CN104924713A - 高气体阻隔性能的多层共挤包装膜 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高气体阻隔性能的多层共挤包装膜，包括表层、内层和芯层，其特征在于芯层包含共挤复合生成的第一、二、三、四芯层，其中三、四芯层、第一芯层与表层、第四芯层与内层间均由粘合层粘合；四芯层分别为聚酰胺层，乙烯-乙烯醇共聚物层，聚偏二氯乙烯层和聚乙烯层，厚度比为(1～3):(1～5):(1～4)：(1～5)；其中聚偏二氯乙烯层包含由98Wt％的聚偏二氯乙烯和2Wt％的加工助剂所组成的混合物，聚偏二氯乙烯为偏二氯乙烯-马来酸酐共聚合物，熔点150℃、密度1.7g/cm3，加工助剂为环氧大豆油。本发明对原单一芯层改良，以一定厚度比复合四种功能芯层，提高气体阻隔性能的同时，进一步降低了生产成本(成本节约达25～30％)。

Description

高气体阻隔性能的多层共挤包装膜
技术领域
本发明涉及一种高气体阻隔性能的多层共挤包装膜。
背景技术
商品的包装对于商品的储藏、运输、保质、美化具有重要作用。传统的包装方式主要是纸箱包装和捆扎包装。但随着经济的发展、科技的进步、产品的日新月异，以及人们的生活更加趋于方便和休闲，对产品的包装也有了更高的要求。基于此，随着新材料的出现，人们开始采用聚乙烯(PE)包装膜来代替纸箱包装和捆扎，具有节约材料、降低成本、防潮、卫生、使用方便诸多优点，但缺乏优良的气体阻隔性能。尤其是在包装如调味品、番茄沙司、食用面糊、肉制品、乳酪制品、加工过的水果蔬菜、饮料、化学品、医药产品等气味较大、需要阻隔性防护的食(药)产品时，缺陷明显。
为此在聚乙烯(PE)包装膜的基础上亦改良出多层共挤包装膜，这种膜通常包含表层、内层和芯层，表层通常为耐磨性、爽滑性、加工性好的材料，通常采用茂金属聚乙烯材料作为表层(例如茂金属LLDPE或茂金属VLDPE)，但暴露了以下问题：加工时挤出扭矩较大及压力升高，产量无法提高，还会出现融体破碎影响产品封装性、透明度及外观。内层多采用聚乙烯材料，也包含有具备一定热粘合特性和热收缩特性的聚烯烃类材料，比如LDPE、LLDPE、VLDPE、ULDE、SURLYN、EVA等，确保受热软化后能够紧紧贴敷产品。
芯层是阻隔气体和气味的主要功能层，对于包装膜的防护性能起到关键的作用，目前市场上的各类多层共挤包装膜的芯层均采用单一层的气体阻隔材料(比如聚偏二氯乙烯PVDC或乙烯-乙烯醇共聚物)，虽然具备一定的气体阻隔功能，但缺点是效能差，且原料价格昂贵。尤其是当单一原料的聚偏二氯乙烯想要达到较好的阻隔效能时，其往往需要增加功能层的厚度，这样无疑进一步加大了生产成本；并且气体阻隔材料的功能层占据较大的比例后也会影响表层和内层原料的使用，从而降低作为(热封)收缩层的内层材料的热封性能、收缩性能及热封强度，同时降低表层原料的应有的效能。且单一芯层(比如聚偏二氯乙烯PVDC，其本身的冲击强度，耐穿刺性，耐低温性，抗粘连爽滑性及制袋性、抗污性、光学性能和透明度都较差，影响包装膜整体质量的提升。
发明内容
本发明目的是：提供一种高气体阻隔性能的多层共挤包装膜，旨在有效解决目前采用单一芯层的共挤包装膜气体阻隔性差、制造成本高的缺陷。
