CN108656584A - 一种高贴合度bopet-uv复合膜制备方法 - Google Patents
一种高贴合度bopet-uv复合膜制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种高贴合度BOPET‑UV复合膜制备方法，在BOPET薄膜制备母料中加入含硅母料切片，可增加薄膜表面粗糙度，避免薄膜发生粘连，同时增加薄膜与UV光油之间的接触面积；通过在BOPET薄膜表面涂布表面处理剂，提高UV光油与BOPET薄膜之间的附着力；表面处理剂以改性聚酯为主要成分，并含有大量极性基团。本发明制备的BOPET‑UV复合膜贴合度高，能够扩展其使用范围，满足高档包装要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种高贴合度BOPET-UV复合膜制备方法，属于包装材料技术领域。
背景技术
BOPET薄膜具有强度高、刚性好、透明、光泽度高等特点，无嗅、无味、无色、无毒，并且具有突出的强韧性，在包装、电子等领域得到广泛应用。BOPET-UV复合膜是一种在BOPET薄膜表面涂布UV光油的包装材料，在现代包装印刷工业飞速发展的今天，BOPET-UV复合膜得到飞速发展。
但是，UV光油在BOPET薄膜表面的附着力较低，通常对BOPET薄膜表面进行电晕处理来提高UV光油的附着力，但是仍不能满足高档包装的需求。附着力的大小直接影响光油的涂布质量和后续加工工艺，因此，提高BOPET薄膜与UV光油之间的附着力对于扩展BOPET-UV复合膜的应用范围非常重要。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的BOPET薄膜与UV光油之间附着力不足的问题，通过改进BOPET薄膜制备工艺，并在表面涂布表面处理剂，提高BOPET薄膜与UV光油之间的附着力，具体方案是：
一种高贴合度BOPET-UV复合膜制备方法，包括如下步骤：
1) 母料计量配比：将PET母料切片与含硅母料切片按照3:1~4:1的比例均匀混合成制膜原料；
2) 原料输送：过滤原料中的粉尘，经过风机将原料输送到料仓，风机输送压力低于0.1MPa；
3) 干燥结晶：通过流化床结晶器使原料结晶，然后经真空转鼓干燥，干燥温度为70℃，干燥时间不低于6h，干燥后，原料中水含量低于30ppm；
4) 熔融挤出：对原料进行预热，在-0.08MPa压力下抽真空，挤出机挤出段温度240~285℃，计量泵、过滤器及熔体管温度260~300℃，模头温度265~300℃，原料在压力和高温作用下达到熔融状态，并从模头挤出；
5) 铸片：铸片辊温度25~30℃，熔体在铸片辊上快速冷却形成片膜；
6) 纵向拉伸：通过导辊对片膜进行预热，预热温度75~80℃，经过慢辊和快辊纵向拉伸制备纵向拉伸膜，纵向拉伸比2.8~4.0，其中慢辊为加热辊，温度为50~85℃，快辊为冷却辊，温度为20~60℃；
7) 表面涂布：在线棒涂布和喷液模头配合作用下，在纵向拉伸膜表面均匀涂布表面处理剂，湿涂层厚度10~15μm，并在150℃温度下干燥制得涂布薄膜，烘干后表面处理剂涂层厚度0.5~2μm；
8) 横拉定型：将涂布后的纵向拉伸膜预热到90~105℃，进行横向拉伸，横向拉伸比3.0~4.0，拉伸温度为95~115℃，然后在200~250℃温度下进行热定型，在100~180℃和55~65℃分别保温2min和1min，然后冷却至室温，制备BOPET薄膜；
9) UV光油涂布/固化：将UV光油均匀涂布在薄膜表面，在80℃条件下烘干30s，待溶剂充分挥发后，用紫外灯照射薄膜10s，使UV光油固化，制备BOPET-UV复合膜；
10) 收卷：将BOPET-UV复合膜收卷，张力调节辊气缸控制压力2.0~3.0MPa。
