CN108176573B - 一种低温热封涂布膜及其制造方法 - Google Patents

一种低温热封涂布膜及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种低温热封涂布膜及其制造方法，该涂布膜包括基材和基材表面的涂料层，涂料层与基材之间设有底胶层，所述的底胶层为水性聚氨酯涂料烘干后形成的涂层，所述的涂料层是由本发明通过聚合乳化制得的低温热封涂料，通过涂布工艺涂布于底胶层上烘干后形成的涂层，所述的低温热封涂料由含有下述重量含量的原料制备而成：软水75～80％，乙烯－丙烯酸共聚物12～17％，氨基树脂4～8％，乳化剂2～5％，引发剂0.5～2％，消泡剂0.3～1％，pH调节剂0.1～0.3％；所述的基材为BOPP薄膜，其厚度为20‑35um；该涂布膜起封温度低，70℃时热封强度为≥3N/15mm，制造工艺简单。

Description

一种低温热封涂布膜及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种低温热封涂布膜及其制造方法，属于新型高分子材料领域，适用于巧克力、口香糖等热敏性食品的包装。
背景技术
巧克力、口香糖作为一种非常脆弱的食品，对包装材料有较高的要求,其包装膜必须具有低温热封性能(70℃时热封强度≥3N/15mm)。目前现有的巧克力包装主要使用镀铝或铝箔复合双向拉伸聚丙烯薄膜(以下简称BOPP薄膜)，通过涂布热熔胶实现低温度起封。虽然此类复合膜能满足巧克力包装的要求，但都存在一定的缺陷。由于采用了铝箔或镀箔，表现为耐折性差，耐撕裂度差，成本高，非透明包装。这种复合膜类相较于涂布薄膜仍处于劣势，涂布薄膜不仅少了一道复合工序，节约了铝箔材料，还实现了透明包装，减少使用金属铝，做到了环保包装。但现有的涂布膜热封强度达到3N/15mm时的热封温度约为100-120℃。因此，如果可以开发出一种在70℃时热封强度就达到≥3N/15mm的涂布膜，就可在巧克力包装业全面取代镀锡或镀铝膜复合BOPP膜，实现环保包装，节约了自然资源，同时又开拓了涂布膜的应用，对巧克力加工业及涂布膜行业的发展有着重大意义。
发明内容
本发明的目的在于克服现有涂布膜包装时存在的起封温度偏高、热封强度偏低等缺陷，提供一种起封温度低、用于热敏食品包装的低温热封涂布膜及其制造方法。
本发明提供的低温热封涂布膜，其包括基材和基材表面的涂料层，涂料层与基材之间有底胶层，所述的底胶层为水性聚氨酯涂料烘干后形成的涂层，所述的涂料层是由本发明通过聚合乳化制得的低温热封涂料，通过涂布工艺涂布于底胶层上烘干后形成的涂层，所述的低温热封涂料由含有下述重量含量的原料制备而成：软水75～80％，乙烯－丙烯酸共聚物(简称EAA共聚物)12～17％，氨基树脂4～8％，乳化剂2～5％，引发剂0.5～2％，消泡剂0.3～1％，pH调节剂0.1～0.3％；
所述EAA共聚物的熔点为50～70℃；
所述乳化剂为OP-10、TX-10任一种或以任意比例混合；
所述引发剂为叔丁基过氧化氢；
所述消泡剂为乙二醇；
所述pH调节剂为氨水。
所述的基材为BOPP薄膜，其厚度为20-35um。
本发明还提供一种上述低温热封涂布薄膜的制造方法，该方法包括如下步骤：
(一)低温热封涂料的制备
(1)原料的配制：
在配料罐中先加入10％的软水，再加入称好的引发剂，开启搅拌进行充分溶解混合，制成混合引发剂溶液；
