CN108673989A - 一种适用于高速自动包装的透明高阻隔膜及其生产方法 - Google Patents

一种适用于高速自动包装的透明高阻隔膜及其生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种适用于高速自动包装的透明高阻隔膜及其生产方法，所述透明高阻隔膜的材质结构为：BOPP印刷膜层/镀氧化铝PET膜层/PE膜层，所述镀氧化铝PET膜层的氧化铝镀层与BOPP印刷膜层的印刷面复合，所述氧化铝镀层厚度0.15～0.25μm，所述BOPP印刷膜层的厚度18～20μm，镀氧化铝PET膜层厚度12～14μm，PE膜层厚度30～35μm。该透明高阻隔膜不仅对氧气和水蒸汽有极佳的阻隔性，而且具有优良的气味阻隔性，对物品具有保香功能；该透明高阻隔膜还具有优异的透明度和良好的热封强度。

Description

一种适用于高速自动包装的透明高阻隔膜及其生产方法
技术领域：
本发明属于薄膜材料领域，具体是涉及一种适用于高速自动包装的透明高阻隔膜及其生产方法。
背景技术：
随着化工技术的进步，塑料包装薄膜的功能化发展趋势日渐明显，其中，高阻隔塑料包装薄膜是目前发展最快的功能薄膜之一。高阻隔膜是指保护包装内容物，避免污染物和氧气、水蒸气、液体及气味等小分子物质渗入，同时也能够防止包装内容物渗出的包装薄膜。高阻隔膜的高阻隔性是指在23℃、65％相对湿度的标准状态下，氧气的透过量＜5ml/m2·day以下，水蒸汽的透过量＜2g/m2·d。
随着消费者对产品包装要求的提高，透明高阻隔膜成为国内外包装企业研究的热点之一。目前现有技术公开了多种阻隔性能较好的透明树脂，如偏二氯乙烯共聚物(PVDC)、丙烯腈类聚合物(PAN)、乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)、聚对苯二甲酸酯(PET)、结晶性聚酰胺等。在20世纪90年代初期，透明高阻隔膜主要采用涂层法生产，即在聚合物薄膜表面涂上透明高阻隔性的 PVDC、EVOH等树脂，但是，这些有涂层的透明高阻隔膜并不能满足使用要求，如其耐蒸煮性较差。20世纪90年代中期起，研究人员开始重点研究透明高阻隔复合膜，即以PET、PA、PP、PE、EVOH、PVDC等单层薄膜为原料，通过干式复合、挤出复合等工艺进行透明高阻隔复合膜的生产，如将涂覆PVDC 膜、蒸镀氧化物膜、EVOH树脂共挤膜等薄膜经过一次或多次复合即可得到透明高阻隔复合膜。但是，现有的高阻隔膜普遍存在着阻隔性能不是十分优异，透明度较差，热封强度偏低等问题。
发明内容：
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种适用于高速自动包装的透明高阻隔膜。该透明高阻隔膜不仅对氧气和水蒸汽有极佳的阻隔性，而且具有优良的气味阻隔性，对物品具有保香功能；该透明高阻隔膜还具有优异的透明度和良好的热封强度。
为了实现本发明的目的，本发明采用了以下技术方案：
一种适用于高速自动包装的透明高阻隔膜，该透明高阻隔膜的材质结构为BOPP印刷膜层/镀氧化铝PET膜层/PE膜层，所述镀氧化铝PET膜层的氧化铝镀层与所述BOPP印刷膜层的印刷面复合，所述氧化铝镀层厚度0.15～ 0.25μm，所述BOPP印刷膜层的厚度18～20μm，镀氧化铝PET膜层厚度12～ 14μm，PE膜层厚度30～35μm。
