CN108943946A - 一种高运行性的轻量化18微米bopp卷烟包装膜及其制备方法 - Google Patents

一种高运行性的轻量化18微米bopp卷烟包装膜及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高运行性的轻量化18微米BOPP卷烟包装膜及其制备方法，包装膜的芯层通过选用苯环结构的增刚母料和双酯结合的抗静电母料，上表层选用高粘度硅酮珠的超爽滑母料和无机硅石抗粘连母料，下表层选用高粘度硅酮珠的超爽滑母料和复合抗粘连母料等一系列配方上的设计使18微米烟膜的运行性、稳定性媲美21微米。基于新发明薄膜的高运行性和高抗板结性，最终把这类产品的厚度设计在18微米，改变了行业内普遍以厚度补质量的默契做法，实现了烟厂多年以前就提出的轻量化要求，达到了烟膜行业环保节约的初衷。

Description

一种高运行性的轻量化18微米BOPP卷烟包装膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及BOPP薄膜技术领域，尤其涉及一种高运行性的轻量化18微米BOPP卷烟包装膜及其制备方法。
背景技术
从环保和节约成本的角度出发，烟厂使用18微米的小包烟膜辅料已经很多年。标准的烟用小包薄膜是21微米，大家对这种厚度的烟膜都掌握得比较透彻，但只要切换到18微米，生产难度就会增加，烟厂在使用的时候质量不稳定性的投诉也会增加。大家费尽心力改进配方、管控质量，但做出来的产品稳定性始终无法与21微米媲美。最后行业内达成一种默契，就是大家心照不宣地把18微米的厚度做到客户要求的上偏差，商标上宣称的18微米产品，实际厚度都接近甚至超过19微米，尽管如此，零星的质量投诉始终无法杜绝。这种做法虽然提高了产品的质量稳定性，减少了客户投诉，但与烟厂的轻量化、环保初衷有所偏离，对于烟膜制造企业来说也是不得以而为之的结果。
18微米烟膜与21微米烟膜的差异就集中在运行性上，因为厚度减薄，薄膜的挺度受到严重影响，同时还会派生出波边、板结、静电大、以及运行不畅一些列问题。综合来看，要想使18微米达到21微米的水准，就要有比21微米更高的运行性来满足客户，否则控制其中的单一指标都难言有满意的结果。如果运行性的问题解决了，真正的厚度能不能降到18微米又是一个挑战。从客户满意的角度出发，开发出一种高运行性，厚度真正做到18微米的轻量化烟膜有广阔的市场前景。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是开发一种高运行性的轻量化18微米BOPP卷烟包装膜。
高运行性的轻量化18微米BOPP卷烟包装膜，其特征在于：由上表层、芯层和下表层三层结构直接共挤复合制成；由上表层、芯层和下表层三层结构直接共挤复合制成；上表层的组分为：共聚物聚丙烯74-86重量份，爽滑剂母料12-20重量份，抗粘连剂母料2-6重量份；芯层的组分为：均聚物聚丙烯66-78重量份，增刚剂母料20-30重量份，抗静电剂母料2-4重量份；下表层的组分为：共聚物聚丙烯86-94重量份，爽滑剂母料4-8重量份，复合抗粘连剂母料2-6重量份；所述爽滑剂母料包含高粘度硅酮、低粘度硅酮、二氧化硅粒子；所述抗粘连剂母料包括硅油改性二氧化硅粒子；所述抗静电剂母料的载体是共聚物聚丙烯，静电剂为双组分非离子型抗静电剂，包括单硬脂酸甘油酯和三油甘酯，所述单硬脂酸甘油酯和三油甘酯的质量比为2：1。
