CN111976252A - 一种流延加工成型的柔性热收缩复合膜及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种流延加工成型的柔性热收缩复合膜,包括该柔性热收缩复合膜的结构为A/B/A三层复合结构,其中A层为面层,主要由PETG树脂和开口剂的混合物制成;B层为芯层,主要由苯乙烯‑丁二烯类嵌段共聚物(SBS)树脂和马来酸酐(MAH)制成,本发明还提出一种流延加工成型的柔性热收缩复合膜的制备方法,本方法制得的热收缩复合膜具有收缩范围广、柔韧性好、印刷性能优良等特点,不仅解决由于PETG膜高刚度导致的套标过程中出现的局部图案变形和圆弧形的收缩不良等现象,同时又解决了普通复合膜因面层、芯层材料收缩不一致导致的膜面起皱、膜层分离现象。本方法制得的热收缩复合膜拥有广阔的市场应用空间。

Description

一种流延加工成型的柔性热收缩复合膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及热收缩复合膜的加工技术领域,具体涉及一种流延加工成型的柔性热收缩复合膜及其制备方法。
背景技术
热收缩套标属于套筒标签,是一种采用专用油墨印刷在热收缩塑料薄膜或塑料管上的薄膜标签贴标时在加热条件下,收缩标签便会很快沿着容器的外轮廓收缩,紧贴在容器表面,营造出“从头到脚”全方位包装瓶体的效果。
目前应用于包装领域的热收缩膜主要有聚氯乙烯(PVC)热收缩膜、聚乙烯(PE)热收缩膜、聚苯乙烯(PS)、改性的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PETG)热收缩膜、多层共挤聚烯烃热收缩膜(POF)等。现有的热收缩膜具有以下缺点:
PVC热收缩膜印刷性能好、透明度高、光泽度好,但收缩率一般不会超过60%,在一些异型瓶或要求高收缩率(收缩率60%以上)应用领域应用受限,且PVC膜含有塑化剂且不能回收利用;
PE和POF热收缩膜柔韧性好、抗撞击、抗撕裂性强、不易破损、不怕潮、收缩范围广(收缩率最高可调至80%),但印刷性能不好;
PS收缩膜透光率和光泽度好、刚度相对较低、收缩范围广,但对温度比较敏感,储存条件要求比较高,使用过程中易产生裂标问题,此外,PS热收缩膜必须使用专用油墨与溶剂进行印刷,其成本较高。
发明内容
针对现有热收缩膜存在的不足,本发明的目的在于提供一种流延加工成型的柔性热收缩复合膜及其制备方法。
本发明的目的是采用以下技术方案来实现。依据本发明提出的一种流延加工成型的柔性热收缩复合膜,包括该柔性热收缩复合膜的结构为A/B/A三层复合结构,其中A层为面层,A层主要由PETG树脂和开口剂的混合物制成;B层为芯层,主要由苯乙烯-丁二烯类嵌段共聚物(SBS)树脂和马来酸酐(MAH)制成。
优选的,两个A层厚度相同且两个A层的厚度总和占该柔性热收缩复合膜厚度的20%-50%,B层的厚度占该柔性热收缩复合膜厚度的50%-80%,A层和B层质量百分数之和为100wt%。
优选的,柔性热收缩复合膜的总体厚度为40μm-80μm。
本发明还提出一种流延加工成型的柔性热收缩复合膜的制备方法,包括以下步骤:
S1:将面层所用的PETG树脂和开口剂通过计量加料装置控制下料比例,混合后的PETG树脂和开口剂经过高速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,再经过滤器,最后流向模头区,其中塑化熔融的温度为220℃-280℃;
S2:取苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物(SBS)树脂和马来酸酐(MAH)组成的混合物加入高速混合器中,经过混合器混合的SBS和MAH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,再经过滤器,最后进入模头,其中苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物(SBS)树脂和马来酸酐(MAH)的摩尔比1:0.5-1:1,其中塑化熔融的温度为200℃-250℃;
