CN108608707A - 一种具有遮光效果的聚烯烃交联热收缩膜及其生产工艺 - Google Patents

一种具有遮光效果的聚烯烃交联热收缩膜及其生产工艺 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种具有遮光效果的聚烯烃交联热收缩膜及其生产工艺，所述热收缩膜由外层、中间层和内层三层共挤粘结的薄膜构成，所述外层的厚度：中间层的厚度：内层的厚度比为1：4～10：1；原料通过挤出成型、辐射交联、冷却、双向同步拉伸、风环冷却、后处理后制备得到。本发明生产出的热收缩膜可实现遮光性能好，且可通过电子辐射交联的途径获得不同交联程度的制品，能同时满足优异的机械性能、耐穿刺、耐摩擦要求的同时，满足包装物的遮光需求；本发明工艺简单，且其物理机械性能优异，可满足需要遮光的商品的遮光需要，同时兼具优异的热收缩性能与机械性能，可广泛应用在食品、电子产品、医药市场等各个领域的包装需求中。

Description

一种具有遮光效果的聚烯烃交联热收缩膜及其生产工艺
技术领域
本发明涉及一种热收缩包装薄膜，尤其是涉及一种具有遮光效果的聚烯烃交联热收缩膜及其生产工艺。
背景技术
多层共挤交联收缩膜是近年来在POF收缩膜的基础上开发的一种新型高收缩率双向拉伸收缩膜。它是将多层共挤收缩膜通过高压电子束辐射，使分子之间发生交联，由线形链状结构转化为网状结构，从而使产品的物理机械性能发生改变。交联膜生产中通过不同的配方设计和交联度控制，可以制得不同性能要求的产品，适应于不同的包装设备和产品包装。聚烯烃防松弛交联热收缩膜主要有特点在于：韧性强、防松弛性能优异、收缩率高、收缩力低。聚烯烃防松弛交联热收缩膜完美解决了产品包装效果差、易松弛的难题。而目前国际上也仅有极少数发达国家有类似的产品。
日本特开平1-120503号公报、日本特开平7-319004号公报、日本特开2003-29314号公报、日本特开2008-251877号公报等公开了使用聚酯薄膜作为基底，薄膜两面设置遮光层的方法，得到的遮光膜存在光泽感高、耐热性差等问题，中国专利CN201180025082公布了一种使用在电子产品上的，以聚酰亚胺树脂与无机填料与遮光剂制得的单层遮光膜，其耐热性优异、光泽度低，但其均不能使用在包装膜当中。
很多被包装产品在生产、运输、销售过程中，需要隔绝光线，避免光线照射下产生的老化、升温、变质等现象或者隐私遮挡需求。而目前的热收缩交联膜基本上不能满足产品需求的遮光效果，至今使用在包装薄膜上的具有遮光效果的热收缩薄膜还未有公开。
发明内容
为了克服现有技术存在的不足，本发明提供了一种尺寸稳定性好、机械性能优异，且具有高遮光性、低光泽度的具有遮光效果的聚烯烃交联热收缩膜及其生产工艺。
一种具有遮光效果的聚烯烃交联热收缩膜，所述热收缩膜由外层、中间层和内层三层共挤粘结的薄膜构成，所述外层的厚度：中间层的厚度：内层的厚度比为1：4～10：1。
作为优选，所述外层原料由重量百分数为1～96％的低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、中密度聚乙烯中的一种或者两种以上的混合物，以及1～4％的抗粘剂组成；所述中间层由重量百分数为1～95％的低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯中的一种或者其混合物，1～4％的爽滑剂，5～35％的填料组成；所述内层混合原料与外层相同。
所述低密度聚乙烯述低密度聚乙烯优选上海石化2426H、燕山石化1I2A，所述线性低密度聚乙烯优选为陶氏化学2256、陶氏化学2045、NOVA Chemicals的FP120，所述中密度聚乙烯优选为陶氏化学2036、陶氏化学2042G，所述抗粘剂优选为贝斯特ABPP905、ABPP906、ABPP909，所述填料优选为安配色色母粒制造(上海)有限公司生产的白色母料11898-KD或黑色母料1900091-K。
作为优选，所述热收缩膜的厚度为9～45μm。
作为优选，所述爽滑剂为油酸酰胺、硬脂酸钙、硅酮中的一种。
一种具有遮光效果的聚烯烃交联热收缩膜的生产工艺，包括下述步骤：
