CN101367280A - 抗冻可速封薄膜及其制备方法 - Google Patents

抗冻可速封薄膜及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了抗冻可速封薄膜及其制备方法，所述的薄膜由双向拉伸聚丙烯及聚丙烯薄膜复合而成，所述的聚丙烯薄膜由电晕层、中间层、热封层组成，所述的热封层包括茂金属三元嵌段共聚丙烯、乙烯弹性体、抗粘剂、滑爽剂，其重量比为50－86.5∶18－20∶1－2∶1－1.5。所述的制备方法依次包括以下工序：挤出工序、激冷辊固化工序、冷却工序、测厚工序、电晕工序、偏摆工序、切边工序、BOPP与CPP的复合工序、分切成卷膜工序，本发明与现有技术相比，具有以下特点：优良的抗冻耐寒性能，优异的机械性能：抗冲击效果和耐穿刺效果显著；起封温度低，热封时间短，封口强度高，适应现代化快速的自动包装设备。

Description

抗冻可速封薄膜及其制备方法
技术领域
本发明属于薄膜及其制备方法这一技术领域，特别属于用于各类米饭、果蔬、海鲜、肉制品、熟食、汤圆、包子、冷饮等多种食品的抗冻可速封薄膜及其制备方法。
背景技术
冷冻冷藏食品业是近年来国际上发展最快的食品行业之一，在中国的发展也极为迅速。目前，我国市场上常见的冷冻包装多使用：OPP/LLDPE、NY/LLDPE、PET/LLDPE、PET/VMPET/LLDPE、PET/NY/LLDPE等几种结构。此类包装容易出现下列问题：(1)包装袋的耐冲击性能差，运输、装卸、货架摆放过程中容易受到外来力的破坏，极易出现破袋、开袋现象，不但影响包装产品的外观，同时也不能起到包装本身应有的作用。(2)包装袋本身的爽滑性不好，生产过程中表现为开口性较差，生产效率低，同时也会使包装袋的使用率降低，对成本造成浪费。(3)普通的包装袋的热封强度<20N/15mm、当热封温度过高时容易导致热封层的损害，造成包装袋的保护性能降低，内容物的保质期大大缩短，使内容物达不到相应的保质期。(4)包装袋层间剥离强度小于1.0N/15mm、因此拉断力不够，包装袋的力学性能较差，包装袋分层、包装袋不能够达到应有的承重作用，对内容物不能起到有效的保护作用。(5)包装袋的耐寒性达不到要求，在温度为-20℃以下时，不能保持材料原有的性能，包装材料较脆，使包装材料力学强度下降，造成包装袋破裂及开裂，更不能满足对内容物的保护作用。(6)包装袋的易撕口的作用不能有效发挥，撕裂强度大于500N/mm，造成包装袋不易开口，(7)包装袋的穿刺性能小于1.0N/μm，而冷冻食品冷冻后一般是比较坚硬，特别是鱼、肉制品，含有骨头及硬质物体，运输及堆放中产品挤压很容易使包装袋穿破，使包装袋密封性造成破坏，因此冷冻食品对包装袋的穿刺性要求很高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种新的抗冻可速封薄膜及其制备方法。
本发明解决技术问题的技术方案为：抗冻可速封薄膜由双向拉伸聚丙烯(BOPP)及聚丙烯薄膜(CPP)复合而成，所述的聚丙烯薄膜(CPP)由电晕层、中间层、热封层组成，所述的热封层包括茂金属三元嵌段共聚丙烯、乙烯弹性体、抗粘剂、滑爽剂，茂金属三元嵌段共聚丙烯、乙烯弹性体、抗粘剂、滑爽剂的重量比为50-86.5：18-20：1-2：1-1.5
所述的茂金属三元嵌段共聚丙烯，其性能指标如下：熔点为115—117℃，断裂伸长率大于500％，挠曲模量大于700MPa；
乙烯弹性体，其性能指标如下：熔点为65—66℃，脆化温度小于-70℃。
所述的中间层包括二元嵌段乙烯—丙烯共聚物、乙烯弹性体，二元嵌段乙烯—丙烯共聚物与乙烯弹性体的重量比为8-9：1-2。
所述的二元嵌段乙烯—丙烯共聚物，其指标如下：熔体流动速率大于8.5g/10min，挠曲模量大于1000MPa，拉伸屈服强度为24—25MPa
所述的电晕层包括嵌段共聚丙烯、乙烯弹性体，嵌段共聚丙烯与乙烯弹性体的重量比为8-9：1-2。
所述的乙烯弹性体，其性能指标与热封层的相同。