进一步技术方案：所述PE膜层由电晕层、中间层以及热封层组成，所述电晕层包括12～13wt％的低密度聚乙烯以及87～88wt％的线性低密度金属聚乙烯；所述中间层包括24～26wt％的低密度聚乙烯以及74～76wt％的线性低密度金属聚乙烯；所述热封层包括71～73wt％的低密度聚乙烯、24～ 26wt％的茂金属聚乙烯、1.5～2wt％的开口剂、0.8～1.2wt％爽滑剂以及 0.1～0.5wt％含氟加工助剂；所述电晕层的厚度9～10μm，中间层的厚度 10～11μm，热封层的厚度11～12μm。
进一步技术方案：所述氧化铝镀层厚度0.2μm。
进一步技术方案：所述电晕层以及中间层中的低密度聚乙烯的牌号为扬巴石化2420，所述电晕层以及中间层中的线性低密度金属聚乙烯的牌号为扬子石化7042；所述热封层中的低密度聚乙烯的牌号为埃克森美孚100AC，茂金属聚乙烯的牌号为陶氏埃克森SP0510，开口剂的牌号为北京亚伦智联 AB-20LD,爽滑剂的牌号为10090-K，含氟加工助剂的牌号为100991-K。
一种所述的适用于高速自动包装的透明高阻隔膜的生产方法，包括如下步骤：
步骤1，制备BOPP印刷薄膜、镀氧化铝PET薄膜以及PE薄膜；
其中镀氧化铝PET薄膜的制备方法为：将卷筒PET薄膜基材放置于真空室内以后进行抽真空操作，当真空室内真空度达到4×10-4mba以上时，将蒸发舟升温至1450～1550℃，然后再把纯度为99.9％的铝丝连续送至蒸发舟上，使铝丝在蒸发舟上连续地熔化、蒸发形成铝蒸汽，同时通入纯度为99.9％且加入量为380～420SCCM的高纯氧，使铝蒸汽和高纯氧发生反应生成氧化铝，从而在移动速度为480～520m/min的PET薄膜的电晕面冷却后形成一层透明光亮的氧化铝镀层，从而获得所述镀氧化铝PET薄膜；
步骤2，复合：将所述BOPP印刷薄膜置于干复机一放的位置，将所述镀氧化铝PET薄膜置于干复机二放的位置，进行一次干式复合，形成BOPP印刷膜层/镀氧化铝PET膜层构成的一复膜；再将BOPP印刷膜层/镀氧化铝PET 膜层构成的一复膜置于干复机一放的位置，将所述PE薄膜置于干复机二放的位置，进行二次干式复合，形成BOPP印刷膜层/镀氧化铝PET膜层/PE膜层构成的透明高阻隔膜。
进一步技术方案：所述一次干式复合采用的胶黏剂的组成为：聚氨酯胶水A:聚氨酯胶水B:乙酯＝20:3:15，所述聚氨酯胶水A的牌号为高盟GM910A，聚氨酯胶水B的牌号为高盟GM910B；所述二次干式复合采用的胶黏剂的组成为：聚氨酯胶水C:聚氨酯胶水D:乙酯＝20:4:30，所述氨酯胶水C的牌号为东昌AD919，聚氨酯胶水D的牌号为东昌AD919F。
进一步技术方案：所述胶黏剂的上胶量为2.5～2.8g/m2，一次干式复合与二次干式复合时间分别为15～19s，次干式复合与二次干式复合压力分别为0.1～0.3MPa。
本发明的有益效果在于：
(1)本发明中制备得到的透明高阻隔膜不但对氧气和水蒸汽有极佳的阻隔性，能有效延长包装内容物的货架期，而且还具有优良的气味阻隔性，对物品具有保香功能，且具有极好的大气环境适应性，阻隔性能几乎不受外界温湿度变化的影响。本发明中的透明高阻隔膜还具有优异的透明度，可使客户对包装物的品质、状态一目了然，提升货架效果。此外，本发明中的透明高阻隔膜在能满足客户高速包装的需求的基础上，还具有良好的绿色环保性，回收等特点。
(2)本发明通过对PE薄膜配方组成进行了改进，所述PE薄膜通过低密度聚乙烯和线性低密度金属聚乙烯形成电晕层以及中间层，通过低密度聚乙烯、茂金属聚乙烯、开口剂、爽滑剂以及含氟加工助剂形成热封层，使其具有良好的热封性能，并可适应客户高速包装的要求。其中电晕层用于提高PE膜和镀氧化铝PET薄膜的复合强度和耐溶剂性，中间层用于保证其与电晕层和热封层具有较高的结合强度，热封层用于提高PE膜的抗污染性，使PE膜热封后具有很好的气密性和热封强度。本发明所述PE薄膜有利于大幅提高透明高阻隔膜的综合性能，且成本得到有效控制。
