CN101633262B - 热复合用无胶双向拉伸聚丙烯薄膜及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种热复合用无胶双向拉伸聚丙烯薄膜，其包括顺次设置并共挤出复合而成的热敏功能层、基材层、防粘层，以重量比计热敏功能层占总膜重4-33％，防粘层占总膜重4-17％；基材层含85-95％聚丙烯，1-5％抗静电复合母料，4-10％氢化石油树脂复合母料；抗静电剂复合母料含10-30％抗静电剂及70-90％聚丙烯；氢化石油树脂复合母料含40-60％氢化石油树脂及40-60％聚丙烯；防粘层含95-99％聚丙烯和/或聚乙烯，1-5％抗粘连母料，抗粘连母料含5-15％抗粘连剂。本发明还提供其制备方法，将各层材料分别投入挤出机熔融塑化挤出；汇经T型模头共挤；双向拉伸；电晕、收卷成热复合用无胶双向拉伸聚丙烯薄膜。

Description

热复合用无胶双向拉伸聚丙烯薄膜及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种纸塑热复合用无胶双向拉伸聚丙烯薄膜及其制备方法。
背景技术：
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，聚丙烯的熔点较高(均聚聚丙烯通常为165℃左右，共聚聚丙烯通常为130℃左右)。通常纸张与塑料薄膜进行热复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、卷取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复合，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覆一层粘合剂，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，同时过多地使用包含胶的粘合剂和溶剂也不利于环保，并且粘合剂使用中容易变色发黄，影响产品外观。
因此业内期待可以得到新的纸塑无胶复合用薄膜，其可以无需涂覆胶水或淋膜处理就可以与纸张等热复合，节约成本并降低环保压力。
与此同时，由于聚乙烯类功能层和聚丙烯类基材层的性质不同，因此对制备工艺有特殊要求。
发明内容：
本发明旨在解决上述技术问题，提供一种新的热复合用无胶双向拉伸聚丙烯薄膜，并提供其制备方法。
本发明的上述目的是通过如下的技术手段来实现的。
本发明提供一种热复合用无胶双向拉伸聚丙烯薄膜，其包括顺次设置并共挤出复合而成的热敏功能层、基材层、防粘层，其特征在于，其中以重量比计所述热敏功能层占总膜重的4-33％，所述防粘层占总膜重的4-17％；所述基材层含有85-95％的聚丙烯，1-5％抗静电复合母料，4-10％的氢化石油树脂复合母料；所述抗静电剂复合母料中含有10-30％的抗静电剂以及70-90％的聚丙烯；所述氢化石油树脂复合母料中含有40-60％的氢化石油树脂以及40-60％的聚丙烯；所述防粘层以重量比计含有95-99％的聚丙烯和/或聚乙烯，1-5％抗粘连母料，所述抗粘连母料中含有5-15％的抗粘连剂。
其中所述热敏功能层占总膜重的15-25％，所述防粘层占总膜重的10-15％。
其中所述热敏功能层材料选自乙烯-α烯烃共聚物、乙烯-α烯烃共聚物的马来酸酐接枝改性物，其中以重量比计热敏功能层中含有0-10％的氢化石油树脂复合母料，所述的α-烯烃含4至8个碳原子，所述氢化石油树脂复合母料中含有40-60％的氢化石油树脂以及40-60％的聚乙烯。
其中所述防粘层中所含的防粘连剂选自二氧化硅、玻璃微珠。
其中所述基材层还含有珠光剂，爽滑剂。
其中所述抗静电剂为复合型胺类或酯类抗静电剂，所述珠光剂选自碳酸钙和/或聚对苯二甲酸丁二醇酯，所述爽滑剂选自油酸酰胺或芥酸酰胺。
其中所述热敏功能层与所述基材层之间进一步设有夹层结构，所述的夹层的材料选自聚乙烯或聚乙烯与聚丙烯的共混物。
其中所述防粘层与所述基材层之间进一步设有夹层结构，所述的夹层的材料选自聚丙烯。
