CN102873953B - 无底涂剂预涂膜及其双向拉伸聚丙烯薄膜和该聚丙烯薄膜的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种无底涂剂预涂膜及其双向拉伸聚丙烯薄膜和该聚丙烯薄膜的制备方法，双向拉伸聚丙烯薄膜，包括：自上而下依次设置的上表层、上层、芯层、下层和功能层，其中功能层为含有抗粘连剂的线性低密度聚乙烯，基于功能层的总重量，线性低密度聚乙烯的含量为90重量%-97重量%。由此，根据本发明实施例的双向拉伸聚丙烯薄膜，通过功能层可以与热熔胶层直接热压复合，因此无需底涂剂，彻底消除了底涂剂析出后对膜表面造成污染，并且大大简化了生产设备，降低了生产能耗，克服了现行带有底涂剂的双向拉伸聚丙烯预涂膜所具有的生产设备复杂、能耗高、设备故障率高等缺点。
Description
技术领域
本发明涉及一种无底涂剂预涂膜及其双向拉伸聚丙烯薄膜和该聚丙烯薄膜的制备方法。
背景技术
印刷品覆膜是印后加工的重要手段，它决定印刷产品的最终身价。印刷品的覆膜工艺是指用塑料薄膜覆盖在纸张印刷品上面，中间使用粘合剂，通过加热加压处理后，使塑料薄膜和纸张两种不同性质的物质粘合在一起，形成纸/塑合一的表面装饰加工技术。它对印刷品起保护和装饰作用，被广泛应用于包装印刷领域，如书刊封面、宣传画册、地图、广告礼品袋、高级包装盒等的表面加工上。当前覆膜技术可大致分为即涂膜和预涂膜两种。
即涂膜技术是国际六十年代兴起的对印刷品、包装品的印后覆膜工艺。但该技术在覆膜过程中直接使用含苯溶剂，因而带来了由于自身工艺而无法克服的三大弊端：
(1)环保问题：由于有毒物质苯的挥发和溢出，造成了空气污染并给生产者和使用者的身体带来极大危害；同时，残留于覆膜中的有害物质对消费者的健康有不良影响。
(2)质量问题：由于覆膜加工后仍有挥发物质苯不断溢出，极易在膜和纸张之间形成气泡，使印品表面呈雾状，影响印品的光洁度、清晰度及色彩鲜艳度；有时因粘合强度不够，甚至造成开裂、皱折和脱膜。此外，即涂膜的生产设备自动化程度低，降低了覆膜成品率。
(3)安全问题：由于溶液中含有挥发性有机溶剂苯，容易在液槽周围形成可燃、易爆炸的气体氛围，而使用的塑料基材在运转过程中摩擦产生静电，造成火灾隐患。已经发生过这样的事故数起，小则停机停产，大则机器烧毁，厂房坍塌，人员伤亡。
预涂膜覆膜技术是可持续发展的环保技术。预涂膜覆膜技术亦可称之为环境友好技术或清洁技术，实现了保护环境、保护健康、安全生产。
但是多数预涂膜均带有底涂剂，在预涂膜涂覆在印刷品表面后，底涂剂会析出对膜表面造成污染，并且底涂剂还会影响预涂膜的亮度。另外，涂覆底涂剂还会增加预涂膜工艺能耗，使加工工艺不易控制。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一或至少提供一种有用的商业选择。为此，本发明的一个目的在于提出一种与热熔胶层直接热压复合而无需底涂剂的双向拉伸聚丙烯薄膜。
本发明的第二个目的在于提出一种该双向拉伸聚丙烯薄膜的制备方法。
本发明的第三个目的在于提出一种具有该双向拉伸聚丙烯薄膜的预涂膜。
根据本发明实施例的双向拉伸聚丙烯薄膜，包括：自上而下依次设置的上表层、上层、芯层、下层和功能层，其中所述功能层为含有抗粘连剂的线性低密度聚乙烯，基于所述功能层的总重量，所述线性低密度聚乙烯的含量为90重量％-97重量％。
由此，根据本发明实施例的双向拉伸聚丙烯薄膜，通过功能层可以与热熔胶层直接热压复合，因此无需底涂剂，彻底消除了底涂剂析出后对膜表面造成污染，并且大大简化了生产设备，降低了生产能耗，克服了现行带有底涂剂的双向拉伸聚丙烯预涂膜所具有的生产设备复杂、能耗高、设备故障率高等缺点。另外，由于无底涂剂的析出而对膜表面造成污染，因此膜表层对表层摩擦系数小(＜0.3)，使得用该薄膜制造出来的预涂膜能够实现高速覆膜(50-100MPM)而无粘连现象。
另外，根据本发明上述实施例的双向拉伸聚丙烯薄膜还可以具有如下附加的技术特征：
根据本发明的一个实施例，所述上表层为含有抗粘连剂和爽滑剂的亚光聚丙烯或等规聚丙烯。
根据本发明的一个实施例，基于所述上表层的总重量，所述亚光聚丙烯或等规聚丙烯的含量为95重量％-98重量％。
根据本发明的一个实施例，所述上层、芯层和下层均为含有选自抗静电剂、爽滑剂、增刚剂中至少一种的等规聚丙烯。