本发明的技术方案是：一种高气体阻隔性能的多层共挤包装膜，包括表层、内层和它们之间的芯层，其特征在于所述芯层包含共挤复合生成的第一芯层、第二芯层和第三芯层，以及与第三芯层藉由粘合层粘合的第四芯层，所述第一芯层与表层之间，及所述第四芯层与内层之间也通过粘合层粘合；所述第一、二、三、四芯层的厚度比为(1～3):(1～5):(1～4)：(1～5)；并且所述的第一芯层为聚酰胺层；第二芯层为乙烯-乙烯醇共聚物层；第三芯层为聚偏二氯乙烯层，包含由98Wt％的聚偏二氯乙烯和2Wt％的加工助剂所组成的混合物，所述聚偏二氯乙烯为偏二氯乙烯-马来酸酐共聚合物，熔点150℃、密度1.7g/cm3，所述加工助剂为环氧大豆油；第四芯层为聚乙烯层。
进一步的，本发明中所述第四芯层包含线性低密度聚乙烯、超低密度聚乙烯、线性中密度聚乙烯中的一种或几种的混合物，密度0.90～0.92g/cm3，熔融指数均为0.35～0.78g/10min。
进一步的，本发明中所述表层为聚酰胺、聚烯烃和聚酯中的一种或两种按任意比例的混合物。
进一步的，本发明中所述表层包含聚酰胺、聚烯烃和聚酯，聚酰胺的重量范围为20％～40％，聚烯烃的重量范围为0％～40％，聚酯的重量范围为40％～80％。
更进一步的，本发明中所述聚烯烃包含树脂a和树脂b，其中树脂a的重量含量范围为0％～60％，树脂b的重量含量范围为40％～100％；所述树脂a密度为0.88～0.917g/cm3，系乙烯-α烯烃共聚物或多种乙烯-α烯烃共聚物的混合物，其中α烯烃是丙烯、丁烯、己烯-1或辛烯-1，且重量含量为1％～20％；所述树脂b为乙烯与甲基丙烯酸、丙烯酸、醋酸乙烯酯、丙烯酸丁酯或丙烯酸乙酯的共聚物，其中羧酸单体的重量含量为5％～25％。
进一步的，本发明中所述内层为聚乙烯层，包含线性低密度聚乙烯、超低密度聚乙烯、线性中密度聚乙烯中的一种或几种的混合物，密度0.90～0.92g/cm3，熔融指数均为0.35～0.78g/10min。
进一步的，本发明中所述第一芯层、第二芯层、第三芯层和第四芯层的总厚度为12～20微米。
进一步的，本发明中所述表层的厚度为8～10微米，内层的厚度范围是19～24微米，所述每层粘合层的厚度均为3～5微米。
进一步的，本发明中所述粘合层包含乙烯-醋酸乙烯酯共聚物或马来酸酐改性乙烯聚合物，包含乙烯-醋酸乙烯酯共聚物时，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物中醋酸乙烯酯的重量百分含量为5％～25％，密度为0.93～0.94g/cm3。
本发明的优点是：
1、本发明技术方案克服了常规多层共挤包装膜采用单一聚偏二氯乙烯芯层时气体阻隔性差、成本高的缺陷；其通过一定厚度比来复合聚酰胺、乙烯-乙烯醇共聚物、聚偏二氯乙烯和聚乙烯四种功能芯层，确保优良的气体阻隔性能的前提下，减少了单一聚偏二氯乙烯的运用，进一步降低了生产成本(成本节约达25～30％)和市场售价，提高了产品市场竞争力，带来了极为可观的经济效益。
2、本发明属于改良空气阻隔性能的真空包装材料，尤其当运用于调味品、番茄沙司、食用面糊、肉制品、乳酪制品、加工过的水果蔬菜、饮料、化学品、医药产品等气味较大、需要阻隔性防护的食(药)产品时产生非常好的效果，气体阻隔性能提升10～15％；肉制品、乳酪制品的气体阻隔实验中，氧气、水蒸汽的气体透过率(透过系数)下降30～45％。