优选地，所述表面处理剂通过如下步骤制备：
a. 以质量比1:21:1~1:45:2混合三羟甲基丙烷、三羟甲基丙酸、对甲苯磺酸，在氮气保护下，加热到140℃，同时机械搅拌均匀，持续反应3h后，停止氮气通入，抽真空除去生成的水分，继续反应3h后，停止抽真空，停止反应，得到支化聚酯；
b. 以质量比4:5:0.05的质量比混合支化聚酯、脂肪酸、对甲苯磺酸，抽真空反应3h，反应温度140℃，制备改性聚酯；
c. 按照4:1~6:1的质量比混合蒸馏水和改性聚酯，通过磁力搅拌均匀，制备混合溶液；
d. 向混合溶液中加入烷基硫酸钠，调节混合溶液表面张力，经混合后，制成固含量为5%、表面张力为37mN/m的表面处理剂。
优选地，所述改性聚酯还可以是AF-201磺化聚酯、YF-40聚丙烯酸树脂、PR-32聚氨酯、EX-40F丙烯酸改性聚氨酯、PX-1010丙烯酸改性聚酯中的一种。
优选地，所述UV光油为CF-11型UV光油。
本发明的有益效果在于：
1. 本发明制备BOPET所使用母料中加入含硅母料切片，可使薄膜表面具有一定的粗糙度，避免薄膜发生粘连；同时薄膜表面粗糙度提高有助于增加薄膜与UV光油之间的接触面积，增加两者之间接触的活化点。
2. 通过在BOPET薄膜表面涂布表面处理剂，提高BOPET薄膜与UV光油层之间的贴合度；通过加入改性聚酯作为表面处理剂主要成分，提高表面处理剂与BOPET薄膜之间的附着力，同时表面处理剂中含有大量极性基团，与UV光油之间形成较强的化学吸引力，从而促进UV光油与BOPET薄膜之间的附着力的提高。
具体实施方式
本发明提出一种高贴合度BOPET-UV复合膜制备方法，具体实施步骤如下：
1) 母料计量配比：将PET母料切片与含硅母料切片按照3:1~4:1的比例均匀混合成制膜原料；
2) 原料输送：过滤原料中的粉尘，经过风机将原料输送到料仓，风机输送压力低于0.1MPa；
3) 干燥结晶：通过流化床结晶器使原料结晶，然后经真空转鼓干燥，干燥温度为70℃，干燥时间不低于6h，干燥后，原料中水含量低于30ppm；
4) 熔融挤出：对原料进行预热，在-0.08MPa压力下抽真空，挤出机挤出段温度240~285℃，计量泵、过滤器及熔体管温度260~300℃，模头温度265~300℃，原料在压力和高温作用下达到熔融状态，并从模头挤出；
5) 铸片：铸片辊温度25~30℃，熔体在铸片辊上快速冷却形成片膜；
6) 纵向拉伸：通过导辊对片膜进行预热，预热温度75~80℃，经过慢辊和快辊纵向拉伸制备纵向拉伸膜，纵向拉伸比2.8~4.0，其中慢辊为加热辊，温度为50~85℃，快辊为冷却辊，温度为20~60℃；
7) 表面涂布：在线棒涂布和喷液模头配合作用下，在纵向拉伸膜薄膜表面均匀涂布表面处理剂，湿涂层厚度10~15μm，并在150℃温度下干燥制得涂布薄膜，烘干后表面处理剂涂层厚度0.5~2μm；
8) 横拉定型：将涂布后的纵向拉伸膜预热到90~105℃，进行横向拉伸，横向拉伸比3.0~4.0，拉伸温度为95~115℃，然后在200~250℃温度下进行热定型，在100~180℃和55~65℃分别保温2min和1min，然后冷却至室温，制备BOPET薄膜；
9) UV光油涂布/固化：将UV光油均匀涂布在薄膜表面，在80℃条件下烘干30s，待溶剂充分挥发后，用紫外灯照射薄膜10s，使UV光油固化，制备BOPET-UV复合膜；所述UV光油为CF-11型UV光油；
10) 收卷：将BOPET-UV复合膜收卷，张力调节辊气缸控制压力2.0~3.0MPa。
实施例1
步骤1中PET母料切片与含硅母料切片混合比例为3:1；
步骤4中挤出机挤出段温度250℃，计量泵、过滤器及熔体管温度280℃，模头温度285℃；
步骤5中铸片辊温度25℃；