根据本发明的一个实施例，所述聚丙烯薄膜的厚度为12μm-18μm，所述功能层的厚度为1.5μm-4μm，所述上表层的厚度为0.8μm-3.5μm。
根据本发明的第二方面的实施例，双向拉伸聚丙烯薄膜的制备方法，包括如下步骤：
1)将预制备的原料送入挤出设备的不同层对应的料斗内后塑化成熔体；
2)所述熔体通过管道经过滤器过滤后分配到模头成型，再经流延铸片生成厚片；
3)所述厚片经拉伸装置拉伸处理后制成薄膜；以及
4)所述薄膜经电晕处理或火焰处理后形成母卷，所述母卷再经时效处理和分切后制成所述双向拉伸聚丙烯薄膜成品。
由此，根据本发明实施例的双向拉伸聚丙烯薄膜的制备方法不仅操作简单，环保并且大大简化了生产设备，降低了生产能耗，克服了现行带有底涂剂的双向拉伸聚丙烯预涂膜所具有的生产设备复杂、能耗高、设备故障率高等缺点。
根据本发明的一个实施例，所述挤出设备和所述模头的温度控制在200℃-265℃，所述流延铸片温度控制在18℃-50℃，所述纵向拉伸的温度控制在80℃-140℃且所述纵向拉伸倍率为4.8-6；所述横向拉伸的温度控制在150℃-180℃且所述横向拉伸倍率为8-9.5，表面处理强度为32-46mN/m。
根据本发明的第三方面的实施例，无底涂剂的预涂膜，包括：热熔胶层；以及双向拉伸聚丙烯薄膜，所述双向拉伸聚丙烯薄膜是根据上述任一项实施例所述的双向拉伸聚丙烯薄膜，其中所述热熔胶层直接热压复合到所述双向拉伸聚丙烯薄膜的功能层上。
由此，根据本发明实施例的无底涂剂预涂膜能够彻底消除底涂剂析出后对膜表面造成污染。另外，由于无底涂剂的析出而对膜表面造成污染，因此膜表层对表层摩擦系数小(＜0.3)，使得预涂膜能够实现高速覆膜(50-100MPM)而无粘连现象。
根据本发明的一个实施例，所述热熔胶层为涂覆级熔融胶层且包括乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、低密度聚乙烯、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物或乙烯-丙烯酸乙酯共聚物。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本发明实施例的双向拉伸聚丙烯薄膜的结构示意图；
图2是图2是根据本发明实施例的预涂膜的结构示意图；和
图3是根据本发明实施例的双向拉伸聚丙烯薄膜的制备方法的示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
下面参考图1来描述根据本发明实施例的双向拉伸聚丙烯薄膜6(BOPP)。
根据本发明实施例的双向拉伸聚丙烯薄膜6包括自上而下依次设置的上表层4、上层2、芯层1、下层3和功能层5。
如图1所示，具体而言，上表层4为含有抗粘连剂、爽滑剂的亚光聚丙烯或等规聚丙烯，其中亚光聚丙烯或等规聚丙烯的含量为95％-98％。抗粘连剂和爽滑剂可以采用本领域通用型抗粘连剂和爽滑剂。
上层2、下层3和芯层1均为含有抗静电剂、爽滑剂、增刚剂中的一种或几种的等规聚丙烯。其中抗静电剂、爽滑剂和增刚剂可以采用本领域通用型抗静电剂、爽滑剂和增刚剂。
最后，功能层5为含有抗粘连剂的线性低密度聚乙烯，其中线性低密度聚乙烯的含量为90％-97％。抗粘连剂可以采用本领域通用型抗粘连剂。
由于功能层中线性低密度聚乙烯的含量过高会导致根据本发明实施例的双向拉伸聚丙烯薄膜的制备难度，但其含量过低也会影响本发明实施例的双向拉伸聚丙烯薄膜的质量。然而，申请人惊奇地发现，当功能层中线性低密度聚乙烯的含量控制在90重量％-97重量％之间时，在便于双向拉伸聚丙烯薄膜制备的同时，又能最大程度地保证双向拉伸聚丙烯薄膜的品质和性能。
由此，根据本发明实施例的双向拉伸聚丙烯薄膜，通过功能层5可以与热熔胶层7直接热压复合，因此无需底涂剂，彻底消除了底涂剂析出后对膜表面造成污染，并且大大简化了生产设备，降低了生产能耗，克服了现行带有底涂剂的双向拉伸聚丙烯预涂膜所具有的生产设备复杂、能耗高、设备故障率高等缺点。另外，由于无底涂剂的析出而对膜表面造成污染，因此膜表层对表层摩擦系数小(＜0.3)，使得用该薄膜制造出来的预涂膜能够实现高速覆膜(50-100MPM)而无粘连现象。