3、本发明的技术方案相当于在原先单一的聚偏二氯乙烯芯层中引入了聚酰胺、乙烯-乙烯醇共聚物和聚乙烯，能够改善芯层的冲击强度，耐穿刺性，耐低温性，抗粘连爽滑性及制袋性、抗污性、光学性能和透明度，提升包装膜整体质量。
4、本发明同时对多层共挤包装膜的表层材料进行改进，取消了茂金属聚乙烯材料的使用，克服了原先包装膜挤出扭矩大，产量小，且易融体破碎(低温脆)影响美观和强度的缺陷。并且改良的方案中通过混合限定聚酰胺、聚烯烃和聚酯的比例确保表层具有独特性能，如优异的冲击强度，耐穿刺性，耐低温性，低的挥发性，抗粘连爽滑性及制袋性；同时具备一定的热封性能，好的抗污性，光学性能，透明度较好，以及好的气体阻隔性。
附图说明
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
图1为本发明高气体阻隔性能的多层共挤包装膜的截面结构示意图；
其中：1、表层；2、第一芯层；3、第二芯层；4、第三芯层；5、第四芯层；6、内层；7、粘合层。
具体实施方式
如图1所述，本发明的高气体阻隔性能的多层共挤包装膜，概述呈九层结构，包括表层1、第一芯层2、第二芯层3、第三芯层4、第四芯层5和内层6，其中第三芯层4和第四芯层5之间、第一芯层2与表层1之间、第四芯层5与内层6间均藉由粘合层7粘合。所述表层1的厚度为8～10微米，内层6的厚度范围是19～24微米，所述每层粘合层7的厚度均为3～5微米。而第一芯层2、第二芯层3、第三芯层4和第四芯层5的总厚度为12～20微米，并且第一芯层2、第二芯层3、第三芯层4和第四芯层5的厚度比为(1～3):(1～5):(1～4)：(1～5)。
所述的第一芯层2为聚酰胺层，所述第二芯层3为乙烯-乙烯醇共聚物层；所述第三芯层4为聚偏二氯乙烯层，包含由98Wt％的聚偏二氯乙烯和2Wt％的加工助剂所组成的混合物，所述聚偏二氯乙烯为偏二氯乙烯-马来酸酐共聚合物，熔点150℃、密度1.7g/cm3，所述加工助剂为环氧大豆油；所述第四芯层5为聚乙烯层，包含线性低密度聚乙烯、超低密度聚乙烯、线性中密度聚乙烯中的一种或几种的混合物，密度0.90～0.92g/cm3，熔融指数均为0.35～0.78g/10min。
所述表层1为聚酰胺、聚烯烃和聚酯中的一种或两种按任意比例的混合物。或者所述表层包含聚酰胺、聚烯烃和聚酯，聚酰胺的重量范围为20％～40％，聚烯烃的重量范围为0％～40％，聚酯的重量范围为40％～80％。其中所述聚烯烃包含树脂a和树脂b，其中树脂a的重量含量范围为0％～60％，树脂b的重量含量范围为40％～100％；所述树脂a密度为0.88～0.917g/cm3，系乙烯-α烯烃共聚物或多种乙烯-α烯烃共聚物的混合物，其中α烯烃是丙烯、丁烯、己烯-1或辛烯-1，且重量含量为1％～20％；所述树脂b为乙烯与甲基丙烯酸、丙烯酸、醋酸乙烯酯、丙烯酸丁酯或丙烯酸乙酯的共聚物，其中羧酸单体的重量含量为5％～25％。所述内层6为聚乙烯层，包含线性低密度聚乙烯、超低密度聚乙烯、线性中密度聚乙烯中的一种或几种的混合物，密度0.90～0.92g/cm3，熔融指数均为0.35～0.78g/10min。
所述粘合层7包含乙烯-醋酸乙烯酯共聚物或马来酸酐改性乙烯聚合物，包含乙烯-醋酸乙烯酯共聚物时，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物中醋酸乙烯酯的重量百分含量为5％～25％，密度为0.93～0.94g/cm3。
