CN105128370A - 一种高柔软性bopp薄膜的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高柔性BOPP薄膜的制备方法，包括以下步骤：将聚丙烯、三元乙丙橡胶与低密度聚乙烯或超低密度聚乙烯通过物理方法混合均匀；将所得的混合物通过双螺杆挤出机共混挤出，挤出的熔体经水冷、切粒后得到粒料；将所得的粒料通过单螺杆挤出机挤出流延后得到厚度为200-400μm的铸片；将铸片剪裁成130×130mm2尺寸，并通过薄膜双向拉伸装置对铸片进行双向同步拉伸，其中流延方向的拉伸倍率为5倍，横向的拉伸倍率为5至7倍；将拉伸后得到的薄膜进行热定型处理，得到高柔软性BOPP薄膜成品；基于本发明方法制备得到的BOPP薄膜可用于柔性基材的包装，具有较高的产品附加价值。
Description
技术领域
本发明涉及BOPP薄膜制备方法，特别是一种提高BOPP薄膜柔软性的制备方法。
背景技术
BOPP（即双向拉伸聚丙烯）薄膜，具有优异的力学、光学性能而被广泛应用，如食品、香烟包装等。随着国内薄膜厂商大量引进高产能的BOPP生产线，BOPP市场产能过剩现象日趋严重，产品利润微薄。如何利用现有生产线生产差异化、高附加值薄膜产品是薄膜企业亟需解决的问题，亦是企业长久生存的根本。BOPP在加工中，纵横向拉伸倍率约40倍，薄膜中晶体高度取向，同时薄膜具有较高的结晶度，因而薄膜具有较好的力学性能及挺度。然而高挺度薄膜在柔性基材包装领域存在贴附不严实现象而无法使用。如何在保证BOPP优异力学性能的同时，增加其柔软性，使其用于柔性基材包装，提高产品的附件值已成为急待解决的难题之一。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于克服上述现有技术的不足，在保证BOPP薄膜力学、光学性能的同时，提供一种高柔软性BOPP薄膜制备方法，基于该制备方法得到的BOPP薄膜可用于柔性基材的包装，产品具有较高的附加值。
为此本发明设计采用如下方案：
一种高柔性BOPP薄膜的制备方法，包括以下步骤：
1）将聚丙烯、三元乙丙橡胶与低密度聚乙烯或超低密度聚乙烯通过物理方法混合均匀；
2）将步骤1）所得的混合物通过双螺杆挤出机共混挤出，挤出的熔体经水冷、切粒后得到粒料；
3）将步骤2）所得的粒料通过单螺杆挤出机挤出流延后得到厚度为200-400μm的铸片；
4）将铸片剪裁成130×130mm2尺寸，并通过薄膜双向拉伸装置对铸片进行双向同步拉伸，其中流延方向的拉伸倍率为5倍，横向的拉伸倍率为5至7倍；
5）将拉伸后得到的薄膜进行热定型处理，得到高柔软性BOPP薄膜成品。
进一步，所述混合物中各组分的质量百分比为：聚丙烯占65%或70%，三元乙丙橡胶占5%，低密度聚乙烯或超低密度聚乙烯占35%或30%。
进一步，所述步骤2）中双螺杆挤出机的螺杆各区段温度设定为170℃、190℃、210℃、235℃、235℃，机头温度设定为235℃。
进一步，所述步骤3）中单螺杆挤出机挤出流延时螺杆各段温度设定为170℃、200℃、225℃、235℃，口模温度设定为240℃，流延辊的温度设定为30-50℃。
进一步，所述铸片在双向同步拉伸前进行预热处理，预热温度为90-110℃，预热时间为90-150s。
进一步，所述步骤4）中双向同步拉伸的拉伸温度为140-150℃，拉伸速度为10-20mm/s。
进一步，所述步骤5）中薄膜热定型温度为150-155℃，热定型时间为5-10min。
本发明的有益效果在于：