本发明再提供一种热复合用无胶双向拉伸聚丙烯薄膜的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
a.将热敏功能层材料混合投入一台辅助挤出机中，其中挤出机的工作温度为150-270℃，熔融塑化挤出；
b.将基材层材料投入一台主挤出机中，其中挤出机工作温度为180-270℃，熔融塑化挤出；
c.将防粘层材料投入另外一台辅助挤出机，其中挤出机工作温度为180-270℃之间，熔融塑化挤出；
d.前述各层材料经熔融塑化后挤出，汇流经T型模头形成多层共挤出厚片，模头的工作温度为210-280℃，将所得厚片经冷却辊和水槽冷却成型，冷却辊和水槽的工作温度为10-35℃；
e.将共挤出的厚片进行双向拉伸，其中纵向拉伸3-7倍，横向拉伸4-12倍，所述纵向或横向拉伸为逐级拉伸；
f.经过单面或双面电晕处理，在收卷机处卷取成热复合用无胶双向拉伸聚丙烯薄膜。
其中进一步包括位于步骤d前的步骤c’将夹层材料分别投入两台辅助挤出机中，熔融塑化后与其他层材料汇流经T型模头共挤出。
经过实验，当功能层重量低于总膜重4％时，热复合强度会出现明显下降，甚至无法热复合，而当功能层重量高于总膜重33％时，会由于功能层的粘性使得加工时容易粘辊而导致加工难度加大并且大大增加了材料成本。
由于生产无胶复合膜时，热合功能层通常都不加防粘剂。这就要求防粘层有足够的防粘剂，以保证薄膜收卷和放卷顺利。当防粘层重量占总膜重4％以下时，防粘剂会脱落，导致薄膜之间发生严重的粘连，起不到防粘的效果；而当防粘层重量占总膜重17％以上时，防粘剂在防粘层中凸起效果差，起不到防粘作用，同时产品的光学性能(例如：雾度及透明度)会恶化，并显著增加生产成本。
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。
例1  三层结构
占总膜重33％的热敏功能层以重量比计含有20％的乙烯-丁烯共聚物、70％的乙烯-丁烯共聚物的马来酸酐接枝改性物、10％的氢化石油树脂母料(含50％氢化石油树脂以及50％低密度聚乙烯)，将材料混合投入一台辅助挤出机中，其中挤出机的工作温度为150-270℃，熔融塑化挤出；
基材层含有95％的聚丙烯，1％抗静电复合母料(含有20％的抗静电剂以及80％的聚丙烯)，4％的氢化石油树脂复合母料(50％的氢化石油树脂以及50％的聚丙烯)，将基材层材料投入一台主挤出机中，其中挤出机工作温度为180-270℃，熔融塑化挤出；
占总膜重17％的防粘层含有97％的聚丙烯，3％抗粘连母料(含10％抗粘连剂二氧化硅和90％聚丙烯)，将防粘层材料投入另外一台辅助挤出机，其中挤出机工作温度为180-270℃之间，熔融塑化挤出；
前述各层材料经熔融塑化后挤出，汇流经T型模头形成多层共挤出厚片，模头的工作温度为210-280℃，将所得厚片经冷却辊和水槽冷却成型，冷却辊和水槽的工作温度为10-35℃；
将共挤出的厚片进行双向拉伸，其中先纵向拉伸5倍，再横向拉伸9倍。
经过双面电晕处理，在收卷机处卷取成25μm的热复合用无胶双向拉伸聚丙烯薄膜。
例2  三层结构
占总膜重30％的热敏功能层以重量比计含有30％的乙烯-己烯共聚物、65％的乙烯-丁烯共聚物的马来酸酐接枝改性物、5％的氢化石油树脂母料(含40％氢化石油树脂以及60％低密度聚乙烯)，将材料混合投入一台辅助挤出机中，其中挤出机的工作温度为150-270℃，熔融塑化挤出；
基材层含有85％的聚丙烯，5％抗静电复合母料(含有30％的复合胺抗静电剂以及70％的聚丙烯)，10％的氢化石油树脂复合母料(60％的氢化石油树脂以及40％的聚丙烯)，将基材层材料投入一台主挤出机中，其中挤出机工作温度为180-270℃，熔融塑化挤出；
占总膜重17％的防粘层含有95％的聚丙烯，5％抗粘连母料(含10％抗粘连剂玻璃微珠和90％聚丙烯)，将防粘层材料投入另外一台辅助挤出机，其中挤出机工作温度为180-270℃之间，熔融塑化挤出；
