CN112895647B - 一种单向拉伸聚乙烯树脂薄膜及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种单向拉伸聚乙烯树脂薄膜及其制备方法。该薄膜结构上包括热封层、中间层以及电晕层；热封层由高密度聚乙烯树脂、中密度聚乙烯树脂、茂金属聚乙烯树脂、开口母粒、爽滑剂以及加工助剂组成；中间层由茂金属聚乙烯树脂及加工助剂组成；电晕层由高密度聚乙烯树脂、中密度聚乙烯树脂、茂金属聚乙烯树脂、开口母粒以及加工助剂组成；上述配方配合在线拉伸工艺制得的单向拉伸聚乙烯树脂薄膜具有以下优点：厚薄均匀度优异，摩擦系数稳定，拉伸强度较高，表面光泽度高，雾度低，能适应凹版与柔版高速印刷，且凹版多色印刷时套色准确，不跑偏；该产品耐热性能较普通聚乙烯树脂高，能部分替代聚乙烯树脂PET、BOPP等常用印刷膜。

Description

一种单向拉伸聚乙烯树脂薄膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及包装材料技术领域，特别是一种单向拉伸聚乙烯树脂薄膜及其制备方法。
背景技术
在食品和日化等包装领域，塑料复合软包装自立袋是市场上最常见的包装方式之一。市场上现有的软包装自立袋由不同材质塑料薄膜复合而成，使用后不能回收再利用，容易造成塑料垃圾污染。塑料污染问题能否有效解决很大程度上取决于塑料制品的设计是否易于回收和再生加工。
为了满足可回收包装材料的要求，包装行业越来越多的公司正在通过各种技术，设计单一材质结构的复合包装材料，如目前市场上已出现的聚乙烯薄膜/聚乙烯薄膜，BOPE双向拉伸聚乙烯薄膜/聚乙烯薄膜的包装产品出现。但针对这些单一材质的复合材料，仍存在尚未解决的技术缺陷。如普通的聚乙烯薄膜/聚乙烯薄膜结构，缺点在于外层聚乙烯薄膜的透明度差，拉伸性能差，印刷套色较难，且复合膜韧性不够，只适合用于妇婴用品的包装；而BOPE聚乙烯薄膜/聚乙烯薄膜结构，表层的BOPE聚乙烯薄膜经过双向拉伸，虽然在透明度和拉伸强度方面得到提高，可以满足印刷复合等工艺要求，但是其缺点在于表层BOPE聚乙烯薄膜受双向拉伸工艺的限制，其配方设计尚存在局限性，耐高温性能不足，复合后的成品热封窗口很窄，外观易起皱，因此市场上未能批量应用。
本发明旨在解决市场上现有单一材质结构存在的缺点，通过聚乙烯树脂吹膜配方和在线单向拉伸工艺设计，一方面改善普通非拉伸聚乙烯树脂薄膜的透明度和拉伸强度，使其更好的适应印刷和复合工艺要求；另一方面较双向拉伸工艺制备的BOPE双向拉伸聚乙烯薄膜能提高耐热性能，从而更好的满足外观和性能要求。
发明内容
本发明要解决的技术问题为克服现有技术中的聚乙烯树脂薄膜透明度低、拉伸强度低和耐热性能不足之处，提供一种单向拉伸聚乙烯树脂薄膜及其制备方法。
为了实现本发明的目的，本发明采用的第一个技术方案为，一种单向拉伸聚乙烯树脂薄膜，结构上包括热封层、中间层以及电晕层；所述热封层由质量比为(0-60):(30-90):(0-50):(0.3-2.0):(0.3-2.0):(0.3-2.0)的高密度聚乙烯树脂、中密度聚乙烯树脂、茂金属聚乙烯树脂、爽滑剂、开口母粒和加工助剂组成；所述中间层由质量比为100:(0.3-2.0)的茂金属聚乙烯树脂和加工助剂组成；所述电晕层由质量比为(0-60):(30-90):(0-50):(0.3-2.0):(0.3-2.0)的高密度聚乙烯树脂、中密度聚乙烯树脂、茂金属聚乙烯树脂、开口母粒和加工助剂组成。
作为上述单向拉伸聚乙烯树脂薄膜进一步的技术方案：
优选的，所述高密度聚乙烯树脂的牌号为陶氏化学5960G或三星道达尔F920A，中密度聚乙烯树脂的牌号为埃克森美孚4002MC或陶氏5538G，茂金属聚乙烯树脂的牌号为埃克森美孚XP8656或陶氏TH60，爽滑剂的牌号为安配色10090-K或北京亚伦智联科技有限公司slip7，开口母粒的牌号为北京亚伦智联科技有限公司AB-20LD，加工助剂的牌号为安配色100991-K。
