CN102079154A - 纳米耐磨型条盒香烟包装用bopp薄膜 - Google Patents

纳米耐磨型条盒香烟包装用bopp薄膜 Download PDF

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吴增青
麦建国
杨建武
周鹏
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Abstract

一种纳米耐磨型条盒香烟包装用BOPP薄膜，采用三层结构直接共挤复合方式，薄膜的上表层结构的主要成分是聚丙烯共聚物；薄膜的芯层结构的主要成分是聚丙烯均聚物；薄膜的下表层结构的主要成分是聚丙烯共聚物。本发明所揭示的BOPP薄膜，不仅保持优良的光学性能、爽滑性和热收缩性，薄膜表面还具备耐磨特性，可以适用于各种条盒卷烟包装机以及配套的自动装箱机，有效解决了薄膜表面容易被摩擦刮花的技术难题。

Description

纳米耐磨型条盒香烟包装用BOPP薄膜
技术领域
本发明涉及一种纳米耐磨型条盒香烟包装用BOPP薄膜。
背景技术
光学特性和薄膜表面耐磨性，是条包香烟外包装美观的两大重要物理指标。由于BOPP薄膜在包装条包香烟过程中，薄膜表面与烟机输送薄膜通道有一定的摩擦，会擦伤其表面，容易导致薄膜产生“掉粉”现象。另外，在产品运输过程中由于颠簸抖动，条包香烟长时间的相互磨擦也会造成薄膜表面擦伤。这种擦伤有时会使薄膜泛白，表面呈雾状，尤其是包装条包纸盒为深色底色(红、蓝等)时更为明显，严重影响到条包香烟的展示效果。
BOPP薄膜的耐磨性在整个薄膜行业内部都属于一个技术难关，国内外市场上尚未有具备良好耐磨性的条包香烟薄膜，而且，部分烟草企业配套卷烟包装机组生产线的是自动装箱机，不同于以往的人工装箱，因此，条盒薄膜的使用环境面临着更严峻的考验。经过多次上机试验，无论是进口薄膜还是国产薄膜，都未能有效解决条盒薄膜在自动装箱机上容易出现表面擦伤的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种纳米耐磨型条盒香烟包装用BOPP薄膜，采用三层结构直接共挤复合方式，所述薄膜的上表层结构的主要成分是聚丙烯共聚物；所述薄膜的芯层结构的主要成分是聚丙烯均聚物；所述薄膜的下表层结构的主要成分是聚丙烯共聚物。
本发明采用三层结构直接共挤复合方式，其原料配方如下：
(1)上表层
   共聚物聚丙烯                   70-80重量份
   爽滑剂母料                     15-25重量份
   抗粘剂母料                     3-8重量份
(2)芯层
   均聚物聚丙烯                   60-70重量份
   增刚剂母料                     25-35重量份
   抗静电剂母料                   2-4重量份
(3)下表层
   共聚物聚丙烯                   85-95重量份
   爽滑剂母料                     2-10重量份
   抗粘剂母料                     0.5-2重量份
所述薄膜的上表层结构中含有爽滑剂和抗粘剂，所述的爽滑剂占所述上表层的15.0～25.0wt％，所述的抗粘剂占所述上表层的3.0～8.0wt％；所述的芯层结构中含有增刚剂和抗静电剂，所述的增刚剂占所述的芯层的25.0～35.0wt％，所述的抗静电剂占所述的芯层的2.0～4.0wt％；所述薄膜的下表层结构中含有爽滑剂和抗粘剂，所述的爽滑剂占所述下表层的2.0～10.0wt％，所述的抗粘剂占所述下表层的0.5～2.0wt％。
所述的增刚剂是具有C5或C9的氢化树脂。
