-10μm的多层共挤出双向拉伸聚丙烯薄膜。

其中增塑剂选自石油树脂、聚乙烯蜡、聚丙烯蜡。其中双向拉伸步骤中先作4-6倍的纵向拉伸，纵向拉伸各区的温度为60-155℃之间，再作7-10倍的横向拉伸，横向拉伸各区的温度为140-185℃之间。

鉴于普通的三层(五层)共挤出双向拉伸聚丙稀薄膜与纸张复合时存在上述问题，本发明的目的是通过改变普通三层(五层)共挤出双向拉伸聚丙稀薄膜表层的原料组份，要求这种材料的熔点要低，具有优良的热粘合功能，表面无需再涂复一层粘合剂，只需加热至80-100℃左右即可直接与纸张复合在一起，从而在保证聚丙稀薄膜很好地与纸张复合在一起的同时，减少了生产工序，降低生产成本。经过多次研究，实验和试用，我们选择了本发明之粘合层使用的原料组份为低熔点的聚烯烃，低熔点聚烯烃的熔点在50-120℃之间，在80-100℃的温度范围通过加热直接与纸张复合，其粘合强度达到了或接近传统生产工艺的水平，满足了工业化生产的要求。

由于本发明的粘合层使用了低熔点的聚烯烃，那么它的加工条件和生产普通的双向拉伸聚丙稀薄膜有所不同，在纵向拉伸区域，与粘合层表面接触的辊筒的温度不能高，否则会造成粘合层表面烫花或粘辊，导致产品质量降低。但是较低的辊筒温度又会影响到中间层聚丙烯树脂层的预热和拉伸，所以为了使膜片能够在较低的温度下顺利地完成纵，横向拉伸，必须在中间层加入增塑剂，改善聚丙烯树脂层的低温加工性能。通过研究和多次反复创造性的实验，我们选用的增塑剂为含有石油树脂或聚乙烯蜡或聚丙烯蜡的共混物，添加比例为0.5-20％。

本发明所制得的多功能双向拉伸聚丙烯薄膜与普通双向拉伸聚丙烯薄膜相比较主要优点有：

1)表面无需再涂复一层粘合剂或淋膜处理，只需加热即可直接与纸张，聚烯烃等材料复合，减少了生产工序，大大降低了生产成本，同时也省去了大量粘合剂和化学溶剂的使用，有利于环保。

2)除粘合层外的另一表面，可以制作成光亮面，也可以做成低光泽的仿纸面，满足了不同客户的使用要求。

3)产品品种多样化，应用范围广，产品的厚度范围广12-80μm。

本发明所提供的厚度在12-80μm三层(或五层)共挤的双向拉伸聚丙烯薄膜广泛应用于复合、印刷、包装等用途。

附图说明：

图1是本发明一个实施例的结构示意图；

图2是本发明另一实施例的结构示意图。

具体实施方式：

下面结合具体的实施例来详细说明本发明所提供的双向拉伸聚丙烯薄膜及其制备方法，所述的实施例是为了更好地解释本发明，而不是对本发明权利要求保护范围的限制，所有基于本发明基本思想的修改和变动，都属于本发明请求保护的范围。

在下述实施例中所用低熔点的聚烯烃的熔点在50-120℃之间，熔融指数(MFR)为0.04-30g/10min(190℃，2.16kg)。聚丙烯树脂的熔融指数(MFR)为0.5-6.0g/10min(230℃，2.16kg)，等规度为94-98％。抗静电母料为复合型胺类或酯类抗静电母料。抗粘连母料中含合成的二氧化硅，二氧化硅粒子大小为2-5μm。消光母料中含聚丙烯树脂和聚乙烯树脂，其中聚丙烯树脂的熔融指数为0.5-30g/10min(230℃，2.16kg)，聚乙烯树脂的熔融指数为0-10g/10min(190℃，2.16kg)。

实施例1(12μm三层共挤出结构)

1)将88％的聚丙烯树脂HP 425 J(MFR：3.1g/10min)，2％的抗静电母料和10％的增塑剂(含50％的石油树脂)按照配比混合均匀后，送入主挤出机中，主挤出机的设定温度为250℃；