进一步地，所述上、下表层使用的爽滑剂母料中载体为共聚物聚丙烯，爽滑剂母料的有效成分是浓度10％的高粘度硅酮珠。
进一步地，高粘度硅酮珠的25℃cp为100000-1000000，具有面团粒的形态且表面圆润。
进一步地，所述上表层抗粘连剂母料的载体是共聚物聚丙烯，抗粘连剂母料中有效成为5％二氧化硅，粒径为5um。
进一步地，所述下表层使用的复合抗粘连剂母料的载体是共聚物聚丙烯，复合抗粘连剂母料中第一种组分是硅油改性二氧化硅粒子，粒径是5um；第二组分是高粘度硅酮，25℃cp为100000，两种组分浓度均为5％。
进一步地，所述的高运行性的轻量化18微米BOPP卷烟包装膜的总厚度为18微米，上表层为1um，芯层为16um，下表层为1um，总厚度控制在18±0.3um。
进一步地，增刚剂母料的载体是均聚物聚丙烯，增刚剂母料的有效成分是浓度10-30％的具有苯环结构的氢化树脂，软化点135℃。
进一步地，抗静电剂母料中单硬脂酸甘油酯和三油甘酯的总浓度是10-30％。
高运行性的轻量化18微米BOPP卷烟包装膜的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)芯层的原材料经过混合均匀、干燥处理后，进入串联的熔融单螺杆挤出机和计量单螺杆挤出机进行熔融塑化，然后经过粗过滤器、计量泵、主过滤器，进入模头，各段的温度设定为：223-263℃，熔体温度为210-240℃；
(2)上表层和下表层的原材料经过混合均匀、干燥处理后，进入各自的单螺杆挤出机进行熔融塑化，然后经过过滤器和计量泵，进入模头，各段的温度设定为：220-260℃，熔体温度为210-240℃；
(3)三层聚合物熔体在模头处汇合后流出，在气刀附片装置的作用下，贴附在急冷辊表面，经过急冷辊和水槽的快速冷却，形成固体铸片，然后依次经过纵向、横向拉伸；纵向预热温度为95-125℃，拉伸温度为70-100℃，定形温度为55-85℃，纵向拉伸比为5.0-7.5；横向预热温度为170-200℃，拉伸温度为130-160℃，横向拉伸比为8-10，定形温度为125-155℃，时间为1-3秒；拉伸后的BOPP薄膜需立即进行风冷处理，冷风温度为15-30℃；
(4)在横向拉伸工序后，依次经过在线测厚、边料切割、静电消除、自动收卷、时效处理生产工序；
(5)依照要求分切成对应规格的成品膜卷。
在薄膜的上表层结构添加爽滑剂是为了获得较低的摩擦系数，便于薄膜的上表层在与卷烟包装设备的金属导辊接触时，可以更加顺畅地运行，添加抗粘连剂是为了避免薄膜在生产或使用过程中发粘，以免影响到超高速卷烟包装设备的生产效率；在薄膜的芯层结构添加增刚剂是为了增加薄膜的挺度，有利于薄膜在包装香烟时的高速运行性更好，添加抗静电剂是为了有效地降低静电在生产、运输、上机运行等过程中对香烟包装的影响；在薄膜的下表层结构中只使用共聚物聚丙烯，是为了更加突显上表层的爽滑性。
本发明的核心技术方案需要做到以下三点：
1、芯层选用了双酯结合的抗静电母料和苯环结构的增刚母料，双酯指的是单甘酯和甘油三酯，苯环结构的增刚母料的软化点达到135℃，这些材料对消除静电，提高抗板结性有优势。
2、上表层采用了高粘度硅酮珠爽滑母料和足量的无机硅石抗粘母料。这种爽滑母料属于有机颗粒类，对控制薄膜的常温摩擦和高温摩擦有很强的优势。考虑到厚度比较薄，薄膜比较容易板结并引发使用问题，所以也添加了足量的抗粘连母料。
