CN110328945A - 一种高附着高亮度标签膜及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种高附着高亮度标签膜，包括由内至外依次设置的A层、B层和C层，所述A层和所述C层按重量百分数包括以下组分：60～70％的高密度聚乙烯、10～20％的改性聚乙烯，余量为低密度聚乙烯。在标签膜位于外层的C层中加入改性聚乙烯，界面间的粘结力明显提高，表面张力也因此增大，标签膜在产品上的附着力得以增强。低密度聚乙烯使标签膜具有较好的透明性和防潮性，保证其较长的使用寿命。高密度聚乙烯可以提高标签膜的挺度和抗拉伸变形能力，对标签膜后续的文字和图案印刷有较好的影响，进一步提高了标签膜的使用寿命。压纹辊组采用镜面钢辊和细磨砂胶辊结合设置，经过镜面钢辊压制的标签膜正面具有良好的光泽度，反面则具有较好的亚光效果。

Description

一种高附着高亮度标签膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及标签膜技术领域，尤其涉及一种高附着高亮度标签膜及其制备方法。
背景技术
标签膜常用于各类食品和日常用品的包装材料，主要用作收缩套、满封标签、瓶帽和瓶盖封口等，与传统的标签材料相比，标签膜的贴合度更好，透明度更高，包装物的可视化效果更好；同时还具有较好的光泽度和耐磨性，近年来得到了广泛应用。
在日常使用过程中，由于部分标签膜与产品表面的附着性能较差，标签膜在使用一段时间后，由于环境和外力的作用标签膜容易与产品表面脱离，造成失效。还有一部分标签膜粘贴在产品表面后，由于部分产品的存放环境较为昏暗，因此用户在对标签膜上的信息进行阅读时，需要将产品转移至明亮的地方进行观察，操作较为不便，用户体验感较差。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种高附着高亮度标签膜，旨在改善现有标签膜的附着性能较差，使用寿命短和亮度较低造成用户体验感较差的技术问题。
为实现上述目的，本发明提出一种高附着高亮度标签膜，包括由内至外依次设置的A层、B层和C层，所述A层和所述C层按重量百分数包括以下组分：60～70％的高密度聚乙烯、10～20％的改性聚乙烯，余量为低密度聚乙烯。
优选地，所述B层按重量百分数包括以下组分：60～70％的高密度聚乙烯、0.001～10％的色母粒，余量为低密度聚乙烯。
优选地，所述内层原料按重量百分数包括以下组分：20～40％的低密度聚乙烯和60～80％的高密度聚乙烯。
优选地，所述改性聚乙烯为乙烯-丙烯酸酯类共聚物，乙烯-甲基丙烯酸酯共聚物，乙烯-丁烯丙烯酸酯共聚物，马莱酸酐接枝聚乙烯和氯化聚乙烯中至少一种。
优选地，所述高密度聚乙烯在压力为2.16kg和温度为190℃时的熔融指数为8～30g/10min，所述改性聚乙烯、所述低密度聚乙烯和所述色母粒在压力为2.16kg和温度为190℃时的熔融指数为1～10g/10min。
优选地，所述高附着高亮度标签膜的厚度为60～120μm，所述A层，所述B层和所述C层的厚度比为1：(3～7)：1。
本发明还提出一种如上述任一项所述的高附着高亮度标签膜的制备方法，包括以下步骤：除尘：将A层、B层和C层原料分别混和均匀后，采用压缩空气对其进行除尘处理；挤出塑化：将经过除尘处理的A层、B层和C层原料分别加入至三台单螺杆挤出机的进料端，熔融塑化经共挤模头流延挤出得到复合熔体；冷却定型：将所述复合熔体输送至压纹辊组，快速冷却并定型形成复合薄膜；切边及电晕处理：将所述复合薄膜导入至切边机，对复合薄膜的边缘进行切边处理，切边后的复合薄膜再通过电晕机进行电晕处理；卷边：将电晕处理后的复合薄膜导入至收卷机，经收卷获得所述高附着高亮度标签膜。
优选地，所述压纹辊组由平行设置的钢辊和胶辊组成，所述钢辊与所述胶辊的冷却温度均为18～22℃，且所述钢辊为镜面钢辊。