(3)本发明所述镀氧化铝PET薄膜即AlOx-PET薄膜，所述镀氧化铝PET 薄膜具有优良的光学性能，优异的阻隔性能，并具有保鲜保香作用，能与多种柔性包装材料复合，具有很好的复合牢度，加工适性好，加工过程不会对环境造成污染。本发明提供的所述镀氧化铝PET薄膜的制备方法确保了镀氧化铝PET薄膜表面氧化铝镀层的厚度、均匀性和致密性，这大大提高了由 BOPP印刷薄膜/镀氧化铝PET薄膜/PE薄膜复合而成的透明高阻隔膜的阻隔性能以及透明度。
(4)本发明所述干式复合选择的胶黏剂的配方提高了透明高阻隔膜的剥离强度。
附图说明
图1为镀氧化铝PET薄膜的制备过程示意图。
图2为发明生产方法流程图。
具体实施方式
1、对于BOPP印刷薄膜
所述BOPP印刷薄膜是购买安徽国风塑业的产品，所述BOPP印刷薄膜不仅保持优良的光学性能、爽滑性和热收缩性，而且挺度好，弹性模量高，厚度均匀，薄膜表面还具备一定程度的耐磨性能，可以适用于高速自动包装工序。
2、对于镀氧化铝PET薄膜
本发明镀氧化铝PET薄膜的制备：
第一组：将卷筒PET薄膜基材放置于真空室内以后进行抽真空操作，当真空室内真空度达到4×10-4mba以上时，将蒸发舟升温至1500℃，然后再把纯度为99.9％的铝丝连续送至蒸发舟上，使铝丝在蒸发舟上连续地熔化、蒸发形成铝蒸汽，同时通入纯度为99.9％且加入量为400SCCM的高纯氧，使铝蒸汽和高纯氧发生反应生成氧化铝，从而在移动速度为500m/min的PET薄膜的电晕面冷却后形成一层透明光亮的氧化铝镀层，从而获得所述镀氧化铝 PET薄膜；所述氧化铝镀层厚度约0.2μm。
第二组：将卷筒PET薄膜基材放置于真空室内以后进行抽真空操作，当真空室内真空度达到4×10-4mba以上时，将蒸发舟升温至1450℃，然后再把纯度为99.9％的铝丝连续送至蒸发舟上，使铝丝在蒸发舟上连续地熔化、蒸发形成铝蒸汽，同时通入纯度为99.9％且加入量为420SCCM的高纯氧，使铝蒸汽和高纯氧发生反应生成氧化铝，从而在移动速度为520m/min的PET薄膜的电晕面冷却后形成一层透明光亮的氧化铝镀层，从而获得所述镀氧化铝 PET薄膜；所述氧化铝镀层厚度约0.15μm。
第三组：将卷筒PET薄膜基材放置于真空室内以后进行抽真空操作，当真空室内真空度达到4×10-4mba以上时，将蒸发舟升温至1550℃，然后再把纯度为99.9％的铝丝连续送至蒸发舟上，使铝丝在蒸发舟上连续地熔化、蒸发形成铝蒸汽，同时通入纯度为99.9％且加入量为380SCCM的高纯氧，使铝蒸汽和高纯氧发生反应生成氧化铝，从而在移动速度为480m/min的PET薄膜的电晕面冷却后形成一层透明光亮的氧化铝镀层，从而获得所述镀氧化铝 PET薄膜；所述氧化铝镀层厚度约0.25μm。
本发明中制备的镀氧化铝PET薄膜具有良好的阻隔性能和气味阻隔性，并且其具有良好的光学性能，具有高透明性。下表为本发明制备的镀氧化铝 PET薄膜与其他透明材料阻隔性能的对比：
3、对于PE薄膜
PE薄膜的制备方法如下：将电晕层树脂、中间层树脂和热封层树脂分别加入WH吹膜设备的三个料筒中，并对各料筒进行加热，具体的加工工艺参数如下表所示：
上述三个料筒中的吹膜树脂粒子经过混炼熔融形成管坯，将管坯拉伸后从挤出机模头中心冲出压缩空气，将管坯吹胀成膜泡，同时将膜泡经风环冷却定型制得PE薄膜，经过电晕处理形成所需要的可满足高速包装的PE薄膜。
所述PE薄膜的配方组成如下：