2)将100％乙烯-α烯烃共聚物送入一台辅助挤出机中，挤出机的设定温度为230℃；

3)将98.5％的聚丙烯树脂HP 425 J(MFR：3.1g/10min)和1.5％的抗粘连母料混合均匀后送入另外一台辅助挤出机中，挤出机的设定温度为250℃；

4)三台挤出机内的原料经过熔融塑化后，进入同一三层共挤出结构的T型模头，形成粘合层/聚丙烯树脂层/聚丙烯树脂层三层共挤出结构的熔体.模头的设定温度为230℃；

5)从模头挤出的熔体，经过冷却辊和水槽的冷却后，形成三层共挤出结构的厚片，冷却辊和水槽的温度分别为35℃和30℃；

6)冷却后的厚片，进入纵向拉伸装置，进行预热，拉伸和热定型，纵向拉伸装置各区的温度为70-145℃，纵向拉伸比为4.5倍；

7)经过纵向拉伸后的膜片，进入横向拉伸装置，经过预热、拉伸、热处理后，冷却定型，横向拉伸装置各区的温度设定为155-175°c，横向拉伸比为7.0倍；

8)横向拉伸后的薄膜进入牵引站，经过冷却、切边、测厚、双面电晕处理，然后进入收卷站收卷成12μm膜卷，其中粘合层厚度为0.8μm。

实施例2(三层共挤出结构，单面消光)

1)将55％的聚丙烯树脂T 36 F(MFR：2.9g/10min)、5％的抗静电母料、20％增塑剂(含50％的聚乙烯蜡)、珠光母料15％和增白母料5％混合均匀后，送入主挤出机中，主挤出机的设定温度为200℃；

2)将100％的聚乙烯送入一台辅助挤出机中，挤出机的设定温度为230℃；

3)将100％的消光母料送入另外一台辅助挤出机中，挤出机的设定温度为220℃；

4)三台挤出机内的原料经过熔融塑化后，进入同一T型模头，形成粘合层/聚丙烯树脂层/消光层的三层共挤出结构的熔体.模头的设定温度为240℃；

5)从模头挤出的熔体，经过冷却辊和水槽的冷却后，形成三层共挤的结构的厚片，冷却辊和水槽的温度分别为35℃和30℃；

6)冷却后的厚片，进入纵向拉伸装置，进行预热，拉伸和热定型.纵向拉伸装置各区的温度为80-145℃，纵向拉伸比为5.0倍，；

7)经过纵向拉伸后的膜片，进入横向拉伸装置，经过预热、拉伸、热处理后，冷却定型，横向拉伸装置各区的温度设定为155-175℃，横向拉伸比为9.0倍；

8)横向拉伸后的薄膜进入牵引站，经过冷却、切边、测厚、双面电晕处理，然后进入收卷站收卷成80μm膜卷，其中粘合层厚度为10μm。

从图1可知本发明所提供的双向拉伸聚丙烯薄膜包括粘合层1，聚丙烯树脂中间层2和消光层3。

实施例3(五层共挤出结构，单面消光)

1)将99.5％的聚丙烯树脂HP 425 J(MFR：3.1g/10min)，0.5％的增塑剂(含50％石油树脂)按照配比混合均匀后，送入主挤出机中，主挤出机的设定温度为230℃；

2)将88％的聚丙烯树脂HP 425 J(MFR：3.1g/10min)，2％的抗静电母料，10％的增塑剂(含50％石油树脂)按照配比混合均匀后，分别送入两台中间夹层挤出机中，挤出机的设定温度为220℃；

3)将100％的聚乙烯-石油树脂共混物送入一台辅助挤出机中，挤出机的设定温度为200℃；

4)将100％的消光母料送入另外一台辅助挤出机中，挤出机的设定温度为220℃；

5)五台挤出机内的原料经过熔融塑化后，进入同一五层共挤出结构的T型模头，形成粘合层/聚丙烯树脂层/聚丙烯树脂层/聚丙烯树脂层/消光层五层共挤出结构的熔体.模头的设定温度为240℃；

