CN104119593A - 一种塑料旋开盖用材料及其制备方法与应用 - Google Patents

一种塑料旋开盖用材料及其制备方法与应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种塑料旋开盖用材料，该材料由聚烯烃树脂、抗氧剂、热稳定剂、硅酮类爽滑剂制成，各组分的配比以重量份数计：聚烯烃树脂∶抗氧剂∶热稳定剂∶硅酮类爽滑剂为100∶0.01～0.5∶0.05～0.5∶0.1～5。所述的聚烯烃树脂是熔融指数为1～20g/10min的高密度聚乙烯或者是熔融指数为1～20g/10min的聚丙烯；所述的抗氧剂为1010、1076、168单组分或复配物；所述的热稳定剂为硬脂酸金属盐；所述的硅酮类爽滑剂为分子量大于等于1万的聚二甲基硅氧烷。本发明还公开了该塑料旋开盖有材料的制备方法与应用。该塑料旋开盖用材料可单独或与色母复配后生产旋开盖，封盖后的旋开盖容易开启、开启扭矩随时间延长下降幅度小、气味低，适用于如与食品、饮料等直接接触的包装领域。

Description

一种塑料旋开盖用材料及其制备方法与应用
技术领域
本发明涉及塑料制作技术领域，具体涉及一种塑料旋开盖用材料及其制备方法与应用。
背景技术
目前，适用于塑料旋开盖的瓶盖盖壳材料，一般采用含抗氧剂、热稳定剂的聚烯烃树脂中直接或间接混入酰胺类爽滑剂改善瓶盖的难开启性能，如添加芥酸酰胺、油酸酰胺等不饱和酰胺类和/或山嵛酸酰胺等饱和爽滑剂或其复配物。以保证瓶盖封盖后较好的开启性能。但是这类共混改性材料存在以下缺点：
1.酰胺类爽滑剂存在异味，直接接触食品或饮料时，存在影响食品或饮料风味的隐患；
2.所生产的旋开盖存放时间延长，酰胺类爽滑剂逐渐析出至瓶盖表面，导致使用旋开盖封盖的产品的开启扭矩不受控，存在影响产品密封性能的隐患；
3.塑料旋开盖在保质期内，随放置时间延长，封盖过程中瓶盖和容器瓶口锁合力降低，导致瓶盖密封角度过大，影响产品密封性能。
市场急需要一种低气味、容易开启、常温下光照或氧气作用下不易分解，扭矩可控，且能与食品及饮料直接接触的旋开盖材料。
中国专利文献(公告日：2013年9月18日，公告号：CN103304891A)公开了一种塑料盖及其制备方法，该塑料盖的原材料包括注塑原料和爽滑剂，所述的爽滑剂的含量为注塑原料的2wt％-5wt％。在常温下，将注塑原料和爽滑剂混合均匀，然后在注塑机中注塑成型，即得产品。
上述技术方案主要解决的现有塑料盖韧性不足的问题。
中国专利文献(公告日：2014年2月5日，公告号：CN103554676A)公开了一种新型塑料瓶盖盖壳材料，该材料由共聚聚丙烯、高密度聚乙烯组成，在20±5℃环境温度下，各组份的配比以重量份数计，共聚聚丙烯∶高密度聚乙烯为100∶5～30。所述的新型塑料瓶盖盖壳材料的制备方法，该方法包括如下步骤：A、共聚聚丙烯和高密度聚乙烯均按比例混合均匀；B、将步骤A得到的混合物在110～200℃条件下，熔融压力为1～2.5MPa范围内，通过双螺杆挤出机后，经压盖机压塑成塑料瓶盖壳。
上述技术方案解决的是塑料瓶盖盖壳有银白色的外观问题。
目前现有技术中还没有解决上述现有技术问题，存在低气味、容易开启、常温下光照或氧气作用下不易分解，扭矩可控，且能与食品及饮料直接接触的旋开盖材料。
发明内容
本发明的第一个发明目的是为了解决现有塑料旋开盖材料存在气味重、难开启、常温下光照作用下分解、扭矩不可控等问题，而提供一种低气味、容易开启、常温下光照或氧气作用下不易分解，扭矩可控，且能与食品及饮料直接接触的旋开盖材料。
本发明的第二个发明目的在于提供一种制备该旋开盖材料的方法。
本发明的第三个发明目的在于提供一种塑料旋开盖用材料的应用。