在配料罐中先加入20％的软水，再加入称好的乳化剂，开启搅拌进行充分溶解混合，制成乳化剂溶液；
在反应釜中先加入70％的软水，再加入称好的EAA共聚物和氨基树脂，关闭反应釜的各个进出口阀门，开启真空泵对反应釜内进行抽真空，当压力达到﹣0.08MPa再往里面通氮气，通过抽真空→加氮气→抽真空的方式置换3次，将反应釜内的氧气排空。
(2)涂料乳化反应：
将反应釜搅拌速度开到1500～2000r/min，并开启加热，当温度达到60～80℃后，保温半个小时，通过计量泵分别把配制好的引发剂溶液和乳化剂溶液加到反应釜内，加料速度控制在3～4h内加完；当压力降至0.01MPa，继续升温至85℃，保持2h，使残余的物料充分乳化反应完成后，加入pH调节剂和消泡剂，静置冷却后过滤出料，得到固含量为20～25％的低温热封涂料。
(二)低温热封涂布膜的制造
先将20～35um BOPP基材薄膜进行电晕处理，使基材表面张力达到≥41达因。采用逆转辊吻式涂布方式将水性聚氨酯底胶均匀涂覆到基材薄膜上，涂布量为0.1～0.5g/m2，涂布速度为150～200m/min，并通过热空气进行烘干，烘干温度为100～120℃；再将制得的低温热封涂料均匀涂布在已烘干的底胶层上，涂布量为0.8～1.5g/m2，涂布速度为150～200m/min。最后，通过远红外对涂布完成的薄膜进行烘干，烘干温度为100～120℃,烘干后收卷并将其放置在40℃条件下固化2天，制得本发明的低温热封涂布膜，经性能测试，70℃时热封强度≥3N/15mm(检测标准为GB/T 22638.7-2016)。
本发明与现有技术相比有以下优点：本发明由于加入了适量的氨基树脂跟EAA分子链中的羧基团进行交联反应，产生致密性的分子团，使涂料层在70℃时达到了优异的热封强度(热封强度≥3N/15mm)，同时选用了适合类型的乳化剂，在高速搅拌使用下，可有效地提高涂料的整体玻璃化温度，避免了终端包装产品在运输过程中涂层反粘得情况，非常符合目前热敏性食品包装材料要求；而且本发明制造工艺简单，无需用到有机溶剂，安全环保。
具体实施方式
实施例1：
(一)低温热封涂料的制备
1.原料的配制：
(1)、在配料罐中先加入4kg的软水，再加入称好的引化剂，开启搅拌进行充分溶解混合，制成混合引发剂溶液；
(2)、在配料罐中先加入8kg的软水，再加入称好的乳化剂，开启搅拌进行充分溶解混合，制成乳化剂溶液；
(3)、在反应釜中先加入28kg的软水，再加入称好的EAA共聚物和氨基树脂，关闭反应釜的各个进出口阀门，开启真空泵对反应釜内进行抽真空，当压力达到﹣0.08MPa再往里面通氮气，通过抽真空→加氮气→抽真空的方式置换3次，将反应釜内的氧气排空。
2.涂料乳化反应：
将反应釜搅拌速度开到1500r/min，并开启加热，当温度达到80℃后，保温半个小时，通过计量泵分别把配制好的引发剂溶液和乳化剂溶液加到反应釜内，加料速度控制在3小时内加完。当压力降至0.01MPa后，继续将温度升至85℃，保持2h，使残余的物料充分乳化反应完成后，加入pH调节剂和消泡剂，静置冷却后过滤出料，得到的固含量20％的低温热封涂料。
(二)低温热封涂布膜的制造
