CN109278388A - 一种消光型高阻隔双向拉伸聚丙烯冷封基膜及其制备方法 - Google Patents

一种消光型高阻隔双向拉伸聚丙烯冷封基膜及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种消光型高阻隔双向拉伸聚丙烯冷封基膜及其制备方法，其由外到内依次是由离型层、阻隔层、芯层和消光层组成，所述离型层是由以下组分按质量百分比组成：抗静电母料1～10%、离型防粘连母料1～3%、有机硅改性聚丙烯20～80%、聚丙烯加到100%；所述阻隔层是由以下组分按质量百分比组成：聚乙烯醇30～50%、乙烯‑乙烯醇共聚物30%～50%、马来酸酐接枝聚乙烯粘合树脂加到100%。本发明消光层为消光粗糙表面，经过电晕处理后，表面张力高，可用于冷封胶的涂布，粘合力强，不易脱胶；离型层表面张力极低，无需涂布硅基离型层，且阻隔性能优异。

Description

一种消光型高阻隔双向拉伸聚丙烯冷封基膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及薄膜技术领域，一种消光型高阻隔双向拉伸聚丙烯冷封基膜及其制备方法。
背景技术
20世纪末欧洲软包装行业出现了冷封技术，受自粘式信封的启发，此技术在巧克力生产中首先应用。随着使用范围的不断扩大，还可用于热敏产品以及医药用品的包装。
冷封是相对于热封而言，冷封材料的封合温度一般只有20-40℃，热封材料的封合温度一般高于80℃。冷封包装技术具有很多优点，如冷封薄膜低异味、无污染、可直接与食品接触,避免高温对内容物带来损害；生产效率高，包装速度是热封包装的5-6倍；密封后的包装封合强度适中；与热封包装相比，节省材料和能源等。
冷封膜是一种新产品、新技术，所用双向拉伸聚丙烯基膜也属于高附加值产品，市场前景广阔。
但是普通双向拉伸聚丙烯薄膜用于冷封基材时，需要在外表面涂布硅基离型材料，以免冷封胶剥离时，出现胶体残留不良情况，涂布工序影响了冷封膜的生产效率。
且普通的冷封基膜不具备阻隔性能，需与阻隔材料复合或涂布阻隔层。
发明内容
为避免上述现有技术所存在的不足之处，本发明的目的在于提供一种消光型高阻隔双向拉聚丙烯冷封基膜及其制备方法。
一种消光型高阻隔双向拉伸聚丙烯冷封基膜，其由外到内依次是由离型层、阻隔层、芯层和消光层组成，
所述离型层是由以下组分按质量百分比组成：抗静电母料1～10％、离型防粘连母料1～3％、有机硅改性聚丙烯20～80％、聚丙烯加到100％；
所述阻隔层是由以下组分按质量百分比组成：聚乙烯醇(PVOH)30～50％、乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)30％～50％、马来酸酐接枝聚乙烯粘合树脂(TIE)加到100％。
进一步方案，所述芯层是由以下组分按质量百分比组成：抗静电母料1～10％、聚丙烯为余量；所述消光层是由以下组分按质量百分比组成：抗静电母料1～5％、涂布型防粘连母料1～3％、消光母料为余量。
优选的，所述涂布型防粘连母料是由平均粒径5μm的无定型二氧化硅与均聚聚丙烯混合而成，其中无定型二氧化硅的质量百分比为5～10％；
所述消光母料是由聚丙烯40％～50％、低密度聚乙烯45％～55％和抗氧剂3％～8％经混合、挤出、切粒制成。
最优选的是，所述消光母料是由上海石化聚丙烯FC801MX 40％～50％、巴塞尔低密度聚乙烯Lupolen 3020K 45％～55％、四(β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸)季戊四醇酯抗氧剂3％～8％，经双螺杆挤出机，挤出、切粒、干燥而成。
进一步方案，所述离型层的厚度为1.6～3.0μm，所述阻隔层的厚度为3.5～6.0μm，消光层的厚度为2.0～3.0μm。