优选地，所述三台单螺杆挤出机均为三个温度区间；A层和C层单螺杆挤出机的温度为：进料段温度为185～195℃，融化段温度为200～220℃，均化段温度为220～240℃；B层单螺杆挤出机的温度为：进料段温度为190～200℃，融化段温度为205～225℃，均化段温度为225～235℃。
优选地，所述共挤模头的温度为225～240℃。
优选地，所述电晕处理的功率为600～1200W，生产线速度25～60m/min。
与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下有益效果：
1.在标签膜位于外层的C层中加入改性聚乙烯，引入含有极性的活性基团，界面间的粘结力明显提高，表面张力也因此增大，标签膜在产品上的附着力得以增强。低密度聚乙烯的添加，使标签膜具有较好的透明性和防潮性，保证其较长的使用寿命，并且柔软性较好，易于加工。高密度聚乙烯分子量分布较宽，具有很高的结晶度，添加到标签膜中可以提高其挺度和抗拉伸变形能力，对标签膜后续的文字和图案印刷有较好的影响，进一步提高了标签膜的使用寿命。
2.压纹辊组采用镜面钢辊和细磨砂胶辊结合设置，经过镜面钢辊压制的标签膜正面具有良好的光泽度，反面则具有较好的亚光效果。并且由于钢辊和胶辊的设置使标签膜在获得良好的光泽度的同时，其加工过程中对于压纹辊组的损害也较小。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
本发明提出一种高附着高亮度标签膜，包括由内至外依次设置的A层、B层和C层，所述A层和所述C层按重量百分数包括以下组分：60～70％的高密度聚乙烯、10～20％的改性聚乙烯，余量为低密度聚乙烯。
由A、B、C三层组成的高附着高亮度标签膜，主要使用在产品的外包装，附着力较好，不会由于标签膜的缺失影响用户对于该产品的了解，并且具有高亮度的标签膜可以应用在光线相对较弱的环境。
聚乙烯主链由于不含有极性基团,界面间的粘结力很弱,作为标签膜使用时粘附力较差，使用周期较短，因此在位于外层的C层中加入改性聚乙烯引入含有极性的活性基团，界面间的粘结力明显提高，表面张力也因此增大，标签膜在产品上的附着力增大。A层和C层中的添加的低密度聚乙烯的密度范围为0.910～0.925g/cm3，其分子结构为主链上带有长、短不同支链的支链型分子，具有较低的结晶度(55％～65％)和软化点(108℃～126℃)，使得制作完成的标签膜具有较好的透明性和防潮性，保证了标签膜较长的使用寿命，并且其柔软性较好，易于加工。高密度聚乙烯分子中几乎没有支化结构，分子量分布较宽，具有很高的结晶度，添加至标签膜中可以提高其挺度和抗拉伸变形能力，对标签膜后续的文字和图案印刷有较好的影响，进一步提高了标签膜的使用寿命。
所述B层按重量百分数包括以下组分：60～70％的高密度聚乙烯、0.001～10％的色母粒，余量为低密度聚乙烯。B层作为标签膜的中间层，其成分中不含有改性聚乙烯，但组分中含有0.001～10％的色母粒，色母粒的添加量较少时，可以保持标签膜的原色，当添加含量较多为10％时，色母粒可以调节标签膜的颜色，以适应不同的使用环境，但色母粒不应添加过多，否则会造成标签膜的性能下降，具体可为钛白粉色母粒。
可选地，所述改性聚乙烯为乙烯-丙烯酸酯类共聚物，乙烯-甲基丙烯酸酯共聚物，乙烯-丁烯丙烯酸酯共聚物，马莱酸酐接枝聚乙烯和氯化聚乙烯中至少一种。乙烯-丙烯酸酯类共聚物通过共聚反应改变大分子链的柔顺性，使原来的基团带有反应性官能团，提高标签膜与产品之间的界面亲和性。乙烯-甲基丙烯酸酯共聚物和乙烯-丁烯丙烯酸酯共聚物上的羰基与低密度聚乙烯和高密度聚乙烯间存在分子键氢键引起特殊相互作用力，增加了标签膜的界面粘结力，并且乙烯-甲基丙烯酸酯共聚物和氯化聚乙烯均为弹性体，当标签膜受到外力冲击时，弹性体能及时将产生的裂纹终止，使之不能成为破坏性裂纹，提高标签膜的抗冲击性能，延长其使用寿命。马莱酸酐接枝聚乙烯和氯化聚乙烯是在聚乙烯基体上接枝极性单体，形成一种大分子双亲性结构，在作为标签膜的使用过程中，可以提高界面强度。