先将20umBOPP基材薄膜进行电晕处理，使基材表面张力达到41达因。采用逆转辊吻式涂布方式将水性聚氨酯底胶均匀涂覆到基材薄膜上，涂布量为0.1g/m2，涂布速度为150m/min，并通过热空气进行烘干，烘干温度为100℃；再将制得的低温热封涂料均匀涂布在已烘干的底胶层上，涂布量为0.8g/m2，涂布速度为150m/min。最后，通过远红外对涂布完成的薄膜进行烘干，烘干温度为100℃,烘干后收卷并将其放置在40℃条件下固化2天，制得本发明的低温热封涂布薄膜。经性能测试，70℃时热封强度为3.9N/15mm(GB/T22638.7-2016)。
实施例2：
(一)低温热封涂料的制备
1.原料的配制：
(1)、在配料罐中先加入5.625kg的软水，然后加入称好的引发剂，开启搅拌进行充分溶解混合，制成混合引发剂溶液；
(2)、在配料罐中先加入11.25kg的软水，然后加入称好的乳化剂，开启搅拌进行充分溶解混合，制成乳化剂溶液；
(3)、在反应釜中先加入39.375kg的软水，然后加入称好的EAA共聚物和氨基树脂，关闭反应釜的各个进出口阀门，开启真空泵对反应釜内进行抽真空，当压力达到﹣0.08MPa后再往里面通氮气，通过抽真空→加氮气→抽真空的方式置换3次，将反应釜内的氧气排空。
2.涂料乳化反应：
将反应釜搅拌速度开到2000r/min，并开启加热，当温度达到60℃后，保温半个小时，通过计量泵分别把配制好的引发剂溶液和乳化剂溶液加到反应釜内，加料速度控制在3.3小时内加完。当压力降至0.01MPa后，继续将温度升至85℃，保持2h，使残余的物料充分乳化反应完成后，加入pH调节剂和消泡剂，静置冷却后过滤出料，得到的固含量25％的低温热封涂料。
(二)低温热封涂布膜的制造
先对将35umBOPP基材薄膜进行电晕处理，使基材表面张力达到41达因。采用逆转辊吻式涂布方式将水性聚氨酯底胶均匀涂覆到基材薄膜上，涂布量为0.2g/m2，涂布速度为180m/min；并通过热空气进行烘干，烘干温度为105℃；再将制得的低温热封涂料均匀涂布在已烘干的底胶层上，涂布量为1.0g/m2，涂布速度为180m/min。最后，通过远红外对涂布完成的薄膜进行烘干，烘干温度为110℃,烘干后收卷并将其放置在40℃条件下固化2天，制得本发明的低温热封涂布薄膜。经性能测试，70℃时热封强度为3.0N/15mm(GB/T22638.7-2016)。
实施例3：
(一)低温热封涂料的制备
1.原料的配制：
(1)、在配料罐中先加入9.5kg的软水，然后加入称好的引化剂，开启搅拌进行充分溶解混合，制成混合引发剂溶液；
(2)、在配料罐中先加入19kg的软水，然后加入称好的乳化剂，开启搅拌进行充分溶解混合，制成乳化剂溶液；
(3)、在反应釜中先加入66.5kg的软水，然后加入称好的EAA共聚物和氨基树脂，关闭反应釜的各个进出口阀门，开启真空泵对反应釜内进行抽真空，当压力达到﹣0.08MPa后再往里面通氮气，通过抽真空→加氮气→抽真空的方式置换3次，将反应釜内的氧气排空。
2.涂料乳化反应：
将反应釜搅拌速度开到1600r/min，并开启加热，当温度达到75℃后，保温半个小时，通过计量泵分别把配制好的引发剂溶液和乳化剂溶液加到反应釜内，加料速度控制在3.6小时内加完。当压力降至0.01MPa后，继续将温度升至85℃，保持2h，使残余的物料充分乳化反应完成后，加入pH调节剂和消泡剂，静置冷却后过滤出料，得到的固含量24％的低温热封涂料。
(二)低温热封涂布膜的制造