本发明从原料配方及拉伸工艺方面对传统的BOPP薄膜制备方法做出改进；在原料配方方面：聚丙烯在三元乙丙橡胶的作用下，添加低密度聚乙烯或超低密度聚乙烯，不会影响聚丙烯双向拉伸成膜性；同时添加的低密度聚乙烯或超低密度聚乙烯价格低廉，不会增加BOPP薄膜产品的原料成本，同时大幅提高BOPP薄膜的柔软性。
从薄膜拉伸加工工艺的角度，通过对整个工艺过程中温度、拉伸速度、拉伸倍率等控制，降低薄膜中晶体的取向度，提高了BOPP薄膜成品的柔软性。
实际检测中，通过本发明的方法所制备的BOPP薄膜和传统BOPP薄膜相比，杨氏模量显著降低，薄膜对折闭环高度明显减小，薄膜的柔软性得到了显著提高，通过本发明方法生产的BOPP薄膜可用于高附加值柔性基材包装。
附图说明
下面结合附图就本发明的具体实施方式作进一步说明，其中：
图1是各实施例与对比实施例所得的BOPP薄膜对折闭环高度对比图；
图2是各实施例及对比实施例中铸片双向拉伸时横向拉伸拉力随拉伸比例的演化曲线；
图3是各实施例及对比实施例中所得BOPP薄膜对折闭环高度柱状图；
图4是各实施例及对比实施例中所得BOPP薄膜的杨氏模量柱状图。
具体实施方式
对比实施例
选用熔体流动指数为3g/10min的聚丙烯作为原料,通过双螺杆挤出机共混造粒；共混时双螺杆挤出机螺杆各段及机头温度分别设定为170℃、190℃、210℃、235℃、235℃、235℃；共混得到的粒料经挤出流延得到铸片。挤出时单螺杆挤出机从加料口到口模温度分别设定为170℃、200℃、225℃、235℃、240℃，以300mm/min的螺杆挤出速率从狭缝口模中挤出熔体，调节风刀角度，使得压缩空气吹向熔体与流延辊相切的地方，熔体经40℃流延辊后形成铸片，铸片厚度为600μm，其中流延辊转速为1.25rpm。采用薄膜双向拉伸装置对铸片实施双向拉伸，拉伸前铸片均裁成130×130mm2的尺寸，铸片预热温度为90℃，预热时间为90s，拉伸温度设定为135℃，拉伸速度为40mm/s，拉伸比为5（延流方向MD）×8（横向TD）；将拉伸后得到的BOPP薄膜进行热定型处理，热定型温度140℃，热定型时间为5min,然后得到高柔软性BOPP薄膜成品。
通过高精度拉力传感器采集薄膜拉伸时两个方向拉力随拉伸比例的演化，由于是双向同步拉伸，且两个方向拉力值相当，只给出了TD方向的拉力，如图3所示；将成品BOPP薄膜裁成250mm（MD）×100mm（TD）的大小，并沿MD方向对折形成闭环，以闭环的高度来表征BOPP薄膜的柔软度图，高度参照图1中的高度2所示。同时采用拉力试验机测试成品BOPP薄膜的杨氏模量（MD），以间接表征BOPP薄膜的柔软性。制得薄膜厚度、闭环高度、杨氏模量参照表一所示。
实施例1
选用熔体流动指数为3g/10min的聚丙烯作为原料,65%聚丙烯与30%低密度聚乙烯、5%三元乙丙橡胶通过双螺杆挤出机共混造粒；共混时双螺杆挤出机螺杆各段及机头温度分别设定为170℃、190℃、210℃、235℃、235℃、235℃；共混得到的粒料经挤出流延得到铸片。挤出时单螺杆挤出机从加料口到口模温度分别设定为170℃、200℃、225℃、235℃、240℃，以300mm/min的螺杆挤出速率从狭缝口模中挤出熔体，调节风刀角度，使得压缩空气吹向熔体与流延辊相切的地方，熔体经50℃流延辊后形成铸片，铸片厚度为350μm，其中流延辊转速为1.25rpm。采用薄膜双向拉伸装置对铸片实施双向拉伸，拉伸前铸片均裁成130×130mm2的尺寸，铸片预热温度为110℃，预热时间为90s，拉伸温度设定为150℃，拉伸速度为20mm/s，拉伸比为5（延流方向MD）×7（横向TD）；将拉伸后得到的BOPP薄膜进行热定型处理，热定型温度155℃，热定型时间为5min,然后得到高柔软性BOPP薄膜成品。