该包装膜具有良好的氧气和水蒸汽阻隔性、高的收缩率，好的抗污染性、热封性及抗穿刺性能，尤其适合用于如调味品、番茄沙司、食用面糊、肉制品、乳酪制品、加工过的水果蔬菜、饮料、化学品、医药产品等气味较大、需要阻隔性防护的食(药)产品的保鲜包装。
实施例1
结合图1所示，本实施例的高气体阻隔性能的多层共挤包装膜，表层1厚度：8微米，内层6厚度19微米，第一芯层2、第二芯层3、第三芯层4和第四芯层5的厚度均为3微米，粘合层7厚度为3微米。
各层原料，表层1：聚酰胺80kg；第一芯层2：聚酰胺50kg；第二芯层3：乙烯-乙烯醇共聚物层100kg；第三芯层4：98kg偏二氯乙烯-马来酸酐共聚合物(熔点150℃、密度1.7g/cm3)和2kg的环氧大豆油；第四芯层5：线性低密度聚乙烯50kg，密度0.90g/cm3，熔融指数为0.35g/10min；内层6：线性低密度聚乙烯50kg，密度0.90g/cm3，熔融指数为0.35g/10min；各层粘合层7的原料相同，均为5kg乙烯-醋酸乙烯酯共聚物，密度0.93g/cm3。
将各层原料分别加入各层的挤出机进行熔融塑化，然后进入一个多层共挤的圆形模头进行熔体的分配从而形成一个多层的圆形熔体管坯；圆形熔体管坯经过真空定径进行冷却成型后进入热水槽进行加热到合适吹涨的温度，在两对夹辊之间充入压缩空气进行横向吹胀和纵向拉伸；成型后的原膜进行热处理后进行收卷，然后进行辐照处理到一定的剂量后进行制膜。
实施例2
参见图1所示，本实施例的高气体阻隔性能的多层共挤包装膜，表层1厚度：9微米，内层6厚度20微米，第一芯层2厚度为3微米，第二芯层3厚度为5微米，第三芯层4的厚度为4微米，第四芯层5的厚度为5微米，粘合层7厚度为4微米。
各层原料，表层1：聚烯烃共100kg，具体是60kg乙烯-α烯烃共聚物(α烯烃为丙烯)，密度为0.88g/cm3，和40kg的乙烯-甲基丙烯酸共聚物；
第一芯层2：聚酰胺40kg；第二芯层3：乙烯-乙烯醇共聚物层80kg；第三芯层4：98kg偏二氯乙烯-马来酸酐共聚合物(熔点150℃、密度1.7g/cm3)和2kg的环氧大豆油；第四芯层5：超低密度聚乙烯35kg和线性中密度聚乙烯25kg的混合物，密度0.915g/cm3，熔融指数为0.55g/10min；内层6：线性低密度聚乙烯40kg和线性中密度聚乙烯60kg的混合物，密度0.915g/cm3，熔融指数为0.55g/10min；各层粘合层7的原料相同，均为5kg马来酸酐改性乙烯聚合物。
制备方法与实施例1相同。
实施例3
参见图1所示，本实施例的高气体阻隔性能的多层共挤包装膜，表层1厚度：10微米，内层6厚度24微米，第一芯层2、第二芯层3、第三芯层4和第四芯层5的厚度均为5微米，粘合层7厚度为5微米。
各层原料，表层1：聚酰胺40kg，聚烯烃40kg，聚酯60kg(聚对苯二甲酸乙二酯)，其中聚烯烃具体是10kg乙烯-α烯烃共聚物(α烯烃为己烯-1)，密度为0.90g/cm3，和30kg的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物；
