CN102029755A - 一种阻燃可收缩防腐蚀包装膜及制造方法 - Google Patents

Abstract

一种阻燃可收缩防腐蚀包装膜是由两层或三层结构组成，内层含有对金属具有防腐蚀保护功能的防锈剂，中间层和外层含有阻燃功能的阻燃剂，各层均含有受热可收缩性能的塑料粒子。该包装膜是将各种原材料按一定种类和比例混合后在双层或三层共挤吹膜设备上按一定温度条件和厚度比例经加热、共挤吹塑而成，是一种新型多功能金属防腐蚀、防护包装材料。本包装膜经加热可收缩，具有防锈性能优良、包装贴体、密封性好、紧固、阻燃和便于自动化操作的特点，经济实用，可广泛应用于汽车零部件、机械设备、五金工具、冶金产品、航空航天、电子器材、武器装备等产品在贮运期间的防腐蚀、防护包装，是可用于当今金属防护包装领域的一种崭新材料。

Description

一种阻燃可收缩防腐蚀包装膜及制造方法

技术领域

本发明涉及金属用包装膜材料，一种阻燃可收缩防腐蚀包装膜产品及制造方法。

背景技术

随着物流技术和储存技术的发展，对金属防锈膜包装也提出了新的要求，即单件批量化密封包装、紧固包装、单元包装和自动化包装，目前仍然没有适合这种需求的相应防锈材料。收缩包装膜是一种在受热情况下能够自动收缩，冷却后能够定型的包装材料，能够形成固定、通用的单元包装，能够实现自动化批量包装，广泛用于食品、药品、餐具等的防护包装。

在满足一般性金属制品防锈包装需求的同时，还有一点特殊之处需要考虑，就是对于超大型机械装备和武器装备，如大型成套设备、飞机、坦克、装甲车、军舰等的封存或运输包装，仅采用收缩和防腐蚀保护功能的薄膜不能完全满足要求，原因在于进行上述大型装备包装操作时，因装备较大，必须采用手工收缩包装，即采用明火加热的收缩包装方式。同时由于装备规格很大，要求薄膜的强度很高，因此使得包装膜的厚度是一般金属件包装膜的2-4倍，即在180-300微米之间，这种厚度的塑料薄膜在明火加热状态下很可能着火，影响包装操作的同时也带来了火灾危险。同时在大型装备封存、运输期间，也可能接触明火，从而带来包装之后的火灾危险，危及装备安全。

已有相关专利申请见对比1：《气相防锈热收缩薄膜》CN 1796449A和对比2：《三层共挤热收缩树脂膜、生产方法及应用方法》CN 101318392A。

对比1：CN 1796449A中，权利要求1提到气相防锈剂5-10％，有机颜料0.2-1％该工艺是将纯的气相缓蚀剂和有机颜料与塑料混合后直接挤出吹塑成膜，这种直接将粉料和塑料粒子混合加工的方式在实际制造过程中不可行，存在在料斗中粉-粒分离问题、粉料在膜中分散严重不匀的生产和质量问题，同时对于最终产品的性能，如热封性能、物理强度、功能等也有不良影响。

对比2：CN 101318392A中，所有权利要求中均未包括阻燃母料成分，这使得该发明产品在实际应用中仅能适用于如烘箱加热收缩的方式，而不适用于火焰加热收缩的方式，因其不含阻燃成分，在火焰直接加热条件下会燃烧。该专利说明书中“(1)托盘堆放物品的集中包装”部分提到可用火焰加热的方式，实际是不可行的。