为了实现本发明的目的，本发明采用的第二个技术方案为，上述任意一项所述单向拉伸聚乙烯树脂薄膜的制备方法，包括以下步骤：
步骤S1、称取相应比例的原材料并混合，分别制得热封层的混合料、中间层的混合料和电晕层的混合料，将各层的混合料加入到相应的料斗中，经高温加热塑化成熔融物；
步骤S2、熔融物通过三层共挤从模头中挤出得到熔膜，挤出速度为450±50Kg/h、模头加热温度为190-205℃，吹胀熔膜形成膜泡，然后进行冷却；
步骤S3、将冷却成型的薄膜压扁，在旋转牵引辊的作用下进入到八辊纵向拉伸工艺，拉伸倍率为4.7±0.5；
步骤S4、拉伸后的薄膜经电晕处理后切边、收卷，即制得单向拉伸聚乙烯树脂薄膜。
作为上述单向拉伸聚乙烯树脂薄膜的制备方法进一步的技术方案：
优选的，步骤S1的混合料依次通过8个塑化区段加热后形成熔融物，8个塑化区段的温度依次为50±5℃、185±5℃、190±5℃、190±5℃、190±5℃、190±5℃、190±5℃、190±5℃。
优选的，步骤S2中融膜的吹胀比为1.8～2.9，冷却温度为18±5℃。
优选的，在步骤S2之后步骤S3之前、步骤S3之后步骤S4之前对薄膜进行厚度的测量和调整。
优选的，步骤S3中使用人字形夹板将冷却成型的薄膜压扁，旋转牵引辊的牵引速度为20±10m/min，旋转牵引的回旋时间为70±5min。
优选的，步骤S3的八辊纵向拉伸工艺中预热辊1的温度为85±5℃、预热辊2的温度为112±5℃、快辊的温度为114±5℃、慢辊的温度为114±5℃、退火辊1的温度为116±5℃、退火辊2的温度为116±5℃、冷却辊1的温度为60±5℃、冷却辊2的温度为40±5℃。
优选的，步骤S4中的电晕处理为单面电晕处理或者双面电晕处理。
本发明相比现有技术的有益效果在于：
本发明的聚乙烯树脂薄膜中设置高密度聚乙烯树脂和中密度聚乙烯树脂能增加薄膜的密度，进一步增加了聚乙烯树脂薄膜的耐热性能，从而能够为复合膜提供更宽的热封窗口，包装设备适应性更好；聚乙烯树脂薄膜的制备方法中，根据薄膜中各层的原料配方设置采用八辊纵向拉伸工艺，并设置八辊的温度，使得吹塑聚乙烯树脂薄膜能在吹膜设备上纵向拉伸4.7±0.5倍，拉伸后的聚乙烯树脂薄膜具备了优异的力学性能、透明度，从而更适合作为印刷层材料；
本发明的聚乙烯树脂薄膜可作为单一材质复合膜的印刷层材料，实现易循环、可回收的塑料包装设计，从而提高塑料回收的效率，并有助于品牌商及包装企业树立绿色、环保的品牌形象，最终实现可持续发展的目标。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。以下实施例中所用原料来源：
原料 厂家 牌号
高密度聚乙烯树脂 三星道达尔 F920A
高密度聚乙烯树脂 陶氏化学 Elite5960G
中密度聚乙烯树脂 埃克森 Enable4002MC
中密度聚乙烯树脂 陶氏化学 Elite5538G
茂金属聚乙烯树脂 埃克森 XP8656ML
茂金属聚乙烯树脂 陶氏化学 TH60
爽滑剂 安配色 10090-K
加工助剂 安配色 100991-K
开口剂 北京亚伦 AB-20LD
实施例1
本实施例提供一种单向拉伸聚乙烯树脂薄膜的制备方法：
步骤S1、称取相应比例的原材料并混合，分别制得热封层的混合料、中间层的混合料和电晕层的混合料，其中热封层包括质量比为50:46:1.5:1.5:1的高密度聚乙烯树脂、中密度聚乙烯树脂、开口母粒、爽滑剂以及加工助剂；中间层包括质量比为99:1的茂金属聚乙烯树脂及加工助剂；电晕层包括质量比为30：55:12:1.5:1.5的高密度聚乙烯树脂、中密度聚乙烯树脂、茂金属聚乙烯树脂、开口母粒以及加工助剂；将各层的混合料加入到相应的料斗中，经高温加热塑化成熔融物；
步骤S2、熔融物通过三层共挤从模头中挤出得到熔膜，8个塑化区段加热温度依次设置为55℃、190℃、195℃、195℃、195℃、195℃、195℃、195℃，挤出速度为450±50Kg/h、模头加热温度为190-205℃，吹胀熔膜形成膜泡，吹胀比为1.8，然后在18±5℃温度下进行冷却；
