CN111452469A - 一种具有光屏蔽性能的热收缩性petg黑白复合膜 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有光屏蔽性能的热收缩性PETG黑白复合膜，该膜采用A‑B‑C结构，其中A层是印刷层，材质为PETG树脂和开口剂的混合物；B层是白色结构层，材质为PETG树脂和白色添加剂的混合物；C层是黑色结构层，材质为PETG树脂和黑色添加剂的混合物。其制备方法是将上述三种材料经过三套挤出及过滤系统后得到的三种熔体汇合至T型模头挤出铸片，再经过双向拉伸定型牵引收卷工艺后制成热收缩性PETG黑白复合膜。本发明有效解决了现有普通PETG透明膜无法阻隔红外线、可见光和紫外线等造成产品保质期短的问题，从而极大的降低了奶制品和乳酸菌类等制品的生产、运输、储存等成本。

Description

一种具有光屏蔽性能的热收缩性PETG黑白复合膜
技术领域
本发明涉及包装材料领域，特别涉及一种具有光屏蔽性能的热收缩性PETG黑白复合膜。
背景技术
近年来，随着人们对生活质量的要求日趋升高以及环境保护意识的逐渐增强，PETG热收缩膜包装产品的出现，弥补了现有PVC、OPS等材质的包装产品在加工和使用方面的诸多缺陷，成为真正意义上的绿色环保产品。PETG的英文名全称是Poly(ethyleneterephthalateco-1,4-cylclohexylenedimethylene terephthalate)，是一种透明、非结晶型共聚酯，PETG常用的共聚单体为1,4-环己烷二甲醇(CHDM，Cylclohexylenedimethylene)，全称为聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4-环已烷二甲醇酯，它是由对苯二甲酸(PTA)、乙二醇(EG)和1,4-环已烷二甲醇(CHDM)三种单体用酯交换法缩聚的产物，与PET相比多了1,4-环已烷二甲醇共聚单体，与PCT相比多了乙二醇共聚单体，因此，PETG的性能和PET、PCT大不相同。
PETG材料具有较好的粘性、透明度、颜色、耐化学药剂和抗应力白化能力。PETG材料专门应用于高性能收缩膜，收缩率大于70％，可制成复杂外形容器的包装，具有高吸塑力、高透明度、高光泽、低雾度、易于印刷、不易脱落、存储时自然收缩率低的优点，多应用于饮料瓶、食品、化妆品的收缩包装及电子产品等的收缩标签。同时，PETG膜二次加工性能优良，可以进行常规的机加工修饰。与PVC收缩膜相比，PETG收缩膜还具有环保的优点。其中，双向拉伸的PETG膜适用于高档包装、印刷、电子电器、电缆包扎、绝缘材料以及各种工业领域的优质基材。单项拉伸的PETG热收缩薄膜适用于各种罐装、聚酯瓶、各种容器等的外用标签。
但是普通PETG透明膜在阻隔红外线、可见光和紫外线等的功能上几乎为零，而随着市场发展的需要，奶制品和乳酸菌类制品的需求量逐渐增大，而这类产品的保质期较短，极大的增加了生产、运输、储存等成本。显然，普通的PETG透明膜无法满足这方面的需求，迫切需要开发具有阻隔可见光等功能的PETG膜。
发明内容
针对以上普通PETG透明膜在实际应用中存在的问题，本发明介绍了一种具有光屏蔽性能的热收缩性PETG黑白复合膜，该热收缩性PETG黑白复合膜为A-B-C结构，其中A层是印刷层，B层是白色结构层，C层是黑色结构层，具有抗红外线、可见光和紫外线等的功能，可以用于奶制品和乳酸菌类制品等产品的包装，从而提高产品的保质期，在一定程度上降低企业的生产、运输、储存等成本，并且绿色环保。
