CN102941718B - 一种用于贴覆金属基板的流延聚丙烯薄膜及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于贴覆金属基板的流延聚丙烯薄膜及其制备方法。所述聚丙烯薄膜包括A、B层，所述A层为聚丙烯改性树脂层，所述B层为聚丙烯树脂层，所述A层与B层的厚度比为20-40:60-80，所述流延聚丙烯薄膜使用共挤流延工艺制备而成，所述聚丙烯改性树脂和聚丙烯树脂的特性粘数≥0.7dL/g，所述聚丙烯改性树脂的改性单体为马来酸酐。本发明还提供了一种流延聚丙烯薄膜的制备方法。本发明的技术方案，提供了一种具有高断裂伸长率、可低温贴覆在金属基板表面的流延聚丙烯薄膜，解决了现有技术中的双拉聚酯薄膜贴覆金属基板温度过高，消耗较多能源，断裂伸长率较低，不能进行深加工，以及现有的流延聚烯烃膜不能良好贴覆于金属基板的缺陷。

Description

一种用于贴覆金属基板的流延聚丙烯薄膜及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种聚丙烯薄膜及其制备方法，尤其涉及一种用于贴覆金属基板的流延聚丙烯薄膜及其制备方法。

背景技术

在金属制罐行业中，罐身材料一般为镀锡薄钢板、镀铬薄钢板或镀铬薄铝板，为了保护金属不受腐蚀，通常在制罐金属材料的外表面涂抹一层涂料，然而涂布过程中会有污染环境的有机溶剂挥发，且涂料以及涂布设备价格昂贵，并且涂布工艺复杂。

后来，人们发现双拉聚酯薄膜可以贴覆在金属基板表面，解决了有机溶剂对环境污染的问题，但是也存在一些缺陷，例如：双拉聚酯薄膜熔点高，热贴到金属基板表面时需要较高的温度（一般为240-280℃），消耗较多的能源，对设备要求也高，覆膜工艺复杂；此外，双向拉伸聚酯薄膜分子高度取向，经过电晕虽然可以印刷，但是对油墨的适应性差，且印刷强度普遍不高；另外，双拉聚酯薄膜断裂伸长率较低，通常约120%~180%，对于有深加工需要的金属基板（加工过程金属基板的延伸率可达300%以上）在拉伸的过程中会发生薄膜与金属基板分离或表层薄膜断裂等问题。

而流延工艺生产的聚烯烃薄膜，虽然具有熔点低，断裂伸长率高（一般可达到400%以上）的优点，但是其在不使用粘合剂的情况下，与金属基板的贴覆力低，特别是难以满足金属变形之后高温蒸煮所需要的高贴覆力，目前主要用于软包装。

因此如何开发一种新的薄膜具有高断裂伸长率、可在低温条件下，不使用粘合剂即可良好贴覆在金属基板表面成为有待解决的问题。

发明内容

本发明提供一种流延聚丙烯薄膜，通过使用特定特性粘数的聚丙烯改性树脂和聚丙烯树脂以特定厚度比例通过共挤流延工艺制备而成，该流延聚丙烯薄膜可在低温条件下，不使用粘合剂即可贴合至金属基板表面，并且断裂伸长率大，后续加工性强。

本发明还提供了一种流延聚丙烯薄膜的制备方法，通过流延方法制成贴覆温度较低，断裂伸长率大、与金属基板贴覆性好的流延聚丙烯薄膜。

本发明提供的一种流延聚酯聚丙烯薄膜，所述聚丙烯薄膜包括A、B层，所述A层为聚丙烯改性树脂层，所述B层为聚丙烯树脂层，所述A层与B层的厚度比为20-40:60-80，所述流延聚丙烯薄膜使用共挤流延工艺制备而成，所述聚丙烯改性树脂和聚丙烯树脂的特性粘数≥0.7dL/g，所述聚丙烯改性树脂的改性单体为马来酸酐。

