CN109693404A - 一种抗有害微生物聚丙烯薄膜及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种抗有害微生物聚丙烯薄膜及其制造方法，该聚丙烯薄膜包括至少一个膜层，其中至少一个膜层中包含抗菌专用料90～100wt％，抗静电剂0～5wt％；抗粘连剂0～5wt％。可以使用双向拉伸法(管泡法和平膜法)制得。与现有技术相比，本发明薄膜不仅具有优异的抗有害微生物功能，而且安全无毒，生产工艺简单、制造成本低廉，可以在工业广泛推广使用。

Description

一种抗有害微生物聚丙烯薄膜及其制造方法

技术领域

本发明涉及具有抗有害微生物聚丙烯薄膜及其制造方法，特别是一种用于食品或卫生材料包装的具有抗有害微生物聚丙烯薄膜及其制造方法。

背景技术

聚丙烯薄膜因其价格适当、加工使用方便、外观透明且易于后加工等性能，被广泛应用于各类食品、药品、卫生材料等日常用品的包装和生产过程中对产品的保护。

聚丙烯(PP)是应用最广泛的热塑性塑料之一，具有力学性能良好、无毒、耐热、耐化学药品、易加工及成本较低等优点。其中，双向拉伸聚丙烯薄膜(BOPP)已大量用于食品、糖果、水果等的包装。随着人们对健康和卫生意识的不断提高，在很多包装应用方面，如食品、果蔬、菜谱、相册、歌谱以及医院内用品包装用的BOPP，提出了抗菌防霉方面的需求。一方面，对于食品和果蔬，抗菌包装通过阻止细菌的繁殖，减少食物和果蔬在储存过程中的腐败，延长其储存时间；另一方面，对于医院、餐厅以及一些公共场所使用场合，抗菌包装能够阻止或减少有害细菌传播、交叉感染的机会。抗菌聚丙烯薄膜的研究和开发具有重要的应用价值和良好的市场前景。

BOPP薄膜不仅力学性能优良，其良好的透明性是另一特色。在很多场合，特别是食物和果蔬的包装方面，保证良好的透明性以便能看到包装物是必须的要求。因此，对BOPP薄膜的抗菌或其他性能进行改进时，透明性是重要的性能指标。

要保持聚丙烯薄膜透明性足够好，一方面，如果所加入的抗菌组分与聚丙烯基体有好的相容性，均匀地分散于基体材料中，可能不影响薄膜的透明性；另一方面，如果所加入的抗菌组分与聚丙烯的相容性较差，如无机颗粒，则需要分散的尺度小于可见光的波长，那么对薄膜的透明性也可能不会有很大的影响。

抗菌BOPP薄膜的制备，主要是通过在BOPP原料中加入无机抗菌剂、有机抗菌剂或它们的抗菌母粒来实现。如美国专利US6838186公开的多层抗菌透明BOPP薄膜的制备方法，使用的是银系抗菌母粒。然而，这种薄膜在长期光照等老化条件下，会出现薄膜泛黄的现象。无机抗菌剂如银系抗菌剂，存在粒度大小、以及加工和使用过程中变色的问题。此外，无机抗菌剂通过扩散而分布在BOPP的表面而发挥抗菌功能，其迁移性同样也会影响包装物。还有，无机抗菌剂由于和PP树脂间的相容性问题，即便是粒度较小，也难以均匀分散，从而影响聚丙烯薄膜的透明性。有机抗菌剂，分子量和熔点一般较低、毒性较大，容易从BOPP薄膜中析出、流失或进入包装物，导致安全性问题。低分子有机抗菌剂在BOPP薄膜中很少使用。

胍盐聚合物是一种阳离子抗菌聚合物，具有广谱、高效的抗菌性能，同时无毒、无刺激、稳定性好、热分解温度较高，在抗菌领域逐渐广泛应用。但是，胍盐聚合物有较强的亲水性，呈水溶性，在极性较弱的塑料品种中使用时，一方面，与塑料的相容性差，特别是聚烯烃；另一方面，与水分接触或在潮湿环境中，容易由于胍盐聚合物的流失而使抗菌效果降低甚至消失。因此，单纯将胍盐聚合物添加到BOPP中，存在胍盐聚合物难以分散均匀及容易从BOPP薄膜析出的缺点，抗菌效果也会随时间的延长而下降。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种耐水性高、透明度高的抗有害微生物聚丙烯薄膜及其制造方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种抗有害微生物聚丙烯薄膜，其特征在于，该聚丙烯薄膜包括至少一个膜层，其中至少一个膜层中包含抗菌专用料90～100wt％，抗静电剂0～5wt％；抗粘连剂0～5wt％。