先对将32umBOPP基材薄膜进行电晕处理，使基材表面张力达到41达因。采用逆转辊吻式涂布方式将水性聚氨酯底胶均匀涂覆到基材薄膜上，涂布量为0.3g/m2，涂布速度为175m/min；并通过热空气进行烘干，烘干温度为105℃；再将制得的低温热封涂料均匀涂布在已烘干的底胶层上，涂布量为0.8g/m2，涂布速度为175m/min。最后，通过远红外对涂布完成的薄膜进行烘干，烘干温度为105℃,烘干后收卷并将其放置在40℃条件下固化2天，制得本发明的低温热封涂布薄膜。经性能测试，70℃时热封强度为3.6N/15mm(GB/T22638.7-2016)。
实施例4：
(一)低温热封涂料的制备
1.原料的配制：
(1)、在配料罐中先加入11.4kg的软水，然后加入称好的引化剂，开启搅拌进行充分溶解混合，制成混合引发剂溶液；
(2)、在配料罐中先加入22.8kg的软水，然后加入称好的乳化剂，开启搅拌进行充分溶解混合，制成乳化剂溶液；
(3)、在反应釜中先加入79.8kg的软水，然后加入称好的EAA共聚物和氨基树脂，关闭反应釜的各个进出口阀门，开启真空泵对反应釜内进行抽真空，当压力达到﹣0.08MPa后再往里面通氮气，通过抽真空→加氮气→抽真空的方式置换3次，将反应釜内的氧气排空。
2.涂料乳化反应：
将反应釜搅拌速度开到1900r/min，并开启加热，当温度达到65℃后，保温半个小时，通过计量泵分别把配制好的引发剂溶液和乳化剂溶液加到反应釜内，加料速度控制在3.8小时内加完。当压力降至0.01MPa后，继续将温度升至85℃，保持2h，使残余的物料充分乳化反应完成后，加入pH调节剂和消泡剂，静置冷却后过滤出料，得到的固含量24％的低温热封涂料。
(二)低温热封涂布膜的制造
先将22umBOPP基材薄膜进行电晕处理，使基材表面张力达到41达因。采用逆转辊吻式涂布方式将水性聚氨酯底胶均匀涂覆到基材薄膜上，涂布量为0.5g/m2，涂布速度为200m/min；并通过热空气进行烘干，烘干温度为110℃；再将制得的低温热封涂料均匀涂布在已烘干的底胶层上，涂布量为1.5g/m2，涂布速度为190m/min。最后，通过远红外对涂布完成的薄膜进行烘干，烘干温度为120℃,烘干后收卷并将其放置在40℃条件下固化2天，制得本发明的低温热封涂布薄膜。经性能测试，70℃时热封强度为3.2N/15mm(GB/T22638.7-2016)。
实施例5：
(一)低温热封涂料的制备
1.原料的配制：
(1)、在配料罐中先加入15.6kg的软水，然后加入称好的引化剂，开启搅拌进行充分溶解混合，制成混合引发剂溶液；
(2)、在配料罐中先加入31.2kg的软水，然后加入称好的乳化剂，开启搅拌进行充分溶解混合，制成乳化剂溶液；
(3)、在反应釜中先加入109.2kg的软水，然后加入称好的EAA共聚物和氨基树脂，关闭反应釜的各个进出口阀门，开启真空泵对反应釜内进行抽真空，当压力达到﹣0.08MPa后再往里面通氮气，通过抽真空→加氮气→抽真空的方式置换3次，将反应釜内的氧气排空。
2.涂料乳化反应：
将反应釜搅拌速度开到1700r/min，并开启加热，当温度达到70℃后，保温半个小时，通过计量泵分别把配制好的引发剂溶液和乳化剂溶液加到反应釜内，加料速度控制在4小时内加完。当压力降至0.01MPa后，继续将温度升至85℃，保持2h，使残余的物料充分乳化反应完成后，加入pH调节剂和消泡剂，静置冷却后过滤出料，得到的固含量22％的低温热封涂料。
(二)低温热封涂布膜的制造