步骤6中导辊对片膜预热温度80℃，纵向拉伸比3.0，慢辊温度为75℃，快辊温度为25℃；
步骤7中湿涂层厚度12μm，烘干后表面处理剂涂层厚度1μm；所述表面处理剂通过如下步骤制备：
a. 以质量比1:21:1混合三羟甲基丙烷、三羟甲基丙酸、对甲苯磺酸，在氮气保护下，加热到140℃，同时机械搅拌均匀，持续反应3h后，停止氮气通入，抽真空除去生成的水分，继续反应3h后，停止抽真空，停止反应，得到支化聚酯；
b. 以质量比4:5:0.05的质量比混合支化聚酯、脂肪酸、对甲苯磺酸，抽真空反应3h，反应温度140℃，制备改性聚酯；
c. 按照4:1的质量比混合蒸馏水和改性聚酯，通过磁力搅拌均匀，制备混合溶液；
d. 向混合溶液中加入烷基硫酸钠，调节混合溶液表面张力，经混合后，制成固含量为5%、表面张力为37mN/m的表面处理剂；
步骤8中对涂布后的纵向拉伸膜预热到100℃，横向拉伸比3.5，拉伸温度为105℃，然后在230℃温度下进行热定型，在145℃和60℃分别保温2min和1min；
步骤10中张力调节辊气缸控制压力2.5MPa。
实施例2
步骤1中PET母料切片与含硅母料切片混合比例为3:1；
步骤4中挤出机挤出段温度250℃，计量泵、过滤器及熔体管温度280℃，模头温度285℃；
步骤5中铸片辊温度25℃；
步骤6中导辊对片膜预热温度80℃，纵向拉伸比3.0，慢辊温度为75℃，快辊温度为25℃；
步骤7中湿涂层厚度12μm，烘干后表面处理剂涂层厚度1μm；所述表面处理剂通过如下步骤制备：
a. 以质量比1:45:1混合三羟甲基丙烷、三羟甲基丙酸、对甲苯磺酸，在氮气保护下，加热到140℃，同时机械搅拌均匀，持续反应3h后，停止氮气通入，抽真空除去生成的水分，继续反应3h后，停止抽真空，停止反应，得到支化聚酯；
b. 以质量比4:5:0.05的质量比混合支化聚酯、脂肪酸、对甲苯磺酸，抽真空反应3h，反应温度140℃，制备改性聚酯；
c. 按照4:1的质量比混合蒸馏水和改性聚酯，通过磁力搅拌均匀，制备混合溶液；
d. 向混合溶液中加入烷基硫酸钠，调节混合溶液表面张力，经混合后，制成固含量为5%、表面张力为37mN/m的表面处理剂；
步骤8中对涂布后的纵向拉伸膜预热到100℃，横向拉伸比3.5，拉伸温度为105℃，然后在230℃温度下进行热定型，在145℃和60℃分别保温2min和1min；
步骤10中张力调节辊气缸控制压力2.5MPa。
实施例3
步骤1中PET母料切片与含硅母料切片混合比例为3:1；
步骤4中挤出机挤出段温度250℃，计量泵、过滤器及熔体管温度280℃，模头温度285℃；
步骤5中铸片辊温度25℃；
步骤6中导辊对片膜预热温度80℃，纵向拉伸比3.0，慢辊温度为75℃，快辊温度为25℃；
步骤7中湿涂层厚度12μm，烘干后表面处理剂涂层厚度1μm；所述表面处理剂通过如下步骤制备：
a. 按照4:1的质量比混合蒸馏水和AF-201磺化聚酯，通过磁力搅拌均匀，制备混合溶液；
b. 向混合溶液中加入烷基硫酸钠，调节混合溶液表面张力，经混合后，制成固含量为5%、表面张力为37mN/m的表面处理剂；
步骤8中对涂布后的纵向拉伸膜预热到100℃，横向拉伸比3.5，拉伸温度为105℃，然后在230℃温度下进行热定型，在145℃和60℃分别保温2min和1min；
步骤10中张力调节辊气缸控制压力2.5MPa。
实施例4
步骤1中PET母料切片与含硅母料切片混合比例为3:1；
步骤4中挤出机挤出段温度250℃，计量泵、过滤器及熔体管温度280℃，模头温度285℃；
步骤5中铸片辊温度25℃；
步骤6中导辊对片膜预热温度80℃，纵向拉伸比3.0，慢辊温度为75℃，快辊温度为25℃；
步骤7中湿涂层厚度12μm，烘干后表面处理剂涂层厚度1μm；所述表面处理剂通过如下步骤制备：