所述的抗静电剂由非离子型抗静电剂和阳离子型抗静电剂复合而成。
所述的爽滑剂是硅酮树脂。
所述的抗粘剂是纳米级二氧化硅粒子。
采用了上述技术方案后，本发明的有益效果是：应用纳米技术，将纳米材料分散于树脂基体中形成树脂基纳米复合材料。由于纳米材料具有纳米尺寸效应，表面能效应以及强界面效应，纳米改性塑料提高薄膜的耐热性，增加透明度及光泽度。
具体实施方式
在BOPP收缩薄膜生产工艺中采用纳米改性材料，形成一种纳米新配方，改良上表层热封材料及抗粘剂的界面结合力，在热封材料及抗粘剂表面形成爽滑的保护层，降低抗粘剂对薄膜表面的损伤，降低抗粘剂对抗粘剂的损伤，降低抗粘剂在薄膜表面的脱落；显著提高薄膜的耐热性；增加透明度和光泽度。另外，在配方中选用纳米级的无机矿物质抗粘剂——二氧化硅粒子，并对其表面进行络合处理。同时为了确保薄膜的防粘效果，对选用的抗粘剂的分散性和粒径也需要特别要求。经过这样调整后，BOPP收缩薄膜的耐磨性得到大大改善。
在薄膜的上表层结构添加爽滑剂是为了获得较低的摩擦系数，便于薄膜的上表层在与卷烟包装设备的金属导辊接触时，可以更加顺畅地运行；在薄膜的芯层结构添加增刚剂是为了增加薄膜的挺度，有利于薄膜在包装香烟时的高速运行性更好，添加抗静电剂是为了有效地降低静电在生产、运输、上机运行等过程中对香烟包装的影响；在薄膜的下表层结构添加爽滑剂是为了在生产薄膜的过程中，减少薄膜之间的摩擦系数，有利于分切工序放卷顺畅，可以提高最终成品膜卷的整体质量。
实施例1
原料配方：
(3)上表层
   共聚物聚丙烯                   73重量份
   爽滑剂母料                     22重量份
   抗粘剂母料                     5重量份
爽滑剂母料及抗粘剂母料的载体是共聚物聚丙烯，爽滑剂母料的有效成分是硅酮树脂，浓度是10wt％；抗粘剂母料的有效成分是纳米级二氧化硅粒子，浓度是5wt％。
(4)芯层
   均聚物聚丙烯                   65重量份
   增刚剂母料                     32重量份
   抗静电剂母料                   3重量份
增刚剂母料及抗静电剂母料的载体是均聚物聚丙烯。增刚剂母料的有效成分是具有C5或C9的氢化树脂，抗静电剂母料的有效成分是阳离子型抗静电剂乙基胺和非离子型抗静电剂单硬脂酸甘油酯，浓度是10～30％。
(5)下表层
   共聚物聚丙烯                   90重量份
   爽滑剂母料                     9重量份
   抗粘剂母料                     1重量份
爽滑剂母料及抗粘剂母料的载体是共聚物聚丙烯，爽滑剂母料的有效成分是硅酮树脂，浓度是10wt％；抗粘剂母料的有效成分是纳米级二氧化硅粒子，浓度是5wt％。
生产工艺
(1)芯层的原材料经过混合均匀、干燥处理后，进入串联的熔融单螺杆挤出机和计量单螺杆挤出机进行熔融塑化，然后经过粗过滤器、计量泵、主过滤器，进入模头，各段的温度设定为：200～260℃，熔体温度为230～250℃；
(2)上表层和下表层的原材料经过混合均匀、干燥处理后，进入各自的单螺杆挤出机进行熔融塑化，然后经过过滤器和计量泵，进入模头，各段的温度设定为：200～250℃，熔体温度为230～250℃；
(3)三层聚合物熔体在模头处汇合后流出，在气刀附片装置的作用下，贴附在急冷辊表面，经过急冷辊和水槽的快速冷却，形成固体铸片，然后依次经过纵向、横向拉伸。纵向预热温度为110～130℃，拉伸温度为80～100℃，定形温度为70～85℃，纵向拉伸比为5～7；横向预热温度为150～180℃，拉伸温度为130～170℃，横向拉伸比为8～10，定形温度为135～165℃，时间为1～3秒；拉伸后的薄膜需立即进行风冷处理，冷风温度为15～30℃。