所述的双向拉伸聚丙烯(BOPP)膜，其技术如下如下：拉伸强度：横向≥200Mpa，纵向≥120Mpa；断裂伸长率：横向≥180％，纵向≥65％；热收缩率：横向≤4％；纵向≤5％；摩擦系数：静μs≤0.80，动μd≤0.80；雾度：≤1.5％；光泽度：≥85％；内面润湿张力：≥38mN/m。
所述的CPP薄膜的厚度为20—40μm。
在薄膜厚度提高时，膜滑爽性提高，摩擦系数下降；拉伸强度提高；冲击强度提高较为显著；撕裂强度在纵向上提高，但是横向上降低。
本发明的制备方法，依次包括以下工序：挤出工序、激冷辊固化工序、冷却工序、测厚工序、电晕工序、偏摆工序、切边工序、BOPP与CPP的复合工序、分切成卷膜工序，
在树脂挤出工序中，树脂的温度为220—280℃。
在激冷辊固化工序中，激冷辊温度为20—40℃。
在冷却工序中，牵引速度25-40m/min。
在牵引速度提高时，膜的爽滑性提高，摩擦系数下降；拉伸强度无明显变化；冲击强度略有下降；纵向撕裂强度下降，横向撕裂强度上升。
在复合工序中，所用的胶为FW9262，由康和化工公司生产。所用的胶粘剂操作浓度控制在3号察恩杯17—20秒，适当的涂布量，干燥温度为70℃。
本发明所制成的复合膜，其技术指标如下：
拉伸强度：横向≥300Mpa，纵向≥400Mpa；断裂伸长率：横向≥60—150％，纵向≥30—80％；撕裂强度：横向≥250(N/mm)kg/cm，纵向≥300(N/mm)kg/cm；剥离强度：≥1.8(N/15mm)，热合强度：内层厚度≤50um时，≥20(N/15mm)，内层厚度>50um时，≥30(N/15mm)，抗摆锤冲击(强度)能：≥0.8J，摩擦系数：0.20-0.40；耐穿刺性能：≥1.2N/μm；抗冻耐寒性能≥60％，由于采用CPP作为热封层，可抗油污热封，适应更多类型食品的包装。
本发明与现有技术相比，具有以下特点：图案清晰、外观亮丽，有良好的货架效果，可提高产品档次；优良的抗冻耐寒性能，可适应-25℃至-30℃的低温条件下运输存储；优异的机械性能：抗冲击效果和耐穿刺效果显著；起封温度低，热封时间短，封口强度高，适应现代化快速的自动包装设备，避免了因热封温度过高，对袋子造成损伤，对包装内容物产生影响。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
图2为茂金属三元嵌段共聚丙烯的加入量与薄膜热封温度关系图。
图3为电晕层中，嵌段共聚丙烯的加入量与薄膜冲击强度的关系图。
图4为中间层中，二元嵌段乙烯—丙烯共聚物与薄膜耐穿刺强度的关系图。
图5为树脂温度与磨擦系数的关系图。
图6为树脂温度与拉伸强度的关系图。
图7为树脂温度与冲击强度的关系图。
图8为树脂温度与撕裂强度的关系图。
图9为激冷辊温度与磨擦系数的关系图。
图10为激冷辊温度与拉伸强度的关系图。
图11为激冷辊温度与冲击强度的关系图。
图12为激冷辊温度与撕裂强度的关系图。
图13为CPP薄膜与磨擦系数的关系图。
图14为CPP薄膜与拉伸强度的关系图。
图15为CPP薄膜与冲击强度的关系图。
图16为CPP薄膜与撕裂强度的关系图。
图17为牵引速度与磨擦系数的关系图。
图18为牵引速度与拉伸强度的关系图。
图19为牵引速度与冲击强度的关系图。
图20为牵引速度与撕裂强度的关系图。
在图中，61为静磨擦系数，62为动磨擦系数，71为纵向拉伸强度、72为横向拉伸强度，91为横向撕裂强度，92纵向撕裂强度，101为动磨擦系数，102为静磨擦系数，111为纵向拉伸强度，112为横向拉伸强度，131为横向撕裂强度，132为纵向撕裂强度，141为动磨擦系数，142为静磨擦系数，151为纵向拉伸强度，152为横向拉伸强度，171为横向撕裂强度，172为纵向撕裂强度，181为静磨擦系数，182为动磨擦系数，191为纵向拉伸强度、192为横向拉伸强度，211为横向撕裂强度，212纵向撕裂强度。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作详细的说明。
本发明所用的原料如下：