在本发明的技术方案中，优选的，所述流延聚丙烯薄膜的厚度为15～50μm。进一步优选的，所述流延聚丙烯薄膜的厚度为25～50μm。进一步优选的，所述流延聚丙烯薄膜的厚度为20～30μm。

本发明的方案中，所述改性单体在聚丙烯改性树脂中的摩尔含量为5~20%。

过高的马来酸酐含量一方面会破坏聚丙烯改性树脂的粘合性和结晶性，另一方面会带来使用安全方面(马来酸酐单体对人体有害)的问题，过低的马来酸酐含量会使聚丙烯改性树脂难以与金属基板贴覆。本发明选择5~20%的单体含量范围，以及特定的流延聚丙烯薄膜的厚度、A层与B层的比例，能够保证聚丙烯改性树脂与金属基板的良好贴覆，即使高温蒸煮，所述薄膜也不会起皱、不会与金属基板分离。进一步的，选择特定的特性粘数的聚丙烯改性树脂和聚丙烯树脂，使得本申请的流延聚丙烯薄膜在获得具有良好的贴覆性能的同时、还具有断裂伸长率高、熔点低、抗冲击性高的优点。

在本发明方案中，马来酸酐作为改性单体制备聚丙烯改性树脂，可以通过熔融法进行，例如可在螺杆挤出机中，控制螺杆挤出机以及模口的温度在155-200℃之间进行马来酸酐接枝聚丙烯。当然，本领域技术人员可以根据需要选择合适的熔融温度和条件，只要最终制备出的聚丙烯改性树脂特性粘数≥0.7dL/g即可。

本发明提供的流延聚丙烯薄膜的制备方法，包括：

（1）将所述聚丙烯改性树脂与聚丙烯树脂分别放入不同料筒中，通过不同的螺杆挤出机熔融，然后经多流道共挤出机头的模口挤出聚丙烯改性树脂与聚丙烯树脂的熔体，所述螺杆挤出机以及模口的温度控制在190-230℃之间；

（2）所述熔体经流延辊流延，冷却辊冷却后得到冷却后的薄膜初品，控制所述流延辊的温度为30~60℃，以及所述流延辊的线速度是熔体从模口挤出速度的5～20倍；

（3）将所述薄膜初品在150~170℃热定型1~8秒，然后经冷却、收卷、分切得到所述流延聚丙烯薄膜。

本发明提供的方法制备出的流延聚丙烯薄膜可具有15μm～50μm的厚度，断裂伸长率纵向≥500%，横向≥600%，并且可在150℃~230℃贴覆至薄钢板或薄铝板表面。为使制备出的所述流延聚丙烯薄膜更适合印刷，在本发明提供的方法中，还包括在热定型冷却之后，收卷之前对所述薄膜初品进行电晕处理，电晕处理的方法和条件可以使本领域常规的方法和条件，本领域技术人员可根据需要进行适当选择。进一步的，控制所述流延辊的温度为30-60℃，可以使得薄膜透明度好。同时为提高所述流延聚丙烯薄膜的表观质量，所述冷却辊、流延辊的表面应经过精加工，表面粗糙度不大于0.15mm。

在本发明的方案中，本领域技术人员可以通过调整共挤出机头的流道的尺寸，以及所述流延辊的线速度与熔体从模口挤出速度之比，控制实现所需要的A、B层的厚度比，以及A、B层的总厚度。料筒温度可以180℃(190℃)-230℃(240℃)-280℃(290℃)-310℃(320℃)的方式逐渐由180℃升高到320℃。

本发明还提供了一种覆膜金属板，所述覆膜金属板通过在金属基板的至少一侧表面贴覆所述的流延聚丙烯薄膜获得。

本发明还提供了一种覆膜金属板的制备方法，包括在金属基板上的至少一侧表面贴覆所述的流延聚丙烯薄膜的步骤，所述贴覆过程中控制金属基板的温度为150℃～230℃，将所述流延聚丙烯薄膜A层与所述金属基板表面贴覆。