3、下表层类似上表层来设计，力求达到ABA的效果。从物理指标上来看，上下表层的摩擦系数接近一致，但也不能完全照搬，毕竟还要兼顾产品的高透明性，所以下表层刻意使用了低雾度的复合母料。
采用了上述技术方案后，本发明的有益效果是：1、新产品保证了常温摩擦和高温摩擦，常温摩擦系数小于0.15，高温摩擦系数小于0.20，已经是属于超爽滑的烟膜产品。2、新产品具有优异的挺度，弹性模量比以前的产品最少高300个单位，很好地弥补了厚度上的弱势。3、新产品因为加入了足量了抗粘连母料，再加上高软化点的增刚母料的加成作用，抗板结效果超过了原有的产品，因为板结而导致的上机稳定性被很好的解决了。4、新产品的厚度降至18±0.3微米，真正做到了轻量化。
附图说明
图1为本发明的高运行性的轻量化18微米BOPP卷烟包装膜的三层构造示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明，而不用于限制本发明的范围。在不背离本发明的技术解决方案的前提下，对本发明所作的本领域普通技术人员容易实现的任何改动都将落入本发明的权利要求范围之内。
本发明解决了困扰多年的18微米的轻量化问题，新产品使这类超薄烟膜产品的厚度真正降到了18微米，实现了烟厂环保、节约的初衷。新开发的产品已经在各大烟厂推广使用，客户对高运行性给予肯定，成为我司的标杆产品，创造了品牌效应。
在具体实施中，必须对相关工艺进行以下3个方面的调节：
1、增刚母料不但要提供高的弹性模量，高的软化点，同时兼具高的透明度，抗静电剂也要选用高透明的材料。因为提高18微米的运行性光靠弹性模量一个指标是不现实的，薄膜的抗板结性能也非常重要，所以增刚母料要兼具高挺和高软化点才行。
2、上表层选用的抗粘连母料最好是无机类别。抗粘连的类型比较多，无机类的抗板结效果最佳，同时要进行表面处理以控制雾度。有机颗粒类的超爽滑母料只有和无机抗粘连母料搭配才可以发挥最佳的爽滑效能，才可以提高18微米产品的运行稳定性。如果抗粘连母料偏少，这种厚度的产品随着储存期的延长对应的运行稳定性则微弱下降，可能有临界风险。
3、下表层类似上表层的设计也是基于超爽滑和运行的稳定性。考虑到真正的厚度会做到18微米，在下表层选用了另外一种复合母料。之所以不选用和上表层一样的抗粘连母料，就是为了控制产品的雾度。
新产品的爽滑性和运行稳定性并没有因为降低了实际厚度而降低，这样就保证了下游客户使用起来非常宽容，并且经过一个较长的储存后再使用，高运行性的特点始终得以保持，避免了以前库存产品使用起来偶尔有不稳定的瑕疵。同时新产品的厚度真正降了下来，满足了客户轻量化的初衷。
实施例1
原料配方：
(1)上表层
共聚物聚丙烯 82重量份
爽滑剂母料 12重量份
抗粘连剂母料 6重量份
爽滑剂母料及抗粘连剂母料的载体是共聚物聚丙烯，爽滑剂母料的有效成分是粘度500000(25℃cp)高粘度硅酮珠，浓度是10％；抗粘连剂母料的有效成分是二氧化硅粒子，粒径5um，浓度是5％。
(2)芯层
均聚物聚丙烯 79重量份
增刚剂母料 18重量份
抗抗静电剂母料 3重量份
增刚剂母料及抗抗静电剂母料的载体是均聚物聚丙烯。增刚剂母料的有效成分是具有C9的氢化树脂，抗抗静电剂母料的有效成分是非离子型抗静电剂单硬脂酸甘油酯以及甘油三脂，质量比2:1，总浓度是20％。
(3)下表层
共聚物聚丙烯 100重量份
爽滑剂母料 4重量份
爽滑抗粘复合母料 2重量份