所述高密度聚乙烯在压力为2.16kg和温度为190℃时的熔融指数为8～30g/10min，所述改性聚乙烯、所述低密度聚乙烯和所述色母粒在压力为2.16kg和温度为190℃时的熔融指数为1～10g/10min。熔融指数分别为1-10g/10min的低密度聚乙烯、改性聚乙烯和色母粒，8～30g/10min的改性聚乙烯，可以改善A层、B层C层原料在标签膜的制备过程整体的流动性，更好的适应加工工艺的要求，并且可以使制得的高附着高亮度标签膜具有较好的断裂强度、硬度、韧性和耐老化稳定性。
可选地，所述高附着高亮度标签膜的厚度为60～120μm，所述A层，所述B层和所述C层的厚度比为1：(3～7)：1。B层的厚度比A层和C层厚度更厚，主要原因是由于A层和C层添加有改性聚乙烯，相对经济成本较高，因此B层的厚度较厚可以降低生产成本，并且当添加有色母粒时足够厚的B层才能使标签膜整体呈现色母粒表现的颜色。当的高附着高亮度标签膜的整体厚度小于60μm时，标签膜的拉伸效果与断裂强度达不到要求，使用寿命较短；当高附着高亮度标签膜的整体厚度大于120μm时，高附着高亮度标签膜的透明度变差，不适应部分对透明度要求较高的标签膜的使用，并且制备该高附着高亮度标签膜所需要的原材料较多，成本较高，不利于工业化生产。
本发明还提出一种如上述任一项所述的高附着高亮度标签膜的制备方法，包括以下步骤：除尘：将A层、B层和C层原料分别混和均匀后，采用压缩空气对其进行除尘处理；挤出塑化：将经过除尘处理的A层、B层和C层原料分别加入至三台单螺杆挤出机的进料端，熔融塑化经共挤模头流延挤出得到复合熔体；冷却定型：将所述复合熔体输送至压纹辊组，快速冷却并定型形成复合薄膜；切边及电晕处理：将所述复合薄膜导入至切边机，对复合薄膜的边缘进行切边处理，切边后的复合薄膜再通过电晕机进行电晕处理；卷边：将电晕处理后的复合薄膜导入至收卷机，经收卷获得所述高附着高亮度标签膜。
本发明的技术方案中的除尘处理主要是防止A层、B层和C层原料中含有的粉尘杂质污染原料，影响高附着高亮度标签膜产品的透明度和性能，且除尘处理还包括对A层、B层和C层原料分别进行干燥，干燥温度为90℃，干燥时间为100min，由于A层、B层和C层原料中含有水分，原料中水分的存在会使得混合不均匀，容易形成结块，导致下一步的挤出塑化阶段结块原料堵住单螺杆挤出机的进料端，使进料不通畅引起挤出压力和模头压力的波动，造成厚度不均匀甚至引起破膜现象，降低标签膜的质量，A层、B层和C层原料输送至单螺杆挤出机后进入至挤出机的进料端，由于挤出机设有较高的温度，同时挤出机的螺杆在不断的对原料进行转动、搅拌和挤压，原料在挤出机中被塑化熔融形成熔体，熔体A、熔体B和熔体C经过共挤模头挤出后形成复合熔体，再流延至平稳转动的压纹辊组上，使复合熔体紧贴在压纹辊组表面，复合熔体被快速降温定型形成复合薄膜。复合薄膜从压纹辊组的表面剥离后，再输送至切边机，对边缘不齐的复合薄膜进行切边处理，经切边处理完成后的复合薄膜输送至电晕机进行电晕处理消除静电后，再输送至收卷机，得到成品高附着高亮度标签膜。电晕机所施加的高能粒子在强电场的作用下快速冲击复合薄膜，使复合薄膜表层分子链的化学键断裂而降解，在放电过程中还伴随有臭氧的生成，可以使复合薄膜表面分子氧化并产生极性，表面张力提高，并且经过电晕处理的标签膜表面具有良好的印刷适应性，适合各种油墨和印刷方式。
可选地，所述压纹辊组由平行设置的钢辊和胶辊组成，所述钢辊与所述胶辊的冷却温度均为18～22℃，且所述钢辊为镜面钢辊。钢辊具有较好的硬度与亮度，在高附着高亮度标签膜的具体生产中使用镜面钢辊，从而标签膜经过钢辊表面后可以获得良好的光泽度，更有助于后续标签膜的印刷和烫金工序。由于所制得的高附着高亮度标签膜厚度在60～120μm范围内，厚度较小，当采用两根钢辊对标签膜进行冷却定型时，由于钢辊间的缝隙太小，在生产过程中容易由于控制不佳造成两组钢辊之间产生碰撞，对钢辊组成的压纹辊组造成损害，甚至影响到标签膜产品的性能，因此设置钢辊与胶辊作为压纹辊组，在碰撞时产生的影响减小。具体的，胶辊采用为表面粗细度为1200目的细磨砂胶辊，标签膜的正面经镜面钢辊压制形成高亮度的效果，标签膜的反面经细磨砂胶辊压制而成，反面较为柔和具有亚光效果，同时还具有优异的耐摩擦性能。