发明内容

本发明的目的是提供一种全新的阻燃可收缩防腐蚀包装膜及制造方法，能够克服上述技术中的缺陷，是可用火焰加热的、用于大型设备的防腐蚀包装膜。

阻燃可收缩防腐蚀包装膜，其特征在于(1)该包装膜有内、外两层结构：内层结构由重量百分比为60％～88％的LDPE、3％～10％的LLDPE、5％～20％的mLLDPE和4％～10％的防腐蚀塑料母粒组成，外层由65％～80％的LDPE、5％～10％的LLDPE、5％～10％的HDPE和10％～15％的阻燃塑料母粒组成；(2)该包装膜有内、中、外三层结构，内层结构由重量百分比为60％～88％的LDPE、3％～10％的，LLDPE、5％～20％的mLLDPE和4％～10％的防腐蚀塑料母粒组成，中层结构由55％～83％的LDPE、2％～5％的LLDPE、5％～10％的HDPE、5％～20％的mLLDPE和5％～10％的阻燃塑料母粒组成，外层由75％～85％的LDPE、5％～10％的LLDPE和10％～15％的阻燃塑料母粒组成。制造方法：两层或三层结构的产品是通过双或三层共挤吹塑机组共挤吹塑加工制得。

本发明内容和上述两个对比专利有显著的不同，主要体现在下述方面：与对比1比较：本发明中采用防腐蚀塑料母粒、阻燃塑料母粒、色母粒等母粒方式添加功能性成分，在制造技术中具有先进性和可行性，可以批量化、连续化生产，而且对产品实现和保证产品各项性能与质量都是必要的方式，因此在权利要求的组分形式上有着本质的不同。另外在气相防锈剂的添加比例上，该对比1权利要求中的添加量在现有技术条件下实现的可能性较小，按照上述比例添加后即使能制造出来，但因防锈剂和塑料树脂的相容性限制，很可能有较多防锈剂不能溶于塑料中而析出到膜的表面，从而严重影响表面状态和热封性能。本发明中防腐蚀塑料母粒的添加比例是根据实际生产经验和技术水平而定，其中所含的防腐蚀成分能够均匀、稳定地溶于塑料树脂中并且还能达到一个较高的浓度，对产品外观和热封强度等性能没有明显影响，因此更具有可实现性。另外该专利说明书中提到膜的厚度在8-20微米，与本发明中80-300微米的厚度完全不同，这种不同不仅体现在直观厚度上，还体现在应用领域和应用方式上，前者可用于微小型或金属制品的局部包装，不适合于大中型金属制品，如机械设备、武器装备等的包装，后者对于薄膜的物理强度和功能要求更高。此外该专利产品从厚度范围看适用于热空气加热方式的收缩包装，而本发明产品可用明火热喷枪操作，使用方式更广，更符合实际操作要求。最后本发明产品具有阻燃功能，也是和该专利的最大不同。这种新功能性包装材料，集阻燃、收缩紧固密封和防腐蚀保护功能于一体，可广泛用于大、中、小型机械设备、金属零部件及制品、各种武器装备如飞机、坦克、装甲车等的长期封存或运输期间的防护包装。

本发明与对比2CN 101318392A的不同之处在于：(1)本发明的材料具有阻燃功能，这对于200微米以上厚度的薄膜采用喷枪方式收缩是非常必要的，也是本质的差别。(2)本专利中的防腐蚀塑料母粒包括但不限于该专利中提出的VCI-1母粒，具有通用性。(3)本发明中包含色母粒和遮光母粒，在实际使用中能够满足不同外观颜色要求，也能够满足光敏感性内包装物的避光要求，在外观和功能方面更具有实用性。(4)本发明的材料成分和比例都有具体、可实施的范围，是根据产品实用性要求而确定的、具有明确的使用目标和范围。本发明包括双层结构形式，这对于一些中型金属制品和对强度、性能要求不高的包装要求更具有实用性，更加节约资源、能源和材料成本，对加工设备也没有三层共挤的高要求。

本发明的特点在于：

1.集阻燃、收缩、防锈和密封紧固的单元包装功能于一体，弥补了传统产品的诸多不足；

2.能够实现金属制品的批量化、自动化和连续化包装，提高包装效率，提升包装技术水平；

3.包装更加紧密、贴体，减少包装物的占地空间，便于储存、运输；

4.密封性好，有效阻隔了水汽、氧气等进入空间，防护效果佳；

5.包装材料能回收再利用，符合环保要求；

6、应用范围广，能解决武器装备、航空航天、汽车及装备制造业等各个领域的防护包装需求；

7、适用范围大，可满足小型、中型和大型各种金属制品的防护包装要求。

本项发明的创新之处在于各层材料配方的筛选与优化组合，利用现有的两或三层共挤吹塑加工工艺使得各层薄膜具有不同的功能，彼此之间互不干扰。该产品可广泛用于大、中、小型的金属部件的防护包装中，是一种经济实用的金属防腐蚀防护包装材料。