本发明提供的一种流延聚丙烯薄膜原料容易获得，并且制备方法简单科学，与现有技术相比较主要具有以下几方面优点：

1，本发明的流延聚丙烯薄膜采用聚丙烯改性树脂层为A层、聚丙烯树脂层为B层的结构，由于材料属于同系列，相容性好，A、B层间结合力好，并且选择特定的改性单体含量范围，以及特定的流延聚丙烯薄膜的厚度、A层与B层的比例可增强整个流延聚丙烯薄膜与金属基板的粘结力，同时采用特性粘数在0.7dL/g以上的聚丙烯，可获得具有断裂伸长率高、熔点低、抗冲击性高的流延聚丙烯薄膜。

2、通过本发明提供的流延聚丙烯薄膜的制备方法，制备出的流延聚丙烯薄膜无需双向拉伸等取向工序，分子取向度小，断裂伸长率高，覆膜金属板可进行深加工，薄膜热贴覆(即不使用粘合剂直接贴覆)到金属基板上的温度低，热贴覆温度低于230℃，贴覆牢度高，并且薄膜耐印性好，能满足薄膜凹印，表印或者后期印铁要求，经过后期冲压拉伸成型工艺，能满足121℃，30min蒸煮要求。

3、本发明提供的方案中，薄膜原材料的耐加工性好，生产设备易于寻找，同时薄膜的生产成本低，制成的薄膜透明性、光泽性、厚度均匀性良好，适合于高级包装。

4、本发明提供的流延聚丙烯薄膜采用厚度范围，以及特定的A、B层厚度比例的，在能达到上述机械性能的同时还能保证流延聚丙烯薄膜的使用安全，在金属基板的两侧均可贴覆，同时降低生产成本。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

流延聚丙烯薄膜的原料配方：

聚丙烯改性树脂:马来酸酐改性聚丙烯树脂（马来酸酐在改性聚丙烯树脂中的摩尔含量为5%），特性粘数0.7dL/g；

聚丙烯树脂:聚丙烯切片，特性粘数0.7dL/g。

工艺方法：

（1）将上述聚丙烯改性树脂和聚丙烯切片分别放入不同料筒中，通过不同的螺杆挤出机熔融，然后经多流道共挤出机头（例如具有三个流道的共挤出机头）的模口挤出聚丙烯改性树脂与聚丙烯树脂的熔体，所述螺杆挤出机以及模口的温度控制在190-230℃之间，料筒温度可以由180℃逐渐升高到320℃；

（2）所述熔体经流延辊流延，冷却辊冷却后得到冷却后的薄膜初品，控制所述流延辊的温度为30~60℃，以及所述流延辊的线速度是熔体从模口挤出速度的20倍，冷却辊温度约20~25℃；调整共挤出机头的流道的尺寸，使得A层(聚丙烯改性树脂层)与B层(聚丙烯树脂层)的厚度比为35:65；

（3）将所述薄膜初品在150~170℃热定型1~8秒，然后经冷却、收卷、分切得到所述流延聚丙烯薄膜。

制得的流延聚丙烯薄膜主要性能参数：

本实施例中，马来酸酐改性聚丙烯树脂(即聚丙烯改性树脂)的特性粘数和熔点，以及获得的流延聚丙烯薄膜的薄膜厚度、拉伸强度和断裂伸长率的测试方法如下：

(1)特性粘数：精确称量0.1克的样品（马来酸酐改性聚丙烯树脂）切片，溶解于25ml的混合溶剂（由苯酚和四氯乙烷配置而成，其中苯酚与四氯乙烷的质量比为60：40）中，用奥斯特瓦尔德粘度计在30℃下进行测定，测定五次，求平均值。

（2）熔点：采用差热扫描量热仪（DSC）测试，先将树脂样品升温到280℃，保持5分钟，然后以40℃/分钟降温至20℃，再从20℃以10℃/分钟的升温至280℃，即获得树脂熔点，测定3个样品，求平均值。

