CN106142785B - 一种镀锡薄板复合用双向拉伸聚酯薄膜及其制备方法 - Google Patents

一种镀锡薄板复合用双向拉伸聚酯薄膜及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种镀锡薄板复合用双向拉伸聚酯薄膜及其制备方法，该薄膜由上表层、芯层和下表层构成，所述芯层的组份为聚酯切片、共聚聚丙烯切片和乙烯基封端聚酯混合而成，其中共聚聚丙烯切片的含量为10~25wt%、乙烯基封端聚酯的含量为0.5~5 wt%；所述上表层为聚酯切片和聚酯抗粘剂构成，其中聚酯抗粘剂含量为0.10~0.50wt%、下表层由PETG和聚酯抗粘剂构成，其中聚酯抗粘剂含量为0.10~0.5wt%。采用三层共挤、双向拉伸工艺制成镀锡薄板复合用双向拉伸聚酯薄膜。产品具有断裂伸长率大、耐冲击、热稳定性高、可热封等特点，主要与镀锡薄板复合，用于制罐领域。

Description

一种镀锡薄板复合用双向拉伸聚酯薄膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及薄膜技术领域，具体涉及一种镀锡薄板复合用双向拉伸聚酯薄膜及其制备方法。
背景技术
双向拉伸聚酯薄膜是一种性能比较全面的包装薄膜，其具有透明性好、光泽度高、拉伸强度大、挺度高、断裂伸长率适中和尺寸稳定性好等特点，并具有耐热、耐寒和良好的耐化学药品等性能，适于印刷、包装、镀铝等多种领域用途广泛。但随着塑料薄膜领域的飞速发展，人们对薄膜的性能要求也越来越高，目前普通包装用双向拉伸聚酯薄膜市场已经供过于求，但在某些特殊领域的高端产品依然较为缺乏，例如用于制罐领域的镀锡薄板复合用双向拉伸聚酯薄膜。即通过在金属板的表面覆上一层致密的PET塑料薄膜，隔绝了钢板与外部环境的接触，从而避免了金属基材的氧化锈蚀。制罐传统工艺为PET薄膜和镀锡薄板之间涂覆胶水复合，这种方法虽然可以将PET薄膜附着在镀锡薄板上，但是存在一些化学胶水迁移、工艺繁琐等弊端。
另外，传统制罐工艺为三片罐，即上、下盖层和中间罐身，上、下盖层和中间罐身均需要分别与PET等材料复合，较为繁琐。随着制罐业的发展，现在逐渐由三片罐向两片罐发展。两片罐的罐身和底部连为一体，采用冲击制成，其生产速度快、产能大，但是对于附着在罐体上的PET薄膜的断裂伸长率提出更高的要求。而普通PET薄膜在断裂伸长率、热封性能、热稳定性等方面均不能满足需求。
发明内容
针对上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种镀锡薄板复合用双向拉伸聚酯薄膜及其制备方法。
本发明主要技术方案为：
一种镀锡薄板复合用双向拉伸聚酯薄膜，该双向拉伸聚酯薄膜是由上表层、芯层和下表层构成，所述芯层的组份为聚酯切片、共聚聚丙烯切片和乙烯基封端聚酯混合而成，其中共聚聚丙烯切片的含量为10～25wt％、乙烯基封端聚酯的含量为0.5～5wt％；
所述上表层的组分为聚酯切片和聚酯抗粘剂构成，其中聚酯抗粘剂的含量为0.10～0.50wt％；
所述下表层的组份是由PETG切片和聚酯抗粘剂构成，其中聚酯抗粘剂的含量为0.10～0.5wt％。
进一步方案，所述PETG切片是由对苯二甲酸(PTA)、乙二醇(EG)和以下二元醇中至少一种进行缩聚而成的，所述二元醇指1.4环己烷二甲醇、新戊二醇、丙烯二醇或二甘醇；所述聚酯抗粘剂为粒径2.5～3.5μm的二氧化硅。
进一步方案，所述双向拉伸聚酯薄膜在温度125℃、压力150N、作用时间1 秒条件下，热封面热封强度≥3.0N/15mm、纵横向断裂标称应变≥145％；在温度为150℃、时间为30分钟条件下纵向热收缩率≤2.0％、横向热收缩率≤0；在温度为200℃、时间为30分钟条件下纵横向热收缩率≤3.0％；所述双向拉伸聚酯薄膜的厚度为12～40μm。
本发明的另一个发明目的是提供上述镀锡薄板复合用双向拉伸聚酯薄膜的制备方法，其制备步骤如下：