本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的，依据本发明提出的一种具有光屏蔽性能的热收缩性PETG黑白复合膜，采用A-B-C结构，其中A层是印刷层，材质为PETG树脂和开口剂的混合物，开口剂是质量百分比为10％-30％的SiO2和质量百分比为70％-90％的PETG树脂混合而成的抗粘连母料，添加量为印刷层总重量的1％-4％；B层是白色结构层，材质为PETG树脂和白色添加剂的混合物，白色添加剂是质量百分比为55％-65％的TiO2和质量百分比为35％-45％的PETG树脂，添加量为白色结构层总重量的10％-30％；C层是黑色结构层，材质为PETG树脂和黑色添加剂的混合物，黑色添加剂是质量百分比为30％-50％的碳黑和质量百分比为50％-70％的PETG树脂混合而成的黑色母料，添加量为黑色结构层总重量的5％-10％。在用于包装时黑色结构层紧贴所包装物品，相当于黑色结构层在内白色结构层在外，这样白色结构层能有效反射大部分的光，实现阻隔红外线、可见光和紫外线的UVA、UVB等的功能；而黑色结构层具有遮光效果，保证产品不透光，同时可降低产品温度。
进一步的，所述具有光屏蔽性能的热收缩性PETG黑白复合膜在90℃的温水中处理10s后，纵向拉伸方向MD的热收缩率≤5％；在90℃的温水中处理10s后，横向拉伸方向TD的热收缩率在50％-75％之间；纵向方向MD的拉伸强度≥45MPa；横向方向TD的拉伸强度≥200MPa；纵向方向MD的断裂伸长率≥350％；横向方向TD的断裂伸长率≥50％，表观密度≤1.45g/cm3，45°方向的光泽度≥20，透光率为0，静摩擦系数≤0.60,动摩擦系数≤0.55。
进一步的，所述具有光屏蔽性能的热收缩性PETG黑白复合膜，其主收缩方向横向方向TD即宽度方向的收缩性高，垂直于宽度方向的长度方向即纵向方向MD的机械强度高。
进一步的，所述具有光屏蔽性能的热收缩性PETG黑白复合膜总体厚度为30μm-60μm。
进一步的，所述具有光屏蔽性能的热收缩性PETG黑白复合膜各层材料中，印刷层厚度占复合膜总体厚度的10％左右，白色结构层厚度占复合膜总体厚度的80％左右，黑色结构层厚度占复合膜总体厚度的10％左右。
进一步的，所述具有光屏蔽性能的热收缩性PETG黑白复合膜能抗红外线、可见光和紫外线等。
进一步的，所述具有光屏蔽性能的热收缩性PETG黑白复合膜主要用于奶制品和乳酸菌类制品等的包装，且包装时，黑色结构层紧贴所包装物品。
本发明所述一种具有光屏蔽性能的热收缩性PETG黑白复合膜，其制备方法具体如下：
步骤一：将印刷层的材料PETG树脂和开口剂通过计量加料装置控制下料比例，印刷层中开口剂的添加量为总重量的1％-4％，物料经过混合器混合之后进入双螺杆排气式挤出机进行塑化熔融，随后依次通过粗过滤器、计量泵，再经静过滤器和静态混合器，最后进入模头。
步骤二：将白色结构层的材料PETG树脂和白色添加剂通过计量加料装置控制下料比例，白色添加剂添加量为白色结构层总重量的10％-30％，物料经过混合器混合之后进入双螺杆排气式挤出机进行塑化熔融，随后依次通过粗过滤器、计量泵，再经静过滤器和静态混合器，最后进入模头。
步骤三：将黑色结构层的材料PETG树脂和黑色添加剂通过计量加料装置控制下料比例，黑色添加剂添加量为黑色结构层总重量的5％-10％，物料经过混合器混合之后进入双螺杆排气式挤出机进行塑化熔融，随后依次通过粗过滤器、计量泵，再经静过滤器和静态混合器，最后进入模头。