通过高精度拉力传感器采集薄膜拉伸时两个方向拉力随拉伸比例的演化，由于是双向同步拉伸，且两个方向拉力值相当，只给出了TD方向的拉力，如图3所示；将成品BOPP薄膜裁成250mm（MD）×100mm（TD）的大小，并沿MD方向对折形成闭环，以闭环的高度来表征BOPP薄膜的柔软度图，高度参照图1中的高度1所示。同时采用拉力试验机测试成品BOPP薄膜的杨氏模量（MD），以间接表征BOPP薄膜的柔软性。制得薄膜厚度、闭环高度、杨氏模量参照表一所示。
实施例2
选用熔体流动指数为3g/10min的聚丙烯作为原料,65%聚丙烯与30%低密度聚乙烯、5%三元乙丙橡胶通过双螺杆挤出机共混造粒；共混时双螺杆挤出机螺杆各段及机头温度分别设定为170℃、190℃、210℃、235℃、235℃、235℃；共混得到的粒料经挤出流延得到铸片。挤出时单螺杆挤出机从加料口到口模温度分别设定为170℃、200℃、225℃、235℃、240℃，以300mm/min的螺杆挤出速率从狭缝口模中挤出熔体，调节风刀角度，使得压缩空气吹向熔体与流延辊相切的地方，熔体经40℃流延辊后形成铸片，铸片厚度为200μm，其中流延辊转速为1.25rpm。采用薄膜双向拉伸装置对铸片实施双向拉伸，拉伸前铸片均裁成130×130mm2的尺寸，铸片预热温度为90℃，预热时间为120s，拉伸温度设定为145℃，拉伸速度为15mm/s，拉伸比为5（延流方向MD）×6（横向TD）；将拉伸后得到的BOPP薄膜进行热定型处理，热定型温度155℃，热定型时间为8min,然后得到高柔软性BOPP薄膜成品。
通过高精度拉力传感器采集薄膜拉伸时两个方向拉力随拉伸比例的演化，由于是双向同步拉伸，且两个方向拉力值相当，只给出了TD方向的拉力，如图3所示；将成品BOPP薄膜裁成250mm（MD）×100mm（TD）的大小，并沿MD方向对折形成闭环，以闭环的高度来表征BOPP薄膜的柔软度图，高度参照图1中的高度1所示。同时采用拉力试验机测试成品BOPP薄膜的杨氏模量（MD），以间接表征BOPP薄膜的柔软性。制得薄膜厚度、闭环高度、杨氏模量参照表一所示。
实施例3
选用熔体流动指数为3g/10min的聚丙烯作为原料,70%聚丙烯与25%超低密度聚乙烯、5%三元乙丙橡胶通过双螺杆挤出机共混造粒；共混时双螺杆挤出机螺杆各段及机头温度分别设定为170℃、190℃、210℃、235℃、235℃、235℃；共混得到的粒料经挤出流延得到铸片。挤出时单螺杆挤出机从加料口到口模温度分别设定为170℃、200℃、225℃、235℃、240℃，以300mm/min的螺杆挤出速率从狭缝口模中挤出熔体，调节风刀角度，使得压缩空气吹向熔体与流延辊相切的地方，熔体经30℃流延辊后形成铸片，铸片厚度为400μm，其中流延辊转速为1.25rpm。采用薄膜双向拉伸装置对铸片实施双向拉伸，拉伸前铸片均裁成130×130mm2的尺寸，铸片预热温度为100℃，预热时间为150s，拉伸温度设定为140℃，拉伸速度为10mm/s，拉伸比为5（延流方向MD）×5（横向TD）；将拉伸后得到的BOPP薄膜进行热定型处理，热定型温度150℃，热定型时间为10min,然后得到高柔软性BOPP薄膜成品。
通过高精度拉力传感器采集薄膜拉伸时两个方向拉力随拉伸比例的演化，由于是双向同步拉伸，且两个方向拉力值相当，只给出了TD方向的拉力，如图3所示；将成品BOPP薄膜裁成250mm（MD）×100mm（TD）的大小，并沿MD方向对折形成闭环，以闭环的高度来表征BOPP薄膜的柔软度图，高度参照图1中的高度1所示。同时采用拉力试验机测试成品BOPP薄膜的杨氏模量（MD），以间接表征BOPP薄膜的柔软性。制得薄膜厚度、闭环高度、杨氏模量参照表一所示。