（3）流延聚丙烯薄膜的薄膜厚度：按照GB/T6672-2001《塑料薄膜和薄片厚度测定-机械测量法》的方法进行测定。

（4）薄膜的拉伸强度和断裂伸长率：按GB/T1040.3《塑料拉伸性能的测定第三部分》的方法进行测定。

后续实施例均采用相同的方法测定。

实施例2

流延聚丙烯薄膜的原料配方：

聚丙烯改性树脂:马来酸酐改性聚丙烯树脂（马来酸酐在改性聚丙烯树脂中的摩尔含量为12%），特性粘数0.8dL/g；

聚丙烯树脂:聚丙烯切片，特性粘数0.8dL/g。

工艺方法：

（1）将上述马来酸酐改性聚丙烯树脂和聚丙烯切片分别放入不同料筒中，通过不同的螺杆挤出机熔融，然后经多流道共挤出机头的模口挤出聚丙烯改性树脂与聚丙烯树脂的熔体，所述螺杆挤出机以及模口的温度控制在190-230℃之间，料筒温度可以由180℃逐渐升高到320℃；

（2）所述熔体经流延辊流延，冷却辊冷却后得到冷却后的薄膜初品，控制所述流延辊的温度为30~60℃，以及所述流延辊的线速度是熔体从模口挤出速度的10倍，冷却辊温度约20~25℃；调整共挤出机头的流道的尺寸，使得A层(聚丙烯改性树脂层)与B层(聚丙烯树脂层)的厚度比为30:70；

（3）将所述薄膜初品在150~170℃热定型1~8秒，然后经冷却、收卷、分切得到所述流延聚丙烯薄膜。

制得的流延聚丙烯薄膜主要性能参数：

实施例3

流延聚丙烯薄膜的原料配方：

聚丙烯改性树脂层:马来酸酐改性聚丙烯树脂（马来酸酐在改性聚丙烯树脂中的摩尔含量为20%），特性粘数0.85dL/g；

聚丙烯树脂:聚丙烯切片，特性粘数0.85dL/g

工艺方法：（1）将上述马来酸酐改性聚丙烯树脂和聚丙烯切片分别放入不同料筒中，通过不同的螺杆挤出机熔融，然后经多流道共挤出机头的模口挤出聚丙烯改性树脂与聚丙烯树脂的熔体，所述螺杆挤出机以及模口的温度控制在190-230℃之间，料筒温度可以由180℃逐渐升高到320℃；

（2）所述熔体经流延辊流延，冷却辊冷却后得到冷却后的薄膜初品，控制所述流延辊的温度为30~60℃，以及所述流延辊的线速度是熔体从模口挤出速度的6倍，冷却辊温度约20~25℃；调整共挤出机头的流道的尺寸，使得A层(聚丙烯改性树脂层)与B层(聚丙烯树脂层)的厚度比为25:75；

（3）将所述薄膜初品在150~170℃热定型1~8秒，然后经冷却、电晕(可在薄膜要印刷图案的一侧进行)、收卷、分切得到所述流延聚丙烯薄膜。

制得的流延聚丙烯薄膜主要性能参数：

将实施例1~3所制备出流延聚丙烯薄膜在6Kg压力下：将实施例1的流延聚丙烯薄膜在160℃，实施例2的流延聚丙烯薄膜在170℃，实施例3的流延聚丙烯薄膜在220℃，分别热贴覆于0.20mm厚镀铬薄钢板表面上，用冲杯实验机将在两侧表面均贴覆有聚丙烯薄膜的镀铬薄钢板冲成直径30mm、深8mm的杯形试样，冲击过程中薄膜与金属基板之间无分离、脱粘。将该杯形试样置于121℃蒸馏水中蒸煮30min，薄膜表面不起皱、不与金属基板之间分离。将该杯形试样置于121℃醋酸溶液中蒸煮30min，薄膜表面不起皱、不与金属基板之间分离。