本发明产品遇热可收缩，根据产品的厚度不同，其收缩所需的加热温度范围为150℃-650℃。热收缩需专用工具，可通过热空气、电加热或明火加热方式来实现不同厚度产品的收缩包装。

本发明的贡献：在现有防锈热收缩膜的基础上增加了阻燃功能，在包装膜厚度上调整到更为合理的范围，从而使本包装膜可用于大中型机械设备、金属制品或武器装备的防腐蚀收缩包装，同时在收缩工艺上可完全满足厚膜热收缩所必须的燃气热喷枪加热方式，使得移动或野外大型热收缩操作可得以实施；在材料组成上采用了热收缩膜专用树脂，该树脂是专门为热收缩膜加工开发的一种吹膜级低密度聚乙烯，该材料具有适合热收缩膜加工的物理特性，如熔体流动指数和加工温度等，加工出来的薄膜能满足热收缩膜的各项物理性能，使用方便，与传统热收缩膜加工时采用多种塑料树脂混合生产的方式相比，采用该树脂一种材料即可进行热收缩膜的加工，大大简化了生产工艺和技术难度，具有使用简单、方便的特点，避免了塑料的选材和配比的过程，降低了制造难度，提高了加工效率。目前国内外均有典型产品生产和应用，如国内的燕山石化的LD 163型树脂，国外埃克森美孚的NexxstarTM系列树脂等；在其他功能方面采用了色母粒、遮光母粒或抗静电母粒，使得在可收缩阻燃防腐蚀包装的基本性能上增加了各种所需颜色、光阻隔或抗静电保护功能，从而可使本发明方法生产的该包装膜具有更广泛的应用范围。

本发明产品通过控制吹膜时的拉伸和吹胀比来实现不同的收缩率要求，收缩率可达20％-70％。在收缩包装应用时，对于形状规则的中小件，可通过控制原料比例和工艺条件制作低收缩比的产品，从而减少生产和包装操作时的能源消耗，提高生产和包装效率；而进行大型不规则结构的装备包装时，可生产出高收缩比的薄膜，从而使装备包装后更加牢固，并且减少了空余包装空间，减少了空间内的水分和氧气，有利于防腐蚀效果的增强，和贮运空间的节省。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步说明：

实施例1

一种阻燃可收缩防腐蚀包装膜，由内层和外层构成，其内、外层各种原材料配比(重量百分比)为：

内层：

LDPE(MFR＝0.2)            74％-76％

LLDPE(MFR＝1.0)           8％

mLLDPE(MFR＝2.0)          12％

防腐蚀塑料母粒(沈阳防锈SF/DM213)  4％-6％

外层：

LDPE(MFR＝0.2)            75％-77％

LLDPE(MFR＝1.0)           6％

HDPE(MFR＝0.5)            7％

阻燃塑料母粒(磷系或其他类型PE阻燃母粒)  10％-12％。

制备方法：按上述内层和外层原料配比混合均匀后分别送至双层共挤吹塑薄膜机组的内、外层料斗中，内层加热温度150℃～180℃、外层加热温度160℃～190℃，内外层挤出机按1∶1的挤出速度挤出吹塑制得总厚度为160μm的双层薄膜，其中内层厚度为80μm。经上述过程制得的薄膜制品，其气相缓蚀能力达到GB/T 16267-2008中的1级，阻燃性能达到UL 94V-0级。该产品可用于出口轿车发动机的出口防护包装，采用电热喷枪进行加热收缩后能够满足1年以上的产品贮运防护要求，使得该发动机包装牢固、简洁、透明、美观。