爽滑剂母料及抗粘连剂母料的载体是共聚物聚丙烯，爽滑剂母料的有效成分是粘度500000(25℃cp)高粘度硅酮珠，浓度是10％；爽滑抗粘复合母料的有效成分是粘度100000(25℃cp)高粘度硅酮和硅油改性的5um二氧化硅粒子，浓度是10％。
生产工艺
(1)芯层的原材料经过混合均匀、干燥处理后，进入串联的熔融单螺杆挤出机和计量单螺杆挤出机进行熔融塑化，然后经过粗过滤器、计量泵、主过滤器，进入模头，各段的温度设定为：220～260℃，熔体温度为210～240℃；
(2)上表层和下表层的原材料经过混合均匀、干燥处理后，进入各自的单螺杆挤出机进行熔融塑化，然后经过过滤器和计量泵，进入模头，各段的温度设定为：220～260℃，熔体温度为210～240℃；
(3)三层聚合物熔体在模头处汇合后流出，在气刀附片装置的作用下，贴附在急冷辊表面，经过急冷辊和水槽的快速冷却，形成固体铸片，然后依次经过纵向、横向拉伸。纵向预热温度为95～125℃，拉伸温度为70～100℃，定形温度为55～85℃，纵向拉伸比为5.0～7.5；横向预热温度为170～200℃，拉伸温度为130～160℃，横向拉伸比为8～10，定形温度为125～155℃，时间为1～3秒；拉伸后的BOPP薄膜需立即进行风冷处理，冷风温度为15～30℃。
(4)在横向拉伸工序后，陆续经过在线测厚、边料切割、静电消除、自动收卷、时效处理等生产工序。
(5)依照客户的具体使用要求分切成对应规格的成品膜卷。
按上述原料配方和生产工艺生产出的BOPP薄膜，总厚度为18微米，上表层为1.0um，芯层为16um，下表层为1.0um。
实施例2
生产工艺与实施例1基本相同，除了原料配方不同。
原料配方：
(1)上表层
共聚物聚丙烯 86重量份
爽滑剂母料 10重量份
抗粘连剂母料 4重量份
(2)芯层
均聚物聚丙烯 75重量份
增刚剂母料 22重量份
抗抗静电剂母料 3重量份
(3)下表层
共聚物聚丙烯 100重量份
爽滑剂母料 5重量份
抗粘连剂母料 3重量份
对比例1
与实施例1相同，除了上层的爽滑剂母料中加入普通硅酮。
对比例2
与实施例1相同，除了上层的抗粘连剂母料中加入玻璃微珠。
对比例3
与实施例1相同，除了下层的爽滑剂母料中加入普通硅酮。
对比例4
与实施例1相同，除了下层的抗粘连剂母料中加入2um硅石。
对比例5
与实施例1相同，除了下层中使用共聚物聚丙烯100重量份。
对比例6
与实施例1相同，除了下层中不加入抗粘连剂母料。
对比例7
与实施例1相同，除了下层中不加入爽滑剂母料。
对比例8
与实施例1相同，除了抗静电剂母料为单一组分单硬脂酸甘油酯。
对比例9
与实施例1相同，除了抗静电剂母料为单一组分三油甘酯。
对比例10
与实施例1相同，除了抗静电剂母料中单硬脂酸甘油酯与三油甘酯的质量比为1：2。
对实施例与对比例的产品进行上下表层的常温摩擦(25℃)、高温摩擦(50℃)和抗板结性能测试。
根据上表实验结果可知，本发明中通过ABA的结构设计，使用特殊的爽滑剂、抗粘连剂以及复合添加剂，实现了很低的常温和高温摩擦系数，抗板结性性大幅提高，运行性可以媲美21um，并保持低雾度。

Claims (9)