(1)将聚酯切片在140～160℃条件下经过硫化床干燥至少20分钟后，再在干燥塔中以140～160℃干燥2～6小时；
(2)将共聚聚丙烯切片在30～90℃条件下干燥2～2.5小时；
(3)将干燥后的聚酯切片、共聚聚丙烯切片和乙烯基封端聚酯通过混合器混合，然后进入主挤出机中加热成熔融状态作为芯层的主挤熔体；
(4)将上表层的聚酯切片和聚酯抗粘剂，下表层的PETG切片和聚酯抗粘剂按配比分别加入两台辅助挤出机中经熔融、抽真空处理后得到上、下表层熔体；
(5)将主挤熔体与上、下表层熔体分别在三层模头中汇合，挤出混合熔体，其三层模头的温度为260～290℃；
(6)将混合熔体通过静电吸附丝后，再与接地的冷辊表面紧密贴附而形成铸片；
(7)将铸片从冷辊上剥离形成片材经预热后再进入纵向拉伸区域，通过双点拉伸方式完成2.0～4.5倍拉伸，然后冷却至25～45℃；
(8)将纵向拉伸后的片材经预热后进入横向拉伸区域，完成3.0～4.0倍拉伸，然后冷却；
(9)将横向拉伸后的片材经200～240℃热定型成薄膜，同时在热定型区域的换风管箱的前部加入催化剂，将横向拉伸后的片材中的低聚物催化分解为水和二氧化碳；
(10)将经热定型后的薄膜经过牵引装置牵引至测厚仪，并将检测结果反馈至三层模头，使其自动调整其挤出混合溶体的厚度；同时在牵引位置的入口处增加粉尘吸附装置对薄膜进行吸尘处理，然后对薄膜上、下表面进行电晕处理使其表面张力为52～60mN/m，最终形成厚度均匀的镀锡薄板复合用双向拉伸聚酯薄膜。
进一步方案，所述步骤(3)中主挤温度为255～285℃，所述主挤熔体经10～ 20μm孔径的碟片式过滤器过滤后其水分含量≤50ppm。
进一步方案，所述步骤(6)中静电吸附丝的电压为6～12kV、电流为6～16mA、运行速度为0～20mm/mim；所述静电吸附丝距冷辊的唇口距离为55～70mm。
进一步方案，所述步骤(7)中预热的温度为50～110℃，纵向拉伸区域的温度为110～150℃。
进一步方案，所述步骤(8)中预热的温度为100～120℃，横向拉伸区域的温度为105～145℃。
所述步骤(8)中冷却是指经1、2区温度为200～240℃，3区的温度为60～ 100℃冷却后使薄膜温度为60～80℃。
进一步方案，所述步骤(9)中催化剂为铂金。
本发明制备的双向拉伸聚酯薄膜可以和镀锡薄板在高温下直接热熔复合，而无需涂布胶黏剂，有效避免了化学胶水迁移问题，同时也节省了材料和人工成本，提高了生产效益。另外，将本发明制备的双向拉伸聚酯薄膜和镀锡薄板进行热熔复合，它们之间建立起氢键联结，两者紧密结合，具有牢度大，无有机胶黏剂迁移等优点，受到客户广泛欢迎，镀锡薄膜与薄膜之间结合面示意如下所示：
由于普通包装用双向拉伸聚酯薄膜全部为刚性苯环结构，薄膜断裂伸长率相对较小，约为90～110％，无法满足制作两片罐过程中的对断裂伸长率的要求。而本发明通过在芯层添加的质量分数为10～25wt％共聚聚丙烯切片，再加入 0.5～5％的乙烯基封端聚酯作为相容剂，促进聚酯切片和共聚聚丙烯切片在挤出机中相互融合，提高双向拉伸聚酯薄膜的断裂伸长率在145％以上。
对上、下表层材料经熔融后进行抽真空处理，从而除去原料中的低聚物、水份和杂质；在热定型区域的换风管箱的前部加入催化剂对横向拉伸后的片材中的低聚物催化分解为水和二氧化碳；并通过粉尘吸附装置对热定型后薄膜进行吸尘处理。从而彻底地除去薄膜成品中的杂质、灰尘与低聚物等，减少其对薄膜性能的影响，从而提高薄膜的热稳定性和断裂伸长率。
本发明通过在下表层加入PETG，使薄膜下表层具有可热封性能。PETG切片是由对苯二甲酸(PTA)、乙二醇(EG)和以下二元醇中至少一种进行缩聚而成的，所述二元醇指1.4环己烷二甲醇、新戊二醇、丙烯二醇或二甘醇；使得成品薄膜热封强度可达3.0N/15mm以上。
本发明通过增加调整横拉冷却段温度和风机频率，提高薄膜热定型效果，使得薄膜热稳定性能优异，在温度为150℃，时间为30分钟条件下纵向热收缩率在2.0％以下；在温度200℃时间30条件下，纵横向热收缩率在3.0％以下。