另外，根据本发明实施例的双向拉伸聚丙烯薄膜，通过上表层4采用不同材质可做成亮光或亚光两种聚丙烯薄膜，即当上表层4采用等规聚丙烯时，用根据本发明实施例的双向拉伸聚丙烯薄膜6制备的预涂膜的亮度有所提高，预涂膜的雾度可以达到≤2.5％，与带有底涂剂的BOPP预涂膜相比，其覆膜后的产品表面亮度更高；而当上表层4采用亚光聚丙烯时，根据本发明实施例的双向拉伸聚丙烯薄膜6的雾度可以可达80％以上，使被覆品呈现出柔典雅的外观效果。
根据本发明实施例的双向拉伸聚丙烯薄膜6的厚度在12μm-18μm之间，其中功能层5的厚度在1.5μm-4μm之间，上表层4的厚度在0.8μm-3.5μm之间。
下面参考图2来描述根据本发明实施例的双向拉伸聚丙烯薄膜6的制备方法。
图2中，A为原料(包括主原料、改性料、添加剂母料)，B为熔体，C为厚片，D为薄膜，E为成品，F为挤出机挤出工序，G为模头、流延铸片激冷装置对熔体成型工序，H为双向拉伸工序，I为时效处理、J为分切工序。
具体而言该制备方法包括如下步骤：
首先，经过筛选的原料A按照配方设计进行预混合，搅拌均匀后，经过送料系统送到挤出设备的计量料仓中，预混料经过计量后加注到挤出设备中F进行塑化，塑化充分且形成均匀的熔体B；其次，通过管道输送到过滤装置进行过滤，再经过管道输送到模头成型，通过模头、流延铸片激冷装置对熔体成型工序G生成厚片C；再次，厚片C经过双向拉伸工序H生成薄膜D；最后，拉伸后薄膜D的厚度采用在线自动测厚装置检测和控制，薄膜D经电晕或火焰处理以提高表面张力，然后将处理后的薄膜D收卷成母卷，母卷经过时效I处理后，最后通过分切工序J制成成品E。
本发明所使用的工艺条件包括：挤出设备和模头的温度控制在200℃-265℃，流延铸片的温度控制在18℃-50℃。根据设备配置情况，选用两步拉伸或同步拉伸，通常双向拉伸设备为先纵向拉伸再横向拉伸的两步拉伸工序。纵向拉伸的温度控制在80℃-140℃且纵向拉伸倍率为4.8-6；横向拉伸的温度控制在150℃-180℃且所述横向拉伸倍率为8-9.5。表面处理强度为32-46mN/m。
由此，根据本发明实施例的双向拉伸聚丙烯薄膜6的制备方法不仅操作简单，环保并且大大简化了生产设备，降低了生产能耗，克服了现行带有底涂剂的双向拉伸聚丙烯预涂膜所具有的生产设备复杂、能耗高、设备故障率高等缺点。
实施例1：以宽度为8米的无胶双向拉伸聚丙烯薄膜6制造为例，进行详细说明。
如图1所示，功能层5为90％-97％线性低密度聚乙烯(LLDPE)加3-10％的抗粘连剂。其中PrimePolymer/EXXON化学等公司均有对应牌号的LLDPE，例如EXXON化学的LL1002YB。抗粘连剂为通用型即可，例如舒尔曼AB5或ABPP05。
上层2、下层3与与芯层1均为93％-97.5％等规聚丙烯加2.5％-7％的抗静电剂。抗静电剂采用通用性即可，例如舒尔曼ASPA2485或国产AY088。
表层4为95％-98％的亚光聚丙烯(亚光料)加2％-5％抗粘连剂；消光料为通用型即可,如:佛山塑兴:M973，抗粘剂为通用型即可，如:舒尔曼ABPP05。
所制备产品厚度为18微米，其中功能层5厚度为2微米，表层4的厚度为3微米。
制备方法如上文所述，制备工艺所采用的条件包括：
该实施例采用德国BRUCKNER两步拉伸聚丙烯薄膜生产线，挤出机、模头的温度为200～265℃，流延铸片温度在30℃；，纵向拉伸单元的温度为在90～130℃，纵向拉伸倍率为5；横向拉伸单元的温度控制在155～175℃，横向拉伸倍率为9。电晕处理功率为25w.min/m2。
所制备的产品性能如下：
厚度：18um
密度：0.83g/cm3
拉伸强度(纵向/横向)：110MPa～220MPa
热封强度：≥2.5N/15mm
雾度：70-80％
热收缩(纵向/横向)：5.0％-2.0％
表面张力：42mN/m。
实施例2：以宽度为8米的无胶双向拉伸聚丙烯薄膜制造为例，进行详细说明。
如图1所示，功能层5为95％线性低密度聚乙烯加5％的抗粘连剂.其中线性低密度聚乙烯选用EXXON化学的LL1002YB；抗粘连剂选用舒尔曼ABPP05；
上层2、下层3与芯层1均为97％等规聚丙烯加3％抗静电剂，抗静电剂采用通用性即可，如舒尔曼ASPA2485或国产AY088。