步骤四：经过前三个步骤把物料准备好后进入挤出加工阶段，将由步骤一、步骤二和步骤三得到的高温熔体经过ABC三流道T型模头挤出，把挤出的高温熔体贴服在激冷辊上，快速冷却后形成铸片。
步骤五：进入纵向拉伸阶段，将铸片在玻璃化转变温度Tg-(Tg+30)℃的温度范围内进行预热,沿纵向方向MD以1-3倍的拉伸辊速度比进行拉伸。
步骤六：经过纵向拉伸后的膜在拉幅机内用夹子握持横向方向TD的两端，保持此状态，在90℃-120℃温度中热处理1s-10s。
步骤七：横向拉伸阶段，将热处理后的膜在玻璃转化温度(Tg+10)℃-(Tg+40)℃的温度范围内沿横向方向TD以55-75m/min的速度进行拉伸。
步骤八：进入最终热处理阶段，将横向拉伸后的膜在拉幅机内用夹子握持横向方向TD的两端，保持此状态，在70℃-100℃温度中热处理1s-10s。
步骤九：将最终热处理完成的膜经过冷却后，再在线测厚，最后进行牵引收卷。
进一步的，所述具有光屏蔽性能的热收缩性PETG黑白复合膜的制备方法，在挤出加工工序中，印刷层挤出机、白色结构层挤出机和黑色结构层挤出机，三者的加工温度为220℃-275℃，模头温度为220℃-280℃；铸片时激冷温度控制在30℃-40℃范围内。
进一步的，所述具有光屏蔽性能的热收缩性PETG黑白复合膜的制备方法，其在纵向拉伸工序中，纵向拉伸预热区温度为70℃-80℃，纵向拉伸温度为80℃-85℃，纵向拉伸温度高于纵向拉伸预热区温度，纵向拉伸倍数为1-3倍。
进一步的，所述具有光屏蔽性能的热收缩性PETG黑白复合膜的制备方法，其在横向拉伸工序中，横向拉伸预热区温度为95℃-105℃，横向拉伸温度为80℃-90℃，横向拉伸温度低于横向拉伸预热区温度，横向拉伸倍数为3-6倍。
本发明一种具有光屏蔽性能的收缩性PETG黑白复合膜有以下有益效果：
1、具有抗红外线、可见光和紫外线等的功能，延长产品保质期，还可二次利用，极大地节约资源，提高了产品的经济效益；
2、质地较轻，在实施印刷时外观优异，即使不实施印刷或加工也具有光屏蔽性；
3、其主成分PETG是一种非晶型共聚酯，其二次加工性能优良，可以进行常规的机加工修饰，因此，是真正意义上的绿色环保产品。
借由上述技术方案，本发明提供的一种具有光屏蔽性能的热收缩性PETG黑白复合膜，解决了现有普通PETG透明膜无法阻隔红外线、可见光和紫外线等造成产品保质期短的问题，从而极大的降低了奶制品和乳酸菌类类制品等的生产、运输、储存等成本。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能更清楚了解本发明的目的和技术方案，以下实施例将结合附图对本发明作进一步的详细说明。
附图说明
图1为本发明一种具有光屏蔽性能的热收缩性PETG黑白复合膜结构层。
具体实施方式
本发明中使用的聚酯是以对苯二甲酸乙二醇酯为主要构成成分,即PETG，是一种透明、非结晶型共聚酯，PETG常用的共聚单体为1,4-环己烷二甲醇(CHDM)，全称为聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4-环己烷二甲醇酯。它是由对苯二甲酸(PTA)、乙二醇(EG)和1,4-环己烷二甲醇(CHDM)三种单体用酯交换法缩聚得到的产物。
下面给出的实施案例是对本发明的具体详述，同时在此指出以下的实施方法是对本发明的进一步详细解释，不可理解为对本发明保护范围的限制，若在此领域熟悉的技术人员根据本发明内容而只做出非本质上的改进，将仍旧属于本发明的保护范围。下面结合附图，对本发明的技术方案作进一步的详细说明。