所以本发明通过在薄膜的下 表层加入PETG切片，芯层引入共聚聚丙烯切片，再进行制备方法改进，产出镀锡薄板复合用双向拉伸聚酯薄膜具有可热封性能的同时还具备高断裂伸长率和优良的高温下热稳定性等特点。
本发明根据新型制罐产业发展，对聚酯薄膜提出的新需求，通过添加共聚改性原料、工艺调整和设备改造，完成一种镀锡薄板复合用双向拉伸聚酯薄膜的制备。
具体实施方式
以下所述的实施方案，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式的限制。凡是依据本发明的技术和方法实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明的技术和方法方案的范围内。
以下实施例中均以质量百分比计。
实施例1
上表层由聚酯切片和聚酯抗粘剂构成，按重量百分比计，聚酯抗粘剂比例为0.2％，余量为聚酯切片；下表层由PETG切片和聚酯抗粘剂构成，其中聚酯抗粘剂含量为0.2％，余量为PETG切片；芯层为共聚聚丙烯切片、聚酯切片和乙烯基封端聚酯构成，其中共聚聚丙烯切片5％，乙烯基封端聚酯的含量为5％，余量为聚酯切片。
该薄膜按下列方法进行：
(1)将聚酯切片在140～160℃条件下经过硫化床干燥至少20分钟后，再在干燥塔中以140～160℃干燥2～6小时；
(2)将共聚聚丙烯切片在30～90℃条件下干燥2～2.5小时；
(3)将干燥后的聚酯切片、共聚聚丙烯切片和乙烯基封端聚酯通过混合器混合，然后进入主挤出机中加热成熔融状态，并经10～20μm孔径的碟片式过滤器过滤后使其水分含量≤50ppm作为芯层的主挤熔体；主挤温度为255～285℃；
(4)将上表层的聚酯切片和聚酯抗粘剂，下表层的PETG切片和聚酯抗粘剂按配比分别加入两台辅助挤出机中经熔融、抽真空处理后得到上、下表层熔体；
(5)将主挤熔体与上、下表层熔体分别在三层模头中汇合，挤出混合熔体，其三层模头的温度为260～290℃；
(6)将混合熔体通过静电吸附丝后，再与接地的冷辊表面紧密贴附而形成铸片；
(7)将铸片从冷辊上剥离形成片材经50～110℃预热后再进入温度为110～ 150℃的纵向拉伸区域，通过双点拉伸方式完成2.0～4.5倍拉伸，然后冷却至 25～45℃；
(8)将纵向拉伸后的片材经100～120℃预热后进入温度为105～145℃横向拉伸区域，完成3.0～4.0倍拉伸；然后经1、2区温度为200～240℃，3区的温度为60～100℃冷却后，使薄膜温度为60～80℃。
(9)将横向拉伸后的片材经200～240℃热定型成薄膜，同时在热定型区域的换风管箱的前部加入催化剂铂金，将横向拉伸后的片材中的低聚物催化分解为水和二氧化碳；
(10)将经热定型后的薄膜经过牵引装置牵引至测厚仪，并将检测结果反馈至三层模头，使其自动调整其挤出混合溶体的厚度；同时在牵引位置的入口处增加粉尘吸附装置对薄膜进行吸尘处理，然后对薄膜上、下表面进行电晕处理使其表面张力为52～60mN/m，最终形成厚度均匀的镀锡薄板复合用双向拉伸聚酯薄膜。
进一步方案，上述静电吸附丝的电压为6～12kV、电流为6～16mA、运行速度为0～20mm/mim；所述静电吸附丝距冷辊的唇口距离为55～70mm。
实施例2
上表层由聚酯切片和聚酯抗粘剂构成，按重量百分比计，聚酯抗粘剂比例为0.2％，余量为聚酯切片；下表层由PETG切片和聚酯抗粘剂构成，其中聚酯抗粘剂含量为0.2％，余量为PETG切片；芯层为共聚聚丙烯、乙烯基封端聚酯和聚酯切片构成，其中共聚聚丙烯10％，乙烯基封端聚酯的含量为0.5％，余量为聚酯切片。
其生产方法与实施例1同。
实施例3
上表层由聚酯切片和聚酯抗粘剂构成，按重量百分比计，聚酯抗粘剂比例为0.2％，余量为聚酯切片；下表层由PETG切片和聚酯抗粘剂构成，其中聚酯抗粘剂含量为0.2％，余量为PETG切片；芯层为共聚聚丙烯切片、乙烯基封端聚酯和聚酯切片构成，其中共聚聚丙烯切片15％，乙烯基封端聚酯的含量为2％，余量为聚酯切片。
其生产方法与实施例1同。