6)从模头挤出的熔体，经过冷却辊和水槽的冷却后，形成五层共挤出结构的厚片，冷却辊和水槽的温度分别为35℃和30℃；

7)冷却后的厚片，进入纵向拉伸装置，进行预热，拉伸和热定型.纵向拉伸装置各区的温度为75-145℃，纵向拉伸比为5.0倍；

8)经过纵向拉伸后的膜片，进入横向拉伸装置，经过预热、拉伸、热处理后，冷却定型，横向拉伸装置各区的温度设定为155-175℃，横向拉伸比为10.0倍；

9)横向拉伸后的薄膜进入牵引站，经过冷却、切边、测厚、双面电晕处理，然后进入收卷站收卷成50μm膜卷，其中粘合层厚度为5μm。

从图2可知本发明所提供的双向拉伸聚丙烯薄膜包括粘合层4，聚丙烯树脂中间层5、6、7以及消光层8。

Claims (10)

1.一种双向拉伸聚丙烯薄膜，其为复合层结构，其中一个表层为热敏粘合层，所述粘合层含有熔点在50-120℃之间的聚烯烃。

2.如权利要求1所述的双向拉伸聚丙烯薄膜，其中所述聚烯烃选自聚乙烯、乙烯-α烯烃共聚物。

3.如权利要求1所述的双向拉伸聚丙烯薄膜，其中所述聚烯烃中可添加有石油树脂。

4.如权利要求1所述的双向拉伸聚丙烯薄膜，其中所述聚烯烃的熔融指数为0.04-30g/10min。

5.如权利要求1-3中任一所述的双向拉伸聚丙烯薄膜，其中进一步包括至少一个聚丙烯树脂中间层，所述聚丙烯树脂中间层中含有选自石油树脂、聚乙烯蜡、聚丙烯蜡的增塑剂。

6.如权利要求4所述的双向拉伸聚丙烯薄膜，其中所述聚丙烯树脂中间层以重量比计含有聚丙烯树脂55-99.5％，抗静电母料0-5％，增塑剂0.5-20％，珠光母料0-30％，增白母料0-10％，所述聚丙烯树脂的熔融指数为0.5-6.0g/10min，所述抗静电母料为复合型胺类或酯类抗静电母料，所述珠光母料中含30-40％的聚丙烯和60-70％的碳酸钙，增白母料中含60％的二氧化钛。

7.如权利要求4所述的双向拉伸聚丙烯薄膜，其中进一步包括聚丙烯树脂底层或消光层底层，所述聚丙烯树脂层以重量比计含有95-100％聚丙烯，0-5％抗粘连母料，所述消光层为100％消光母料。

8.一种双向拉伸聚丙烯薄膜制备方法，其包括如下工艺步骤：

a.将聚丙烯中间层的原料投入挤出机中，其中所述原料以重量比计含有聚丙烯树脂55-99.5％，抗静电母料0-5％，增塑剂0.5-20％，珠光母料0-30％，增白母料0-10％，其中挤出机的温度为180-270℃；

b.将粘合层的原料投入一台辅助挤出机中，其中所述原料为熔点在50-120℃之间的聚烯烃，其中挤出机温度为150-260℃；

c.将聚丙烯树脂底层或消光层的原料投入另外一台辅助挤出机，其中所述聚丙烯树脂底层以重量比计含有95-100％聚丙烯，0-5％抗粘连母料，所述消光层为100％消光母料，其中挤出机温度为180-270℃之间；

d.原料经熔融塑化后挤出，汇流经T型模头形成复合层共挤出厚片；

e.将所得厚片经冷却辊和水槽冷却成型，然后进行双向拉伸，经过双向拉伸后的薄膜在牵引站经过测厚、切边、单面或双面电晕处理，在收卷机处卷曲成12-80μm的多层共挤的双向拉伸聚丙烯薄膜，其中粘合层厚度为0.8-10μm。

9.如权利要求8所述的双向拉伸聚丙烯薄膜的制备方法，其中聚丙烯中间层所含增塑剂选自石油树脂、聚乙烯蜡、聚丙烯蜡。

10.如权利要求8所述的双向拉伸聚丙烯薄膜的制备方法，其中双向拉伸步骤中先作4-6倍的纵向拉伸，纵向拉伸各区的温度为60-155℃之间，再作7-10倍的横向拉伸，横向拉伸各区的温度为140-185℃之间。

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