茂金属三元嵌段共聚丙烯，其型号为FX4T，性能指标如下：该原料熔点在115℃，断裂伸长率超过500％，挠曲模量超过700MPa，具有优异的低温热封作用，添加之后可以提高膜的低温热封性能及封口强度。由埃克森美孚公司生产。
嵌段共聚丙烯，其型号为F703，其性能指标如下：该原料在-30℃低温下，抗冲击强度仍可达到500Kg.cm/mm，具有低温下的高抗冲击性，添加之后可能提高膜的抗冲击强度。由埃克森美孚公司生产。
二元嵌段乙烯—丙烯共聚物，其型号为BC3HF，其性能指标如下：该原料的熔体流动速率达到8.5g/10min，挠曲模量超过1000MPa，拉伸屈服强度为25MPa，因此具有优异的缓冲作用，添加之后可以提高膜的耐穿刺性。由埃克森美孚公司生产。
乙烯弹性体，其型号为A-4085S，其性能指标如下：该原料熔点在66℃，脆化温度低于-70℃，添加之后可以使膜具有优异的抗冻性能。由日本三井化工生产。
抗粘剂为无机抗粘剂，其型号为ABPP10S，可以防止薄膜收卷之后因吸收空气中的水气而相互引起粘。由日本三井化工生产。
滑爽剂为有机滑爽剂，其型号为SL07PP，作为滑爽剂加入，可以降低膜的摩擦系数。由由日本三井化工生产公司生产。
双向拉伸聚丙烯(BOPP)膜，其技术如下如下：拉伸强度：横向≥200Mpa，纵向≥120Mpa；断裂伸长率：横向≥180％，纵向≥65％；热收缩率：横向≤4％；纵向≤5％；摩擦系数：静μs≤0.80，动μd≤0.80；雾度：≤1.5％；光泽度：≥85％；内面润湿张力：≥38mN/m。由杜邦鸿基公司生产。
本发明的拉伸强度按照GB 13022标准进行检测；
断裂伸长率按照GB 13022标准进行检测；
撕裂强度按照QB/T 1130标准进行检测；
剥离强度按照GB 8808-88标准进行检测；
热合强度按照QB/T 2358—1998标准进行检测扫；
抗摆锤冲击强度：按照GB/T8809-88标准进行检测；
摩擦系数按照GB10006-88标准进行检测；
耐穿刺性能按照BS 4816标准进行检测；
抗冻耐寒性能的检测方法为抗冻耐寒性能
耐寒性测试方法是：将试样在-18℃下放置2h后，使用薄膜摆锤冲击试验仪测定薄膜的的冲击性能，根据前后冲击性能的变化确定包装的耐寒性；
计算方式如下：
CT＝(IR2/IR1)*100％
式中：CT-耐寒性，％
IR1-标准环境条件下测定的薄膜抗摆锤冲击能，IR2--18℃测定的薄膜抗摆锤冲击能。
实施例1：
挤出工序、激冷辊固化工序、冷却工序、测厚工序、电晕工序、偏摆工序、切边工序、BOPP与CPP的复合工序、分切成卷膜工序，CPP薄膜的厚度为40μm。
在挤出工序中，树脂的温度为220—280℃
在冷却定型工序中，激冷辊温度为20—40℃。
牵引速度20-40m/min
在复合工序中，通过干式复合机进行复合，所用的胶粘剂操作浓度控制在3号察恩杯17秒，干燥温度为70℃，复合机速度为130m/min。
电晕层的树脂为F703与A-4085S的混合树脂，F703与A-4085S的重量比为9：1；
中间层的树脂为BC3HF与A-4085S的混合树脂，BC3HF与A-4085S的重量比为9：1；
热封层的树脂为FX4T、A-4085S、ABPP10S、SL07PP的混合树脂，FX4T、A-4085S、ABPP10S、SL07PP的重量比86.5：10：2：1.5。
实施例1的技术指标如下：
拉伸强度：横向320Mpa，纵向450Mpa；断裂伸长率：横向100％，纵向80％；撕裂强度：横向125N/mm，纵向210N/mm；剥离强度：2.0N/15mm，热合强度：30N/15mm，抗摆锤冲击能：1.0J，摩擦系数：0.33；耐穿刺性能1.4N/μm；抗冻耐寒性能70％。
实施例2：
除热封层的树脂中FX4T、A-4085S、ABPP10S、SL07PP的重量比50：20：2：1.5，外，其余与实施例1相同。
实施例3：
除热封层的树脂中FX4T、A-4085S、ABPP10S、SL07PP的重量比55：20：2：1.5，外，其余与实施例1相同。
实施例4：
除热封层的树脂中FX4T、A-4085S、ABPP10S、SL07PP的重量比60：20：2：1.5，外，其余与实施例1相同。