实施例4
上表层由聚酯切片和聚酯抗粘剂构成，按重量百分比计，聚酯抗粘剂比例为0.2％，余量为聚酯切片；下表层由PETG切片和聚酯抗粘剂构成，其中聚酯抗粘剂含量为0.2％，余量为PETG切片；芯层为共聚聚丙烯、乙烯基封端聚酯和聚酯切片构成，其中共聚聚丙烯20％，乙烯基封端聚酯的含量为1％，余量为聚酯切片。
其生产方法与实施例1同。
实施例5
上表层由聚酯切片和聚酯抗粘剂构成，按重量百分比计，聚酯抗粘剂比例为0.2％，余量为聚酯切片；下表层由PETG切片和聚酯抗粘剂构成，其中聚酯抗粘剂含量为0.2％，余量为PETG切片；芯层为共聚聚丙烯切片、乙烯基封端聚酯和聚酯切片构成，其中共聚聚丙烯切片25％，乙烯基封端聚酯的含量为3％，余量为聚酯切片。
其生产方法与实施例1同。
实施例5
上表层由聚酯切片和聚酯抗粘剂构成，按重量百分比计，聚酯抗粘剂比例为0.2％，余量为聚酯切片；下表层由PETG切片和聚酯抗粘剂构成，其中聚酯抗粘剂含量为0.2％，余量为PETG切片；芯层为共聚聚丙烯切片、乙烯基封端聚酯和聚酯切片构成，其中共聚聚丙烯切片25％，乙烯基封端聚酯的含量为5％，余量为聚酯切片。
其生产方法与实施例1同。
对比例1
上表层由聚酯切片和聚酯抗粘剂构成，按重量百分比计，聚酯抗粘剂比例为0.2％，余量为聚酯切片；下表层由PETG切片和聚酯抗粘剂构成，其中聚酯抗粘剂含量为0.2％，余量为PETG切片；芯层为共聚聚丙烯、乙烯基封端聚酯和聚酯切片构成，其中共聚聚丙烯25％，乙烯基封端聚酯的含量为5％，余量为聚酯切片。
其生产方法与实施例1相比，仅将步骤(8)改为：冷却1～3区温度设定为 80～120℃，薄膜温度在60～80℃。
对比例2
上表层由聚酯切片和聚酯抗粘剂构成，按重量百分比计，聚酯抗粘剂比例为0.2％，余量为聚酯切片；下表层由PETG切片和聚酯抗粘剂构成，其中聚酯抗粘剂含量为0.2％，余量为PETG切片；芯层为100％聚酯切片。
其生产方法与实施例1相比，仅将步骤(8)改为：冷却1～3区温度设定为 80～120℃，控制横拉出口薄膜温度在60～80℃。
对比例3
上表层由聚酯切片和聚酯抗粘剂构成，按重量百分比计，聚酯抗粘剂比例为0.2％，余量为聚酯切片；下表层由聚酯切片和聚酯抗粘剂构成，按重量百分比计，聚酯抗粘剂比例为0.2％，余量为聚酯切片；芯层为100％聚酯切片。
其生产方法与实施例1相比，仅将步骤(8)改为：冷却1～3区温度设定为 80～120℃，控制横拉出口薄膜温度在60～80℃。
将上述实施例1～4和对比例1～3所制备的薄膜分别检测其断裂伸长率、热封强度和热收缩率。按照《塑料拉伸性能的测定》第3部分薄膜和薄片的试验条件，检测薄膜纵横向断裂伸长率；按照GB/T 16958-2008《包装用双向拉伸聚酯薄膜》中的6.5.2热收缩率检测方法，分别检测150℃和200℃30min薄膜纵横向热收缩率；按照GB/T 10003-2008《普通型双向拉伸聚丙烯薄膜》中5.8热封强度检测方法，检测薄膜热封强度。
具体结果如下表1所示。
表1实施例1～5和对比例1～3数据比对
由表1得出如下结论：
1)由实施例1～5和对比例1～3可见，随着薄膜芯层共聚聚丙烯添加量的增加，薄膜断裂伸长率逐渐增加；
2)由实施例1～5和对比例1～3可见，随横向拉伸冷却段温度的调整，薄膜热收缩率发生变化，通过调整冷却段温度，可使薄膜热收缩率控制要求以内；
3)由实施例1～5和对比例1～3可见，在下表层添加PETG切片，使薄膜具有可热封性能，且热封强度在3.0N/15mm以上。
本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种镀锡薄板复合用双向拉伸聚酯薄膜，该双向拉伸聚酯薄膜是由上表层、芯层和下表层构成，其特征在于：所述芯层的组份为聚酯切片、共聚聚丙烯切片和乙烯基封端聚酯混合而成，其中共聚聚丙烯切片的含量为10~25wt%、乙烯基封端聚酯的含量为0.5~5wt %；
所述上表层的组分为聚酯切片和聚酯抗粘剂构成，其中聚酯抗粘剂的含量为0.10~0.50wt%；