先对将25umBOPP基材薄膜进行电晕处理，使基材表面张力达到41达因。采用逆转辊吻式涂布方式将水性聚氨酯底胶均匀涂覆到基材薄膜上，涂布量为0.4g/m2，涂布速度为160m/min；并通过热空气进行烘干，烘干温度为110℃；再将制得的低温热封涂料均匀涂布在已烘干的底胶层上，涂布量为1.2g/m2，涂布速度为160m/min。最后，通过远红外对涂布完成的薄膜进行烘干，烘干温度为110℃,烘干后收卷并将其放置在40℃条件下固化2天，制得本发明的低温热封涂布薄膜。经性能测试，70℃时热封强度为3.4N/15mm(GB/T22638.7-2016)。
实施例6：
(一)低温热封涂料的制备
1.原料的配制：
(1)、在配料罐中先加入19.25kg的软水，然后加入称好的引化剂，开启搅拌进行充分溶解混合，制成混合引发剂溶液；
(2)、在配料罐中先加入38.5kg的软水，然后加入称好的乳化剂，开启搅拌进行充分溶解混合，制成乳化剂溶液；
(3)、在反应釜中先加入134.75kg的软水，然后加入称好的EAA共聚物和氨基树脂，关闭反应釜的各个进出口阀门，开启真空泵对反应釜内进行抽真空，当压力达到﹣0.08MPa后再往里面通氮气，通过抽真空→加氮气→抽真空的方式置换3次，将反应釜内的氧气排空。
2.涂料乳化反应：
将反应釜搅拌速度开到1800r/min，并开启加热，当温度达到68℃后，保温半个小时，通过计量泵分别把配制好的引发剂溶液和乳化剂溶液加到反应釜内，加料速度控制在3.5小时内加完。当压力降至0.01MPa后，继续将温度升至85℃，保持2h，使残余的物料充分乳化反应完成后，加入pH调节剂和消泡剂，静置冷却后过滤出料，得到的固含量23％的低温热封涂料。
(二)低温热封涂布膜的制造
先将35umBOPP基材薄膜进行电晕处理，使基材表面张力达到41达因。采用逆转辊吻式涂布方式将水性聚氨酯底胶均匀涂覆到基材薄膜上，涂布量为0.2g/m2，涂布速度为200m/min；并通过热空气进行烘干，烘干温度为120℃；再将制得的低温热封涂料均匀涂布在已烘干的底胶层上，涂布量为1.4g/m2，涂布速度为200m/min。最后，通过远红外对涂布完成的薄膜进行烘干，烘干温度为120℃,烘干后收卷并将其放置在40℃条件下固化2天，制得本发明的低温热封涂布薄膜。经性能测试，70℃时热封强度为4.0N/15mm(GB/T22638.7-2016)。
实施例7：
(一)低温热封涂料的制备
1.原料的配制：
(1)、在配料罐中先加入23.7kg的软水，然后加入称好的引化剂，开启搅拌进行充分溶解混合，制成混合引发剂溶液；
(2)、在配料罐中先加入47.4kg的软水，然后加入称好的乳化剂，开启搅拌进行充分溶解混合，制成乳化剂溶液；
(3)、在反应釜中先加入1659kg的软水，然后加入称好的EAA共聚物和氨基树脂，关闭反应釜的各个进出口阀门，开启真空泵对反应釜内进行抽真空，当压力达到﹣0.08MPa后再往里面通氮气，通过抽真空→加氮气→抽真空的方式置换3次，将反应釜内的氧气排空。
2.涂料乳化反应：
将反应釜搅拌速度开到1750r/min，并开启加热，当温度达到77℃后，保温半个小时，通过计量泵分别把配制好的引发剂溶液和乳化剂溶液加到反应釜内，加料速度控制在3.7小时内加完。当压力降至0.01MPa后，继续将温度升至85℃，保持2h，使残余的物料充分乳化反应完成后，加入pH调节剂和消泡剂，静置冷却后过滤出料，得到的固含量21％的低温热封涂料。
(二)低温热封涂布膜的制造