a. 按照4:1的质量比混合蒸馏水和YF-40聚丙烯酸树脂，通过磁力搅拌均匀，制备混合溶液；
b. 向混合溶液中加入烷基硫酸钠，调节混合溶液表面张力，经混合后，制成固含量为5%、表面张力为37mN/m的表面处理剂；
步骤8中对涂布后的纵向拉伸膜预热到100℃，横向拉伸比3.5，拉伸温度为105℃，然后在230℃温度下进行热定型，在145℃和60℃分别保温2min和1min；
步骤10中张力调节辊气缸控制压力2.5MPa。
实施例5
步骤1中PET母料切片与含硅母料切片混合比例为3:1；
步骤4中挤出机挤出段温度250℃，计量泵、过滤器及熔体管温度280℃，模头温度285℃；
步骤5中铸片辊温度25℃；
步骤6中导辊对片膜预热温度80℃，纵向拉伸比3.0，慢辊温度为75℃，快辊温度为25℃；
步骤7中湿涂层厚度12μm，烘干后表面处理剂涂层厚度1μm；所述表面处理剂通过如下步骤制备：
a. 按照4:1的质量比混合蒸馏水和PR-32聚氨酯，通过磁力搅拌均匀，制备混合溶液；
b. 向混合溶液中加入烷基硫酸钠，调节混合溶液表面张力，经混合后，制成固含量为5%、表面张力为37mN/m的表面处理剂；
步骤8中对涂布后的纵向拉伸膜预热到100℃，横向拉伸比3.5，拉伸温度为105℃，然后在230℃温度下进行热定型，在145℃和60℃分别保温2min和1min；
步骤10中张力调节辊气缸控制压力2.5MPa。
实施例6
步骤1中PET母料切片与含硅母料切片混合比例为3:1；
步骤4中挤出机挤出段温度250℃，计量泵、过滤器及熔体管温度280℃，模头温度285℃；
步骤5中铸片辊温度25℃；
步骤6中导辊对片膜预热温度80℃，纵向拉伸比3.0，慢辊温度为75℃，快辊温度为25℃；
步骤7中湿涂层厚度12μm，烘干后表面处理剂涂层厚度1μm；所述表面处理剂通过如下步骤制备：
a. 按照4:1的质量比混合蒸馏水和EX-40F丙烯酸改性聚氨酯，通过磁力搅拌均匀，制备混合溶液；
b. 向混合溶液中加入烷基硫酸钠，调节混合溶液表面张力，经混合后，制成固含量为5%、表面张力为37mN/m的表面处理剂；
步骤8中对涂布后的纵向拉伸膜预热到100℃，横向拉伸比3.5，拉伸温度为105℃，然后在230℃温度下进行热定型，在145℃和60℃分别保温2min和1min；
步骤10中张力调节辊气缸控制压力2.5MPa。
实施例7
步骤1中PET母料切片与含硅母料切片混合比例为3:1；
步骤4中挤出机挤出段温度250℃，计量泵、过滤器及熔体管温度280℃，模头温度285℃；
步骤5中铸片辊温度25℃；
步骤6中导辊对片膜预热温度80℃，纵向拉伸比3.0，慢辊温度为75℃，快辊温度为25℃；
步骤7中湿涂层厚度12μm，烘干后表面处理剂涂层厚度1μm；所述表面处理剂通过如下步骤制备：
a. 按照4:1的质量比混合蒸馏水和PX-1010丙烯酸改性聚酯，通过磁力搅拌均匀，制备混合溶液；
b. 向混合溶液中加入烷基硫酸钠，调节混合溶液表面张力，经混合后，制成固含量为5%、表面张力为37mN/m的表面处理剂；
步骤8中对纵向拉伸膜预热到100℃，横向拉伸比3.5，拉伸温度为105℃，然后在230℃温度下进行热定型，在145℃和60℃分别保温2min和1min；
步骤10中张力调节辊气缸控制压力2.5MPa。
采用ASTM D 1003标准中的薄膜透光率和雾度检测方法，使用M57球面雾度计，分别测定实施例1~7中薄膜在涂布表面处理剂前后的雾度和透光率，结果如下表所示：
分别从实施例1~7所制备的BOPET-UV复合膜中切出A4纸大小样品，并以未涂布表面处理剂、仅对BOPET薄膜进行电晕处理的BOPET-UV复合膜作为对比样品，采用划格法，划格间距1mm，用胶带拉脱划格表面，检查UV光油层的脱粘情况，分别在环境温度为3℃、10℃、20℃和30℃的条件下进行，结果如下表所示：