所述下表层的组份是由PETG切片和聚酯抗粘剂构成，其中聚酯抗粘剂的含量为0.10~0.5wt%；
所述双向拉伸聚酯薄膜在温度125℃、压力150N、作用时间1秒条件下，热封面热封强度≥3.0N/15mm、纵横向断裂标称应变≥145%；在温度为150℃、时间为30分钟条件下纵向热收缩率≤2.0%、横向热收缩率≤0；在温度为200℃、时间为30分钟条件下纵横向热收缩率≤3.0%。
2.根据权利要求1所述的镀锡薄板复合用双向拉伸聚酯薄膜，其特征在于：所述PETG切片是由对苯二甲酸（PTA）、乙二醇（EG）和以下二元醇中至少一种进行缩聚而成的，所述二元醇指1.4环己烷二甲醇、新戊二醇、丙烯二醇或二甘醇；所述聚酯抗粘剂为粒径2.5~3.5μm的二氧化硅。
3.根据权利要求1所述的镀锡薄板复合用双向拉伸聚酯薄膜，其特征在于：所述双向拉伸聚酯薄膜的厚度为12~40μm。
4.一种制备如权利要求1所述的镀锡薄板复合用双向拉伸聚酯薄膜的方法，其特征在于：其制备步骤如下：
（1）将聚酯切片在140~160℃条件下经过硫化床干燥至少20分钟后，再在干燥塔中以140～160℃干燥2～6小时；
（2）将共聚聚丙烯切片在30~90℃条件下干燥2～2.5小时；
（3）将干燥后的聚酯切片、共聚聚丙烯切片和乙烯基封端聚酯通过混合器混合，然后进入主挤出机中加热成熔融状态作为芯层的主挤熔体；
（4）将上表层的聚酯切片和聚酯抗粘剂，下表层的PETG切片和聚酯抗粘剂按配比分别加入两台辅助挤出机中经熔融、抽真空处理后得到上、下表层熔体；
（5）将主挤熔体与上、下表层熔体分别在三层模头中汇合，挤出混合熔体，其三层模头的温度为260～290℃；
（6）将混合熔体通过静电吸附丝后，再与接地的冷辊表面紧密贴附而形成铸片；
（7）将铸片从冷辊上剥离形成片材经预热后再进入纵向拉伸区域，通过双点拉伸方式完成2.0～4.5倍拉伸，然后冷却至25～45℃；
（8）将纵向拉伸后的片材经预热后进入横向拉伸区域，完成3.0～4.0倍拉伸，然后冷却，所述冷却是指经1、2区温度为200～240℃， 3区的温度为60～100℃冷却后使薄膜温度为60～80℃；
（9）将横向拉伸后的片材经200～240℃热定型成薄膜，同时在热定型区域的换风管箱的前部加入催化剂，将横向拉伸后的片材中的低聚物催化分解为水和二氧化碳；
（10）将经热定型后的薄膜经过牵引装置牵引至测厚仪，并将检测结果反馈至三层模头，使其自动调整其挤出混合熔体 的厚度；同时在牵引位置的入口处增加粉尘吸附装置对薄膜进行吸尘处理，然后对薄膜上、下表面进行电晕处理使其表面张力为52～60mN/m，最终形成厚度均匀的镀锡薄板复合用双向拉伸聚酯薄膜。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）中主挤温度为255～285℃，所述主挤熔体经10～20μm孔径的碟片式过滤器过滤后其水分含量≤50ppm。
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述步骤（6）中静电吸附丝的电压为6～12kV、电流为6～16mA、运行速度为0～20mm/mim；所述静电吸附丝距冷辊的唇口距离为55～70mm。
7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述步骤（7）中预热的温度为50～110℃，纵向拉伸区域的温度为110～150℃。
8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述步骤（8）中预热的温度为100～120℃，横向拉伸区域的温度为105～145℃。
9.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述步骤（9）中催化剂为铂金。
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