本发明实现其第一个发明目的所采用的技术方案是：一种塑料旋开盖用材料，该材料由聚烯烃树脂、抗氧剂、热稳定剂、硅酮类爽滑剂制成，各组分的配比以重量份数计：聚烯烃树脂∶抗氧剂∶热稳定剂∶硅酮类爽滑剂为100∶0.01～0.5∶0.05～0.5∶0.1～5。该塑料旋开盖用材料，由于在基体树脂聚烯烃树脂中加入了硅酮类爽滑剂，硅酮与基体树脂的相容性较差，在旋开盖生产过程中材料在螺杆剪切塑化过程中析出至熔体外侧，旋开盖成型后硅酮析出在瓶盖表面，封盖过程中硅酮爽滑剂降低瓶盖和容器瓶口的摩擦力，在较小的旋盖扭矩下实现旋开盖较为理想的密封角度；打开时，需要较小的开启扭矩即可，改善了塑料旋开盖的开启性能。与原有采用不饱和酰胺类爽滑剂的瓶盖料相比，硅酮爽滑剂光照不易分解性好、抗氧化、气味低、扭矩稳定。在实现旋开盖良好开启性能的同时，规避了对食品及饮料风味的影响，以及规避了因开启扭矩过低，食品及饮料产品在仓储运输出现的密封失效风险。该塑料旋开盖材料不仅具有优良的性能，且不改变现有的旋开盖生产和使用工艺。
作为优选，所述的聚烯烃树脂选自熔融指数为1～20g/10min的高密度聚乙烯、熔融指数为1～20g/10min的聚丙烯中的一种或两种。该技术方案中作为基体树脂的聚烯烃树脂可以选用熔融指数为1～20g/10min的高密度聚乙烯，也可以选择熔融指数为1～20g/10min的聚丙烯，还可以选用高密度聚乙烯和聚丙烯的混合物，都可以满足该技术方案生产的需要。
作为优选，所述的热稳定剂为硬脂酸金属盐。硬脂酸金属盐选自硬脂酸锌、硬脂酸钙中的一种或两种。
作为优选，所述的硅酮类爽滑剂为分子量大于等于1万的聚二甲基硅氧烷。该技术方案中优选，以分子量为大于等于1万的硅酮类爽滑剂，主要考虑旋开盖生产过程中硅酮类爽滑剂迁移至瓶盖表面的合理速度。
作为优选，聚烯烃树脂∶抗氧剂∶热稳定剂∶硅酮类爽滑剂为100∶0.05～0.3∶0.08～0.45∶0.2～3。
作为优选，抗氧剂为1010、1076、168单组分或复配物。抗氧剂可以选自型号为1010、1076、168中的一种或者几种的复配物。
本发明实现其第二个发明目的所采用的技术方案是：一种塑料旋开盖用材料的制备方法，该制备方法包括如下步骤：
A、将聚烯烃树脂、抗氧剂、热稳定剂、硅酮类爽滑剂按比例混合均匀；
B、将步骤A得到的混合物在110～250℃条件下，熔融压力为1～2.5MPa范围内，通过双螺杆或单螺杆挤出机后，进行冷却造粒，得到塑料旋开盖用材料。
作为优选，步骤B的温度为150℃～240℃。采用高密度聚乙烯作为基体树脂聚烯烃树脂时，步骤B的温度最佳为150℃～200℃，采用聚丙烯作为基体树脂聚烯烃树脂时，步骤B的温度为180～240℃。
本发明实现其第三个发明目的所采用的技术方案是：一种塑料旋开盖用材料的应用，该塑料旋开盖用材料单独或与色母复配后用于塑料旋开盖的生产。该塑料旋开盖用材料可以单独用于塑料旋开盖的生产，也可以与色母复配后用于塑料旋开盖的生产，以生产不同色彩的塑料旋开盖。
本发明的有益效果是：该塑料旋开盖用材料与原有采用不饱和酰胺类爽滑剂的瓶盖材料相比，硅酮爽滑剂光照不易分解性好、抗氧化、气味低、扭矩稳定，不仅具有优良的性能，且不改变现有的旋开盖生产和使用工艺。用该材料制成的塑料旋开盖，在实现旋开盖良好开启性能的同时，规避了对食品及饮料风味的影响，以及规避了因开启扭矩过低，食品及饮料产品在仓储运输出现的密封失效风险。
附图说明
图1为不饱和酰胺类爽滑剂光照前后的紫外扫描图谱；
图2为硅酮类爽滑剂光照前的红外扫描图谱；
图3为硅酮类爽滑剂光照7天后的红外扫描图谱；
图中：1为光照前芥酸酰胺紫外吸收图谱，2为光照7天后芥酸酰胺紫外吸收图谱。
具体实施方式
下面通过具体实施例并结合附图对本发明的技术方案作进一步详细说明。
实施例中所用原料均可市购。作为基体树脂的聚烯烃树脂选自：熔融指数为1～20g/10min的高密度聚乙烯、熔融指数为1～20g/10min的聚丙烯中的一种或者两种；抗氧剂选自型号为1010、1076、168单组分或复配物；热稳定剂为硬脂酸金属盐，选自硬脂酸锌、硬脂酸钙中的一种或者两种；硅酮类爽滑剂为分子量大于等于1万的聚二甲基硅氧烷。