(1)挤出成型：将外层、中间层、内层的原料分别按重量百分比混合均匀，通过各个料斗送往三层共挤机组的挤出机；
(2)辐射交联：将上一步骤得到的母片进行辐照加工；
(3)冷却：将交联母膜通过共挤模头形成初管膜后，通过冷却水进行骤冷工艺；
(4)双向同步拉伸：母膜穿过拉伸炉后，启动预热炉、拉伸炉对其进行加热，然后开始吹泡，对膜进行纵向、横向同时拉伸；
(5)风环冷却：双向拉伸后泡膜进入风冷却区冷却；
(6)后处理：冷却后的膜泡对分剖开后，进行冷热辊处理，先使用30～80℃热辊，再使用15～40℃冷辊处理，再进行收卷、固化后分切对折包装入库。
本发明的遮光膜由于含有聚烯烃材料使用三层共挤生产工艺，经过电子束辐射加工可使得聚烯烃C-C键交联，制得交联聚烯烃热收缩膜，且其物理机械性能得到提升，耐磨、耐穿刺性能优异；且由于其中间层包含填料母粒，因而遮光性优异。通过调节电子交联辐射剂量与遮光母料的用量，可调节薄膜的机械性能与遮光度，因而可达到耐磨性、尺寸稳定性、高遮光性、低光泽性的各种性能的平衡优异。
作为优选，步骤(1)中，所述三层共挤机组由单螺杆挤出机组成，挤出机温度160～220℃，模头采用三层叠加共挤的结构形式，包括三段温控区域，由电加热圈进行加热，挤出模具模唇间隙为1.4～1.8mm。
作为优选，步骤(2)中，辐照加工采用的辐照电流为10～30mA，辐照电压1MV，电子线束层数为双层。
作为优选，步骤(3)中，冷却水的温度约10～20℃；步骤(4)中，拉伸温度为100～115℃，吹泡过程中，纵向、横向的拉伸倍数分别为5～6、5～6.5。
作为优选，步骤(5)中，风冷却区一共三道风环，且吹向膜泡的风环的风需要经过冷却水冷却，各风环的风量均可通过风机的风门进行调节；其中通过调节第一风环的风门大小，调节膜泡位置。
作为优选，所述外层原料由重量百分数为1～96％的低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、中密度聚乙烯中的一种或者两种以上的混合物，以及1～4％的抗粘剂组成；所述中间层由重量百分数为1～95％的低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯中的一种或者其混合物，1～4％的爽滑剂，5～35％的填料组成；所述内层混合原料与外层相同。
本发明生产出的热收缩膜可实现遮光性能好(光密度高)，且可通过电子辐射交联的途径获得不同交联程度的制品，能同时满足优异的机械性能、耐穿刺、耐摩擦要求的同时，满足包装物的遮光需求。本发明工艺简单，且其物理机械性能优异，可满足需要遮光的商品的遮光需要，同时兼具优异的热收缩性能与机械性能，可广泛应用在食品、电子产品、医药市场等各个领域的包装需求中。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明所要保护的范围并不限于此。
实施例1
一种具有遮光效果的聚烯烃交联热收缩膜，所述热收缩薄膜由三层共挤粘结的薄膜构成，即外层、中间层和内层；
所述外层由质量分数25％的陶氏2256、质量分数71％的陶氏化学2036与4％的ABPP905组成，
所述中间层由重量百分比为97％陶氏化学2256，质量分数10％的11898-KD、3％的油酸酰胺组成，
所述内层与外层组成相同，
其中，所述外层的厚度：中间层的厚度：内层的厚度之比为1：4：1。
一种具有遮光效果的聚烯烃交联热收缩膜的生产工艺，包括以下步骤：
(1)挤出成型：将外层、中间层、内层的原料分别按重量百分比混合均匀，通过各个料斗送往三层共挤机组的挤出机；所述三层共挤机组由单螺杆挤出机组成，挤出机温度180℃，模头采用三层叠加共挤的结构形式，包括三段温控区域，由电加热圈进行加热，挤出模具模唇间隙为：1.6mm；
(2)辐射交联：将上一步骤得到的母片进行辐照加工，聚合物分子在辐照作用下结构发生变化，使C-C键产生交联；所采用的辐照电流为10mA，电子束电压1MV，电子线束层数为双层；
(3)冷却：将交联母膜通过共挤模头形成初管膜后，通过冷却水进行骤冷工艺，冷却水的温度20℃；
(4)双向同步拉伸：母膜穿过拉伸炉后，启动预热炉、拉伸炉对其进行加热，拉伸温度为115℃，开始吹泡，对膜进行纵向、横向同时拉伸，纵向、横向的拉伸倍数分别取5.8和6；