实施例5：
除热封层的树脂中FX4T、A-4085S、ABPP10S、SL07PP的重量比65：20：2：1.5，外，其余与实施例1相同。
实施例6：
除热封层树脂中FX4T、A-4085S、ABPP10S、SL07PP的重量比70：20：2：1.5，外，其余与实施例1相同。
实施例7：
除热封层的树脂中FX4T、A-4085S、ABPP10S、SL07PP的重量比75：20：2：1.5，外，其余与实施例1相同。
实施例2—7的热封结果如图2所示。如图所示，随着添加量的增长，热封温度逐渐下降，并呈直线趋势。
实施例8：
除电晕层中的F703与A-4085S的重量比为8：2外，其余与实施例1相同。
实施例8的技术指标如下：
拉伸强度：横向400Mpa，纵向420Mpa；断裂伸长率：横向110％，纵向80％；撕裂强度：横向380N/mm，纵向320N/mm；剥离强度：2.0N/15mm，热合强度：30N/15mm，抗摆锤冲击能：1.0J，摩擦系数：0.25；耐穿刺性能1.38N/μm；抗冻耐寒性能70％。
实施例9：
除电晕层中的F703与A-4085S的重量比为7：3外，其余与实施例1相同。
实施例10：
除电晕层中的F703与A-4085S的重量比为6：4外，其余与实施例1相同。
实施例11：
除电晕层中的F703与A-4085S的重量比为5：5外，其余与实施例1相同。
实施例8-11的抗冲击强度如图3所示，如图所示：在F703与A-4085S的重量比为6：4-8：2时，冲击强度上升较快，在8：2-90：1之间，则变化不大。
实施例12：
除中间层的BC3HF与A-4085S的重量比为8：2外，其余与实施例1相同。
实施例13的技术指标如下：拉伸强度：横向410Mpa，纵向460Mpa；断裂伸长率：横向120％，纵向80％；撕裂强度：横向360N/mm，纵向300N/mm；剥离强度：1.95N/15mm，热合强度：30N/15mm，抗摆锤冲击能：0.96J，摩擦系数：0.23；耐穿刺性能1.41N/μm；抗冻耐寒性能70％。
实施例14：
除中间层的BC3HF与A-4085S的重量比为7：3外，其余与实施例1相同。
实施例15：
除中间层的BC3HF与A-4085S的重量比为6：4外，其余与实施例1相同。
实施例16：
除中间层的与A-4085S的重量比为5：5外，其余与实施例1相同。
实施例12-16的耐穿刺强度如图4所示，如图所示：在BC3HF与A-4085S的重量比为6：4-8：2时，冲击强度上升较快，在8：2-9：1之间，则变化不大。
实施例17：
除挤出工序中，树脂温度为220℃外，其余与实施例1相同。
实施例18：
除挤出工序中，树脂温度为240℃外，其余与实施例1相同。
实施例19的技术指标如下：拉伸强度：横向440Mpa，纵向480Mpa；断裂伸长率：横向110％，纵向75％；撕裂强度：横向350N/mm，纵向320N/mm；剥离强度：2.05N/15mm，热合强度：33N/15mm，抗摆锤冲击能：1.0J，摩擦系数：0.32；耐穿刺性能1.29N/μm；抗冻耐寒性能73％。
实施例20：
除挤出工序中，树脂温度为280℃外，其余与实施例1相同。
如图5-8所示，从图中可以看出，在树脂温度提高时，膜的爽滑性下降：摩擦系数提高；断裂拉伸强度下降；冲击强度提高(提高到最大值，然后随树脂温度的继续升高冲击强度下降)；纵向撕裂强度提高，横向撕裂强度下降。故挤出温度为220-280℃。
实施例21：
除激冷辊的冷却温度为20℃外，其余与实施例1相同。
实施例22：
除激冷辊的冷却温度为25℃外，其余与实施例1相同。
实施例23：
除激冷辊的冷却温度为35℃外，其余与实施例1相同。
实施例24的技术指标如下：拉伸强度：横向500Mpa，纵向440Mpa；断裂伸长率：横向120％，纵向80％；撕裂强度：横向360N/mm，纵向330N/mm；剥离强度：1.85N/15mm，热合强度：32N/15mm，抗摆锤冲击能：1.1J，摩擦系数：0.35；耐穿刺性能1.35N/μm；抗冻耐寒性能75％。
