CN104592721A - 一种改性pet扭结膜的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开聚对苯二甲酸-乙二醇-1,4-环己二甲醇酯，聚对苯二甲酸-乙二醇-新戊二醇酯，聚对苯二甲酸-1,4-环己二甲酸-乙二醇酯，或者聚对苯二甲酸-新戊二酸-乙二醇酯改性PET扭结膜的制造方法，选用平均分子量在40000—50000的改性PET材料加入油酸酰胺或二氧化硅开口剂，混合，干燥，塑化熔融，挤出形成膜片，在冷却辊上急冷定型后，经加热辊预热后，在慢速辊和快速辊之间进行l︰2—5倍的纵向拉伸，再用定型辊定型，切边，收卷，经时效处理后成为成品，可大大提高改性PET扭结膜的生产效率和产品性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种包装用扭结膜的制造方法，具体是改性PET扭结膜的制造方法。
背景技术
单向拉伸改性聚对苯二甲酸乙二醇酯扭结膜是近年来发展起来的一种新型绿色包装材料，比起传统使用的聚乙烯、聚氯乙烯薄膜等，它具有强度高，刚度大，无毒性，易降解，易着色，有良好的光泽度和透明度，加工方便等优点，被广泛应用于各类物品如工艺品、日用品、金属制品特别是食品包装上。
CN101838445A公开PETG(聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4-环己烷二甲醇酯)薄膜及制备方法的改进，由85-92wt％PETG、2.0-4.0wt％开口剂、0.5-1.5wt％爽滑剂、0.2-1.0wt％抗静电剂、0.005-0.01wt％扩链剂、5.0-10.0wt％增韧剂混合组成，经吹塑制膜成型，可用于包装膜、保鲜膜、大棚膜、标签膜、扭结膜。采用吹塑成型方法由于材料结晶度大，产品透明度较低，并且强度差，不适合高速印刷并用于机械化自动包装。
CN102152585A公开一种可扭结聚酯薄膜及其制备方法，聚酯薄膜具有三层膜层，结构为ABA型结构，B层为芯层，B层材料包括有占所述B层材料质量百分比为25～35%的共聚PETG聚酯、65～75%的PET超有光聚酯；A层表层，A层材料包括有占所述A层材料质量百分比为35～45%的PET超有光聚酯、25～35%的共聚PETG聚酯、20～40%的抗粘连剂，通过多层共济形成叠层膜片后双向拉伸形成可扭结聚酯薄膜。由于材料中主要成分是PET树脂，结晶度高，薄膜透明度低，且具有较高的回弹性，作为扭结薄膜效果较差。
PETG是一种非结晶型共聚聚酯，随着共聚物中1,4-环己烷二甲醇的增加，熔点下降，玻璃化温度上升，结晶度下降，最后形成无定形聚合物。一般PETG中1,4-环己烷二甲醇的含量在30-40%较适宜。PETG具有较好的粘性、透明度、颜色、耐化学药剂、和抗应力白化能力。在薄膜成膜加工中，PETG材料可成型的温度范围较小，生产工艺参数难调整，因此只能采用吹塑成型方法得到扭结膜。采用单向拉伸、双向拉伸的方法一般只用于生产热收缩薄膜。
发明内容
本发明的目的是提供一种改性PET扭结膜的制造方法，该方法采用单向拉伸成型，可大大提高改性PET扭结膜的生产效率和产品性能。
本发明的改性PET扭结膜的制造方法包括以下步骤：
A．选用平均分子量在40000—50000的改性PET材料95—97wt%，加入3—5wt%的油酸酰胺或二氧化硅开口剂，充分搅拌混合，干燥至含水量低于400ppm；
B．将上述混合物在可真空排气的双螺杆挤出机中，用220—270℃塑化熔融，经240—270℃的T形模头挤出形成厚度90—240μm的均匀膜片，膜片在20—60℃的冷却辊上急冷定型；