优选地，所述的抗菌专用料为聚烯烃功能化母粒，该聚烯烃功能化母粒的基体为聚丙烯，抗菌组分为键合到聚丙烯分子链上的胍盐聚合物，同时胍盐聚合物的侧基还连接有长链有机硅组分。有机硅组分的引入，因为是通过化学键合的方式，不会影响聚丙烯薄膜的透明性；另一方面，由于有机硅的疏水性能，更有利于胍盐聚合物组分分布在薄膜表面，从而更加高效地发挥其抗菌功能；同时，有机硅组分还对提高薄膜的耐水洗性能有利。所述的聚烯烃功能化母粒中有机硅组分的含量为5％-20％，可采用CN200910046481.9中记载的方法制得。

优选地，所述的聚丙烯薄膜包括3～6个膜层，其中含有抗菌专用料的膜层重量为整个聚丙烯薄膜全部重量的5～20％。

优选地，所述的聚丙烯薄膜的厚度为10-60μm。

优选地，多层聚丙烯薄膜中其他膜层为常规共聚聚丙烯或均聚聚丙烯树脂制成的膜层。

上述抗静电剂优选含量为2～3wt％；抗粘连剂2～3wt％。均为市售产品。

上述抗有害微生物聚丙烯薄膜可以通过以下方法制得，该方法为平膜法双向拉伸方法，具体包括以下步骤：

a.根据组成聚丙烯薄膜的各膜层结构分别配料，其中至少一个膜层按重量百分比的成分：抗菌专用料90％-100％；抗静电剂0％-5％；抗粘连剂0％-5％配料；

b.将各膜层的配料加入相应的挤出机内160-280℃进行熔融、塑化，挤压并汇流于模头，通过模头在180-270℃下挤出；

c.将模头挤出物经过10-60℃的冷却装置冷却，形成膜片；

d.膜片经100-170℃预热，拉伸倍率为1-6、拉伸温度为60-160℃的纵向拉伸，温度范围为90-170℃的热定型；

e.纵向拉伸后的薄膜经100-190℃预热，拉伸倍率为6-10、拉伸温度为60-170℃横向拉伸，温度范围为90-180℃进行热定型；

f.根据后加工需要，可以常规电晕或火焰处理；

g.收卷。

上述抗有害微生物聚丙烯薄膜还可以通过以下方法制得，该方法为管泡法双向拉伸方法，具体包括以下步骤：

a.根据组成聚丙烯薄膜的各膜层结构分别配料，其中至少一个膜层按重量百分比的成分：抗菌专用料90％-100％；抗静电剂0％-5％；抗粘连剂0％-5％配料；

b.各膜层的配料加入相应的挤出机内160-280℃进行熔融、塑化，挤压并汇流于旋转模头，通过模头在160-280℃下挤出；

c.将模头挤出物经过10-60℃的冷却装置冷却，形成原膜泡管；

d.原膜泡管经100-180℃预热后，进入拉伸烘箱内进行纵向和横向拉伸，总拉伸比为20-50倍，拉伸烘箱温度为60-160℃的纵向拉伸，温度范围为90-170℃的热定型；

e.拉伸后的薄膜在温度范围为90-180℃下的进行热定型，削除内应力；

f.根据后加工需要，可以常规电晕或火焰处理；

g.收卷。

与现有技术相比，本发明在上述薄膜膜层成分中，聚丙烯树脂是整个薄膜的主要成分。抗菌专用料是提供抗菌功能的最主要成分，其加在薄膜的表层，可以提供持续的抗菌效果，同时，由于抗菌专用料为聚烯烃功能化母粒，其材料本身不会影响聚丙烯薄膜的透明性，因此在抗菌的同时能保持较高的透明度，抗菌专用料也可提供抗静电的效果，使用抗菌专用料，使薄膜在拥有抗菌功能的同时，薄膜还具有原来优异的物理性能和良好的可加工性能，如光泽度、雾度和拉伸强度不会下降，表面润湿张力保持性好。抗静电剂可以有效降低薄膜的表面电阻率，抗静电剂可采用双向拉伸聚丙烯薄膜现行常用的抗静电剂，其主要是胺类、酯类或两者按一定比例混配的。抗粘连剂防止薄膜粘连，抗粘连剂可采用双向拉伸聚丙烯薄膜现行常用的，例如二氧化硅，聚甲基丙烯酸甲酯，玻璃珠等的任一种或其按一定比例混配的。