请参阅图1，本发明一种具有光屏蔽性能的热收缩性PETG黑白复合膜为A-B-C结构，其中A层是印刷层，材质为PETG树脂和开口剂的混合物，开口剂是质量百分比为20％的SiO2和质量百分比为80％的PETG树脂混合而成的抗粘连母料，添加量为印刷层总重量的2％；B层是白色结构层，材质为PETG树脂和白色添加剂的混合物，白色添加剂是质量百分比为60％的TiO2和质量百分比为40％的PETG树脂，添加量为白色结构层总重量的25％；C层是黑色结构层，材质为PETG树脂和黑色添加剂的混合物，黑色添加剂是质量百分比为40％的碳黑和质量百分比为60％的PETG树脂混合而成的黑色母料，添加量为黑色结构层总重量的8％。
本实施例中一种具有光屏蔽性能的热收缩性PETG黑白复合膜总体厚度为40μm,则各层材料中印刷层厚度为4μm，白色结构层厚度为32μm，黑色结构层厚度为4μm。所用的主材料PETG树脂特性粘度指数均在0.7dL/g以上。
本实施例中一种具有光屏蔽性能的热收缩性PETG黑白复合膜，其制备方法具体如下：
步骤一：将印刷层材料PETG树脂和开口剂通过计量加料装置控制下料比例，印刷层中开口剂的添加量为总重量的2％，物料经过混合器混合之后进入双螺杆排气式挤出机进行塑化熔融，随后依次通过粗过滤器、计量泵，再经静过滤器和静态混合器，最后进入模头。
步骤二：将白色结构层材料PETG树脂和白色添加剂通过计量加料装置控制下料比例，白色添加剂添加量为白色结构层总重量的25％，物料经过混合器混合之后进入双螺杆排气式挤出机进行塑化熔融，随后依次通过粗过滤器、计量泵，再经静过滤器和静态混合器，最后进入模头。
步骤三：将黑色结构层材料PETG树脂和黑色添加剂通过计量加料装置控制下料比例，黑色添加剂添加量为黑色结构层总重量的8％，物料经过混合器混合之后进入双螺杆排气式挤出机进行塑化熔融，随后依次通过粗过滤器、计量泵，再经静过滤器和静态混合器，最后进入模头。
步骤四：经过前三个步骤把物料准备好后进入挤出加工阶段，将由步骤一、步骤二和步骤三得到的高温熔体经过ABC三流道T型模头挤出，把挤出的高温熔体贴服在激冷辊上，快速冷却后形成铸片。
步骤五：进入纵向拉伸阶段，将铸片在80℃左右的温度中进行预热，沿纵向方向MD以2倍的拉伸辊速度比进行拉伸。
步骤六：经过纵向拉伸后的膜在拉幅机内用夹子握持横向方向TD的两端，保持此状态，在110℃左右的温度中热处理5s-8s。
步骤七：进入横向拉伸阶段，将热处理后的膜在85℃左右沿横向方向TD以70m/min的速度进行拉伸。
步骤八：进入最终热处理阶段，将横向拉伸后的膜在拉幅机内用夹子握持横向方向TD的两端，保持此状态，在75℃左右的温度中热处理5s-8s。
步骤九：将最终热处理完成的膜经过冷却后，再在线测厚，最后进行牵引收卷。
前述一种具有光屏蔽性能的热收缩性PETG黑白复合膜的制备方法中，印刷层、白色结构层、黑色结构层三种材料的熔体分别来自三套挤出系统，对应的挤出机分别为印刷层挤出机、白色结构层挤出机和黑色结构层挤出机；在挤出加工阶段，印刷层挤出机、白色结构层挤出机和黑色结构层挤出机三者的加工温度为245℃左右，模头温度为252℃左右；铸片时激冷温度控制在35℃左右。
前述一种具有光屏蔽性能的热收缩性PETG黑白复合膜的制备方法，在纵向拉伸工序中，纵向拉伸预热区温度为75℃左右，纵向拉伸温度为82℃左右，纵向拉伸倍数为2倍。
前述一种具有光屏蔽性能的热收缩性PETG黑白复合膜的制备方法，在横向拉伸工序中，横向拉伸预热区温度为100℃左右，横向拉伸温度为85℃左右，横向拉伸倍数为4倍。
前述一种具有光屏蔽性能的热收缩性PETG黑白复合膜的制备方法，是沿着纵横双向进行拉伸进行制备的。