第一芯层2：聚酰胺50kg；第二芯层3：乙烯-乙烯醇共聚物层100kg；第三芯层4：98kg偏二氯乙烯-马来酸酐共聚合物(熔点150℃、密度1.7g/cm3)和2kg的环氧大豆油；第四芯层5：线性中密度聚乙烯50kg，密度0.92g/cm3，熔融指数为0.70g/10min；内层6：超低密度聚乙烯35kg和线性中密度聚乙烯25kg的混合物，混合后密度0.915g/cm3，熔融指数为0.55g/10min；各层粘合层7的原料相同，均为20kg乙烯-醋酸乙烯酯共聚物，密度0.94g/cm3。
制备方法与实施例1相同。
实施例4
参见图1所示，本实施例的高气体阻隔性能的多层共挤包装膜，表层1厚度：9微米，内层6厚度22微米，第一芯层2的厚度为3微米，第二芯层3的厚度为6微米，第三芯层4的厚度为4.5微米，第四芯层5的厚度为6微米，粘合层7厚度为4微米。
各层原料，表层1：聚酰胺60kg和聚酯40kg(聚对苯二甲酸乙二酯)；
第一芯层2：聚酰胺40kg；第二芯层3：乙烯-乙烯醇共聚物层80kg；第三芯层4：98kg偏二氯乙烯-马来酸酐共聚合物(熔点150℃、密度1.7g/cm3)和2kg的环氧大豆油；第四芯层5：超低密度聚乙烯55kg和线性中密度聚乙烯35kg的混合物，混合后密度0.91g/cm3，熔融指数为0.60g/10min；内层6：线性低密度聚乙烯50kg，密度0.90g/cm3，熔融指数为0.35g/10min；各层粘合层7的原料相同，均为5kg乙烯-醋酸乙烯酯共聚物，密度0.93g/cm3。
制备方法与实施例1相同。
实施例5
参见图1所示，本实施例的高气体阻隔性能的多层共挤包装膜，表层1厚度：10微米，内层6厚度24微米，第一芯层2的厚度为3.5微米，第二芯层3的厚度为4.5微米，第三芯层4的厚度为4.5微米，第四芯层5的厚度为4.5微米，粘合层7厚度为5微米。
各层原料，表层1：聚酰胺20kg，聚烯烃40kg，聚酯80kg(聚对苯二甲酸乙二酯)，其中聚烯烃具体是15kg乙烯-α烯烃共聚物(α烯烃为丁烯，密度为0.90g/cm3，和25kg的乙烯-丙烯酸丁酯共聚物；
第一芯层2：聚酰胺50kg；第二芯层3：乙烯-乙烯醇共聚物层100kg；第三芯层4：98kg偏二氯乙烯-马来酸酐共聚合物(熔点150℃、密度1.7g/cm3)和2kg的环氧大豆油；第四芯层5：线性低密度聚乙烯50kg，密度0.90g/cm3，熔融指数为0.35g/10min；内层6：线性中密度聚乙烯50kg，密度0.92g/cm3，熔融指数为0.70g/10min；各层粘合层7的原料相同，均为5kg马来酸酐改性乙烯聚合物。
制备方法与实施例1相同。
经检测，上述5个实施例与目前市面上销售的常规多层共挤包装膜(单芯层聚偏二氯乙烯)的气体阻隔性实验检测结果见下表：
经检测，上述5个实施例与目前市面上销售的常规多层共挤包装膜(单芯层聚偏二氯乙烯)的各项物性参数检测见下表：
除上述实验以外，本发明的高气体阻隔性能的多层共挤包装膜，其在耐低温性，挥发性，抗粘连爽滑性、制袋性及抗污性方面也均优于目前市面上的同类产品。
以上仅是本发明的具体应用范例，对本发明的保护范围不构成任何限制。凡采用等同变换或者等效替换而形成的技术方案，均落在本发明权利要求保护范围之内。

Claims (9)