本发明所述薄膜的制造方法，采用双轴向拉伸工艺，可适用单膜层或多膜层结构的薄膜。

薄膜按后加工的需要，可以进行电晕处理或火焰处理，以提高薄膜处理面的表面润湿张力，有利于在薄膜表面上进行喷码、印刷、复合和涂布等加工。

将上述加工好的薄膜经过牵引后，按照生产的要求收卷到卷取设备上按客户要求分切成相应规格。

双向拉伸聚丙烯薄膜本身具体优异的物理性能、光泽度高、雾度小、可热封，对氧气和水分的阻隔性好，用于食品和果蔬等包装上，具有延长保质期、外观亮丽等优点，但双向拉伸聚丙烯薄膜无抗有害微生物的功能，所包装物品自身会滋生微生物，不利于物品的保存。本发明基于双向拉伸聚丙烯薄膜无抗有害微生物这点,在制造双向拉伸聚丙烯薄膜过程中，搭配添加抗菌专用料，赋于薄膜抗有害微生物的功能。

本发明的具有抗有害微生物聚丙烯薄膜不仅可以只包括单层膜层，还可以包括多层膜层，如三层、五层等，但至少一个表层添加抗菌专用料，使该层膜面具有抗有害微生物的功能。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1

本实施例所提供的具有抗有害微生物聚丙烯薄膜，薄膜厚度为15um，该膜含三层结构，各层的质量百分比包括以下成分：表层1：共聚聚丙烯或均聚聚丙烯树脂97％、抗粘连爽滑剂3％，本层占全部质量的5-10％；芯层：均聚聚丙烯树脂100％，本层占全部质量的80-90％；表层2：抗菌专用料100％，本层占全部质量的5-10％。

上述薄膜通过以下方法制成：按各膜层的组成原料配料，然后分别进入相应挤出机内，在160-280℃熔融、塑化、挤压，汇流于同一模头，经160-280℃的模头挤出，在15-50℃范围内，通过铸片辊和水槽急冷铸成膜片，膜片进入纵向拉伸区域；纵向拉伸区域预热温度设定为100-160℃，纵向拉伸温度设定为100-160℃，纵向拉伸倍率设为4.5-5.5，然后再经过100-150℃热定型后进入横向拉伸区域；横向拉伸预热温度设定为150-190℃，拉伸倍率设为8-10，最后通过120-180℃热定型来消除膜的内应力，经过上述拉伸的膜片在牵引系统中进行单面或双面电晕处理，使薄膜表面的润湿张力达到42mN/m，经过电晕的表层具有良好的复合性能或印刷性能，最后经过收卷机收卷得到本实施例的具有抗有害微生物聚丙烯薄膜的大膜卷，经过36-72小时的时效处理后，按客户要求分切成相应规格。采用本方法制造出来的具有抗有害微生物聚丙烯薄膜，具有单位面积薄膜成本较低，抗菌效果持久的特点，易于商业化推广。

本实施例中，表层1也可使用抗菌专用料，这样制得的三层结构薄膜，两个表层同时具体抗有害微生物的功能。为了使用本实施例的薄膜具有更好的开口性，也可在抗菌专用料层加入2％的防粘母料。

本实施例中，薄膜的厚度可以控制在10-60微米内的任一厚度。

实施例2

本实施例所提供的具有抗有害微生物聚丙烯薄膜，薄膜厚度为18um，该膜含三层结构，各层的质量百分比包括以下成分：表层1：共聚聚丙烯或均聚聚丙烯树脂97％、抗粘连爽滑剂3％，本层占全部质量的5-10％；芯层：均聚聚丙烯树脂100％，本层占全部质量的80-90％；表层2：抗菌专用料100％，本层占全部质量的5-10％。