(为96％的茂金属线性低密度聚乙烯加4％的抗静电剂。)
表层4为95％的等规聚丙烯加5％抗粘连剂。抗粘剂采用通用型即可，如舒尔曼ABPP05。
所制备产品厚度为15微米，功能层5的厚度2微米；上表层4的厚度1微米。
本实施例的制备方法和制备工艺所采用的条件如实施例1，在此不再赘述。
所制备的产品性能如下：
厚度：15um
密度：0.91g/cm3
拉伸强度(纵向/横向)：110MPa～200MPa
热封强度：≥2.5N/15mm
雾度：≤2.5％
热收缩(纵向/横向)：5.0％-2.0％
表面张力：42mN/m。
下面参考图3来描述根据本发明实施例的无底涂剂预涂膜。
如图3所示，根据本发明实施例的无底涂剂预涂膜包括：双向拉伸聚丙烯薄膜6和热熔胶层7。
具体而言，双向拉伸聚丙烯薄膜6是根据上述任一实施例所述的双向拉伸聚丙烯薄膜，其中热熔胶层7直接热压复合到双向拉伸聚丙烯薄膜6的功能层5上，而无需底涂剂。
热熔胶层7为涂覆级熔融胶层，并且可以包括乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、低密度聚乙烯、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物或乙烯-丙烯酸乙酯共聚物。
由此，根据本发明实施例的无底涂剂预涂膜能够彻底消除底涂剂析出后对膜表面造成污染。另外，由于无底涂剂的析出而对膜表面造成污染，因此膜表层对表层摩擦系数小(＜0.3)，使得预涂膜能够实现高速覆膜(50-100MPM)而无粘连现象。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (7)
1.一种双向拉伸聚丙烯薄膜，其特征在于，包括：自上而下依次设置的上表层、上层、芯层、下层和功能层，其中所述功能层为含有抗粘连剂的线性低密度聚乙烯，基于所述功能层的总重量，所述线性低密度聚乙烯的含量为90重量％-97重量％,
所述上表层为含有抗粘连剂和爽滑剂的亚光聚丙烯或等规聚丙烯,
所述聚丙烯薄膜的厚度为12μm-18μm，所述功能层的厚度为1.5μm-4μm，所述上表层的厚度为0.8μm-3.5μm。
2.根据权利要求1所述的聚丙烯薄膜，其特征在于，基于所述上表层的总重量，所述亚光聚丙烯或等规聚丙烯的含量为95重量％-98重量％。
3.根据权利要求1所述的聚丙烯薄膜，其特征在于，所述上层、芯层和下层均为含有选自抗静电剂、爽滑剂、增刚剂中至少一种的等规聚丙烯。
4.一种根据权利要求1-3中任一项所述的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：
1)将预制备的原料送入挤出设备的上表层、上层、芯层、下层和功能层对应的料斗内后塑化成熔体；
2)所述熔体通过管道经过滤器过滤后分配到模头成型，再经流延铸片生成厚片；
3)所述厚片经拉伸装置拉伸处理后制成薄膜；以及
4)所述薄膜经电晕处理或火焰处理后形成母卷，所述母卷再经时效处理和分切后制成所述双向拉伸聚丙烯薄膜成品。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述挤出设备和所述模头的温度控制在200℃-265℃，所述流延铸片温度控制在18℃-50℃，所述纵向拉伸的温度控制在80℃-140℃且所述纵向拉伸倍率为4.8-6；所述横向拉伸的温度控制在150℃-180℃且所述横向拉伸倍率为8-9.5，表面处理强度为32-46mN/m。
6.一种无底涂剂的预涂膜，其特征在于,包括：
热熔胶层；以及
双向拉伸聚丙烯薄膜，所述双向拉伸聚丙烯薄膜是根据权利要求1-3中任一项所述的双向拉伸聚丙烯薄膜，其中所述热熔胶层直接热压复合到所述双向拉伸聚丙烯薄膜的功能层上。
7.根据权利要求6所述的无底涂剂的预涂膜，其特征在于：所述热熔胶层为涂覆级熔融胶层且包括乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、低密度聚乙烯、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物或乙烯-丙烯酸乙酯共聚物。
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