实施例25：
除激冷辊的冷却温度为40℃外，其余与实施例1相同。
如图9-12所示：在激冷辊温度提高时，膜的滑爽性提高，摩擦系数降低；断裂拉伸强度无明显变化；冲击强度随之下降较为明显；撕裂强度下降；故冷却温度为20-40℃。
实施例26：
除CPP薄膜为20μm外，其余与实施例1相同。
实施例27：
除CPP薄膜为25μm外，其余与实施例1相同。
实施例27的技术指标如下：拉伸强度：横向480Mpa，纵向390Mpa；断裂伸长率：横向80％，纵向150％；撕裂强度：横向330N/mm，纵向300N/mm；剥离强度：1.85N/15mm，热合强度：32N/15mm，抗摆锤冲击能：1.1J，摩擦系数：0.35；耐穿刺性能1.35N/μm；抗冻耐寒性能65％。
实施例28：
除CPP薄膜为35μm外，其余与实施例1相同。
实施例29：
除CPP薄膜为40μm外，其余与实施例1相同。
实施例26-29的结果如图13-16所示：从图中可以看出，在薄膜厚度提高时，膜滑爽性提高，摩擦系数下降；拉伸强度提高；冲击强度提高较为显著；撕裂强度在纵向上提高，但是横向上降低。因此CPP薄膜的厚度最好为20μm-40μm。
实施例30：
除牵引速度为20m/min外，其余与实施例1相同。
实施例31：
除牵引速度为25m/min外，其余与实施例1相同。
实施例32的技术指标如下：拉伸强度：横向500Mpa，纵向420Mpa；断裂伸长率：横向70％，纵向120％；撕裂强度：横向330N/mm，纵向300N/mm；剥离强度：1.85N/15mm，热合强度：32N/15mm，抗摆锤冲击能：1.1J，摩擦系数：0.35；耐穿刺性能1.35N/μm；抗冻耐寒性能65％。
实施例33：
除牵引速度为35m/min外，其余与实施例1相同。
实施例34：
除牵引速度为40m/min外，其余与实施例1相同。
实施例31-34的结果如图17-20所示，从图中可以看出，在牵引速度提高时，膜的爽滑性提高，摩擦系数下降；拉伸强度无明显变化；冲击强度略有下降；纵向撕裂强度下降，横向撕裂强度上升。因此牵引速度为20-40m/min。

Claims (9)

1.抗冻可速封薄膜，由双向拉伸聚丙烯及聚丙烯薄膜复合而成，所述的聚丙烯薄膜由电晕层、中间层、热封层组成，其特征在于：所述的热封层包括茂金属三元嵌段共聚丙烯、乙烯弹性体、抗粘剂、滑爽剂，茂金属三元嵌段共聚丙烯、乙烯弹性体、抗粘剂、滑爽剂的重量比为50-86.5：18-20：1-2：1-1.5。
2.根据权利要求1所述的抗冻可速封薄膜，其特征在于：所述的中间层包括二元嵌段乙烯—丙烯共聚物、乙烯弹性体，二元嵌段乙烯—丙烯共聚物与乙烯弹性体的重量比为8-9：1-2。
3.根据权利要求1所述的抗冻可速封薄膜，其特征在于：所述的电晕层包括嵌段共聚丙烯、乙烯弹性体，嵌段共聚丙烯与乙烯弹性体的重量比为8-9：1-2。
4.根据权利要求1所述的抗冻可速封薄膜，其特征在于：所述的聚丙烯薄膜的厚度为20—40μm。
5.一种权利要求1所述的抗冻可速封薄膜的制备方法，其特征在于：依次包括以下工序：挤出工序、激冷辊固化工序、冷却工序、测厚工序、电晕工序、偏摆工序、切边工序、BOPP与CPP的复合工序、分切成卷膜工序。
6.根据权利要求5所述的抗冻可速封薄膜的制备方法，其特征在于：在树脂挤出工序中，树脂的温度为220—280℃。
7.根据权利要求5所述的抗冻可速封薄膜的制备方法，其特征在于：在激冷辊固化工序中，激冷辊温度为20—40℃。
8.根据权利要求5所述的抗冻可速封薄膜的制备方法，其特征在于：在冷却工序中，牵引速度25-40m/min。
在牵引速度提高时，膜的爽滑性提高，摩擦系数下降；拉伸强度无明显变化；冲击强度略有下降；纵向撕裂强度下降，横向撕裂强度上升。
9.根据权利要求5所述的抗冻可速封薄膜的制备方法，其特征在于：在复合工序中，所用的胶为FW9262，所用的胶粘剂操作浓度控制在3号察恩杯17—20秒，干燥温度为70℃。
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