根据上述一种具有光屏蔽性能的热收缩性PETG黑白复合膜的制备方法，本发明所得具有光屏蔽性能的热收缩性PETG黑白复合膜具有以下特点：
1、主收缩方向横向方向TD即宽度方向的收缩性高，垂直于宽度方向的长度方向即纵向方向MD的机械强度高；
2、做成标签时，齿孔启封性良好，在启封时从撕裂开始至撕裂结束可以沿着齿孔均匀的切割；
3、做成包装体上包覆的标签时，用适当的力就可以将包覆的标签沿着齿孔均匀地撕裂，具有良好的撕裂效果。
本发明一种具有光屏蔽性能的热收缩性PETG黑白复合膜的主要技术指标如表1所示：
表1具有光屏蔽性能的热收缩PETG复合膜的主要性能参数
Figure BDA0002427197710000061
Figure BDA0002427197710000071
在包装产品方面,本发明一种具有光屏蔽性能的热收缩性PETG黑白复合膜和普通包装膜相比可以保存更长的时间。例如酸奶，用相同强度的红外线、可见光和紫外线照射相同的时间后，采用普通包装膜和本发明具有光屏蔽性能的热收缩性PETG黑白复合膜包装的酸奶成分前后对比如表2所示：
表2酸奶成分对比
Figure BDA0002427197710000072
对比发现，普通包装膜包装的酸奶营养成分流失很大，而本发明具有光屏蔽性能的热收缩性PETG黑白复合膜包装的酸奶营养成分几乎没有多少变化，由此可见，本发明具有光屏蔽性能的热收缩性PETG黑白复合膜具有优异的抗红外线、可见光和紫外线的性能，而且使用本发明PETG黑白复合膜可使保质期达到30天以上，而普通包装膜的保质期通常为25天。
本发明一种具有光屏蔽性能的热收缩性PETG黑白复合膜也可应用于调味品的包装，例如酱油，由于酱油的原材料是植物性蛋白质和淀粉质，所以发生容易霉变，特别是在夏天的时候一定要在低温阴凉的环境下保存。酱油除了采用塑料或玻璃材质的瓶、桶等形式的包装外，常见的还有塑料袋包装，采用本发明具有光屏蔽性能的热收缩性PETG黑白复合膜包装比用普通包装膜包装的酱油保质期时间更长，颜色、口感等品质保持更佳。

Claims (9)

1.一种具有光屏蔽性能的热收缩性PETG黑白复合膜，其特征在于，采用A-B-C结构，其中A层是印刷层，材质为PETG树脂和开口剂的混合物，开口剂是质量百分比为10％-30％的SiO2和质量百分比为70％-90％的PETG树脂混合而成的抗粘连母料，添加量为印刷层总重量的1％-4％；
B层是白色结构层，材质为PETG树脂和白色添加剂的混合物，白色添加剂是质量百分比为55％-65％的TiO2和质量百分比为35％-45％的PETG树脂，添加量为白色结构层总重量的10％-30％；
C层是黑色结构层，材质为PETG树脂和黑色添加剂的混合物，黑色添加剂是质量百分比为30％-50％的碳黑和质量百分比为50％-70％的PETG树脂混合而成的黑色母料，添加量为黑色结构层总重量的5％-10％；
所述具有光屏蔽性的热收缩性PETG黑白复合膜在90℃的温水中处理10s后，纵向拉伸方向MD的热收缩率≤5％；在90℃的温水中处理10s后，横向拉伸方向TD的热收缩率在50％-75％之间；纵向方向MD的拉伸强度≥45MPa；横向方向TD的拉伸强度≥200MPa；纵向方向MD的断裂伸长率≥350％；横向方向TD的断裂伸长率≥50％，表观密度≤1.45g/cm3，45°方向的光泽度≥20，透光率为0，静摩擦系数≤0.60，动摩擦系数≤0.55。
2.根据权利要求1所述的一种具有光屏蔽性能的热收缩性PETG黑白复合膜，其特征在于，所述具有光屏蔽性能的热收缩性PETG黑白复合膜的总体厚度为30μm-60μm。