先将30umBOPP基材薄膜进行电晕处理，使基材表面张力达到41达因。采用逆转辊吻式涂布方式将水性聚氨酯底胶均匀涂覆到基材薄膜上，涂布量为0.4g/m2，涂布速度为195m/min；并通过热空气进行烘干，烘干温度为105℃；再将制得的低温热封涂料均匀涂布在已烘干的底胶层上，涂布量为0.9g/m2，涂布速度为195m/min。最后，通过远红外对涂布完成的薄膜进行烘干，烘干温度为105℃,烘干后收卷并将其放置在40℃条件下固化2天，制得本发明的低温热封涂布薄膜。经性能测试，70℃时热封强度为3.9N/15mm(GB/T22638.7-2016)。

Claims (5)

1.一种低温热封涂布膜的制造方法，其特征在于，该涂布膜包括基材和基材表面的涂料层，涂料层与基材之间设有底胶层，所述的底胶层为水性聚氨酯涂料烘干后形成的涂层，所述的涂料层是由聚合乳化制得的低温热封涂料，通过涂布工艺涂布于底胶层上烘干后形成的涂层；所述低温热封涂料由下述重量含量的原料制备而成：软水75～80％，乙烯-丙烯酸共聚物12～17％，氨基树脂4～8％，乳化剂2～5％，引发剂0.5～2％，消泡剂0.3～1％，pH调节剂0.1～0.3％；该方法包括如下步骤：
(1)低温热封涂料的制备
原料的配制：
在配料罐中先加入10％的软水，再加入称好的引发剂，开启搅拌进行充分溶解混合，制成混合引发剂溶液；
在配料罐中先加入20％的软水，再加入称好的乳化剂，开启搅拌进行充分溶解混合，制成乳化剂溶液；
在反应釜中先加入70％的软水，再加入称好的乙烯-丙烯酸共聚物和氨基树脂，关闭反应釜的各个进出口阀门，开启真空泵对反应釜内进行抽真空，当压力达到-0.08MPa再往里面通氮气，通过抽真空、加氮气、真空的方式置换3次，将反应釜内的氧气排空；
涂料乳化反应：
将反应釜搅拌速度开到1500～2000r/min，并开启加热，当温度达到60～80℃后，保温半个小时，通过计量泵分别把配制好的引发剂溶液和乳化剂溶液加到反应釜内，加料速度控制在3～4h内加完；当压力降至0.01MPa，继续升温至85℃，保持2h，使残余的物料充分乳化反应完成后，加入pH调节剂和消泡剂，静置冷却后过滤出料，得到固含量为20～25％的低温热封涂料；
(2)低温热封涂布膜的制造
先将20～35μm BOPP基材薄膜进行电晕处理，使基材表面张力达到≥41达因，采用逆转辊吻式涂布方式将水性聚氨酯底胶均匀涂覆到基材薄膜上，涂布量为0.1～0.5g/m2，涂布速度为150～200m/min，并通过热空气进行烘干，烘干温度为100～120℃；再将制得的低温热封涂料均匀涂布在已烘干的底胶层上，涂布量为0.8～1.5g/m2，涂布速度为150～200m/min；最后，通过远红外对涂布完成的薄膜进行烘干，烘干温度为100～120℃，烘干后收卷并将其放置在40℃条件下固化2天，制得低温热封涂布膜。
2.根据权利要求1所述的一种低温热封涂布膜的制造方法，其特征在于，所述乙烯-丙烯酸共聚物的熔点为50～70℃。
3.根据权利要求1所述的一种低温热封涂布膜的制造方法，其特征在于，所述乳化剂为OP-10、TX-10任一种或以任意比例混合。
4.根据权利要求1所述的一种低温热封涂布膜的制造方法，其特征在于，所述引发剂为叔丁基过氧化氢。
5.根据权利要求1所述的一种低温热封涂布膜的制造方法，其特征在于，所述消泡剂为乙二醇。
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