上述实施例所用原料中聚丙烯为双向拉伸专用料，牌号为PPH-F03D；选用的低密度聚乙烯的牌号为2426H，超低密度聚乙烯的牌号为1095NT，三元乙丙橡胶的牌号为3720P。
参照图2所示，对比实施例的拉伸过程中有较高的应力值，而本发明方法的三个实施例的应力值相近且小于对比实例，由此可知本发明实施例中生成的BOPP薄膜的晶体取向度较小，因而薄膜有较高的柔软度。
参照图1所示，各实施例所得的BOPP薄膜成品的高度1要小于对比实施例的高度2，柔软性能更好。
参照图3和图4，可以直观的通过柱状图对比得出，无论是从杨氏模量还是对折闭环高度来看，由该本发明制备方法制得的BOPP薄膜的柔软性明显优于传统工艺制得的BOPP薄膜。
表一
| 性能 | 对比实施例 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 |
| 膜厚（μm） | 15 | 10 | 8 | 12 |
| 高度（mm) | 14 | 9.2 | 8.6 | 7.8 |
| 模量（MPa) | 2153 | 1123 | 1023 | 800 |
以上所述，仅为本发明较佳具体实施方式，但本发明保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此本发明保护范围以权利要求书的保护范围为准。
Claims (7)
1.一种高柔性BOPP薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）将聚丙烯、三元乙丙橡胶与低密度聚乙烯或超低密度聚乙烯通过物理方法混合均匀；
2）将步骤1）所得的混合物通过双螺杆挤出机共混挤出，挤出的熔体经水冷、切粒后得到粒料；
3）将步骤2）所得的粒料通过单螺杆挤出机挤出流延后得到厚度为200-400μm的铸片；
4）将铸片剪裁成130×130mm2尺寸，并通过薄膜双向拉伸装置对铸片进行双向同步拉伸，其中流延方向的拉伸倍率为5倍，横向的拉伸倍率为5至7倍；
5）将拉伸后得到的薄膜进行热定型处理，得到高柔软性BOPP薄膜成品。
2.根据权利要求1所述的一种高柔性BOPP薄膜的制备方法，其特征在于，所述混合物中各组分的质量百分比为：聚丙烯占65%或70%，三元乙丙橡胶占5%，低密度聚乙烯或超低密度聚乙烯占35%或30%。
3.根据权利要求1所述的一种高柔性BOPP薄膜的制备方法，其特征在于，所述步骤2）中双螺杆挤出机的螺杆各区段温度设定为170℃、190℃、210℃、235℃、235℃，机头温度设定为235℃。
4.根据权利要求1所述的一种高柔性BOPP薄膜的制备方法，其特征在于，所述步骤3）中单螺杆挤出机挤出流延时螺杆各段温度设定为170℃、200℃、225℃、235℃，口模温度设定为240℃，流延辊的温度设定为30-50℃。
5.根据权利要求1所述的一种高柔性BOPP薄膜的制备方法，其特征在于，所述铸片在双向同步拉伸前进行预热处理，预热温度为90-110℃，预热时间为90-150s。
6.根据权利要求1所述的一种高柔性BOPP薄膜的制备方法，其特征在于，所述步骤4）中双向同步拉伸的拉伸温度为140-150℃，拉伸速率为10-20mm/s。
7.根据权利要求1所述的一种高柔性BOPP薄膜的制备方法，其特征在于，所述步骤5）中薄膜热定型温度为150-155℃，热定型时间为5-10min。
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