前述各层材料经熔融塑化后挤出，汇流经T型模头形成多层共挤出厚片，模头的工作温度为210-280℃，将所得厚片经冷却辊和水槽冷却成型，冷却辊和水槽的工作温度为10-35℃；
将共挤出的厚片进行双向拉伸，其中先纵向拉伸3倍，再横向拉伸4倍。
经过双面电晕处理，在收卷机处卷取成12μm的热复合用无胶双向拉伸聚丙烯薄膜。
例3  三层结构
占总膜重25％的热敏功能层以重量比计含有30％的乙烯-己烯共聚物、65％的乙烯-丁烯共聚物的马来酸酐接枝改性物、5％的氢化石油树脂母料(含40％氢化石油树脂以及60％低密度聚乙烯)，将材料混合投入一台辅助挤出机中，其中挤出机的工作温度为150-270℃，熔融塑化挤出；
基材层含有85％的聚丙烯，5％抗静电复合母料(含有30％的复合胺抗静电剂以及70％的聚丙烯)，10％的氢化石油树脂复合母料(60％的氢化石油树脂以及40％的聚丙烯)，将基材层材料投入一台主挤出机中，其中挤出机工作温度为180-270℃，熔融塑化挤出；
占总膜重15％的防粘层含有95％的聚丙烯，5％抗粘连母料(含10％抗粘连剂玻璃微珠和90％聚丙烯)，将防粘层材料投入另外一台辅助挤出机，其中挤出机工作温度为180-270℃之间，熔融塑化挤出；
前述各层材料经熔融塑化后挤出，汇流经T型模头形成多层共挤出厚片，模头的工作温度为210-280℃，将所得厚片经冷却辊和水槽冷却成型，冷却辊和水槽的工作温度为10-35℃；
将共挤出的厚片进行双向拉伸，其中先纵向拉伸3倍，再横向拉伸4倍。
经过双面电晕处理，在收卷机处卷取成20μm的热复合用无胶双向拉伸聚丙烯薄膜。
例4  五层结构
占总膜重15％的热敏功能层以重量比计含有30％的乙烯-辛烯共聚物、70％的乙烯-丁烯共聚物的马来酸酐接枝改性物、，将材料混合投入一台辅助挤出机中，其中挤出机的工作温度为150-270℃，熔融塑化挤出。
将40％低密度聚乙烯和60％聚丙烯的共混物投入一台辅助挤出机中，其中挤出机的工作温度为150-270℃
基材层含有83％的聚丙烯，2％抗静电母料(含有15％的酯类抗静电剂以及85％的聚丙烯)，4％的氢化石油树脂母料(50％的氢化石油树脂以及50％的聚丙烯)，10％碳酸钙珠光母料，1％爽滑母料，将基材层材料等分投入三台挤出机中，其中挤出机工作温度为180-270℃，熔融塑化挤出。
将97％聚丙烯和3％石油树脂母料(50％氢化石油树脂及50％聚丙烯)投入一台辅助挤出机中，挤出机的工作温度为180-270℃。
占总膜重10％的防粘层含有97％的聚丙烯，3％抗粘连母料(含10％抗粘连剂二氧化硅和90％聚丙烯)，将防粘层材料投入另外一台辅助挤出机，其中挤出机工作温度为180-270℃之间，熔融塑化挤出。
前述各层材料经熔融塑化后挤出，汇流经T型模头形成多层共挤出厚片，模头的工作温度为210-280℃，将所得厚片经冷却辊和水槽冷却成型，冷却辊和水槽的工作温度为10-35℃；
将共挤出的厚片进行双向拉伸，其中先纵向拉伸7倍，再横向拉伸12倍。
经过双面电晕处理，在收卷机处卷取成35μm的热复合用无胶双向拉伸聚丙烯薄膜。
例5  五层结构
占总膜重4％的热敏功能层以重量比计含有30％的乙烯-辛烯共聚物、70％的乙烯-丁烯共聚物的马来酸酐接枝改性物、，将材料混合投入一台辅助挤出机中，其中挤出机的工作温度为150-270℃，熔融塑化挤出。
将40％低密度聚乙烯和60％聚丙烯的共混物投入一台辅助挤出机中，其中挤出机的工作温度为150-270℃
基材层含有83％的聚丙烯，2％抗静电母料(含有15％的酯类抗静电剂以及85％的聚丙烯)，4％的氢化石油树脂母料(50％的氢化石油树脂以及50％的聚丙烯)，10％碳酸钙珠光母料，1％爽滑母料，将基材层材料等分投入三台挤出机中，其中挤出机工作温度为180-270℃，熔融塑化挤出。
将97％聚丙烯和3％石油树脂母料(50％氢化石油树脂及50％聚丙烯)投入一台辅助挤出机中，挤出机的工作温度为180-270℃。