上述薄膜通过以下方法制成：按各膜层的组成原料配料，进入相应挤出机内，在160-280℃熔融、塑化、挤压，经160-280℃的模头挤出，在15-50℃范围内，通过旋转模头挤出熔体，在10-50℃的冷水下急冷形成泡管，原膜泡管经100-180℃预热后，进入拉伸烘箱内进行纵向和横向拉伸，总拉伸比为20-50倍，拉伸烘箱温度为60-160℃的纵向拉伸，拉伸后的薄膜在温度范围为90-180℃下进行热定型，削除内应力；经过上述拉伸的膜片在牵引系统中进行单面或双面电晕处理，使薄膜表面的润湿张力达到42mN/m，经过电晕的表层具有良好的复合性能或印刷性能，最后经过收卷机收卷得到本实施例的具有抗有害微生物聚丙烯薄膜的大膜卷，经过24-72小时的时效处理后，按客户要求分切成相应规格。采用本方法制造出来的具有抗有害微生物聚丙烯薄膜，具有单位面积薄膜成本较低，抗菌效果持久的特点，易于商业化推广。

本实施例中，表层1也可使用抗菌专用料，这样制得的三层结构薄膜，两个表层同时具体抗有害微生物的功能。为了使用本实施例的薄膜具有更好的开口性，也可在抗菌专用料层加入2％的防粘母料。

本实施例中的制造方法，与实施例1相比，在于加工方法不同，与实施例1比，本方法固定投资更少。

本实施例中，薄膜的厚度可以控制在10-60微米内的任一厚度。

实施例3

一种抗有害微生物聚丙烯薄膜包括一个膜层，该膜层按重量百分比的成分：抗菌专用料90％；抗静电剂5％；抗粘连剂5％。

上述薄膜可以通过以下方法制得，该方法为平膜法双向拉伸方法，具体包括以下步骤：

a.按重量百分比的成分：抗菌专用料90％；抗静电剂5％；抗粘连剂5％配料；

b.将配料加入相应的挤出机内160-280℃进行熔融、塑化，挤压并汇流于模头，通过模头在160-280℃下挤出；

c.将模头挤出物经过10-60℃的冷却装置冷却，形成膜片；

d.膜片经100-170℃预热，拉伸倍率为1-6、拉伸温度为60-160℃的纵向拉伸，温度范围为90-170℃的热定型；

e.纵向拉伸后的薄膜经100-190℃预热，拉伸倍率为6-10、拉伸温度为60-170℃横向拉伸，温度范围为90-180℃进行热定型；

f.根据后加工需要，可以常规电晕或火焰处理；

g.收卷。

实施例4

一种抗有害微生物聚丙烯薄膜包括一个膜层，该膜层按重量百分比的成分：抗菌专用料100％。

上述薄膜可以通过以下方法制得，该方法为管泡法双向拉伸方法，具体包括以下步骤：

a.根据组成聚丙烯薄膜的各膜层结构分别配料，其中至少一个膜层按重量百分比的成分：抗菌专用料100％；

b.各膜层的配料加入相应的挤出机内160-280℃进行熔融、塑化，挤压并汇流于旋转模头，通过模头在160-280℃下挤出；

c.将模头挤出物经过10-60℃的冷却装置冷却，形成原膜泡管；

d.原膜泡管经100-180℃预热后，进入拉伸烘箱内进行纵向和横向拉伸，总拉伸比为20-50倍，拉伸烘箱温度为60-160℃的纵向拉伸，温度范围为90-170℃的热定型；