所述三台单螺杆挤出机均为三个温度区间；A层和C层单螺杆挤出机的温度为：进料段温度为185～195℃，融化段温度为200～220℃，均化段温度为220～240℃；B层单螺杆挤出机的温度为：进料段温度为190～200℃，融化段温度为205～225℃，均化段温度为225～235℃。
如此，进料段的温度设定相对较低，这是由于温度过高易使标签膜原料在早期熔融，使得混合不充分，塑化不均匀，并且还会导致原料在挤出过程中会进行分解，引起打滑，造成挤出时的压力波动。融化段的温度较于进料段有相对提高，是因为标签膜材料需要在这一阶段实现塑化的缘故，只有达到一定的温度才能确保大部分的原料得到塑化。均化段的温度在三段中的温度设定为最高，是因为原料在融化段已经大部分塑化，而其中小部分高分子由于塑化温度较高而未开始塑化，就进入至均化段，但未塑化的这部分原料会造成最终标签膜产品的质量不稳定，因此均化段的塑化温度设定为最高，是使原料的塑化时间延长以实现充分塑化。
由于A层和C层原料中有改性聚乙烯的存在，其熔点较高密度聚乙烯和低密度聚乙烯相对较低，因此熔融温度设定低于B层单螺杆挤出机。
可选地，所述共挤模头的温度为225～240℃。共挤模头比单螺杆挤出机的比表面稍大，在设定温度时一般比挤出机内部的温度略高或相同，这样有利于熔体在单螺杆挤出机的模头内的流动，使其均匀分散和挤出。
进一步地，所述电晕处理的功率为600～1200W，生产线速度25～60m/min。由于耐热标签膜的厚度范围在60～120μm，因此对于不同厚度的标签膜进行处理时，所需的电晕功率相对有所改变，当制得的标签膜厚度较厚时，电晕处理的功率和生产线速度均较大，反之则较小
以下结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步详细说明，应当理解，以下实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
除尘：称取A层原料和C层原料68％的高密度聚乙烯、15％的低密度聚乙烯和17％的马莱酸酐接枝聚乙烯，称取B层原料62.5％的高密度聚乙烯、28.4％的低密度聚乙烯和9.1％的钛白粉色母粒，将A层、B层和C层原料分别混和均匀后，采用压缩空气对其进行除尘处理，对除尘处理过的外层原料、中间层原料和内层原料分别进行干燥，干燥时间为90min，干燥温度为100℃；
挤出塑化：将经过除尘处理的A层、B层和C层原料分别加入至三台单螺杆挤出机的进料端，熔融塑化后经共挤模头流延挤出得到复合熔体，A层和C层单螺杆挤出机的温度为：进料段温度为185℃，融化段温度为200℃，均化段温度为220℃，B层单螺杆挤出机的温度为：进料段温度为190℃，融化段温度为210℃，均化段温度为225℃，共挤模头的温度为230℃；
冷却定型：将复合熔体输送至平行设置的镜面钢辊和胶辊组成的压纹辊组，钢辊与胶辊的冷却温度均为20℃，快速冷却并定型形成复合薄膜；
切边及电晕处理：将复合薄膜经由牵引辊导入至切边机，对复合薄膜进行切边处理，经过切边的复合薄膜再通过电晕机进行电晕处理，电晕处理的功率为900W，生产线速度为60m/min；
卷边：将电晕处理后的复合薄膜经由牵引辊导入至收卷机，经收卷得到所述高附着高亮度标签膜。
实施例2
除尘：称取A层原料和C层原料63％的高密度聚乙烯、27％的低密度聚乙烯和10％的氯化聚乙烯，称取B层原料64.999％的高密度聚乙烯、0.001％的色母粒和35％的低密度聚乙烯，将A层、B层和C层原料分别混和均匀后，采用压缩空气对其进行除尘处理，对除尘处理过的外层原料、中间层原料和内层原料分别进行干燥，干燥时间为90min，干燥温度为100℃；
挤出塑化：将经过除尘处理的A层、B层和C层原料分别加入至三台单螺杆挤出机的进料端，熔融塑化后经共挤模头流延挤出得到复合熔体，A层和C层单螺杆挤出机的温度为：进料段温度为190℃，融化段温度为210℃，均化段温度为230℃，B层单螺杆挤出机的温度为：进料段温度为200℃，融化段温度为215℃，均化段温度为230℃，共挤模头的温度为235℃；