类似地，将实施例1~3流延聚丙烯薄膜按上述方法热贴到铝板、镀锡板，经同上方法水煮、酸煮，薄膜表面不起皱、不与金属基板之间分离。本发明提供的一种具有高断裂伸长率、可低温贴覆在金属基板表面的聚丙烯薄膜，解决了现有技术中的双拉聚酯薄膜贴覆金属基板温度过高，消耗较多的能源，以及双拉聚酯薄膜断裂伸长率较低，不能进行深加工的缺陷，以及现有的流延聚烯烃膜不能良好贴覆于金属基板的缺陷，基于上述聚丙烯薄膜，进一步的，本发明还提供了这一种覆膜金属板，可在150℃～230℃贴覆所述流延聚丙烯薄膜至金属基板上获得，所述金属基板可以是钢板、铝板或锡板，该覆膜金属板的获得，不需要特殊的贴膜设备，能耗低，在制罐过程不会出现聚丙烯薄膜与金属基板分离或表层聚丙烯薄膜断裂，以及不能耐受高温蒸煮的问题。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种用于贴覆金属基板的流延聚丙烯薄膜，其特征在于，所述聚丙烯薄膜包括A、B层，所述A层为聚丙烯改性树脂层，所述B层为聚丙烯树脂层，所述A层与B层的厚度比为20-40:60-80，所述流延聚丙烯薄膜使用共挤流延工艺制备而成，所述聚丙烯改性树脂和聚丙烯树脂的特性粘数≥0.7dL/g，所述聚丙烯改性树脂的改性单体为马来酸酐；所述流延聚丙烯薄膜的厚度为15～50μm，所述改性单体在聚丙烯改性树脂中的摩尔含量为5～20％；

所述流延聚丙烯薄膜通过如下方法制得：

(1)将所述聚丙烯改性树脂与聚丙烯树脂分别通过不同的螺杆挤出机熔融，然后经多流道共挤出机头的模口挤出聚丙烯改性树脂与聚丙烯树脂的熔体，所述螺杆挤出机以及模口的温度控制在190-230℃之间；

(2)所述熔体经流延辊流延，冷却辊冷却后得到薄膜初品，控制所述流延辊的温度为30～60℃，以及所述流延辊的线速度是熔体从模口挤出速度的5～20倍；

(3)将所述薄膜初品在150～170℃热定型1～8秒，然后经冷却、收卷得到所述流延聚丙烯薄膜。

2.一种如权利要求1所述的流延聚丙烯薄膜的制备方法，其特征在于，包括：

(1)将所述聚丙烯改性树脂与聚丙烯树脂分别通过不同的螺杆挤出机熔融，然后经多流道共挤出机头的模口挤出聚丙烯改性树脂与聚丙烯树脂的熔体，所述螺杆挤出机以及模口的温度控制在190-230℃之间；

(2)所述熔体经流延辊流延，冷却辊冷却后得到薄膜初品，控制所述流延辊的温度为30～60℃，以及所述流延辊的线速度是熔体从模口挤出速度的5～20倍；

(3)将所述薄膜初品在150～170℃热定型1～8秒，然后经冷却、收卷得到所述流延聚丙烯薄膜。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括在热定型冷却之后，收卷之前对所述薄膜初品进行电晕处理。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述冷却辊和流延辊的表面粗糙度不大于0.15mm。

5.一种覆膜金属板，所述覆膜金属板通过在金属基板的至少一侧表面贴覆如权利要求1所述的流延聚丙烯薄膜获得。

6.根据权利要求5所述的覆膜金属板，所述金属基板为钢板、铝板或锡板。

7.一种覆膜金属板的制备方法，包括在金属基板上的至少一侧表面贴覆如权利要求1所述的流延聚丙烯薄膜的步骤，所述贴覆过程中控制金属基板的温度为150℃～230℃，将所述流延聚丙烯薄膜A层与所述金属基板表面贴覆。