S3:步骤S1和步骤S2中得到的高温熔体经过A、B两流道输送到适配器,通过适配器将A流道流体均分为两股然后和B流道的流体一起进行分配后,被模头的三个流道挤出,挤出物贴附在激冷辊上快速冷却后形成铸片,模头的温度为220℃-230℃;
S4:将铸片进行预热,然后沿纵向方向以1-3倍的拉伸辊速度进行拉伸;
S5:经过纵向拉伸后的膜在90℃-120℃温度中热处理5s-10s;
S6:将热处理后的膜沿横向方向以1-4.5倍的速度进行拉伸;
S7:将横向拉伸后的膜在70℃-100℃温度中热处理1s-10s,待热处理完成的膜经过冷却后,经在线测厚,最后进行牵引收卷。
优选的,步骤S1中面层中开口剂为抗粘连母料,其添加量为面层总重量的1%-4%,该抗粘连母料中SiO2的含量为10%-30%。
优选的,步骤S2中得到的高温熔体每小时的进料量与步骤S1中得到的高温熔体每小时的进料量的质量比为1:1—4:1。
优选的,步骤S3中激冷辊的温度为25℃-40℃。
优选的,步骤S4中铸片进行预热的温度为70℃-80℃,进行拉伸的温度为80℃-85℃。
优选的,步骤S6中横向方向拉伸时的温度为80℃-90℃。
本发明提出的一种流延加工成型的柔性热收缩复合膜及其制备方法具有如下优点:
1、本发明中的柔性热收缩复合膜既保证了复合膜的柔性,解决由于PETG膜高刚度导致的套标过程中出现的局部图案变形和圆弧形的收缩不良等现象,同时又解决了普通复合膜因面层芯层材料收缩不一致导致的膜面起皱、膜层分离现象,尤其是对解决聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)等柔性材质杯/瓶在使用刚度大的热收缩膜作标签易变形问题有较好的效果。
2、本方法制得的热收缩复合膜具有收缩范围广、柔韧性好、印刷性能优良等特点。SBS-MAH层既保证了复合膜的柔性,又能保证与面层进行很好的相结合,解决由于PETG膜高刚度导致的套标过程中出现的局部图案变形和圆弧形的收缩不良等现象,同时又解决了普通复合膜因面层、芯层材料收缩不一致导致的膜面起皱、膜层分离现象。该方法制得的热收缩复合膜拥有广阔的市场应用空间。
以上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技术手段,可依照说明书的内容予以实施,并且为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂,以下特举较佳实施例,并配合附图,详细说明如下。
附图说明
图1为本发明中的柔性热收缩复合膜的结构示意图。
图2为本发明中为本发明中模头的示意图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定目的所采用的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实例,对依据本发明提出的一种流延加工成型的柔性热收缩复合膜及其制备方法,详细说明如下。
在本发明的描述中,需要说明的是,术语“上”、“下”、“左”、“右”、“后”“前”等指示的方位或位置关系为基于附图的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或者暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因而不能理解为对本发明的限制。
请参阅图1,一种流延加工成型的柔性热收缩复合膜,该柔性热收缩复合膜采用A/B/A三层复合结构,其中A为面层,A层主要由PETG树脂和开口剂的混合物制成;B层为粘结层,粘结层位于两个面层之间,故B层也可称之为芯层,B层主要由苯乙烯-丁二烯类嵌段共聚物和马来酸酐通过加聚反应得到(SBS-MAH)的树脂制成。该柔性热收缩复合膜的总体厚度约为40μm-80μm,两个A层的厚度总和约占该柔性热收缩复合膜厚度的20%-50%,其中两个A层的厚度相同,B层的厚度约占该柔性热收缩复合膜厚度的50%-80%,A层和B层质量百分数之和为100wt%。
本发明还提出的一种流延加工成型的柔性热收缩复合膜的制备方法包括以下步骤:
S1:将面层所用的材料PETG树脂和开口剂通过计量加料装置控制下料比例,面层中开口剂的添加量为面层总重量的1%-4%,开口剂为抗粘连母料,该抗粘连母料中SiO2的含量为10%-30%,将PETG和开口剂经过高速混合器混合之后进入双螺杆排气式挤出机进行塑化熔融,塑化熔融的温度保持在220-280℃,随后依次通过粗过滤器、计量泵,再经过滤器,最后流向模头区;物料经过高速混合器混合,混合方式为机械搅拌混合、气流混合、机械搅拌与气流两者组合方式中的一种;所述过滤器选择碟片式、柱式中的一种;
S2:取苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物(SBS)树脂和马来酸酐(MAH)组成的混合物加入高速混合器中,苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物(SBS)树脂(粘结剂)和马来酸酐(MAH)的摩尔比1:0.5-1:1,苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物(SBS)树脂主要起粘结剂的作用,经过混合器混合之后的SBS与MAH组成的物料混合物进入双螺杆排气式挤出机进行塑化熔融,保持温度在200-250℃区间的一个恒定值,随后依次通过粗过滤器、计量泵,再经过滤器,最后流向模头区;
S3:挤出加工阶段:步骤S1和步骤S2中得到的高温熔体经过AB两流道输送到适配器,再通过适配器将A流道流体均分为两股然后和B流道的流体一起进行分配后,被模头的三流道挤出,把挤出物贴附在温度25℃-40℃的激冷辊上,快速冷却后形成铸片;其中,模头为T型模头且其温度为220℃-230℃,SBS-MAH组成的混合物每小时的进料量与PETG树脂每小时的进料量的质量比为1:1—4:1;铸片贴附在激冷辊的方式是静电附片或者气刀附片中的一种;
S4:纵向拉伸阶段,将铸片在玻璃化转变温度70℃-80℃的温度范围内进行预热,然后在80℃-85℃的温度下进行拉伸,拉伸时,沿纵向方向以1-3倍的拉伸辊速度进行拉伸;
S5:经过纵向拉伸后的膜在拉幅机内用夹子握持横向方向的两端,保持此状态,在90℃-120℃温度中热处理5s-10s;
S6:进入横向拉伸阶段,将热处理后的膜在玻璃转化温度80℃-90℃的温度范围内沿横向方向拉伸,通过调整拉伸链夹之间距离,保持拉伸倍数在1-4.5倍;
S7: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,将最终热处理完成的膜经过冷却后,再经在线测厚,最后进行牵引收卷。
模头采用改造后的专用模头,能在一定程度上克服普通模头由于膜面贴后,流动距离长导致的膜层分离严重现象。
按上述生产工艺参数生产出的柔性热收缩复合膜的性能指标见表1。
表1柔性热收缩复合膜的性能表
Figure BDA0002655856340000041
Figure BDA0002655856340000051
本发明提供的柔性热收缩柔性复合膜,面层采用PETG膜能够进行很好的印刷,芯层是SBS-MAH膜,芯层由于MAH的加入,使粘结层能很好的面层PETG膜结合,另一方面SBS-MAH膜由于本身的柔性以及良好性能的热塑性,不仅可减小复合膜的热收缩力从而满足柔性瓶体包装的需求,还对不同收缩性能材料起到的缓冲调和作用,实现稳定复合,基于马来酸酐与PETG层的极性相容原理,以及SBS自身热塑性能,使PETG层通过热塑性粘合层而提高界面强度,提高复合材料的综合性能。
本发明中ABA结构的柔性热收缩性复合膜具有,解决多层(大于三层)材料复合工艺复杂的问题,优化产品结构,制备具有低收缩力的柔性复合膜(低于5.5N)。起始收缩温度低于常规热收缩膜5-10℃,且收缩曲线平滑,可替代具有五层复合结构的进口材料,不仅简化了制备工艺,节约了制造成本,此外本发明中采用的挤出流延双向拉伸工艺,还可同时保证PETG膜层和SBS-MAH膜层的厚度均匀性,实现热收缩性PETG复合膜厚度的精确控制。
本发明中,该模头的结构请参阅附图2,该模头包括机头2、安装在机头2端部的适配器1,该机头为T型机头,该适配器1内设置有第一流道4、第二流道5、第三流道6,第一流道4、第二流道5、第三流道6远离适配器的端部插入机头内,步骤S1和步骤S2中得到的高温熔体经过AB两流道输送到适配器内,适配器将A流道流体均分为两股然后依次进入第一流道4和第三流道6内,B流道的流体经适配器分配后进入第二流道5内,最后在膜层汇合处3进行交汇然后被模头挤出。