占总膜重4％的防粘层含有97％的聚丙烯，3％抗粘连母料(含10％抗粘连剂二氧化硅和90％聚丙烯)，将防粘层材料投入另外一台辅助挤出机，其中挤出机工作温度为180-270℃之间，熔融塑化挤出。
前述各层材料经熔融塑化后挤出，汇流经T型模头形成多层共挤出厚片，模头的工作温度为210-280℃，将所得厚片经冷却辊和水槽冷却成型，冷却辊和水槽的工作温度为10-35℃；
将共挤出的厚片进行双向拉伸，其中先纵向拉伸7倍，再横向拉伸12倍。
经过双面电晕处理，在收卷机处卷取成40μm的热复合用无胶双向拉伸聚丙烯薄膜。

Claims (10)

1.一种热复合用无胶双向拉伸聚丙烯薄膜，其包括顺次设置并共挤出复合而成的热敏功能层、基材层、防粘层，其特征在于，其中以重量比计所述热敏功能层占总膜重的4-33％，所述防粘层占总膜重的4-17％；所述基材层含有85-95％的聚丙烯，1-5％抗静电复合母料，4-10％的氢化石油树脂复合母料；所述抗静电复合母料中含有10-30％的抗静电剂以及70-90％的聚丙烯；所述氢化石油树脂复合母料中含有40-60％的氢化石油树脂以及40-60％的聚丙烯；所述防粘层以重量比计含有95-99％的聚乙烯，1-5％抗粘连母料，所述抗粘连母料中含有5-15％的抗粘连剂。
2.如权利要求1所述的热复合用无胶双向拉伸聚丙烯薄膜，其中所述热敏功能层占总膜重的15-25％，所述防粘层占总膜重的10-15％。
3.如权利要求1或2所述的热复合用无胶双向拉伸聚丙烯薄膜，其中所述热敏功能层材料选自乙烯-α烯烃共聚物、乙烯-α烯烃共聚物的马来酸酐接枝改性物，所述的α-烯烃含4至8个碳原子；其中以重量比计热敏功能层中含有0-10％的氢化石油树脂复合母料，所述氢化石油树脂复合母料中含有40-60％的氢化石油树脂以及40-60％的聚乙烯。
4.如权利要求1或2所述的热复合用无胶双向拉伸聚丙烯薄膜，其中所述防粘层中所含的抗粘连剂选自二氧化硅、玻璃微珠。
5.如权利要求1或2所述的热复合用无胶双向拉伸聚丙烯薄膜，其中所述基材层还含有珠光剂，爽滑剂。
6.如权利要求5所述的热复合用无胶双向拉伸聚丙烯薄膜，其中所述抗静电剂为复合型胺类或酯类抗静电剂，所述珠光剂选自碳酸钙和/或聚对苯二甲酸丁二醇酯，所述爽滑剂选自油酸酰胺或芥酸酰胺。
7.如权利要求1或2所述的热复合用无胶双向拉伸聚丙烯薄膜，其中所述热敏功能层与所述基材层之间进一步设有夹层结构，所述的夹层的材料选自聚乙烯或聚乙烯与聚丙烯的共混物。
8.如权利1或2要求所述的热复合用无胶双向拉伸取丙烯薄膜，其中所述的防粘层与基材层之间进一步设有夹层结构，所述的夹层材料选自聚丙烯；其中还含有0-10％氢化石油树脂母料，所述的氢化石油树脂母料含有40-60％氢化石油树脂和40-60％聚丙烯。
9.一种权利要求1-8任一所述的热复合用无胶双向拉伸聚丙烯薄膜的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
a.将热敏功能层材料混合投入一台辅助挤出机中，其中挤出机的工作温度为150-270℃，熔融塑化挤出；
b.将基材层材料投入一台主挤出机中，其中挤出机工作温度为180-270℃，熔融塑化挤出；
c.将防粘层材料投入另外一台辅助挤出机，其中挤出机工作温度为180-270℃之间，熔融塑化挤出；
d.前述各层材料经熔融塑化后挤出，汇流经T型模头形成多层共挤出厚片，模头的工作温度为210-280℃，将所得厚片经冷却辊和水槽冷却成型，冷却辊和水槽的工作温度为10-35℃；
e.将共挤出的厚片进行双向拉伸，其中纵向拉伸3-7倍，横向拉伸4-12倍，所述纵向或横向拉伸为逐级拉伸；
f.经过单面或双面电晕处理，在收卷机处卷取成热复合用无胶双向拉伸聚丙烯薄膜。
10.如权利要求9所述的权利要求1-8任一所述的热复合用无胶双向拉伸聚丙烯薄膜的制备方法，其中进一步包括位于步骤d前的步骤c’将夹层材料分别投入两台辅助挤出机中，熔融塑化后与其他层材料汇流经T型模头共挤出。
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