第一组：所述电晕层包括12.5wt％的低密度聚乙烯以及87.5wt％的线性低密度金属聚乙烯；所述中间层包括25wt％的低密度聚乙烯以及75wt％的线性低密度金属聚乙烯；所述热封层包括72wt％的低密度聚乙烯、25wt％的茂金属聚乙烯、1.7wt％的开口剂、1wt％爽滑剂以及0.3wt％含氟加工助剂；所述电晕层的厚度9μm，中间层的厚度10μm，热封层的厚度11μm。
第二组：所述电晕层包括12wt％的低密度聚乙烯以及88wt％的线性低密度金属聚乙烯；所述中间层包括24wt％的低密度聚乙烯以及76wt％的线性低密度金属聚乙烯；所述热封层包括71wt％的低密度聚乙烯、26wt％的茂金属聚乙烯、2wt％的开口剂、0.8wt％爽滑剂以及0.2wt％含氟加工助剂；所述电晕层的厚度10μm，中间层的厚度11μm，热封层的厚度12μm。
第三组：所述电晕层包括13wt％的低密度聚乙烯以及87wt％的线性低密度金属聚乙烯；所述中间层包括26wt％的低密度聚乙烯以及74wt％的线性低密度金属聚乙烯；所述热封层包括73wt％的低密度聚乙烯、24wt％的茂金属聚乙烯、1.5wt％的开口剂、1.0wt％爽滑剂以及0.5wt％含氟加工助剂；所述电晕层的厚度9.5μm，中间层的厚度10.5μm，热封层的厚度11.5μm。
本发明制备的PE膜具有优良的热封性能，热封后密合性高，耐冲击性强，具有较高的拉伸强度，进而提高了由其制备的复合薄膜的防漏性和耐跌落性，且直接大幅降低了制造成本。
4、对于高速自动包装的透明高阻隔膜的制备
将所述BOPP印刷薄膜置于干复机一放的位置，将所述镀氧化铝PET薄膜置于干复机二放的位置，进行一次干式复合，形成BOPP印刷薄膜/镀氧化铝PET薄膜构成的一复膜，再将BOPP印刷薄膜/镀氧化铝PET薄膜构成的一复膜置于干复机一放的位置，将所述PE薄膜置于干复机二放的位置，进行二次干式复合，形成BOPP印刷薄膜/镀氧化铝PET薄膜/PE薄膜构成的透明高阻隔膜。所述一次干式复合采用的胶黏剂的组成为：聚氨酯胶水A:聚氨酯胶水B:乙酯＝20:3:15，所述聚氨酯胶水A的牌号为高盟GM910A，聚氨酯胶水B的牌号为高盟GM910B；所述二次干式复合采用的胶黏剂的组成为：聚氨酯胶水C:聚氨酯胶水D:乙酯＝20:4:30，所述氨酯胶水C的牌号为东昌AD919，聚氨酯胶水D的牌号为东昌AD919F。
其中第一组透明高阻隔膜制备过程中：所述胶黏剂的上胶量为2.5g/m2，一次干式复合与二次干式复合时间分别为15s，次干式复合与二次干式复合压力分别为0.3MPa。
第二组透明高阻隔膜制备过程中：所述胶黏剂的上胶量为2.8g/m2，一次干式复合与二次干式复合时间分别为19s，次干式复合与二次干式复合压力分别为0.1MPa。
第三组透明高阻隔膜制备过程中：所述胶黏剂的上胶量为2.6g/m2，一次干式复合与二次干式复合时间分别为17s，次干式复合与二次干式复合压力分别为0.2MPa。
其他制备工艺参数参考下表：
下表为通过上述方法生产得到的适用于高速自动包装的透明高阻隔膜的综合性能检测结果：
由上述实施例可以得出，本发明中的19μmBOPP印刷膜层/12μm镀氧化铝PET膜层/30μmPE膜层构成的透明高阻隔膜可适应客户高速包装的要求，不但对氧气和水蒸汽有极佳的阻隔性，能有效延长包装内容物的货架期，而且还具有优良的气味阻隔性，对物品具有保香功能，且具有极好的大气环境适应性，阻隔性能几乎不受外界温湿度变化的影响。另外由18μmBOPP印刷膜层/14μm镀氧化铝PET膜层/35μmPE膜层以及20μmBOPP印刷膜层/13μm 镀氧化铝PET膜层/33μmPE膜层分别构成的透明高阻隔膜同样表现出优异的阻隔性、热封强度、剥离强度以及合适的摩擦系数。

Claims (7)