3.根据权利要求1或2所述的一种具有光屏蔽性能的热收缩性PETG黑白复合膜，其特征在于，所述具有光屏蔽性能的热收缩性PETG黑白复合膜各层材料中，印刷层厚度占复合膜总体厚度的10％，白色结构层厚度占复合膜总体厚度的80％，黑色结构层厚度占复合膜总体厚度的10％。
4.根据权利要求1所述的一种具有光屏蔽性能的热收缩性PETG黑白复合膜，其特征在于，所述具有光屏蔽性能的热收缩性PETG黑白复合膜能抗红外线、可见光和紫外线。
5.根据权利要求1所述的一种具有光屏蔽性能的热收缩性PETG黑白复合膜，其特征在于，所述具有光屏蔽性能的热收缩性PETG黑白复合膜用于奶制品和乳酸菌类制品的包装。
6.根据权利要求5所述的一种具有光屏蔽性能的热收缩性PETG黑白复合膜，其特征在于，所述具有光屏蔽性能的热收缩性PETG黑白复合膜用于奶制品和乳酸菌类制品的包装时，黑色结构层紧贴所包装物品。
7.根据权利要求1所述的一种具有光屏蔽性能的热收缩性PETG黑白复合膜,其特征在于，所述具有光屏蔽性能的热收缩性PETG黑白复合膜的制备方法包括以下步骤：
步骤一：将印刷层材料PETG树脂和开口剂通过计量加料装置控制下料比例，印刷层中开口剂的添加量为印刷层总重量的1％-4％，物料经过混合器混合之后进入双螺杆排气式挤出机进行塑化熔融，随后依次通过粗过滤器、计量泵，再经静过滤器和静态混合器，最后进入模头；
步骤二：将白色结构层材料PETG树脂和白色添加剂通过计量加料装置控制下料比例，白色添加剂添加量为白色结构层总重量的10％-30％，物料经过混合器混合之后进入双螺杆排气式挤出机进行塑化熔融，随后依次通过粗过滤器、计量泵，再经静过滤器和静态混合器，最后进入模头；
步骤三：将黑色结构层材料PETG树脂和黑色添加剂通过计量加料装置控制下料比例，黑色添加剂添加量为黑色结构层总重量的5％-10％，依次通过粗过滤器、计量泵，再经静过滤器和静态混合器，最后进入模头；
步骤四：经过前三个步骤把物料准备好后进入挤出加工阶段，将由步骤一、步骤二和步骤三得到的高温熔体经过ABC三流道T型模头挤出，把挤出的高温熔体贴服在激冷辊上，快速冷却后形成铸片；
步骤五：进入纵向拉伸阶段，将铸片在玻璃化转变温度Tg-(Tg+30)℃的温度范围内进行预热,沿纵向方向MD以1-3倍的拉伸辊速度比进行拉伸；
步骤六：经过纵向拉伸后的膜在拉幅机内用夹子握持横向方向TD的两端，保持此状态，在90℃-120℃温度中热处理1s-10s；
步骤七：进入横向拉伸阶段，将热处理后的膜在玻璃转化温度(Tg+10)℃-(Tg+40)℃的温度范围内沿横向方向TD以55-75m/min的速度进行拉伸；
步骤八：进入最终热处理阶段，将横向拉伸后的膜在拉幅机内用夹子握持横向方向TD的两端，保持此状态，在70℃-100℃温度中热处理1s-10s；
步骤九：将最终热处理完成的膜经过冷却后，再在线测厚，最后进行牵引收卷。
8.根据权利要求7所述的一种具有光屏蔽性能的热收缩性PETG黑白复合膜，其特征在于，在挤出加工阶段，印刷层挤出机、白色结构层挤出机和黑色结构层挤出机三者的加工温度为220℃-275℃，模头温度为220℃-280℃；铸片时激冷温度控制在30℃-40℃范围内。
9.根据权利要求7所述的一种具有光屏蔽性能的热收缩性PETG黑白复合膜，其特征在于纵向拉伸预热区温度为70℃-80℃，纵向拉伸温度为80℃-85℃，纵向拉伸倍数为1-3倍；横向拉伸预热区温度为95℃-105℃，横向拉伸温度为80℃-90℃，横向拉伸倍数为3-6倍。
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