C．膜片经60—80℃的加热辊预热后，在78—90℃的慢速辊和50—70℃的快速辊之间按拉伸后端60—150米/分钟的速度进行l︰2—5倍的纵向拉伸，再用50—70℃的定型辊定型，切边，收卷，经12小时以上的时效处理后成为成品。
本发明中，改性PET是聚对苯二甲酸-乙二醇-1,4-环己二甲醇酯，聚对苯二甲酸-乙二醇-新戊二醇酯，聚对苯二甲酸-1,4-环己二甲酸-乙二醇酯，或者聚对苯二甲酸-新戊二酸-乙二醇酯。
在所述聚对苯二甲酸-乙二醇-1,4-环己二甲醇酯中，乙二氧基与1,4-环己二甲氧基的摩尔比优选为1—2︰1。
在所述聚对苯二甲酸-乙二醇-新戊二醇酯中，乙二氧基与新戊二氧基的摩尔比优选为1—3︰1，更优选为1.2—2.5︰1。
在所述聚对苯二甲酸-1,4-环己二甲酸-乙二醇酯中，对苯二羰基与1,4-环己二羰基的摩尔比优选为1—4︰1，更优选为1.2—2.5︰1。
在所述聚对苯二甲酸-新戊二酸-乙二醇酯中，对苯二甲酰基与新戊二酰基的摩尔比优选为1—4︰1，更优选为1.2—2.5︰1。
本发明改性PET可采用已有的合成聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET树脂）的方法，如采用酯交换法，将乙二醇按所述比例替换为1,4-环己二甲醇，将对苯二甲酸二甲酯、乙二醇和1,4-环己二甲醇进行酯交换反应得到聚对苯二甲酸-乙二醇-1,4-环己二甲醇酯；或者将乙二醇按所述比例替换为新戊二醇，将对苯二甲酸二甲酯、乙二醇和新戊二醇进行酯交换反应得到聚对苯二甲酸-乙二醇-新戊二醇酯；或者将对苯二甲酸二甲酯按所述比例替换为1,4-环己二甲酸二甲酯，将对苯二甲酸二甲酯、1,4-环己二甲酸二甲酯和乙二醇进行酯交换反应得到聚对苯二甲酸-1,4-环己二甲酸-乙二醇酯；或者将对苯二甲酸二甲酯按所述比例替换为新戊二酸二甲酯，将对苯二甲酸二甲酯、新戊二酸二甲酯和乙二醇进行酯交换反应得到聚对苯二甲酸-新戊二酸-乙二醇酯。优选的是，在原料配比中醇的总量按化学计量略微过量，形成醇端基聚合物对拉伸成型更为有利。
步骤C中，拉伸后端（或称快速辊端）速度优选为100—150米/分钟，可采用红外线灯管辅助加热，使慢速辊和快速辊之间的膜面温度保持在78—90℃。
本发明通过对材料的选择，使拉伸工艺简单可控，生产的扭结膜拉伸强度高（MD≥160MPa，TD≥40MPa），弹性模量大（MD≥2000MPa，TD≥1100MPa）雾度小（≤5%），光泽度高（≥120），扭结角度270°后反弹度小于30°，扭结力大，其扭结性能近似于玻璃纸，但强度远优于玻璃纸，可进行高速印刷并用于机械化自动包装，成品膜卷厚度均匀性优于吹塑等其他工艺，防油保香性好，食品卫生性好，存储稳定性好。
具体实施方式
实施例1
采用聚合物中乙二氧基与1,4-环己二甲氧基的摩尔比为1.52︰1，平均分子量45000的聚对苯二甲酸-乙二醇-1,4-环己二甲醇酯，将145公斤聚合物与5公斤二氧化硅开口剂在搅拌机上经15分钟搅拌混合后，送至露点除湿干燥器中干燥，干燥温度为50—60℃，露点低于-40℃，干燥时间6小时，使原材料水分含量降至400ppm以下。将干燥好的原材料送至输送料罐，料罐要保证与外界隔绝，确保材料在料罐中不会吸潮。将料罐中的原料经失重称精确计量，稳定加入到长度直径比为35倍，带真空排气的双螺杆挤出机中经260℃熔融混合，通过齿轮泵的精确计量和过滤，将熔融物送入260℃的T型模头挤出，铸成120μm厚度的均匀膜片，膜片在25℃的冷却辊上急冷定型。再将膜片用加热辊预热至70℃，在85℃的慢速辊和55℃的快速辊之间利用慢速辊和快速辊的转速差异对膜片进行3倍拉伸，拉伸速度为100米/分钟（快速辊端），拉伸过程使用红外线灯管辅助加热，使慢速辊和快速辊之间的膜面温度保持在78—90℃，拉伸后的薄膜经55℃的定型辊定型，形成厚度40μm的薄膜，切除两边较厚部分，然后收卷，经12小时常温时效处理后，分切成所需规格的成品。