实施例2

一种阻燃可收缩防腐蚀包装膜，由内层和外层构成，其内、外层各种原材料配比(重量百分比)为：

内层：

热收缩专用树脂(埃克森美孚NexxstarTMLDPE)  90％-92％

防腐蚀塑料母粒(沈阳防锈SF/HM13)           8％-10％

外层：

热收缩专用树脂(埃克森美孚NexxstarTMLDPE)  85％-87％

阻燃塑料母粒(卤系或其他类型PE阻燃母粒)    13％-15％。

内层和外层原料混合均匀后分别送至双层共挤吹塑薄膜机组的内、外层料斗中，分别在145℃～190℃、160℃～200℃的加热温度下，按内外层挤出机2∶1的挤出速度挤出吹塑制得总厚度为80μm的双层薄膜，其中内层厚度为48μm。经上述过程制得的薄膜制品，其气相缓蚀能力达到GB/T 16267-2008中的1级，阻燃性能达到UL 94V-0级。该产品可用于卡尺、各种刀具、螺栓螺母等标准件的储存防护包装，采用热空气或电热喷枪进行加热收缩后能够满足6个月以上的产品防护要求，并使得该包装牢固、简洁、透明、美观。

实施例3

一种阻燃可收缩防腐蚀包装膜，由内层和外层构成，其内、外层各种原材料配比(重量百分比)为：

内层：

热收缩专用树脂(燕山石化的LD 163)  94％-96％

防腐蚀塑料母粒(沈阳防锈SF/HM13)   4％-6％

外层：

热收缩专用树脂(燕山石化的LD 163)        85％-88％

阻燃塑料母粒(卤系或其他类型PE阻燃母粒)  12％-15％。

内层和外层原料混合均匀后分别送至双层共挤吹塑薄膜机组的内、外层料斗中，分别在145℃～190℃、160℃～200℃的加热温度下，按内外层挤出机2∶1的挤出速度挤出吹塑制得总厚度为120μm的薄膜，其中内层厚度为72μm。经上述过程制得的薄膜制品，其气相缓蚀能力达到GB/T 16267-2008中的1级，阻燃性能达到UL 94V-0级。该产品可用于汽车部件、发动机、船用部件、机床配件等各种中小型金属制品的储存防护包装，采用电热喷枪进行加热收缩后能够满足6个月以上的产品防护要求，并使得该包装牢固、简洁、透明、美观。

实施例4

一种阻燃可收缩防腐蚀包装膜，由内层、中层和外层构成，内、中、外层各种原材料配比(重量百分比)为：

内层：

LDPE(MFR＝1.0)          72％-74％

LLDPE(MFR＝3.0)         8％

mLLDPE(MFR＝3.0)        10％

防腐蚀塑料母粒(CORTEC公司M126)  8％-10％

中层：

LDPE(MFR＝1.0)          74％-76％

LLDPE(MFR＝3.0)         4％

HDPE(MFR＝1.0)        5％

mLLDPE(MFR＝3.0)        10％

阻燃塑料母粒(无机或其他类型PE阻燃母粒)5％-7％

外层：

LDPE(MFR＝1.0)         78％-80％

LLDPE(MFR＝3.0)        8％

阻燃塑料母粒(无机或其他类型PE阻燃母粒)  12％-14％。

内、中和外层原料混合均匀后分别送至三层共挤吹塑薄膜机组的内、中和外层的料斗中，分别在145℃～180℃、170℃～190℃和160℃～190℃的加热温度下，按1∶1∶1的挤出机挤出速度比进行挤出吹塑，制得总厚度为210μm的三层薄膜，其中各层厚度均为70μm。经上述过程制得的薄膜制品，其气相缓蚀能力达到GB/T 16267-2008中的1级，阻燃性能达到UL 94V-0级。该产品可用于坦克、水箱和汽车白车身等中型件的封存或运输防护包装，采用燃气喷枪在400℃加热温度下进行收缩后能够满足3年以上或海运条件下的产品防护要求，并使得该包装牢固、简洁、透明、美观、抑制燃烧。