1.高运行性的轻量化18微米BOPP卷烟包装膜，其特征在于：由上表层、芯层和下表层三层结构直接共挤复合制成；由上表层、芯层和下表层三层结构直接共挤复合制成；上表层的组分为：共聚物聚丙烯74-86重量份，爽滑剂母料12-20重量份，抗粘连剂母料2-6重量份；芯层的组分为：均聚物聚丙烯66-78重量份，增刚剂母料20-30重量份，抗静电剂母料2-4重量份；下表层的组分为：共聚物聚丙烯86-94重量份，爽滑剂母料4-8重量份，复合抗粘连剂母料2-6重量份；所述爽滑剂母料包含高粘度硅酮、低粘度硅酮、二氧化硅粒子；所述抗粘连剂母料包括硅油改性二氧化硅粒子；所述抗静电剂母料的载体是共聚物聚丙烯，静电剂为双组分非离子型抗静电剂，包括单硬脂酸甘油酯和三油甘酯，所述单硬脂酸甘油酯和三油甘酯的质量比为2：1。
2.根据权利要求1所述的高运行性的轻量化18微米BOPP卷烟包装膜，其特征在于：所述上、下表层使用的爽滑剂母料中载体为共聚物聚丙烯，爽滑剂母料的有效成分是浓度10％的高粘度硅酮珠。
3.根据权利要求2所述的高运行性的轻量化18微米BOPP卷烟包装膜，其特征在于：高粘度硅酮珠的25℃cp为100000-1000000，具有面团粒的形态且表面圆润。
4.根据权利要求1所述的高运行性的轻量化18微米BOPP卷烟包装膜，其特征在于：所述上表层抗粘连剂母料的载体是共聚物聚丙烯，抗粘连剂母料中有效成为5％二氧化硅，粒径为5um。
5.根据权利要求1所述的高运行性的轻量化18微米BOPP卷烟包装膜，其特征在于：所述下表层使用的复合抗粘连剂母料的载体是共聚物聚丙烯，复合抗粘连剂母料中第一种组分是硅油改性二氧化硅粒子，粒径是5um；第二组分是高粘度硅酮，25℃cp为100000，两种组分浓度均为5％。
6.根据权利要求1所述的高运行性的轻量化18微米BOPP卷烟包装膜，其特征在于：总厚度为18微米，上表层为1um，芯层为16um，下表层为1um，总厚度控制在18±0.3um。
7.根据权利要求1所述的高运行性的轻量化18微米BOPP卷烟包装膜，其特征在于：增刚剂母料的载体是均聚物聚丙烯，增刚剂母料的有效成分是浓度10-30％的具有苯环结构的氢化树脂，软化点135℃。
8.根据权利要求1所述的高运行性的轻量化18微米BOPP卷烟包装膜，其特征在于：抗静电剂母料中单硬脂酸甘油酯和三油甘酯的总浓度是10-30％。
9.高运行性的轻量化18微米BOPP卷烟包装膜的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)芯层的原材料经过混合均匀、干燥处理后，进入串联的熔融单螺杆挤出机和计量单螺杆挤出机进行熔融塑化，然后经过粗过滤器、计量泵、主过滤器，进入模头，各段的温度设定为：223-263℃，熔体温度为210-240℃；
(2)上表层和下表层的原材料经过混合均匀、干燥处理后，进入各自的单螺杆挤出机进行熔融塑化，然后经过过滤器和计量泵，进入模头，各段的温度设定为：220-260℃，熔体温度为210-240℃；
(3)三层聚合物熔体在模头处汇合后流出，在气刀附片装置的作用下，贴附在急冷辊表面，经过急冷辊和水槽的快速冷却，形成固体铸片，然后依次经过纵向、横向拉伸；纵向预热温度为95-125℃，拉伸温度为70-100℃，定形温度为55-85℃，纵向拉伸比为5.0-7.5；横向预热温度为170-200℃，拉伸温度为130-160℃，横向拉伸比为8-10，定形温度为125-155℃，时间为1-3秒；拉伸后的BOPP薄膜需立即进行风冷处理，冷风温度为15-30℃；
(4)在横向拉伸工序后，依次经过在线测厚、边料切割、静电消除、自动收卷、时效处理生产工序；
(5)依照要求分切成对应规格的成品膜卷。
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