该模头可增加第一流道、第二流道、第三流道内热流体在模头中的独立流动时间,缩短各层膜面贴合后流动时间,极大减少玻璃温度以上面层和芯层材料的接触时间,在一定程度上减少普通复合膜因面层、芯层材料收缩不一致导致的膜面起皱、膜层分离现象,从而增强了芯层和面层的结合性能。
以上所述,仅是本发明的较佳实施例而已,并非对本发明做任何形式上的限制,任何熟悉本专业的技术人员,在不脱离本发明技术方案范围内,依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (9)

1.一种流延加工成型的柔性热收缩复合膜,其特征在于:包括该柔性热收缩复合膜的结构为A/B/A三层复合结构,其中A层为面层,A层主要由PETG树脂和开口剂的混合物制成;B层为芯层,主要由苯乙烯-丁二烯类嵌段共聚物(SBS)树脂和马来酸酐(MAH)制成。
2.根据权利要求1所述的一种流延加工成型的柔性热收缩复合膜,其特征在于:两个A层厚度相同且两个A层厚度的总和占该柔性热收缩复合膜厚度的20%-50%,B层的厚度占该柔性热收缩复合膜厚度的50%-80%,A层和B层质量百分数之和为100wt%。
3.根据权利要求1所述的一种流延加工成型的柔性热收缩复合膜,其特征在于:柔性热收缩复合膜的总体厚度为40μm-80μm。
4.一种流延加工成型的柔性热收缩复合膜的制备方法,其特征在于:包括以下步骤:
S1:将面层所用的PETG树脂和开口剂通过计量加料装置控制下料比例,混合后的PETG树脂和开口剂经过高速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,再经过滤器,最后流向模头区,其中塑化熔融的温度为220℃-280℃;
S2:取苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物(SBS)树脂和马来酸酐(MAH)组成的混合物加入高速混合器中,经过混合器混合的SBS和MAH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,再经过滤器,最后进入模头,其中苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物(SBS)树脂和马来酸酐(MAH)的摩尔比1:0.5-1:1,其中塑化熔融的温度为200℃-250℃;
S3:步骤S1和步骤S2中得到的高温熔体经过A、B两流道输送到适配器,通过适配器将A流道流体均分为两股然后和B流道的流体一起进行分配后,被模头的三个流道挤出,挤出物贴附在激冷辊上快速冷却后形成铸片,该模头的温度为220℃-230℃;
S4:将铸片进行预热,然后沿纵向方向以1-3倍的拉伸辊速度进行拉伸;
S5:经过纵向拉伸后的膜在90℃-120℃温度中热处理5s-10s;
S6:将热处理后的膜沿横向方向以1-4.5倍的速度进行拉伸;
S7:将横向拉伸后的膜在70℃-100℃温度中热处理1s-10s,待热处理完成的膜经过冷却后,经在线测厚,最后进行牵引收卷。
5.根据权利要求4所述的一种流延加工成型的柔性热收缩复合膜的制备方法,其特征在于:步骤S1中面层中开口剂为抗粘连母料,其添加量为面层总重量的1%-4%;抗粘连母料中SiO2的含量为10%-30%。
6.根据权利要求4所述的一种流延加工成型的柔性热收缩复合膜的制备方法,其特征在于:步骤S2中得到的高温熔体每小时的进料量与步骤S1中得到的高温熔体每小时的进料量的质量比为1:1—4:1。
7.根据权利要求4所述的一种流延加工成型的柔性热收缩复合膜的制备方法,其特征在于:步骤S3中激冷辊的温度为25℃-40℃。
8.根据权利要求4所述的一种流延加工成型的柔性热收缩复合膜的制备方法,其特征在于:步骤S4中铸片进行预热的温度为70℃-80℃,进行拉伸的温度为80℃-85℃。
9.根据权利要求4所述的一种流延加工成型的柔性热收缩复合膜的制备方法,其特征在于:步骤S6中横向方向拉伸时的温度为80℃-90℃。
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