实施例5

一种白色遮光(不透明)阻燃可收缩防腐蚀包装膜，由内、中和外层构成，其各层原材料配比(重量百分比)为：

内层：

LDPE(MFR＝0.5)          60％-62％

LLDPE(MFR＝2.0)         10％

mLLDPE(MFR＝1.5)            20％

防腐蚀塑料母粒(沈阳防锈SF/DM213)  8％-10％

中层：

LDPE(MFR＝0.5)         53％-55％

LLDPE(MFR＝2.0)        5％

HDPE(MFR＝3.0)         10％

mLLDPE(MFR＝1.5)       20％

阻燃塑料母粒(磷系或其他类型PE阻燃母粒)  10％-12％

外层：

LDPE(MFR＝0.5)        75％-77％

LLDPE(MFR＝2.0)       10％

阻燃塑料母粒(磷系或其他类型PE阻燃母粒)  13％-15％

色母粒(吹膜级PE白色母粒，符合QB 1468-92要求)外层总重量(不含色母粒和遮光母粒)的0.1％

遮光母料(吹膜级PE钛白母粒，符合QB 1468-92要求)外层总重量(不含色母粒和遮光母粒)的5％。

内、中和外层原料混合均匀后分别送至三层共挤吹塑薄膜机组的内、中和外层的料斗中，分别在145℃～180℃、170℃～200℃和160℃～200℃的加热温度下，按3∶1∶1的挤出机挤出速度比进行挤出吹塑，制得总厚度为300μm的三层薄膜，其中内、中、外层厚度分别为180μm、60μm和60μm。经上述过程制得的薄膜制品，其气相缓蚀能力达到GB/T 16267-2008中的0级，阻燃性能达到UL 94V-0级。该产品可用于飞机机身、装甲车、大型橡塑设备等大型件的封存或运输防护包装，采用燃气喷枪在650℃加热温度下进行收缩后能够满足5年以上或海运条件下的产品防护要求，并具有包装牢固、简洁、遮光(防光老化影响)、美观和抑制燃烧的特点。中、外层的阻燃塑料母粒赋予产品优异的阻燃性能，使产品的热收缩操作时更加安全可靠。与防腐蚀塑料母粒一样，阻燃塑料母粒采用母粒的方式将阻燃剂加入到薄膜中，也具有技术方面的必要性，是必需的方式；LDPE能够该薄膜良好的受热收缩性能，mLLDPE的采用提高了包装膜的耐穿刺性和柔韧性，LLDPE能够提高薄膜的耐穿刺性和应力开裂性能，HDPE的采用提高了膜的抗拉伸强度和阻隔性。色母粒、遮光母粒和抗静电母粒是根据特殊需求而采用的功能性粒子，加入后可以赋予薄膜各种颜色、不透光或具有抗静电保护功能。同防腐蚀塑料母粒和阻燃塑料母粒一样，这些功能性母粒也是以浓缩粒子形式应用，而不是简单将颜料或染料、遮光剂或抗静电直接与塑料粒子混合、吹膜，后者在生产工艺的可行性、产品质量稳定性和性能分布的均匀性等各个方面均有不能克服的缺陷，即不能进行批量工业化生产。

Claims (10)

1.一种阻燃可收缩防腐蚀包装膜，其特征在于该包装膜有内、外两层结构：内层结构由低密度聚乙烯(LDPE，下同)、线性低密度聚乙烯(LLDPE，下同)和茂金属聚乙烯(mLLDPE，下同)与防腐蚀塑料母粒组成，外层由LDPE、LLDPE和高密度聚乙烯(HDPE，下同)与阻燃塑料母粒组成；各种材料的重量百分比分别为：内层结构中LDPE 60％～88％，LLDPE 3％～10％，mLLDPE 5％～20％，防腐蚀塑料母粒4％～10％；外层结构中LDPE 65％～80％，LLDPE 5％～10％，HDPE 5％～10％，阻燃塑料母粒10％～15％。