1.一种适用于高速自动包装的透明高阻隔膜，其特征在于：该透明高阻隔膜的材质结构为BOPP印刷膜层/镀氧化铝PET膜层/PE膜层，所述镀氧化铝PET膜层的氧化铝镀层与BOPP印刷膜层的印刷面复合，所述氧化铝镀层厚度0.15～0.25μm，所述BOPP印刷膜层的厚度18～20μm，镀氧化铝PET膜层厚度12～14μm，PE膜层厚度30～35μm。
2.如权利要求1所述的适用于高速自动包装的透明高阻隔膜，其特征在于：所述PE膜层由电晕层、中间层以及热封层组成，所述电晕层包括12～13wt％的低密度聚乙烯以及87～88wt％的线性低密度金属聚乙烯；所述中间层包括24～26wt％的低密度聚乙烯以及74～76wt％的线性低密度金属聚乙烯；所述热封层包括71～73wt％的低密度聚乙烯、24～26wt％的茂金属聚乙烯、1.5～2wt％的开口剂、0.8～1.2wt％爽滑剂以及0.1～0.5wt％含氟加工助剂；所述电晕层的厚度9～10μm，中间层的厚度10～11μm，热封层的厚度11～12μm。
3.如权利要求1所述的适用于高速自动包装的透明高阻隔膜，其特征在于：所述氧化铝镀层厚度0.2μm。
4.如权利要求2所述的适用于高速自动包装的透明高阻隔膜，其特征在于：所述电晕层以及中间层中的低密度聚乙烯的牌号为扬巴石化2420，所述电晕层以及中间层中的线性低密度金属聚乙烯的牌号为扬子石化7042；所述热封层中的低密度聚乙烯的牌号为埃克森美孚100AC，茂金属聚乙烯的牌号为陶氏埃克森SP0510，开口剂的牌号为北京亚伦智联AB-20LD,爽滑剂的牌号为10090-K，含氟加工助剂的牌号为100991-K。
5.一种如权利要求1～4任一项所述的适用于高速自动包装的透明高阻隔膜的生产方法，其特征在于包括如下步骤：
步骤1，制备BOPP印刷薄膜、镀氧化铝PET薄膜以及PE薄膜；
其中镀氧化铝PET薄膜的制备方法为：将卷筒PET薄膜基材放置于真空室内以后进行抽真空操作，当真空室内真空度达到4×10-4mba以上时，将蒸发舟升温至1450～1550℃，然后再把纯度为99.9％的铝丝连续送至蒸发舟上，使铝丝在蒸发舟上连续地熔化、蒸发形成铝蒸汽，同时通入纯度为99.9％且加入量为380～420SCCM的高纯氧，使铝蒸汽和高纯氧发生反应生成氧化铝，从而在移动速度为480～520m/min的PET薄膜的电晕面冷却后形成一层透明光亮的氧化铝镀层，从而获得所述镀氧化铝PET薄膜；
步骤2，复合：将所述BOPP印刷薄膜置于干复机一放的位置，将所述镀氧化铝PET薄膜置于干复机二放的位置，进行一次干式复合，形成BOPP印刷薄膜/镀氧化铝PET薄膜构成的一复膜；再将BOPP印刷膜层/镀氧化铝PET膜层构成的一复膜置于干复机一放的位置，将所述PE薄膜置于干复机二放的位置，进行二次干式复合，形成BOPP印刷膜层/镀氧化铝PET膜层/PE膜层构成的透明高阻隔膜。
6.如权利要求5所述的适用于高速自动包装的透明高阻隔膜的生产方法，其特征在于：所述一次干式复合采用的胶黏剂的组成为：聚氨酯胶水A:聚氨酯胶水B:乙酯＝20:3:15，所述聚氨酯胶水A的牌号为高盟GM910A，聚氨酯胶水B的牌号为高盟GM910B；所述二次干式复合采用的胶黏剂的组成为：聚氨酯胶水C:聚氨酯胶水D:乙酯＝20:4:30，所述氨酯胶水C的牌号为东昌AD919，聚氨酯胶水D的牌号为东昌AD919F。
7.如权利要求6所述的适用于高速自动包装的透明高阻隔膜的生产方法，其特征在于：所述胶黏剂的上胶量为2.5～2.8g/m2，一次干式复合与二次干式复合时间分别为15～19s，次干式复合与二次干式复合压力分别为0.1～0.3MPa。
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