实施例1：
一种塑料旋开盖用材料，在20℃环境温度下，称取10公斤基体树脂高密度聚乙烯、并按配比100∶0.01∶0.05∶0.1，称取适量的型号为1010的抗氧剂、热稳定剂硬脂酸锌、聚二甲基硅氧烷在混料机中混合均匀；然后将混合物放入双螺杆挤出机的喂料口，设备经预热后，预设融化温度为150℃～170℃，熔融压力为1MPa。开机后，混合物料进入挤出机，达到一定的流动性后，开启冷却槽的水以及鼓风干燥设备；挤出机口模出口的条状熔体在冷却槽中冷却，并经过滚轮牵引至造粒机切割造粒，造粒后的粒子经过风送至鼓风干燥设备进行干燥，干燥后的粒子经过振动筛筛分后装袋。该塑料旋开盖材料制得。
干燥后的塑料旋开盖材料与色母料(着色剂)通过SACMI压塑制盖机自带混料系统进行共混，而后进入挤出机进料口，经过螺杆塑化后，压塑成型生产出食品或饮料用塑料旋开盖。
实施例2：
一种塑料旋开盖用材料，在22℃环境温度下，称取10公斤基体树脂聚丙烯、并按配比100∶0.5∶0.5∶5，称取适量的型号为1010和1076的抗氧剂的复配物、热稳定剂硬脂酸钙、聚二甲基硅氧烷在混料机中混合均匀；然后将混合物放入双螺杆挤出机的喂料口，设备经预热后，预设融化温度为210℃～230℃，熔融压力为1.5MPa。开机后，混合物料进入挤出机，达到一定的流动性后，开启冷却槽的水以及鼓风干燥设备；挤出机口模出口的条状熔体在冷却槽中冷却，并经过滚轮牵引至造粒机切割造粒，造粒后的粒子经过风送至鼓风干燥设备进行干燥，干燥后的粒子经过振动筛筛分后装袋。该塑料旋开盖材料制得。
干燥后的塑料旋开盖材料与色母料(着色剂)通过SACMI压塑制盖机自带混料系统进行共混，而后进入挤出机进料口，经过螺杆塑化后，压塑成型生产出食品或饮料用塑料旋开盖。
实施例3：
一种塑料旋开盖用材料，在18℃环境温度下，称取10公斤基体树脂高密度聚乙烯和聚丙烯的混合物、并按配比100∶0.1∶0.2∶2，称取适量的型号为1010、1076、168抗氧剂的复配物、热稳定剂硬脂酸锌和硬脂酸钙的混合物、聚二甲基硅氧烷在混料机中混合均匀；然后将混合物放入双螺杆挤出机的喂料口，设备经预热后，预设融化温度为180℃～200℃，熔融压力为2.5MPa。开机后，混合物料进入挤出机，达到一定的流动性后，开启冷却槽的水以及鼓风干燥设备；挤出机口模出口的条状熔体在冷却槽中冷却，并经过滚轮牵引至造粒机切割造粒，造粒后的粒子经过风送至鼓风干燥设备进行干燥，干燥后的粒子经过振动筛筛分后装袋。该塑料旋开盖材料制得。
干燥后的塑料旋开盖材料通过SACMI压塑制盖机，而后进入挤出机进料口，经过螺杆塑化后，压塑成型生产出食品或饮料用塑料旋开盖。
对比例：
在20℃环境温度下，取10公斤高密度聚乙烯、并按配方称取适量的抗氧剂、热稳定剂硬脂酸锌、芥酸酰胺在混料机中混合均匀；然后将混合物放入双螺杆挤出机的喂料口，设备经预热后，预设融化温度为150～200℃，熔融压力为1～2.5MPa，开机后，混合物料进入挤出机，达到一定的流动性后，开启冷却槽的水以及鼓风干燥设备；挤出机口模出口的条状熔体在冷却槽中冷却，并经过滚轮牵引至造粒机切割造粒，造粒后的粒子经过风送至鼓风干燥设备进行干燥，干燥后的粒子经过振动筛筛分后装袋。
如图1所示，不饱和酰胺类爽滑剂在光照条件下分解；如图2、图3所示，硅酮类爽滑剂光照前后红外图谱无异常。
如表1所示，采用不同爽滑剂生产的旋开盖，24小时封盖，旋开盖添加不饱和酰胺类爽滑剂以及硅酮类爽滑剂，开启扭矩较不添加的爽滑剂的材料比有明显下降；如表2所示随着存放时间延长，采用硅酮类爽滑剂，瓶盖开启扭矩下降幅度较采用不饱和酰胺类爽滑剂小，更为可控。
表1 不同材料生产的旋开盖在生产后24小时内封盖开启扭矩(lbf.in)
不添加爽滑剂 添加硅酮类爽滑剂 添加不饱和酰胺类爽滑剂
1 11.8 9.1 11.1
2 12.2 9.5 10.3