成品性能：拉伸强度纵向MD：156MPa，拉伸强度横向TD：52.9MPa，弹性模量纵向MD：2605MPa，弹性模量横向TD：1409MPa，雾度：1.6%，光泽度：129Gs，扭结角度270°后反弹角度22°。
实施例2
采用聚合物中乙二氧基与新戊二氧基的摩尔比为1.8︰1，平均分子量42000的聚对苯二甲酸-乙二醇-新戊二醇酯，将145公斤聚合物与5公斤二氧化硅开口剂在搅拌机上经15分钟搅拌混合后，送至露点除湿干燥器中干燥，干燥温度为50—60℃，露点低于-40℃，干燥时间6小时，使原材料水分含量低于400ppm。将干燥好的原材料送至输送料罐，料罐要保证与外界隔绝，确保材料在料罐中不会吸潮。将料罐中的原料经失重称精确计量，稳定加入到长度直径比为35倍，带真空排气的双螺杆挤出机中经260℃熔融混合，通过齿轮泵的精确计量和过滤，将熔融物送入260℃的T型模头挤出，铸成240μm的均匀膜片，膜片在25℃的冷却辊上急冷定型，将膜片预热至70℃，在85℃的慢速辊和55℃的快速辊之间利用慢速辊和慢速辊的转速差异对膜片进行4倍拉伸，拉伸速度为140米/分钟（快速辊端），拉伸过程使用红外线灯管辅助加热，使慢速辊和慢速辊之间的膜面温度保持在78—90℃，拉伸后的薄膜经55℃的定型辊定型，形成厚度60μm的薄膜，切除两边较厚部分，然后收卷，经12小时常温时效处理后，分切成所需规格的产品成品。
成品性能：拉伸强度纵向MD：278MPa，拉伸强度横向TD：49MPa，弹性模量纵向MD：4410MPa，弹性模量横向TD：1384MPa，雾度1.8%，光泽度127Gs，扭结角度270°后反弹角度22°。
实施例3
采用聚合物中对苯二甲酰基与1,4-环己二甲酰基的摩尔比为2.2︰1，平均分子量45000的聚对苯二甲酸-1,4-环己二甲酸-乙二醇酯，将145公斤聚合物与5公斤二氧化硅开口剂在搅拌机上经15分钟搅拌混合后，送至露点除湿干燥器中干燥，干燥温度为50—60℃，露点低于-40℃，干燥时间6小时，使原材料水分含量低于400ppm。将干燥好的原材料送至输送料罐，料罐要保证与外界隔绝，确保材料在料罐中不会吸潮。将料罐中的原料经失重称精确计量，稳定加入到长度直径比为35倍，带真空排气的双螺杆挤出机中经260℃熔融混合，通过齿轮泵的精确计量和过滤，将熔融物送入260℃的T型模头挤出，铸成240μm的均匀膜片，膜片在25℃的冷却辊上急冷定型，将膜片预热至70℃，在85℃的慢速辊和55℃的快速辊之间利用慢速辊和慢速辊的转速差异对膜片进行4倍拉伸，拉伸速度为150米/分钟（快速辊端），拉伸过程使用红外线灯管辅助加热，使慢速辊和慢速辊之间的膜面温度保持在78—90℃，拉伸后的薄膜经55℃的定型辊定型，形成厚度60μm的薄膜，切除两边较厚部分，然后收卷，经12小时常温时效处理后，分切成所需规格的成品。
成品性能：拉伸强度纵向MD：281MPa，拉伸强度横向TD：59.3MPa，弹性模量纵向MD：4466MPa，弹性模量横向TD：1522MPa，雾度1.7%，光泽度128Gs，扭结角度270°后反弹角度23°。
实施例4