步骤S3、冷却成型的薄膜经测厚模块测量调整厚度，使用人字形夹板将薄膜压扁，在旋转牵引辊的作用下进入到八辊纵向拉伸工艺，旋转牵引辊的牵引速度为20±10m/min，旋转牵引的回旋时间为70±5min，预热辊1的温度为85℃、预热辊2的温度为112℃、快辊的温度为114℃、慢辊的温度为114℃、退火辊1的温度为116℃、退火辊2的温度为116℃、冷却辊1的温度为60℃、冷却辊2的温度为40℃，拉伸倍率为4.2；
步骤S4、拉伸后的薄膜经测厚模块测量调整厚度，然后电晕处理后切边、收卷，制得厚度为20μm的单向拉伸聚乙烯树脂薄膜。
实施例2
本实施例提供一种单向拉伸聚乙烯树脂薄膜的制备方法：
步骤S1、称取相应比例的原材料并混合，分别制得热封层的混合料、中间层的混合料和电晕层的混合料，其中热封层包括质量比为60:37:1:1:1的高密度聚乙烯树脂、中密度聚乙烯树脂、开口母粒、爽滑剂以及加工助剂；中间层包括质量比为99:1的茂金属聚乙烯树脂及加工助剂；电晕层包括质量比为50:48:1:1的高密度聚乙烯树脂、中密度聚乙烯树脂、开口母粒以及加工助剂；将各层的混合料加入到相应的料斗中，经高温加热塑化成熔融物；
步骤S2、熔融物通过三层共挤从模头中挤出得到熔膜，8个塑化区段加热温度依次设置为50℃、195℃、200℃、200℃、200℃、200℃、200℃、200℃，挤出速度为450±50Kg/h、模头加热温度为190-205℃，吹胀熔膜形成膜泡，吹胀比为2.6，然后在18±5℃温度下进行冷却；
步骤S3、冷却成型的薄膜经测厚模块测量调整厚度，使用人字形夹板将薄膜压扁，在旋转牵引辊的作用下进入到八辊纵向拉伸工艺，旋转牵引辊的牵引速度为20±10m/min，旋转牵引的回旋时间为70±5min，预热辊1的温度为90℃、预热辊2的温度为117℃、快辊的温度为119℃、慢辊的温度为119℃、退火辊1的温度为119℃、退火辊2的温度为119℃、冷却辊1的温度为65℃、冷却辊2的温度为45℃，拉伸倍率为5.2；
步骤S4、拉伸后的薄膜经测厚模块测量调整厚度，然后电晕处理后切边、收卷，制得厚度为25μm的单向拉伸聚乙烯树脂薄膜。
实施例3
本实施例提供一种单向拉伸聚乙烯树脂薄膜的制备方法：
步骤S1、称取相应比例的原材料并混合，分别制得热封层的混合料、中间层的混合料和电晕层的混合料，其中所述热封层包括质量比为50:48:0.5:0.5:1的高密度聚乙烯树脂、中密度聚乙烯树脂、开口母粒、爽滑剂以及加工助剂；中间层包括质量比为99:1的茂金属聚乙烯树脂及加工助剂；电晕层包括质量比为85:13:0.5:1的中密度聚乙烯树脂、茂金属聚乙烯树脂、开口母粒以及加工助剂；将各层的混合料加入到相应的料斗中，经高温加热塑化成熔融物；
步骤S2、熔融物通过三层共挤从模头中挤出得到熔膜，8个塑化区段加热温度依次设置为50℃、185℃、190℃、190℃、190℃、190℃、190℃、190℃，挤出速度为450±50Kg/h、模头加热温度为190-205℃，吹胀熔膜形成膜泡，吹胀比为2.8，然后在18±5℃温度下进行冷却；
步骤S3、冷却成型的薄膜经测厚模块测量调整厚度，使用人字形夹板将薄膜压扁，在旋转牵引辊的作用下进入到八辊纵向拉伸工艺，旋转牵引辊的牵引速度为20±10m/min，旋转牵引的回旋时间为70±5min，预热辊1的温度为80℃、预热辊2的温度为107℃、快辊的温度为109℃、慢辊的温度为109℃、退火辊1的温度为111℃、退火辊2的温度为111℃、冷却辊1的温度为55℃、冷却辊2的温度为35℃，拉伸倍率为4.7；
步骤S4、拉伸后的薄膜经测厚模块测量调整厚度，然后电晕处理后切边、收卷，制得厚度为25μm的单向拉伸聚乙烯树脂薄膜。
将实施例1-3制得的单向拉伸聚乙烯树脂薄膜进行性能测试，结果如下
表1所示：
Figure GDA0004058024280000061