3 13.0 10.4 11.0
4 13.2 11.1 10.2
5 12.1 9.9 9.9
6 13.5 9.1 10.0
7 14.1 10.3 10.0
8 13.0 10.5 10.5
9 14.0 10.6 10.0
10 14.5 11.4 10.0
平均值 13.1 10.2 10.3
最大 14.5 11.4 11.1
最小 11.8 9.1 9.9
*采用1881瓶盖及瓶口，相同密封角度下的对比数据。
表2 添加硅酮类爽滑剂生产的旋开盖，在生产后60天后再封盖开启扭矩与原使用不饱和酰胺类爽滑剂的比对图(lbf.in)
*采用1881瓶盖及瓶口，相同密封角度下的对比数据。
综上所述，可见，本发明的塑料旋开盖用材料的组分和配比方案，在解决瓶盖开启扭矩、光照条件下分解以及产品密封性能方面都取得了良好的效果。
该塑料旋开盖用材料由含抗氧剂和热稳定剂的基体树脂、硅酮类爽滑剂组成，与现有塑料旋开盖用材料相比，本技术方案由于选用了分子量为大于等于1万的硅酮类爽滑剂，硅酮与基体树脂的相容性较差，在旋开盖生产过程中材料在螺杆剪切塑化过程中析出至熔体外侧，旋开盖成型后硅酮析出在瓶盖表面，封盖过程中硅酮爽滑剂降低瓶盖和容器瓶口的摩擦力，在较小的旋盖扭矩下实现旋开盖较为理想的密封角度；打开时，需要较小的开启扭矩即可，改善了塑料旋开盖的开启性能。旋开盖在使用过程中开启性能达到现有不饱和酰胺类爽滑剂的效果，且开启扭矩随时间推移下降幅度较不饱和酰胺类爽滑剂生产的瓶盖小，且在常温下光照或氧气(含臭氧)作用下不易分解，气味较低。本发明的材料可单独或与色母复配后生产旋开盖，通过专用的封盖机对容器进行封盖，封盖后的旋开盖容易开启、开启扭矩随时间延长下降幅度小、气味低等特点，适用于如与食品、饮料等直接接触的包装领域。该塑料旋开盖用材料，在实现旋开盖良好开启性能的同时，规避了对食品及饮料风味的影响，以及规避了因开启扭矩过低，食品及饮料产品在仓储运输出现的密封失效风险。不仅具有优良的性能，且不改变现有的旋开盖生产和使用工艺。
上述实施对本发明技术方案的详细说明，并不是对本技术方案的限制。

Claims (8)

1.一种塑料旋开盖用材料，其特征在于：该材料由聚烯烃树脂、抗氧剂、热稳定剂、硅酮类爽滑剂制成，各组分的配比以重量份数计：聚烯烃树脂：抗氧剂：热稳定剂：硅酮类爽滑剂为100∶0.01～0.5∶0.05～0.5∶0.1～5。
2.根据权利要求1所述的一种塑料旋开盖用材料，其特征在于：所述的聚烯烃树脂选自熔融指数为1～20g/10min的高密度聚乙烯、熔融指数为1～20g/10min的聚丙烯中的一种或两种。
3.根据权利要求1所述的一种塑料旋开盖用材料，其特征在于：所述的热稳定剂为硬脂酸金属盐。
4.根据权利要求1所述的一种塑料旋开盖用材料，其特征在于：所述的硅酮类爽滑剂为分子量大于等于1万的聚二甲基硅氧烷。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的一种塑料旋开盖用材料，其特征在于：聚烯烃树脂∶抗氧剂∶热稳定剂∶硅酮类爽滑剂为100∶0.05～0.3∶0.08～0.45∶0.2～3。
6.一种权利要求1所述的塑料旋开盖用材料的制备方法，其特征在于：该制备方法包括如下步骤：
A、将聚烯烃树脂、抗氧剂、热稳定剂、硅酮类爽滑剂按比例混合；
B、将步骤A得到的混合物在110℃～250℃条件下，熔融压力为1～2.5MPa范围内，通过双螺杆或单螺杆挤出机后，进行冷却造粒，得到塑料旋开盖用材料。
7.根据权利要求6所述的塑料旋开盖用材料的制备方法，其特征在于：步骤B的温度为150℃～240℃。
8.一种权利要求1所述的塑料旋开盖用材料的应用，其特征在于：该塑料旋开盖用材料单独或与色母复配后用于塑料旋开盖的生产。
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