(5)风环冷却：双向拉伸后泡膜进入风冷却区，一共三道风环，且吹向膜泡的风环的风需要经过冷却水冷却，各风环的风量均可通过风机的风门进行调节；其中通过调节第一风环的风门大小，可以使膜泡处于最佳位置；
(6)后处理：风环冷却后的膜泡对分剖开后，进行冷热辊处理，先使用70℃热辊，再使用30℃冷辊处理，可以有效消除膜内应力，防止后期薄膜可能出现的收缩、皱褶现象，再进行收卷，固化后分切对折包装入库。
实施例2
一种具有遮光效果的聚烯烃交联热收缩膜，所述热收缩薄膜由三层共挤粘结的薄膜构成，即外层、中间层和内层；
所述外层由质量分数96％NOVA Chemicals的FP120、质量分数3％的ABPP905组成，
所述中间层由重量百分比为72％陶氏化学2256，质量分数25％的11898-KD、3％的油酸酰胺组成，
所述内层与外层组成相同，
其中，所述外层的厚度：中间层的厚度：内层的厚度之比为1：6：1。
一种具有遮光效果的聚烯烃交联热收缩膜的制膜工艺，包括以下步骤：
(1)挤出成型：将三层原料分别按重量百分比混合均匀，挤出机温度200℃，挤出模具模唇间隙为：1.8mm；
(2)辐射交联：将上一步骤得到的母片进行辐照加工，所采用的辐照电流为10mA，电子束电压1MV，电子线束层数为双层；
(3)冷却：将交联母膜通过共挤模头形成初管膜后，通过冷却水进行骤冷工艺，冷却水的温度20℃；
(4)双向同步拉伸：拉伸温度为112℃，开始吹泡，对膜进行纵向、横向同时拉伸，纵向、横向的拉伸倍数分别取5.7和5.9；
(5)风环冷却：双向拉伸后泡膜进入风冷却区；
(6)后处理：风环冷却后的膜泡对分剖开后，进行冷热辊处理，先使用75℃热辊，再使用25℃冷辊处理，再进行收卷，固化后分切对折包装入库。
实施例3
一种具有遮光效果的聚烯烃交联热收缩膜，所述热收缩薄膜由三层共挤粘结的薄膜构成，即外层、中间层和内层；
所述外层由质量分数21％的燕山石化1I2A、质量分数77％的陶氏化学2036与2％的ABPP905组成，
所述中间层由重量百分比为37％NOVA Chemicals的FP120，质量分数48％的上海石化2426H、质量分数15％的黑色母料1900091-K、3％的油酸酰胺组成，
所述内层与外层组成相同，
其中，所述外层的厚度：中间层的厚度：内层的厚度之比为1：4：1。
一种具有遮光效果的聚烯烃交联热收缩膜的制膜工艺，包括以下步骤：
(1)挤出成型：将三层原料分别按重量百分比混合均匀，挤出机温度170℃，挤出模具模唇间隙为：1.6mm；
(2)辐射交联：将上一步骤得到的母片进行辐照加工，所采用的辐照电流为15mA，电子束电压1MV，电子线束层数为双层；
(3)冷却：将交联母膜通过共挤模头形成初管膜后，通过冷却水进行骤冷工艺，冷却水的温度15℃；
(4)双向同步拉伸：拉伸温度为112℃，开始吹泡，对膜进行纵向、横向同时拉伸，纵向、横向的拉伸倍数分别取5.8和6；
(5)风环冷却：双向拉伸后泡膜进入风冷却区；
(6)后处理：风环冷却后的膜泡对分剖开后，进行冷热辊处理，先使用60℃热辊，再使用20℃冷辊处理，再进行收卷，固化后分切对折包装入库。
实施例4
一种具有遮光效果的聚烯烃交联热收缩膜，所述热收缩薄膜由三层共挤粘结的薄膜构成，即外层、中间层和内层；
所述外层由质量分数67％的NOVA Chemicals的FP120、质量分数31％的陶氏化学2036与2％的ABPP905组成，
所述中间层由重量百分比为60％的陶氏2256、质量分数35％的黑色母料1900091-K、质量分数2％的油酸酰胺组成，
所述内层与外层组成相同，
其中，所述外层的厚度：中间层的厚度：内层的厚度之比为1：4：1。
一种具有遮光效果的聚烯烃交联热收缩膜，包括以下步骤：
(1)挤出成型：将三层原料分别按重量百分比混合均匀，挤出机温度210℃，挤出模具模唇间隙为：1.6mm；
(2)辐射交联：将上一步骤得到的母片进行辐照加工，所采用的辐照电流为20mA，电子束电压1MV，电子线束层数为双层；
(3)冷却：将交联母膜通过共挤模头形成初管膜后，通过冷却水进行骤冷工艺，冷却水的温度15℃；