Figure GDA0004058024280000071
以上测试数据表明，与普通吹膜PE相比，经本发明述所配方和工艺制备的单向拉伸聚乙烯树脂薄膜，可极大的改进吹塑PE薄膜的性能，具有纵向拉伸强度高，表面光泽度高，雾度低，耐热性好的特点，可以极大的拓宽PE薄膜的应用领域。
本领域的技术人员应理解，以上所述仅为本发明的若干个具体实施方式，而不是全部实施例。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，还可以做出许多变形和改进，所有未超出权利要求所述的变形或改进均应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种单向拉伸聚乙烯树脂薄膜的制备方法，其特征在于，该单向拉伸聚乙烯树脂薄膜结构上包括热封层、中间层以及电晕层；所述热封层由质量比为60:(30-90):(0-50):(0.3-2.0):(0.3-2.0):(0.3-2.0)的高密度聚乙烯树脂、中密度聚乙烯树脂、茂金属聚乙烯树脂、爽滑剂、开口母粒和加工助剂组成；所述中间层由质量比为100:(0.3-2.0)的茂金属聚乙烯树脂和加工助剂组成；所述电晕层由质量比为60:(30-90):(0-50):(0.3-2.0):(0.3-2.0)的高密度聚乙烯树脂、中密度聚乙烯树脂、茂金属聚乙烯树脂、开口母粒和加工助剂组成；
其制备方法包括如下步骤：
步骤S1、称取相应比例的原材料并混合，分别制得热封层的混合料、中间层的混合料和电晕层的混合料，将各层的混合料加入到相应的料斗中，经高温加热塑化成熔融物；
步骤S2、熔融物通过三层共挤从模头中挤出得到熔膜，挤出速度为450±50Kg/h、模头加热温度为190-205℃，吹胀熔膜形成膜泡，然后进行冷却；
步骤S3、将冷却成型的薄膜压扁，在旋转牵引辊的作用下进入到八辊纵向拉伸工艺，拉伸倍率为4.7±0.5；
步骤S4、拉伸后的薄膜经电晕处理后切边、收卷，即制得单向拉伸聚乙烯树脂薄膜；
步骤S2中熔膜的吹胀比为1.8～2.9，冷却温度为18±5℃；
步骤S3的八辊纵向拉伸工艺中预热辊1的温度为85±5℃、预热辊2的温度为112±5℃、快辊的温度为114±5℃、慢辊的温度为114±5℃、退火辊1的温度为116±5℃、退火辊2的温度为116±5℃、冷却辊1的温度为60±5℃、冷却辊2的温度为40±5℃；
所述高密度聚乙烯树脂的牌号为陶氏化学5960G或三星道达尔F920A，中密度聚乙烯树脂的牌号为埃克森美孚4002MC或陶氏5538G，茂金属聚乙烯树脂的牌号为埃克森美孚XP8656或陶氏TH60，爽滑剂的牌号为安配色10090-K或北京亚伦智联科技有限公司slip7，开口母粒的牌号为北京亚伦智联科技有限公司AB-20LD，加工助剂的牌号为安配色100991-K。
2.根据权利要求1所述的单向拉伸聚乙烯树脂薄膜的制备方法，其特征在于，所述单向拉伸聚乙烯树脂薄膜的厚度为20-60μm。
3.根据权利要求1所述的单向拉伸聚乙烯树脂薄膜的制备方法，其特征在于，步骤S1的混合料依次通过8个塑化区段加热后形成熔融物，8个塑化区段的温度依次为50±5℃、185±5℃、190±5℃、190±5℃、190±5℃、190±5℃、190±5℃、190±5℃。
4.根据权利要求1所述的单向拉伸聚乙烯树脂薄膜的制备方法，其特征在于，在步骤S2之后步骤S3之前、步骤S3之后步骤S4之前对薄膜进行厚度的测量和调整。
5.根据权利要求1所述的单向拉伸聚乙烯树脂薄膜的制备方法，其特征在于，步骤S3中使用人字形夹板将冷却成型的薄膜压扁，旋转牵引辊的牵引速度为20±10m/min，旋转牵引的回旋时间为70±5min。
6.根据权利要求1所述的单向拉伸聚乙烯树脂薄膜的制备方法，其特征在于，步骤S4中的电晕处理为单面电晕处理或者双面电晕处理。
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