进一步方案，所述有机硅改性聚丙烯是由聚丙烯70～72％、乙烯基弹性体12～18％、乙烯-丙烯-丁二烯7～13％、抗氧剂0.5～3％、甲基硅油0.5～2％、乙基硅油0.5～1.5％，经双螺杆挤出机，挤出、切粒、干燥而成。
进一步方案，所述离型防粘连母料是平均粒径为3.5μm的球形玻璃微珠与均聚聚丙烯混合而成，其中离型防粘连母料的质量百分比为5～10％。
进一步方案，所述抗静电母料为硬脂酸聚甘油酯、硬脂酸聚乙二醇酯、N，N-二羟乙基十八胺、脂肪醇聚醚酰胺、聚氧乙烯化合物、多元醇脂肪酸酯中的至少四种与均聚聚丙烯的共混物。
本发明的另一个发明目的是提供上述的一种消光型高阻隔双向拉伸聚丙烯冷封基膜的制备方法，其步骤如下：
(1)按配比，将芯层材料输送至双螺杆挤出机，以240～260℃加热熔融，并经过真空抽滤系统，去除原料中的水汽、小分子杂质，经400目烛芯式过滤器，形成芯层熔体；
将离型层、阻隔层和消光层的原料分别加入三台双螺杆挤出机中经熔融、抽真空去除水分杂质后，经250目平过滤器，形成离型层熔体、阻隔层熔体和消光层熔体；
(2)将离型层、阻隔层、芯层和消光层熔体依序加入四层结构模头中汇合挤出得膜片，利用贴片气刀将该膜片贴附到激冷辊上急冷形成铸片，通过剥离辊将铸片从激冷辊上剥离，并进入水浴二次冷却，再经过压辊挤压除水；
(3)将铸片进行经过纵向拉伸为厚片，再经横向拉伸，得薄膜；
(4)薄膜经过自然风冷却进入牵引系统展平，并对消光层进行电晕处理，进行收卷；经过时效处理后，分切、包装制成成品。
进一步方案，步骤(2)中激冷辊冷却定型温度为20～40℃，水浴温度20～35℃；步骤(3)中纵向拉伸的预热温度为100～120℃、拉伸温度为120～130℃、定型温度为130～145℃、拉伸倍率为4.0～4.3倍，回缩比为2.5～4.5％；横向拉伸的预热温度为140～170℃、拉伸温度为130～145℃，定型区150～159℃，拉伸倍率为7～7.5倍，回缩比为2.0～5.0％。
本发明用有机硅改性聚丙烯，由于有机硅材料的疏水、疏油性能，从而使冷封基膜的离型层具有疏水、疏油性能，而不需要涂布离型层，可直接做为冷封基膜。其相比于普通双向拉伸聚丙烯薄膜用于冷封基材时，需要在外表面涂布硅基离型材料，减少了涂布工序，大大提高了生产效率，并降低了生产成本，同时具有优异的阻燃性能。
本发明使用改性聚乙烯醇、改性乙烯-乙烯醇共聚物混合作为阻隔层，大大提高薄膜的阻隔性能；同时还添加了改性粘合树脂来提高层间的附着力。
本发明薄膜中消光层为消光粗糙表面，经过电晕处理后，表面张力高，可用于冷封胶的涂布，粘合力强，不易脱胶；离型层表面张力极低，无需涂布硅基离型层，离型效果好，无残胶；且阻隔性能优异，无需涂布、复合阻隔层，物理机械性能、光学性能优异，静电小，加工工艺简单，同时具有优异的阻燃性能。
本发明中离型防粘连母料选择5～10％平均粒径3.5μm的球形玻璃微珠与均聚聚丙烯混合而成，其一方面可以起到防粘连的作用，另外玻璃微珠成球形，表面光滑，可较好的实现剥离，不会发生离型后残胶。
涂布型防粘连母料选择5～10％平均粒径5μm的无定型二氧化硅与均聚聚丙烯混合而成，可较好的起到防粘连的作用，且形态不规则，涂布冷封胶后，可极大的提高冷封胶的复合牢度。
具体实施方法
下面各实施例中
涂布型防粘连母料是由平均粒径5μm的无定型二氧化硅与均聚聚丙烯混合而成，其中无定型二氧化硅的质量百分比为5～10％；
所述离型防粘连母料是平均粒径为3.5μm的球形玻璃微珠与均聚聚丙烯混合而成，其中离型防粘连母料的质量百分比为5～10％。
抗静电母料是由硬脂酸聚甘油酯、硬脂酸聚乙二醇酯、N，N-二羟乙基十八胺、脂肪醇聚醚酰胺、聚氧乙烯化合物和均聚聚丙烯的共混物。
所述消光母料是由上海石化聚丙烯FC801MX 40％～50％、巴塞尔低密度聚乙烯Lupolen 3020K 45％～55％、四(β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸)季戊四醇酯抗氧剂3％～8％，经双螺杆挤出机，挤出、切粒、干燥而成。