冷却定型：将复合熔体输送至平行设置的镜面钢辊和胶辊组成的压纹辊组，钢辊与胶辊的冷却温度均为22℃，快速冷却并定型形成复合薄膜；
切边及电晕处理：将复合薄膜经由牵引辊导入至切边机，对复合薄膜进行切边处理，经过切边的复合薄膜再通过电晕机进行电晕处理，电晕处理的功率为700W，生产线速度为40m/min；
卷边：将电晕处理后的复合薄膜经由牵引辊导入至收卷机，经收卷得到所述高附着高亮度标签膜。
将实施例1-2进行性能测试，测试结果如下表：
表1高附着高亮度标签膜性能测试结果
从表1的测试结果可以看出，本发明所述的高附着高亮度标签膜在维持较好的拉伸强度、断裂伸长率和撕裂强度的同时，保持了较好的表面张力，在室温下放置3～6个月后表面张力的测定值保持不变，并且光泽度测试结果为90.2，因此本发明提供的高附着高亮度标签膜在较长的使用过程中可以保持较高的附着力和光泽度。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种高附着高亮度标签膜，其特征在于，包括由内至外依次设置的A层、B层和C层，所述A层和所述C层按重量百分数包括以下组分：60～70％的高密度聚乙烯、10～20％的改性聚乙烯，余量为低密度聚乙烯。
2.根据权利要求1所述的高附着高亮度标签膜，其特征在于，所述B层按重量百分数包括以下组分：60～70％的高密度聚乙烯、0.001～10％的色母粒，余量为低密度聚乙烯。
3.根据权利要求1所述的高附着高亮度标签膜，其特征在于，所述改性聚乙烯为乙烯-丙烯酸酯类共聚物，乙烯-甲基丙烯酸酯共聚物，乙烯-丁烯丙烯酸酯共聚物，马莱酸酐接枝聚乙烯和氯化聚乙烯中至少一种。
4.根据权利要求1或2所述的高附着高亮度标签膜，其特征在于，所述高密度聚乙烯在压力为2.16kg和温度为190℃时的熔融指数为8～30g/10min，所述改性聚乙烯、所述低密度聚乙烯和所述色母粒在压力为2.16kg和温度为190℃时的熔融指数为1～10g/10min。
5.根据权利要求1所述的高附着高亮度标签膜，其特征在于，所述高附着高亮度标签膜的厚度为60～120μm，所述A层，所述B层和所述C层的厚度比为1：(3～7)：1。
6.一种如权利要求1-5所述的高附着高亮度标签膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
除尘：将A层、B层和C层原料分别混和均匀后，采用压缩空气对其进行除尘处理；
挤出塑化：将经过除尘处理的A层、B层和C层原料分别加入至三台单螺杆挤出机的进料端，熔融塑化经共挤模头流延挤出得到复合熔体；
冷却定型：将所述复合熔体输送至压纹辊组，快速冷却并定型形成复合薄膜；
切边及电晕处理：将所述复合薄膜导入至切边机，对复合薄膜的边缘进行切边处理，切边后的复合薄膜再通过电晕机进行电晕处理；
卷边：将电晕处理后的复合薄膜导入至收卷机，经收卷得到所述高附着高亮度标签膜。
7.根据权利要求6所述的高附着高亮度标签膜的制备方法，其特征在于，所述压纹辊组由平行设置的钢辊和胶辊组成，所述钢辊与所述胶辊的冷却温度均为18～22℃，且所述钢辊为镜面钢辊。
8.根据权利要求6所述的高附着高亮度标签膜的制备方法，其特征在于，所述三台单螺杆挤出机均为三个温度区间；
A层和C层单螺杆挤出机的温度为：进料段温度为185～195℃，融化段温度为200～220℃，均化段温度为220～240℃；
B层单螺杆挤出机的温度为：进料段温度为190～200℃，融化段温度为205～225℃，均化段温度为225～235℃。
9.根据权利要求8所述的高附着高亮度标签膜的制备方法，其特征在于，所述共挤模头的温度为225～240℃。
10.根据权利要求6所述的高附着高亮度标签膜的制备方法，其特征在于，所述电晕处理的功率为600～1200W，生产线速度25～60m/min。
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