e.拉伸后的薄膜在温度范围为90-180℃下的进行热定型，削除内应力；

f.根据后加工需要，可以常规电晕或火焰处理；

g.收卷。

实施例5

一种抗有害微生物聚丙烯薄膜包括六个膜层，其中最外膜层按重量百分比的成分：抗菌专用料95％；抗静电剂5％；其余各膜层为共聚聚丙烯与各种常规功能性添加剂组成；

上述薄膜可以通过以下方法制得，该方法为平膜法双向拉伸方法，具体包括以下步骤：

a.按各膜层的组成原料配料，其中最外膜层按重量百分比的成分：抗菌专用料95％；抗静电剂5％配料；

b.按各膜层的组成原料配料，进入相应挤出机内，180-250℃进行熔融、塑化，挤压并汇流于模头，通过模头在180-250℃下挤出；

c.将模头挤出物经过10-30℃的冷却装置冷却，形成膜片；

d.膜片经100-150℃预热，拉伸倍率为1-2、拉伸温度为60-160℃的纵向拉伸，温度范围为90-140℃的热定型；

e.纵向拉伸后的薄膜经100-150℃预热，拉伸倍率为6-7、拉伸温度为60-160℃横向拉伸，温度范围为90-140℃进行热定型；

f.根据后加工需要，可以常规电晕或火焰处理；

g.收卷。

实施例6

一种抗有害微生物聚丙烯薄膜包括六个膜层，其中最外膜层按重量百分比的成分：抗菌专用料95％；抗粘连剂5％；其余各膜层为共聚聚丙烯与各种常规功能性添加剂组成；

上述薄膜可以通过以下方法制得，该方法为管泡法双向拉伸方法，具体包括以下步骤：

a.根据组成聚丙烯薄膜的各膜层结构分别配料，其中至少一个膜层按重量百分比的成分：抗菌专用料95％；抗粘连剂5％；

b.各膜层的配料加入相应的挤出机内170-280℃进行熔融、塑化，挤压并汇流于旋转模头，通过模头在170-280℃下挤出；

c.将模头挤出物经过30-60℃的冷却装置冷却，形成原膜泡管；

d.原膜泡管经140-180℃预热后，进入拉伸烘箱内进行纵向和横向拉伸，总拉伸比为30-50倍，拉伸烘箱温度为120-160℃的纵向拉伸，温度范围为100-170℃的热定型；

e.拉伸后的薄膜在温度范围为120-180℃下的进行热定型，削除内应力；

f.根据后加工需要，可以常规电晕或火焰处理；

g.收卷。

可以看出，本发明聚丙烯薄膜在达到较好的抗菌效果的同时，还能保持低的雾度，从而使薄膜的透明度较高。

Claims (7)

1.一种抗有害微生物聚丙烯薄膜，其特征在于，该聚丙烯薄膜包括至少一个膜层，其中至少一个膜层中包含抗菌专用料90～100wt％，抗静电剂0～5wt％；抗粘连剂0～5wt％。

2.根据权利要求1所述的抗有害微生物聚丙烯薄膜，其特征在于，所述的抗菌专用料为聚烯烃功能化母粒。

3.根据权利要求1所述的抗有害微生物聚丙烯薄膜，其特征在于，所述的聚丙烯薄膜包括3～6个膜层，其中含有抗菌专用料的膜层重量为整个聚丙烯薄膜全部重量的5～20％。

4.根据权利要求1所述的抗有害微生物聚丙烯薄膜，其特征在于，所述的聚丙烯薄膜的厚度为10-60μm。

5.根据权利要求1所述的抗有害微生物聚丙烯薄膜，其特征在于，多层聚丙烯薄膜中其他膜层为常规共聚聚丙烯或均聚聚丙烯树脂制成的膜层。

6.一种权利要求1所述的抗有害微生物聚丙烯薄膜的制备方法，其特征在于，该方法为平膜法双向拉伸方法，具体包括以下步骤：

a.根据组成聚丙烯薄膜的各膜层结构分别配料，其中至少一个膜层按重量百分比的成分：抗菌专用料90％-100％；抗静电剂0％-5％；抗粘连剂0％-5％配料；

b.将各膜层的配料加入相应的挤出机内160-280℃进行熔融、塑化，挤压并汇流于模头，通过模头在180-270℃下挤出；

c.将模头挤出物经过10-60℃的冷却装置冷却，形成膜片；

d.膜片经100-170℃预热，拉伸倍率为1-6、拉伸温度为60-160℃的纵向拉伸，温度范围为90-170℃的热定型；

e.纵向拉伸后的薄膜经100-190℃预热，拉伸倍率为6-10、拉伸温度为60-170℃横向拉伸，温度范围为90-180℃进行热定型；

f.根据后加工需要，可以常规电晕或火焰处理；

g.收卷。

7.一种权利要求1所述的抗有害微生物聚丙烯薄膜的制备方法，其特征在于，该方法为管泡法双向拉伸方法，具体包括以下步骤：

a.根据组成聚丙烯薄膜的各膜层结构分别配料，其中至少一个膜层按重量百分比的成分：抗菌专用料90％-100％；抗静电剂0％-5％；抗粘连剂0％-5％配料；

b.各膜层的配料加入相应的挤出机内160-280℃进行熔融、塑化，挤压并汇流于旋转模头，通过模头在160-280℃下挤出；

c.将模头挤出物经过10-60℃的冷却装置冷却，形成原膜泡管；

d.原膜泡管经100-180℃预热后，进入拉伸烘箱内进行纵向和横向拉伸，总拉伸比为20-50倍，拉伸烘箱温度为60-160℃的纵向拉伸，温度范围为90-170℃的热定型；

e.拉伸后的薄膜在温度范围为90-180℃下的进行热定型，削除内应力；

f.根据后加工需要，可以常规电晕或火焰处理；

g.收卷。