实施例1：
涂布型防粘连母料是由平均粒径5μm的无定型二氧化硅与均聚聚丙烯混合而成，其中无定型二氧化硅的质量百分比为5％；
所述离型防粘连母料是平均粒径为3.5μm的球形玻璃微珠与均聚聚丙烯混合而成，其中离型防粘连母料的质量百分比为5％。
抗静电母料是由硬脂酸聚甘油酯、硬脂酸聚乙二醇酯、N，N-二羟乙基十八胺、脂肪醇聚醚酰胺、聚氧乙烯化合物和均聚聚丙烯的共混物。
所述消光母料是由上海石化聚丙烯FC801MX 40％、巴塞尔低密度聚乙烯Lupolen3020K 55％、四(β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸)季戊四醇酯抗氧剂5％，经双螺杆挤出机，挤出、切粒、干燥而成。
一种消光型高阻隔双向拉伸聚丙烯冷封基膜，其由外到内依次是由离型层、阻隔层、芯层和消光层组成，其中离型层的厚度为1.6μm，所述阻隔层的厚度为3.5μm，消光层的厚度为2.0μm；
所述离型层是由以下组分按质量百分比组成：抗静电母料1％、离型防粘连母料3％、有机硅改性聚丙烯80％、聚丙烯加到100％；其中有机硅改性聚丙烯是由聚丙烯70％、乙烯基弹性体12％、乙烯-丙烯-丁二烯13％、抗氧剂3％、甲基硅油1.5％、乙基硅油0.5％，经双螺杆挤出机，挤出、切粒、干燥而成。
所述阻隔层是由以下组分按质量百分比组成：聚乙烯醇(PVOH)30％、乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)50％、马来酸酐接枝聚乙烯粘合树脂(TIE)加到100％；
所述芯层是由以下组分按质量百分比组成：抗静电母料1％、聚丙烯为余量；
所述消光层是由以下组分按质量百分比组成：抗静电母料1％、涂布型防粘连母料3％、消光母料为余量。
实施例2：
涂布型防粘连母料是由平均粒径5μm的无定型二氧化硅与均聚聚丙烯混合而成，其中无定型二氧化硅的质量百分比为10％；
所述离型防粘连母料是平均粒径为3.5μm的球形玻璃微珠与均聚聚丙烯混合而成，其中离型防粘连母料的质量百分比为10％。
抗静电母料是由硬脂酸聚甘油酯、硬脂酸聚乙二醇酯、N，N-二羟乙基十八胺、脂肪醇聚醚酰胺、聚氧乙烯化合物和均聚聚丙烯的共混物。
所述消光母料是由上海石化聚丙烯FC801MX 50％、巴塞尔低密度聚乙烯Lupolen3020K 45％、四(β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸)季戊四醇酯抗氧剂5％，经双螺杆挤出机，挤出、切粒、干燥而成。
一种消光型高阻隔双向拉伸聚丙烯冷封基膜，其由外到内依次是由离型层、阻隔层、芯层和消光层组成，其中离型层的厚度为3.0μm，所述阻隔层的厚度为6.0μm，消光层的厚度为3.0μm；
所述离型层是由以下组分按质量百分比组成：抗静电母料10％、离型防粘连母料1％、有机硅改性聚丙烯20％、聚丙烯加到100％；其中有机硅改性聚丙烯是由聚丙烯72％、乙烯基弹性体18％、乙烯-丙烯-丁二烯7％、抗氧剂0.5％、甲基硅油2％、乙基硅油0.5％，经双螺杆挤出机，挤出、切粒、干燥而成。
所述阻隔层是由以下组分按质量百分比组成：聚乙烯醇(PVOH)50％、乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)30％、马来酸酐接枝聚乙烯粘合树脂(TIE)加到100％；
所述芯层是由以下组分按质量百分比组成：抗静电母料10％、聚丙烯为余量；
所述消光层是由以下组分按质量百分比组成：抗静电母料5％、涂布型防粘连母料1％、消光母料为余量。
实施例3：
一种消光型高阻隔双向拉伸聚丙烯冷封基膜，其步骤如下：
a、5％抗静电母料(硬脂酸聚甘油酯、硬脂酸聚乙二醇酯、N，N-二羟乙基十八胺、脂肪醇聚醚酰胺、聚氧乙烯化合物与均聚聚丙烯的混合物)、95％均聚聚丙烯，经过配比，输送至双螺杆挤出机，以250℃加热熔融，并经过真空抽滤系统，去除原料中的水汽、小分子杂质，经400目烛芯式过滤器，形成芯层熔体；