(4)在横向拉伸工序后，陆续经过在线测厚、边料切割、静电消除、自动收卷、时效处理等生产工序。
(5)依照客户的具体使用要求分切成对应规格的成品膜卷。
按上述原料配方和生产工艺生产出的BOPP薄膜，总厚度为22um，上表层为1um，芯层为20um，下表层为1um，其物理性能实测指标见表1。
实施例2
原料配方：
(1)上表层
  共聚物聚丙烯                   75重量份
   爽滑剂母料                     20重量份
   抗粘剂母料                     5重量份
爽滑剂母料及抗粘剂母料的载体是共聚物聚丙烯，爽滑剂母料的有效成分是硅酮树脂，浓度是10wt％；抗粘剂母料的有效成分是纳米级二氧化硅粒子，浓度是5wt％。
(2)芯层
   均聚物聚丙烯                   67重量份
   增刚剂母料                     30重量份
   抗静电剂母料                   3重量份
增刚剂母料及抗静电剂母料的载体是均聚物聚丙烯。增刚剂母料的有效成分是具有C5或C9的氢化树脂，抗静电剂母料的有效成分是阳离子型抗静电剂乙基胺和非离子型抗静电剂单硬脂酸甘油酯，浓度是10～30％。
(3)下表层
   共聚物聚丙烯                   90重量份
   爽滑剂母料                     9重量份
   抗粘剂母料                     1重量份
爽滑剂母料及抗粘剂母料的载体是共聚物聚丙烯，爽滑剂母料的有效成分是硅酮树脂，浓度是10wt％；抗粘剂母料的有效成分是纳米级二氧化硅粒子，浓度是5wt％。
生产工艺与实施例1基本相同，生产出来的BOPP薄膜其物理性能实测指标见表1。
表1
Figure BSA00000253204800051
Figure BSA00000253204800061
以上是采用逐次双向拉伸加工法生产的。
采用上述工艺方法生产出来的BOPP薄膜，含有三层共挤复合结构，分别为上表层、芯层和下表层，上表层主要体现爽滑、抗粘结和热封的作用，芯层主要体现薄膜的特性，下表层主要体现热封作用。薄膜的总厚度为20～22um，其中，上表层与下表层分别为1um。表层厚度是随着薄膜的厚度变化而相应增减的，这样有利于保证薄膜在卷烟包装机中被快速热封时的热封效果。
本发明在上下表层采用的爽滑剂母料中，有效成份是硅酮树脂，其良好的热滑动性，使薄膜在一定温度下的摩擦系数很低。抗粘剂母料的有效成份是纳米级二氧化硅粒子，添加到薄膜的表层，可提高薄膜的强度、韧性和抗老化性，其良好的透光率，更有利于提高薄膜的光学性能，而纳米级二氧化硅的高流动性和小尺寸效应，使薄膜表面更加致密细洁，摩擦系数变小，再加上纳米颗粒本身的高强度，使薄膜的耐磨性大大增强。
本发明在芯层采用抗静电剂是为了降低静电对薄膜在生产、运输及包装使用过程中的影响。由于BOPP薄膜需要经过热加工成型，因此要求选用耐热性较好的抗静电剂，一般是用非离子型抗静电剂。本发明所用的抗静电剂是由非离子型抗静电剂和阳离子型抗静电剂这两种抗静电剂复合而成，加入的阳离子型抗静电剂主要是为了增强抗静电性能。阳离子型抗静电剂主要有胺盐、季铵盐、烷基咪唑啉及其盐等，非离子型抗静电剂主要有多元醇脂肪酸脂及其环氧乙(丙)烷加成物、有机胺或脂肪酰胺及其环氧乙(丙)烷加成物等，根据实际情况，选用合适的化合物作为抗静电剂。
本发明所揭示的BOPP薄膜，不仅保持优良的光学性能、爽滑性和热收缩性，薄膜表面还具备耐磨特性，可以适用于各种条盒卷烟包装机以及配套的自动装箱机，有效解决了薄膜表面容易被摩擦刮花的技术难题。