(4)双向同步拉伸：拉伸温度为110℃，开始吹泡。对膜进行纵向、横向同时拉伸，纵向、横向的拉伸倍数分别取5.8和6；
(5)风环冷却：双向拉伸后泡膜进入风冷却区；
(6)后处理：风环冷却后的膜泡对分剖开后，进行冷热辊处理，先使用70℃热辊，再使用25℃冷辊处理，再进行收卷，固化后分切对折包装入库。
实施例5
一种具有遮光效果的聚烯烃交联热收缩膜，所述热收缩薄膜由三层共挤粘结的薄膜构成，即外层、中间层和内层；
所述外层由质量分数60％的上海石化2426H、47％陶氏化学4500IM与质量分数3％的ABPP905组成，
所述中间层由重量百分比为83％的陶氏2256、质量分数15％的黑色母料1900091-K、质量分数2％的油酸酰胺组成，
所述内层与外层组成相同，
其中，所述外层的厚度：中间层的厚度：内层的厚度之比为1：8：1。
一种具有遮光效果的聚烯烃交联热收缩膜的制膜工艺，包括以下步骤：
(1)挤出成型：将三层原料分别按重量百分比混合均匀，挤出机温度180℃，挤出模具模唇间隙为：1.5mm；
(2)辐射交联：将上一步骤得到的母片进行辐照加工，所采用的辐照电流为30mA，电子束电压1MV，电子线束层数为双层；
(3)冷却：将交联母膜通过共挤模头形成初管膜后，通过冷却水进行骤冷工艺，冷却水的温度20℃；
(4)双向同步拉伸：拉伸温度为115℃，开始吹泡，对膜进行纵向、横向同时拉伸，纵向、横向的拉伸倍数分别取5.8和6；
(5)风环冷却：双向拉伸后泡膜进入风冷却区；
(6)后处理：风环冷却后的膜泡对分剖开后，进行冷热辊处理，先使用80℃热辊，再使用20℃冷辊处理，再进行收卷，固化后分切对折包装入库。
低温收缩性能
依据在不同温度下的收缩率来评定，热收缩率的测试方法是裁取100mm×100mm(±0.1mm)的试样3块，在试样纵、横向上各画一条标线，并标明纵、横向。将试样平放入金属框架上，迅速浸入100℃±2℃、130℃±2℃的恒温介质中，10s后取出，浸入备用的常温水浴中，待试样冷却后取出，水平静置。然后测量纵、横向标线尺寸，精确到0.5mm。
按式(1)计算：
T＝100(L0-L)/L0 (1)
式中：T—热收缩率，％；L0—加热前试样标线的长度，单位为毫米(mm)；L—加热后试样标线的长度，单位为毫米(mm)。试验结果，以3块试样试验结果的算术平均值表示，保留一位小数，100℃与120℃各测试一次。
热合强度测试
将纵、横向一致的样品进行热封。热封条件：温度140±5℃，压力为0.18Mpa，时间为1s，热封形式为融断封。采用长条型试样，试样宽15mm±0.1mm。
测试按照QB/T2358规定进行热封强度试验，拉伸速度为250mm/min±50mm/min。结果取平均值，单位为N，保留一位小数。
遮光度
用上海精密科学仪器有限公司制造的透光率/雾度测定仪WGT-S测定遮光膜的遮光率。
光泽度
按GB/T8807规定进行。
拉伸强度与断裂伸长率
按GB/T1040.3的规定进行。采用长条型试样，试样长150mm，宽10mm±0.1mm，夹具间距为100mm，拉伸速度为100mm/min±10mm/min。结果取平均值，保留整数。
耐撕裂强度
按GB/T16578.2的规定进行。结果取平均值，保留一位小数。
交联度表征方法使用熔体流动速率(MFI)来表征，在一定条件下MFI值越大，材料的熔体流动性能越优异，交联度越小，MFI测试按照ASTM D1238进行，其中，普通膜测试按照190℃，负荷2.16Kg下进行测试；交联膜的测试按照230℃、负荷10Kg下进行测试。
本发明的遮光膜中，薄膜的厚度薄膜的厚度优选为9～45μm，更优选为10～30μm；若薄膜的厚度不足9μm，则遮光性降低，薄膜强度等机械性质、操作性差，可能导致褶皱，薄膜不平整这样的薄膜缺陷。薄膜的厚度超过50μm时，存在挠性等特性、导致加工性降低的倾向。
表1为根据本发明实施例1至5的结构参数所获得的薄膜性能指标与市面上出售的薄膜性能指标的对比。
表1
从表1可以看出，根据本发明实施例1至实施例5所获得热收缩膜显示出比普通热收缩膜具有更高的遮光性，且同时，可以看出，经电子交联后的薄膜机械性能得到了明显提升；且可看出，黑色填料在一定条件下可获得比白色填料更优异的遮光效果，且不会导致其机械性能以及热封性能的损失；遮光膜必须保证一定的厚度，厚度过低时不能保证遮光性能。