将5％抗静电母料(硬脂酸聚甘油酯、硬脂酸聚乙二醇酯、N，N-二羟乙基十八胺、脂肪醇聚醚酰胺、聚氧乙烯化合物与均聚聚丙烯的混合物)、3％离型防粘连母料、80％有机硅改性聚丙烯、12％均聚聚丙烯，经过配比，加入一台双螺杆挤出机中经熔融、抽真空去除水分杂质后，经250目平过滤器，形成离型层熔体；
将40％聚乙烯醇、40％乙烯-乙烯醇共聚物、20％马来酸酐接枝聚乙烯粘合树脂，经过配比，加入一台双螺杆挤出机中经熔融、抽真空去除水分杂质后，经250目平过滤器，形成阻隔层熔体；
将3％抗静电母料(硬脂酸聚甘油酯、硬脂酸聚乙二醇酯、N，N-二羟乙基十八胺、脂肪醇聚醚酰胺、聚氧乙烯化合物与均聚聚丙烯的混合物)、2％涂布型防粘连母料、95％消光母料配比后，加入另一台双螺杆挤出机中经熔融、抽真空处理除水分杂质后，形成消光层熔体；
将离型层、阻隔层、芯层和消光层熔体依序加入三层结构模头中汇合，模头温度设定242℃，挤出得膜片；
b、利用高压贴片风刀将该膜片贴附到激冷辊上急冷形成铸片，并进入水浴，冷辊温度为28℃，水浴温度为35℃；
c、将铸片进行经过纵向拉伸为厚片，纵拉预热温度为110℃，拉伸温度为125℃，定型区温度为135℃，拉伸倍率为4.2倍，回缩比为3.8％。纵拉预热、拉伸、定型辊筒均需使用特氟龙材质涂层；
d、将厚片进行横向拉伸制得厚度为30μm消光型高阻隔双向拉伸聚丙烯冷封基膜，预热温度为170℃，拉伸温度为140℃，定型温度为155℃，拉伸倍率为7.2倍，回缩比为3.5％；
e、将步骤d)中所得薄膜经过自然风冷却，进入牵引系统展平、切边、测厚、电晕处理，然后收卷，经过检测合格后，进行分切、卷取、制成成品。
f、成品性能指标如下：
实施例4：
a、5％抗静电母料(硬脂酸聚乙二醇酯、N，N-二羟乙基十八胺、脂肪醇聚醚酰胺、聚氧乙烯化合物、多元醇脂肪酸酯与均聚聚丙烯的混合物)、95％均聚聚丙烯，经过配比，输送至双螺杆挤出机，以250℃加热熔融，并经过真空抽滤系统，去除原料中的水汽、小分子杂质，经400目烛芯式过滤器，形成芯层熔体；
将5％抗静电母料(硬脂酸聚乙二醇酯、N，N-二羟乙基十八胺、脂肪醇聚醚酰胺、聚氧乙烯化合物、多元醇脂肪酸酯与均聚聚丙烯的混合物)、2％离型型防粘连母料、80％有机硅改性聚丙烯、13％均聚聚丙烯，经过配比，加入一台双螺杆挤出机中经熔融、抽真空去除水分杂质后，经250目平过滤器，形成离型层熔体；
将45％聚乙烯醇、45％乙烯-乙烯醇共聚物、10％马来酸酐接枝聚乙烯粘合树脂，经过配比，加入一台双螺杆挤出机中经熔融、抽真空去除水分杂质后，经250目平过滤器，形成阻隔层熔体；
将3％抗静电母料(硬脂酸聚乙二醇酯、N，N-二羟乙基十八胺、脂肪醇聚醚酰胺、聚氧乙烯化合物、多元醇脂肪酸酯与均聚聚丙烯的混合物)、2.5％涂布型防粘连母料、95％消光母料配比后，加入另一台双螺杆挤出机中经熔融、抽真空处理除水分杂质后，形成消光层熔体；
将离型层、阻隔层、芯层和消光层熔体依序加入三层结构模头中汇合，模头温度设定240℃，挤出得膜片；
b、利用高压贴片风刀将该膜片贴附到激冷辊上急冷形成铸片，并进入水浴，冷辊温度为30℃，水浴温度为32℃；
c、将铸片进行经过纵向拉伸为厚片，纵拉预热温度为118℃，拉伸温度为128℃，定型区温度为135℃，拉伸倍率为4.0倍，回缩比为2.6％。纵拉预热、拉伸、定型辊筒均需使用特氟龙材质涂层；
d、将厚片进行横向拉伸制得厚度为30μm消光型高阻隔双向拉伸聚丙烯冷封基膜，预热温度为168℃，拉伸温度为145℃，定型温度为159℃，拉伸倍率为7.0倍，回缩比为3.0％；
e、将步骤d)中所得薄膜经过自然风冷却，进入牵引系统展平、切边、测厚、电晕处理，然后收卷，经过检测合格后，进行分切、卷取、制成成品。
f、成品性能指标如下：