采用聚合物中对苯二甲酰基与新戊二酰基的摩尔比为1.6︰1，平均分子量42000的聚对苯二甲酸-新戊二酸-乙二醇酯，将145公斤聚合物与5公斤二氧化硅开口剂在搅拌机上经15分钟搅拌混合后，送至露点除湿干燥器中干燥，干燥温度为50-60℃，露点低于-40℃，干燥时间6小时，使原材料水分含量降至400ppm以下。将干燥好的原材料送至输送料罐，料罐要保证与外界隔绝，确保材料在料罐中不会吸潮。将料罐中的原料经失重称精确计量，稳定加入到长度直径比为35倍，带真空排气的双螺杆挤出机中经260℃熔融混合，通过齿轮泵的精确计量和过滤，将熔融物送入260℃的T型模头挤出，铸成240μm的均匀膜片，膜片在25℃的冷却辊上急冷定型，将膜片预热至70℃，在85℃的慢速辊和55℃的快速辊之间利用慢速辊和慢速辊的转速差异对膜片进行3倍拉伸，拉伸速度为120米/分钟（快速辊端），拉伸过程使用红外线灯管辅助加热，使慢速辊和慢速辊之间的膜面温度保持在78—90℃，拉伸后的薄膜经55℃的定型辊定型，形成厚度80μm的薄膜，切除两边较厚部分，然后收卷，经12小时常温时效处理后，分切成所需规格的产品成品。
成品性能：拉伸强度纵向MD：163MPa，拉伸强度横向TD：48MPa，弹性模量纵向MD：2661MPa，弹性模量横向TD：1463MPa，雾度2.1%，光泽度127.8Gs，扭结角度270°后反弹角度23°。
Claims (10)
1.一种改性PET扭结膜的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
A．选用平均分子量在40000—50000的改性PET材料95—97wt%，加入3—5wt%的油酸酰胺或二氧化硅开口剂，充分搅拌混合，干燥至含水量低于400ppm；
B．将上述混合物在可真空排气的双螺杆挤出机中，用220—270℃塑化熔融，经240—270℃的T形模头挤出形成厚度90—240μm的均匀膜片，膜片在20—60℃的冷却辊上急冷定型；
C．膜片经60—80℃的加热辊预热后，在78—90℃的慢速辊和50—70℃的快速辊之间按拉伸后端60—150米/分钟的速度进行l︰2—5倍的纵向拉伸，再用50—70℃的定型辊定型，切边，收卷，经12小时以上的时效处理后成为成品；
所述改性PET是聚对苯二甲酸-乙二醇-1,4-环己二甲醇酯，聚对苯二甲酸-乙二醇-新戊二醇酯，聚对苯二甲酸-1,4-环己二甲酸-乙二醇酯，或者聚对苯二甲酸-新戊二酸-乙二醇酯。
2.根据权利要求1或2所述改性PET扭结膜的制造方法，其特征在于，所述聚对苯二甲酸-乙二醇-1,4-环己二甲醇酯中，乙二氧基与1,4-环己二甲氧基的摩尔比为1—2︰1。
3.根据权利要求1所述改性PET扭结膜的制造方法，其特征在于，所述聚对苯二甲酸-乙二醇-新戊二醇酯中，乙二氧基与新戊二氧基的摩尔比为1—3︰1。
4.根据权利要求3所述改性PET扭结膜的制造方法，其特征在于，所述聚对苯二甲酸-乙二醇-新戊二醇酯中，乙二氧基与新戊二氧基的摩尔比为1.2—2.5︰1。
5.根据权利要求1所述改性PET扭结膜的制造方法，其特征在于，所述聚对苯二甲酸-1,4-环己二甲酸-乙二醇酯中，对苯二甲酰基与1,4-环己二甲酰基的摩尔比为1—4︰1。
6.根据权利要求5所述改性PET扭结膜的制造方法，其特征在于，所述聚对苯二甲酸-1,4-环己二甲酸-乙二醇酯中，对苯二甲酰基与1,4-环己二甲酰基的摩尔比为1.2—2.5︰1。
7.根据权利要求1所述改性PET扭结膜的制造方法，其特征在于，所述聚对苯二甲酸-新戊二酸-乙二醇酯中，对苯二甲酰基与新戊二酰基的摩尔比为1—4︰1。
8.根据权利要求7所述改性PET扭结膜的制造方法，其特征在于，所述聚对苯二甲酸-新戊二酸-乙二醇酯中，对苯二甲酰基与新戊二酰基的摩尔比为1.2—2.5︰1。
9.根据权利要求1所述改性PET扭结膜的制造方法，其特征在于，所述步骤C中，拉伸后端速度为100—150米/分钟。
10.根据权利要求1所述改性PET扭结膜的制造方法，其特征在于，所述步骤C中，采用红外线灯管辅助加热，使慢速辊和快速辊之间的膜面温度保持在78—90℃。
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