对比BOPET未涂布表面处理剂的BOPET-UV复合膜，实施例的UV光油层与BOPET贴合度更高。
利用本发明所述技术方案，或本领域的技术人员在本发明技术方案的启发下，设计出类似的技术方案，而达到上述技术效果的，均是落入本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种高贴合度BOPET-UV复合膜制备方法，其特征在于，通过在BOPET薄膜表面涂布表面处理剂，提高UV光油与BOPET薄膜之间的附着力，包括如下步骤：
1) 母料计量配比：将PET母料切片与含硅母料切片按照3:1~4:1的比例均匀混合成制膜原料；
2) 原料输送：过滤原料中的粉尘，经过风机将原料输送到料仓，风机输送压力低于0.1MPa；
3) 干燥结晶：通过流化床结晶器使原料结晶，然后经真空转鼓干燥，干燥温度为70℃，干燥时间不低于6h，干燥后，原料中水含量低于30ppm；
4) 熔融挤出：对原料进行预热，在-0.08MPa压力下抽真空，挤出机挤出段温度240~285℃，计量泵、过滤器及熔体管温度260~300℃，模头温度265~300℃，原料在压力和高温作用下达到熔融状态，并从模头挤出；
5) 铸片：铸片辊温度25~30℃，熔体在铸片辊上快速冷却形成片膜；
6) 纵向拉伸：通过导辊对片膜进行预热，预热温度75~80℃，经过慢辊和快辊纵向拉伸制备纵向拉伸膜，纵向拉伸比2.8~4.0，其中慢辊为加热辊，温度为50~85℃，快辊为冷却辊，温度为20~60℃；
7) 表面涂布：在线棒涂布和喷液模头配合作用下，在纵向拉伸膜表面均匀涂布表面处理剂，湿涂层厚度10~15μm，并在150℃温度下干燥制得涂布薄膜，烘干后表面处理剂涂层厚度0.5~2μm；
8) 横拉定型：将涂布后的纵向拉伸膜预热到90~105℃，进行横向拉伸，横向拉伸比3.0~4.0，拉伸温度为95~115℃，然后在200~250℃温度下进行热定型，在100~180℃和55~65℃分别保温2min和1min，然后冷却至室温，制备BOPET薄膜；
9) UV光油涂布/固化：将UV光油均匀涂布在薄膜表面，在80℃条件下烘干30s，待溶剂充分挥发后，用紫外灯照射薄膜10s，使UV光油固化，制备BOPET-UV复合膜；
10) 收卷：将BOPET-UV复合膜收卷，张力调节辊气缸控制压力2.0~3.0MPa。
2.根据权利要求1所述的高贴合度BOPET-UV复合膜制备方法，所述表面处理剂通过如下步骤制备：
a. 以质量比1:21:1~1:45:2混合三羟甲基丙烷、三羟甲基丙酸、对甲苯磺酸，在氮气保护下，加热到140℃，同时机械搅拌均匀，持续反应3h后，停止氮气通入，抽真空除去生成的水分，继续反应3h后，停止抽真空，停止反应，得到支化聚酯；
b. 以质量比4:5:0.05的质量比混合支化聚酯、脂肪酸、对甲苯磺酸，抽真空反应3h，反应温度140℃，制备改性聚酯；
c. 按照4:1~6:1的质量比混合蒸馏水和改性聚酯，通过磁力搅拌均匀，制备混合溶液；
d. 向混合溶液中加入烷基硫酸钠，调节混合溶液表面张力，经混合后，制成固含量为5%、表面张力为37mN/m的表面处理剂。
3.根据权利要求2所述的高贴合度BOPET-UV复合膜制备方法，其中所述改性聚酯还可以是AF-201磺化聚酯、YF-40聚丙烯酸树脂、PR-32聚氨酯、EX-40F丙烯酸改性聚氨酯、PX-1010丙烯酸改性聚酯中的一种。
4.根据权利要求1所述的高贴合度BOPET-UV复合膜制备方法，所述UV光油为CF-11型UV光油。
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