Claims (10)

1.一种消光型高阻隔双向拉伸聚丙烯冷封基膜，其由外到内依次是由离型层、阻隔层、芯层和消光层组成，其特征在于：
所述离型层是由以下组分按质量百分比组成：抗静电母料1～10%、离型防粘连母料1～3%、有机硅改性聚丙烯20～80%、聚丙烯加到100%；
所述阻隔层是由以下组分按质量百分比组成：聚乙烯醇30～50%、乙烯-乙烯醇共聚物30%～50%、马来酸酐接枝聚乙烯粘合树脂加到100%。
2.根据权利要求1所述的一种消光型高阻隔双向拉伸聚丙烯冷封基膜，其特征在于：所述芯层是由以下组分按质量百分比组成：抗静电母料1～10%、聚丙烯为余量；所述消光层是由以下组分按质量百分比组成：抗静电母料1～5%、涂布型防粘连母料1～3%、消光母料为余量。
3.根据权利要求2所述的一种消光型高阻隔双向拉伸聚丙烯冷封基膜，其特征在于：所述涂布型防粘连母料是由平均粒径5μm的无定型二氧化硅与均聚聚丙烯混合而成，其中无定型二氧化硅的质量百分比为5～10%。
4.根据权利要求2所述的一种消光型高阻隔双向拉伸聚丙烯冷封基膜，其特征在于：所述消光母料是由聚丙烯40%～50%、低密度聚乙烯45%～55%和抗氧剂3%～8%经混合、挤出、切粒制成。
5.根据权利要求1所述的一种消光型高阻隔双向拉伸聚丙烯冷封基膜，其特征在于：所述离型层的厚度为1.6～3.0μm，所述阻隔层的厚度为3.5～6.0μm，消光层的厚度为2.0～3.0μm。
6.根据权利要求1所述的一种消光型高阻隔双向拉伸聚丙烯冷封基膜，其特征在于：所述有机硅改性聚丙烯是由聚丙烯70～72%、乙烯基弹性体12～18%、乙烯-丙烯-丁二烯7～13%、抗氧剂0.5～3%、甲基硅油0.5～2%、乙基硅油0.5～1.5%，经双螺杆挤出机，挤出、切粒、干燥而成。
7.根据权利要求1所述的一种消光型高阻隔双向拉伸聚丙烯冷封基膜，其特征在于：所述离型防粘连母料是平均粒径为3.5μm的球形玻璃微珠与均聚聚丙烯混合而成，其中离型防粘连母料的质量百分比为5～10%。
8.根据权利要求1或2所述的一种消光型高阻隔双向拉伸聚丙烯冷封基膜，其特征在于：所述抗静电母料为硬脂酸聚甘油酯、硬脂酸聚乙二醇酯、N，N-二羟乙基十八胺、脂肪醇聚醚酰胺、聚氧乙烯化合物、多元醇脂肪酸酯中的至少四种与均聚聚丙烯的共混物。
9.如权利要求1～8任一项所述的一种消光型高阻隔双向拉伸聚丙烯冷封基膜的制备方法，其特征在于：其步骤如下：
（1）按配比，将芯层材料输送至双螺杆挤出机，以240～260℃加热熔融，并经过真空抽滤系统，去除原料中的水汽、小分子杂质，经400目烛芯式过滤器，形成芯层熔体；
将离型层、阻隔层和消光层的原料分别加入三台双螺杆挤出机中经熔融、抽真空去除水分杂质后，经250目平过滤器，形成离型层熔体、阻隔层熔体和消光层熔体；
（2）将离型层、阻隔层、芯层和消光层熔体依序加入四层结构模头中汇合挤出得膜片，利用贴片气刀将该膜片贴附到激冷辊上急冷形成铸片，通过剥离辊将铸片从激冷辊上剥离，并进入水浴二次冷却，再经过压辊挤压除水；
（3）将铸片进行经过纵向拉伸为厚片，再经横向拉伸，得薄膜；
（4）薄膜经过自然风冷却进入牵引系统展平，并对消光层进行电晕处理，进行收卷；经过时效处理后，分切、包装制成成品。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于：步骤（2）中激冷辊冷却定型温度为20～40℃，水浴温度20～35℃；步骤（3）中纵向拉伸的预热温度为100～120℃、拉伸温度为120～130℃、定型温度为130～145℃、拉伸倍率为4.0～4.3倍，回缩比为2.5~4.5%；横向拉伸的预热温度为140~170℃、拉伸温度为130~145℃，定型区150~159℃，拉伸倍率为7~7.5倍，回缩比为2.0~5.0%。
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