CN103707586A

CN103707586A - 一种高阻隔抗穿刺可回收食品包装袋

Info

Publication number: CN103707586A
Application number: CN201310659578.3A
Authority: CN
Inventors: 任柏成; 李振江; 任鹏
Original assignee: BENGBU LANTIAN PLASTIC PACKING Co Ltd
Current assignee: BENGBU LANTIAN PLASTIC PACKING Co Ltd
Priority date: 2013-12-06
Filing date: 2013-12-06
Publication date: 2014-04-09

Abstract

本发明公开了一种高阻隔抗穿刺可回收食品包装袋，包装袋由复合聚乙烯薄膜制成，所述复合聚乙烯薄膜采用聚乙烯为基础材料，使用多层共挤出工艺技术制成，所述复合聚乙烯薄膜结构上包括三层：含有无机填料的聚乙烯外层；含有增容剂的聚乙烯中层；含有淀粉、油脂和长支链结构聚乙烯的聚乙烯内层；本发明通过材料结构创新：本发明的结构分为外层、中层、内层；各层性能相异但合理搭配，更利于在控制成本的同时保证优异的综合性能。各层材料复配体系创新：在复合材料的加工和制备过程中，使用双螺杆反应挤出装置，提高反应性能。

Description

一种高阻隔抗穿刺可回收食品包装袋

技术领域：

本发明涉及化工领域，尤其涉及一种高阻隔抗穿刺可回收食品包装袋。

背景技术：

伴随生活节奏的加快，社会生活正向便利化、卫生化发展。塑料包装产品频繁地进入人们的日常生活。这些使用方便、价格低廉的包装材料的出现给人们的生活带来了诸多便利。但另一方面，这些包装材料在使用后造成"白色污染"形成环境危害。其中，聚乙烯（PE）作为最重要的塑料原料，其制品广泛应用于农用地膜及包装材料等领域。然而其对环境的污染问题也随之凸显。因此对聚乙烯进行改性使其能够重复使用，减少对环境产生的负荷，具有十分重大的现实意义。

改性聚乙烯产品在包装材料领域已有了广阔的应用市场。然而，还存在诸多亟待解决的技术问题。例如为了提高聚乙烯的光敏性而会添加无机填料，从而促进大分子链快速断裂，但是一定程度导致聚乙烯的力学性能和透明度；直接机械共混将会导致分离体系两相之间缺乏粘接力。中国专利CN 1785759A采用合成纸与聚乙烯膜通过粘合剂复合而成，在一定程度上增强了聚乙烯复合薄膜的力学性能，然而制作工艺复杂，产物性能不佳。美国专利US 4133784使用乙烯-丙烯酸共聚物与淀粉共混后对聚乙烯进行改性，但是由于改性物质过多，导致薄膜物理性能下降。

因此设想提供一种新的方案来解决这一问题。能够克服以上现有技术存在的不足，提供一种力学性能稳定，在高性能好，适合包装领域，且可重复使用的聚乙烯薄膜。

发明内容：

本发明的目的就是提供一种高阻隔抗穿刺可回收食品包装袋，通过设计三层复合结构，并将每一层都分别进行复配设计，以生产性能优异、成本合理的新型包装材料。

本发明采用的技术方案为：

一种高阻隔抗穿刺可回收食品包装袋，其特征在于：包装袋由复合聚乙烯薄膜制成，所述复合聚乙烯薄膜采用聚乙烯为基础材料，使用改进的多层共挤出工艺技术制成，所述复合聚乙烯薄膜结构上包括三层：含有无机填料的聚乙烯外层；含有增容剂的聚乙烯中层；含有淀粉、油脂和长支链结构聚乙烯的聚乙烯内层；所述聚乙烯外层含有重量百分比5%-15%的茂金属聚乙烯，亦含有重量百分比1%-8%的无机填料，无机填料组成成分为碳酸钙、滑石粉，硬脂酸锌。其中硬脂酸锌的含量为重量百分比0.1%-0.5%，碳酸钙1%-2% ，滑石粉2%-5%，碳酸钙与滑石粉的尺寸为500-700目，还含有重量百分比0.05%-0.6%的光敏剂，聚乙烯外层其余部分为高密度聚乙烯HDPE；所述聚乙烯中层含有重量百分比6%-18%的增容剂，其组分为乙烯-丙烯酸共聚物、丙烯酸、马来酸酐、马来酰亚胺、丙烯酸乙酯中的一种或者两种以上的混合物，聚乙烯中层的其余部分为低密度聚乙烯LDPE；聚乙烯内层含有重量百分比10%-20%的淀粉和10%-15%油脂，其中油脂为环氧大豆油、蓖麻油、松香油、环氧亚麻油、腰果油中的一种或两种以上的混合物，聚乙烯内层的其余部分为线型低密度聚乙烯LLDPE。