Claims (8)

1.一种纳米耐磨型条盒香烟包装用BOPP薄膜，其特征在于：采用三层结构直接共挤复合方式，其原料配方如下：
(1)上表层
   共聚物聚丙烯                   70-80重量份
   爽滑剂母料                     15-25重量份
   抗粘剂母料                     3-8重量份
(2)芯层
   均聚物聚丙烯                   60-70重量份
   增刚剂母料                     25-35重量份
   抗静电剂母料                   2-4重量份
(3)下表层
   共聚物聚丙烯                   85-95重量份
   爽滑剂母料                     2-10重量份
   抗粘剂母料                     0.5-2重量份
2.据权利要求1所述的纳米耐磨型条盒香烟包装用BOPP薄膜，其特征在于：上表层结构中爽滑剂母料及抗粘剂母料的载体是共聚物聚丙烯，爽滑剂母料的有效成分是硅酮树脂，浓度是10％；抗粘剂母料的有效成分是纳米级二氧化硅粒子，浓度是5％。
3.据权利要求1所述的纳米耐磨型条盒香烟包装用BOPP薄膜，其特征在于：芯层结构中的增刚剂母料及抗静电剂母料的载体是均聚物聚丙烯，增刚剂母料的有效成分是具有C5或C9的氢化树脂，抗静电剂母料的有效成分是阳离子型抗静电剂乙基胺和非离子型抗静电剂单硬脂酸甘油酯，浓度是10～30％。
4.据权利要求1所述的任一种纳米耐磨型条盒香烟包装用BOPP薄膜，其特征在于：
所述薄膜的上表层结构中含有爽滑剂和抗粘剂，所述的爽滑剂占所述的上表层的15.0～25.0wt％；
所述的抗粘剂占所述的上表层的3.0～8.0wt％；
所述的芯层结构中含有增刚剂和抗静电剂，所述的增刚剂占所述的芯层的25.0～35.0wt％；
所述的抗静电剂占所述的芯层的2.0～4.0wt％；
所述薄膜的下表层结构中含有爽滑剂和抗粘剂，所述的爽滑剂占所述下表层的2.0～10.0wt％，所述的抗粘剂占所述下表层的0.5～2.0wt％。
5.据权利要求4所述的纳米耐磨型条盒香烟包装用BOPP薄膜，其特征在于：所述的抗静电剂是由非离子型抗静电剂和阳离子型抗静电剂复合而成。
6.据权利要求5所述的纳米耐磨型条盒香烟包装用BOPP薄膜，其特征在于：所述的爽滑剂是硅酮树脂。
7.据权利要求1所述的纳米耐磨型条盒香烟包装用BOPP薄膜，其特征在于：所述的抗粘剂是二氧化硅粒子。
8.据权利要求1所述的纳米耐磨型条盒香烟包装用BOPP薄膜，其特征在于：包括如下生产工艺步骤：
(1)芯层的原材料经过混合均匀、干燥处理后，进入串联的熔融单螺杆挤出机和计量单螺杆挤出机进行熔融塑化，然后经过粗过滤、计量泵、主过滤器，进入模头，各段的温度设定为200～260℃，熔体温度为230～250℃；
(2)上表层和下表层的原材料经过混合均匀、干燥处理后，进入各自的单螺杆挤出机进行熔融塑化，然后经过过滤器和计量泵，进入模头，各段的温度设定为200～250℃，熔体温度为230～250℃；
(3)三层聚合物熔体在模头处汇合后流出，在气刀附片装置的作用下，贴附在急冷辊表面，经过急冷辊和水槽的快速冷却，形成固体铸片，然后依次经过纵向、横向拉伸，纵向预热温度110～130℃，拉伸温度为80～100℃，定形温度为70～85℃，纵向拉伸比为5～7；横向预热温度为150～180℃，定形温度为135～165℃，时间为1～3秒；拉伸后的BOPP薄膜需立即进行处理，冷风温度15～30℃；
(4)横向拉伸工序后，陆续经过在线测厚、边料切割、静电消除、自动收卷、时效处理生产工序；
(5)依照客户的具体使用要求分切成对应规格的成品。
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