1.一种高气体阻隔性能的多层共挤包装膜，包括表层(1)、内层(6)和它们之间的芯层，其特征在于所述芯层包含共挤复合生成的第一芯层(2)、第二芯层(3)和第三芯层(4)，以及与第三芯层(4)藉由粘合层(7)粘合的第四芯层(5)，所述第一芯层(2)与表层(1)之间，及所述第四芯层(5)与内层(6)之间也通过粘合层(7)粘合；所述第一、二、三、四芯层(2、3、4、5)的厚度比为(1～3):(1～5):(1～4)：(1～5)；并且所述的第一芯层(2)为聚酰胺层；第二芯层(3)为乙烯-乙烯醇共聚物层；第三芯层(4)为聚偏二氯乙烯层，包含由98Wt％的聚偏二氯乙烯和2Wt％的加工助剂所组成的混合物，所述聚偏二氯乙烯为偏二氯乙烯-马来酸酐共聚合物，熔点150℃、密度1.7g/cm3，所述加工助剂为环氧大豆油；第四芯层(5)为聚乙烯层。
2.根据权利要求1所述的高气体阻隔性能的多层共挤包装膜，其特征在于所述第四芯层(5)包含线性低密度聚乙烯、超低密度聚乙烯、线性中密度聚乙烯中的一种或几种的混合物，密度0.90～0.92g/cm3，熔融指数均为0.35～0.78g/10min。
3.根据权利要求1所述的高气体阻隔性能的多层共挤包装膜，其特征在于所述表层(1)为聚酰胺、聚烯烃和聚酯中的一种或两种按任意比例的混合物。
4.根据权利要求1所述的高气体阻隔性能的多层共挤包装膜，其特征在于所述表层(1)包含聚酰胺、聚烯烃和聚酯，聚酰胺的重量范围为20％～40％，聚烯烃的重量范围为0％～40％，聚酯的重量范围为40％～80％。
5.根据权利要求3或4所述的高气体阻隔性能的多层共挤包装膜，其特征在于；所述聚烯烃包含树脂a和树脂b，其中树脂a的重量含量范围为0％～60％，树脂b的重量含量范围为40％～100％；所述树脂a密度为0.88～0.917g/cm3，系乙烯-α烯烃共聚物或多种乙烯-α烯烃共聚物的混合物，其中α烯烃是丙烯、丁烯、己烯-1或辛烯-1，且重量含量为1％～20％；所述树脂b为乙烯与甲基丙烯酸、丙烯酸、醋酸乙烯酯、丙烯酸丁酯或丙烯酸乙酯的共聚物，其中羧酸单体的重量含量为5％～25％。
6.根据权利要求1所述的高气体阻隔性能的多层共挤包装膜，其特征在于所述内层(6)为聚乙烯层，包含线性低密度聚乙烯、超低密度聚乙烯、线性中密度聚乙烯中的一种或几种的混合物，密度0.90～0.92g/cm3，熔融指数均为0.35～0.78g/10min。
7.根据权利要求1所述的高气体阻隔性能的多层共挤包装膜，其特征在于所述第一芯层(2)、第二芯层(3)、第三芯层(4)和第四芯层(5)的总厚度为12～20微米。
8.根据权利要求1或7所述的高气体阻隔性能的多层共挤包装膜，其特征在于所述表层(1)的厚度为8～10微米，内层(6)的厚度范围是19～24微米，所述每层粘合层(7)的厚度均为3～5微米。
9.根据权利要求1所述的高气体阻隔性能的多层共挤包装膜，其特征在于所述粘合层(7)包含乙烯-醋酸乙烯酯共聚物或马来酸酐改性乙烯聚合物，包含乙烯-醋酸乙烯酯共聚物时，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物中醋酸乙烯酯的重量百分含量为5％～25％，密度为0.93～0.94g/cm3。
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