所述多层共挤出工艺技术，包括两步，第一步分别将复合膜各层的组合物按照重量百分比混合并分别于三台设备中于70 -200℃熔融塑化，此步可以根据现有技术中的任何方法来进行，例如在双螺杆挤出机中进行共混；第二步将各层原料熔融塑化后进入同一个口模中，共挤出制得多层复合薄膜。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

本发明通过材料结构创新：本发明的结构分为外层、中层、内层；各层性能相异但合理搭配，更利于在控制成本的同时保证优异的综合性能。各层材料复配体系创新：在复合材料的加工和制备过程中，使用双螺杆反应挤出装置，提高反应性能。采用该发明生产技术，加工温度低、节约电能约20%、产量提高约22%，减少膜片的焦料及晶点等不良现象。产品合格率高、原辅材料消耗低等优点。本发明在生产过程中，不产生废水、废气，噪声符合环境要求标准。

附图说明：

附图1为本发明各层母粒生产工艺流程图；

附图2为本发明薄膜的生产工艺流程图。

具体实施方式：

下面结合附图，通过实施例对本发明作进一步详细说明：

本发明开发多层共挤出工艺技术，采用新一代长支链结构聚乙烯和通用薄膜级聚乙烯为基础材料，生产得到复合聚乙烯薄膜，特点是高阻隔、性能稳、重复使用。

本发明所描述的薄膜结构上包括三层：含有增容剂的聚乙烯中层；含有无机填料的聚乙烯外层；含有淀粉、油脂和长支链结构聚乙烯的内层。在将三层材料进行粘附之前的这一阶段，薄膜材料每一层通过对母粒原料组成进行科学地、具有创新性地调配，从而使复合薄膜材料的结构和性能稳定。再将复合膜各层的母粒原料组分分别混合并于各自的挤出机中熔融塑化。本技术克服了改性聚乙烯直接机械共混导致分离体系两相之间缺乏粘结力的技术问题。此吹膜工艺对冷却要求较高，在原有上吹式设备的基础上加装了双层双流风环，所用的风源经过制冷机冷却后将风降低约3-6℃对膜泡进行冷却，此风环加装在原有的风环之上，所以模头温度影响不到加装风环的出风温度，使用时要严格控制出风口对露点的高度。各层原料熔融塑化后进入同一个口模中，通过设计这种复合膜各层组分，降低层与层之间的成型温差以满足共挤出成型加工的工艺要求，从而制得多层复合薄膜的技术。本技术克服了在共挤出制备多层聚乙烯薄膜时，经常由于层与层之间熔体黏度不匹配,层间的流动度和熔体黏度不匹配,使得薄膜局部截面中的某一段中的一层很容易被另外一层挤掉,而造成晶点及阻隔性降低这一技术难题。

近年来,多层共挤出技术备受我国软包装生产企业的欢迎,多层共挤机械不仅在物料组合、配方研究以及模头的设计、制造方面取得成效,而且在推动共挤出复合成膜技术的创新方面,也获得一定进展。随着多层共挤复合薄膜成为包装市场的新宠,该种产品的生产设备也就随之成为市场的开发热点。多层共挤技术直接采用3种以上的塑料粒子(或者塑料粉末)作为原料,通过几台挤出机分别使每种塑料熔融塑化后,进入同一个口模中(或者通过分配器,将各挤出机所供给的塑料汇合以后供入口模),然后经过进一步加工处理,制得多层复合薄膜。目前多层共挤技术多采用异种塑料共挤出复合。由于极性高分子化合物与非极性高分子化合物之间性能相差很大,性能之间可以相互取长补短,通过各层材料性能之间的互补,可制得高性能的复合薄膜。反应挤出作为一种新技术，相对反应釜具有如下优点：（1）原料的计量、输送、混合、反应及熔融产物的加工连成一体，工艺流程简单，自动化程度高，可以规模化生产；（2）在螺杆强烈的剪切捏合作用下，反应体系能获得良好的分散性，未反应物及反应副产物能及时便利地被排除；（3）螺杆具有自清洁能力，物料停留时间短，产物能直接成型，产品成本低，性能好；（4）产品的化学结构以及材料的微观形态结构都可控制，产品的技术含量高，利润高；（5）温度分段控制，更好地实现对反应的控制，同时降低能耗。

多层复合聚乙烯薄膜由三层不同成分的树脂组合而成。其中包括：

（1）含有无机填料的长支链结构聚乙烯外层。

“外层”系指一种多层结构中有且只有一个表面粘附到该结构中的另一层，且不接触包装对象的一层。聚乙烯外层含有在特定重量百分比的茂金属聚乙烯；含量在特定重量百分比的无机填料，组成成分为碳酸钙、滑石粉，硬脂酸锌。其中硬脂酸锌的含量为0.1重量%，碳酸钙与滑石粉的尺寸为700目。其作用是提高聚乙烯层的光敏性，并且提高了添加物吸光效率。在高分子材料中添加过渡金属络合物等光敏剂，利用紫外线作用产生自由基，可以进一步促使聚合物分子链断裂而导致其失去机械强度、改变结构。