2.一种阻燃可收缩防腐蚀包装膜，其特征在于该包装膜有内、外两层结构：内层结构由热收缩膜专用树脂和防腐蚀塑料母粒组成，外层由热收缩膜专用树脂和阻燃塑料母粒组成；各种材料的重量百分比为：内层结构中热收缩专用树脂90％-96％，防腐蚀塑料母粒4％～10％；外层结构中热收缩膜专用树脂85％-90％，阻燃塑料母粒10％～15％。

3.一种阻燃可收缩防腐蚀包装膜，其特征在于该包装膜有内、中、外三层结构：内层结构由LDPE、LLDPE、mLLDPE和防腐蚀塑料母粒组成，中层由LDPE、LLDPE、HDPE、mLLDPE和阻燃塑料母粒组成，外层由LDPE、LLDPE和阻燃塑料母粒组成；各种材料的重量百分比：内层结构中LDPE 60％～88％，LLDPE 3％～10％，mLLDPE5％～20％，防腐蚀塑料母粒4％～10％；中层结构中各种材料的重量百分比为：LDPE55％～83％，LLDPE 2％～5％，HDPE 5％～10％，mLLDPE 5％～20％，阻燃塑料母粒5％～10％；外层结构中各种材料的重量百分比为：LDPE 75％～85％，LLDPE 5％～10％，阻燃塑料母粒10％～15％。

4.根据权利要求2、3所述的阻燃可收缩防腐蚀包装膜，其特征在于：热收缩膜专用树脂为埃克森美孚的NexxstarTMLDPE、燕山石化的LD 163或其他型号的产品。

5.根据权利要求1、2、3所述的阻燃可收缩防腐蚀包装膜，其特征在于：LDPE的熔体流动指数(MFR)为(0.2～1.0)g/10min，LLDPE的MFR为(1.0～3.0)g/10min，mLLDPE的MFR为(2.0～3.0)g/10min，HDPE的MFR为(0.5～1.0)g/10min。

6.根据权利要求1、2、3所述的阻燃可收缩防腐蚀包装膜，其特征在于：防腐蚀塑料母粒是含有重量百分比20％～70％气化性防锈剂(也称为气相缓蚀剂或气相防锈剂)的塑料浓缩粒子，由其制成的塑料薄膜产品气相缓蚀能力可达GB/T16267-2008中的0级或1级。

7.根据权利要求1、2、3所述的阻燃可收缩防腐蚀包装膜，其特征在于：阻燃塑料母粒为含有重量百分比30％～75％阻燃剂的塑料浓缩粒子，由其制成的聚乙烯薄膜产品阳燃性能可达UL 94V-0级。

8.根据权利要求1、2、3所述的阻燃可收缩防腐蚀包装膜，其特征在于：膜的总厚度为80μm～300μm，其中内层的厚度为膜总厚度的30％～60％。

9.一种制造权利要求1、2所述的阻燃可收缩防腐蚀包装膜的方法，其特征在于：使用双层共挤吹塑薄膜设备进行加工，将内、外层的原料分别按上述比例配制好后分别加入到双层共挤吹塑机组的内、外层料斗中，内层挤出温度控制在145℃-190℃，外层挤出温度控制在160℃-200℃，内外层挤出机的挤出速度比为1∶2～2∶1，经加热、挤出吹塑制成双层膜；在外层可添加吹膜级PE基色母粒、遮光母粒或抗静电母粒，添加比例根据需要而定，不影响其他树脂或母料的比例。

10.一种制造权利要求3所述的阻燃可收缩防腐蚀包装膜的方法，其特征在于：使用三层共挤吹塑薄膜设备进行加工，将内、中、外层的原料分别按上述比例配制好后加入三层共挤吹塑薄膜机组的内、中、外层料斗中，内层挤出温度控制在145℃-190℃，中层挤出温度控制在170℃-200℃，外层挤出温度控制在160℃-200℃，内、中、外层挤出机挤出速度之比为(1～3)∶1∶1，经加热、挤出吹塑制成三层膜；在外层可添加吹膜级PE基色母粒、遮光母粒或抗静电母粒，添加比例根据需要而定，不影响其他树脂或母料的比例。