根据上述实施例及其制造工艺制成的热收缩膜由于具有经过电子束交联得到的交联效果，具有非常出色的收缩率，并且封口更牢固、持久、收缩温度范围更广，优良的性能其适应任何包装机械。
此次公开的实施方式可以认为在所有方面均为例示，绝无限制性。本发明的范围不受上述实施方式的说明所限，仅由权利要求书的范围所示，而且包括与权利要求范围具有同样意思及权利要求范围内的所有变形。

Claims (10)

1.一种具有遮光效果的聚烯烃交联热收缩膜，其特征在于：所述热收缩膜由外层、中间层和内层三层共挤粘结的薄膜构成，所述外层的厚度：中间层的厚度：内层的厚度比为1：4～10：1。
2.根据权利要求1所述的具有遮光效果的聚烯烃交联热收缩膜，其特征在于：所述外层原料由重量百分数为1～96％的低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、中密度聚乙烯中的一种或者两种以上的混合物，以及1～4％的抗粘剂组成；所述中间层由重量百分数为1～95％的低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯中的一种或者其混合物，1～4％的爽滑剂，5～35％的填料组成；所述内层混合原料与外层相同。
3.根据权利要求1所述的具有遮光效果的聚烯烃交联热收缩膜，其特征在于：所述热收缩膜的厚度为9～45μm。
4.根据权利要求2所述的具有遮光效果的聚烯烃交联热收缩膜，其特征在于：所述爽滑剂为油酸酰胺、硬脂酸钙、硅酮中的一种。
5.一种权利要求1所述具有遮光效果的聚烯烃交联热收缩膜的生产工艺，其特征在于包括下述步骤：
(1)挤出成型：将外层、中间层、内层的原料分别按重量百分比混合均匀，通过各个料斗送往三层共挤机组的挤出机；
(2)辐射交联：将上一步骤得到的母片进行辐照加工；
(3)冷却：将交联母膜通过共挤模头形成初管膜后，通过冷却水进行骤冷工艺；
(4)双向同步拉伸：母膜穿过拉伸炉后，启动预热炉、拉伸炉对其进行加热，然后开始吹泡，对膜进行纵向、横向同时拉伸；
(5)风环冷却：双向拉伸后泡膜进入风冷却区冷却；
(6)后处理：冷却后的膜泡对分剖开后，进行冷热辊处理，先使用30～80℃热辊，再使用15～40℃冷辊处理，再进行收卷、固化后分切对折包装入库。
6.根据权利要求5所述具有遮光效果的聚烯烃交联热收缩膜的生产工艺，其特征在于：步骤(1)中，所述三层共挤机组由单螺杆挤出机组成，挤出机温度160～220℃，模头采用三层叠加共挤的结构形式，包括三段温控区域，由电加热圈进行加热，挤出模具模唇间隙为1.4～1.8mm。
7.根据权利要求5所述具有遮光效果的聚烯烃交联热收缩膜的生产工艺，其特征在于：步骤(2)中，辐照加工采用的辐照电流为10～30mA，辐照电压1MV，电子线束层数为双层。
8.根据权利要求5所述具有遮光效果的聚烯烃交联热收缩膜的生产工艺，其特征在于：步骤(3)中，冷却水的温度约10～20℃；步骤(4)中，拉伸温度为100～115℃，吹泡过程中，纵向、横向的拉伸倍数分别为5～6、5～6.5。
9.根据权利要求5所述具有遮光效果的聚烯烃交联热收缩膜的生产工艺，其特征在于：步骤(5)中，风冷却区一共三道风环，且吹向膜泡的风环的风需要经过冷却水冷却，各风环的风量均可通过风机的风门进行调节；其中通过调节第一风环的风门大小，调节膜泡位置。
10.根据权利要求5所述具有遮光效果的聚烯烃交联热收缩膜的生产工艺，其特征在于：所述外层原料由重量百分数为1～96％的低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、中密度聚乙烯中的一种或者两种以上的混合物，以及1～4％的抗粘剂组成；所述中间层由重量百分数为1～95％的低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯中的一种或者其混合物，1～4％的爽滑剂，5～35％的填料组成；所述内层混合原料与外层相同。
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