（2）含有增容剂的聚乙烯中层

“中层”系指一种多层结构中其两个主表面都直接粘附到该结构的另一层的一层。聚乙烯中层含有在特定重量百分比的增容剂，其组分为乙烯-丙烯酸共聚物、丙烯酸、马来酸酐、马来酰亚胺、丙烯酸乙酯中的一种或者两种以上的混合物。中层含有的增容剂起到的作用是使共混物有较好的相容性，两相界面的粘结力增强，既起到温度梯度以及应力梯度的作用，也起到黏合层的作用。例如：乙烯-丙烯酸共聚物（EAA）同淀粉有很强的亲和力，其羧基可同淀粉的羟基发生缔合作用另一方面EAA淀粉复合物的链结构与聚乙烯的链结构相似。避免了熔融温度不同而产生的成型温差，各层之间有足够的黏结性，各层混合树脂流变性能大致相同，在机头温度和剪切速率下具有相同或者相似的黏度，形成较为一致的黏度组合这样使得共混物有较好的相容性，而且两相界面的粘接力增加，力学性能和透明性明显改善。

（3）含有淀粉和油脂的聚乙烯内层

“内层”系指一种多层结构中有且只有一个表面粘附到该结构中另一层，且接触包装对象的一层。聚乙烯内层含有淀粉和油脂，其中油脂为环氧大豆油、蓖麻油、松香油、环氧亚麻油、腰果油中的一种。聚乙烯内层中，淀粉的含量为20%，油的含量为15%。

本发明的多层复合聚乙烯薄膜，无机填料为满足国家食品包装卫生标准的复配无机混合物。增容剂为满足国家食品包装卫生的复配混合物。所述油脂为卫生安全种类。

多层复合聚乙烯包装膜的制备：

（1）分别将复合膜各层各自量的组合物混合并于70-200^oC熔融塑化，这可以根据现有技术中的任何方法来进行，例如在双螺杆挤出机中进行共混。

（2）各层原料熔融塑化后进入同一个口模中，共挤出制得多层复合薄膜。本发明采用的多层共挤技术通过设计这种复合膜各层组分，降低了层与层之间的成型温差满足共挤出成型加工的工艺要求

与传统的生产工艺不同，本发明中各层原料熔融塑化后进入同一个口模中，共挤制得多层复合薄膜。采用的多层共挤技术通过设计这种复合膜各层组分，降低了层与层之间的成型温差满足共挤出成型加工的工艺要求。这一重要的创新，也使此工艺简单，并且成本低，制备的的多层复合聚乙烯薄膜在正常的贮存、使用条件下，可长期保存其固有的物理力学性能。

上述实施例仅为本发明的较佳的实施方式，除此之外，本发明还可以有其他实现方式。需要说明的是，在没有脱离本发明构思的前提下，任何显而易见的改进和修饰均应落入本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种高阻隔抗穿刺可回收食品包装袋，其特征在于：包装袋由复合聚乙烯薄膜制成，所述复合聚乙烯薄膜采用聚乙烯为基础材料，使用多层共挤出工艺技术制成，所述复合聚乙烯薄膜结构上包括三层：含有无机填料的聚乙烯外层；含有增容剂的聚乙烯中层；含有淀粉、油脂和长支链结构聚乙烯的聚乙烯内层；所述聚乙烯外层含有重量百分比5%-15%的茂金属聚乙烯，亦含有重量百分比1%-8%的无机填料，无机填料组成成分为碳酸钙、滑石粉，硬脂酸锌，其中硬脂酸锌的含量为重量百分比0.1%-0.5%，碳酸钙1%-2% ，滑石粉2%-5%，碳酸钙与滑石粉的尺寸为500-700目，还含有重量百分比0.05%-0.6%的光敏剂，聚乙烯外层其余部分为高密度聚乙烯HDPE；所述聚乙烯中层含有重量百分比6%-18%的增容剂，其组分为乙烯-丙烯酸共聚物、丙烯酸、马来酸酐、马来酰亚胺、丙烯酸乙酯中的一种或者两种以上的混合物，聚乙烯中层的其余部分为低密度聚乙烯LDPE；聚乙烯内层含有重量百分比10%-20%的淀粉和10%-15%油脂，其中油脂为环氧大豆油、蓖麻油、松香油、环氧亚麻油、腰果油中的一种或两种以上的混合物，聚乙烯内层的其余部分为线型低密度聚乙烯LLDPE。

2.根据权利要求1所述的高阻隔抗穿刺可回收食品包装袋，其特征在于：所述多层共挤出工艺技术，包括两步，第一步分别将复合膜各层的组合物按照重量百分比混合并分别于三台设备中于70 -200℃熔融塑化，此步可以根据现有技术中的任何方法来进行，例如在双螺杆挤出机中进行共混；第二步将各层原料熔融塑化后进入同一个口模中，共挤出制得多层复合薄膜。