CN112940376B - 一种抗刺穿高强度冷冻聚乙烯膜的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种抗刺穿高强度冷冻聚乙烯膜及其制造方法，通过EVA树脂、萜烯树脂、改性松香树脂的混炼树脂作为添加剂，改善聚乙烯膜的分子粘弹性，极大的提高了聚乙烯膜的拉伸强度和断裂伸长率，同时降低了聚乙烯膜在低温冷冻情况下的脆性，使获得的聚乙烯膜在较宽的温度范围内具有良好的拉伸强度和断裂伸长率，同时在‑18℃的冷冻环境下具有优良的耐撕破性能和抗刺穿性能。

Description

一种抗刺穿高强度冷冻聚乙烯膜的制造方法
技术领域
本发明涉及聚乙烯膜的生产工艺，尤其涉及一种抗刺穿高强度冷冻聚乙烯膜及其制造方法。
背景技术
随着我国国内经济的发展，人们的物质需求越来越高，对各种进口食品、生鲜食品的需求与日俱增。为应对此趋势，国内建立了从冷库到冷链的低温保存和运输系统，其中，冷冻情况下的外包装的需求和应用也越来越多。
冷冻情况下的外包装主要为软塑包装袋，在实际应用中，我们发现，由于低温冷冻的原因，导致软塑包装袋性脆易折，热封的封口极易开口；而且耐撕破性能和断裂伸长率性能急速下滑，同时耐穿刺性能也大幅下降，易被内包物尖锐的突起刺破，造成泄露问题和财产损失。
现有技术中，未解决此问题主要采用的是将PE膜进行各种层间复合，得到复合型薄膜。但这种复合薄膜的制备方法复杂，同时需要考虑层间的粘结力，工艺复杂低效，成本极高。
本发明提供了一种抗刺穿高强度冷冻聚乙烯膜及其制造方法，其一次成型的制造方法简单高效，获得的聚乙烯膜在较宽的温度范围内具有良好的拉伸强度和断裂伸长率，同时在-18℃的冷冻环境下具有优良的耐撕破性能和抗刺穿性能。
发明内容
本发明开发了一种抗刺穿高强度冷冻聚乙烯膜及其制造方法，其一次成型的制造方法简单高效，获得的聚乙烯膜在较宽的温度范围内具有良好的拉伸强度和断裂伸长率，同时在-18℃的冷冻环境下具有优良的耐撕破性能和抗刺穿性能。
一种抗刺穿高强度冷冻聚乙烯膜的制造方法，其制造方法具体如下：
(1)改性树脂混炼
将EVA树脂:萜烯树脂:改性松香树脂质量比为2～4:1～2:1～2 的树脂加入3～5倍质量的甲苯中，加热至80℃～90℃，溶解完成后，加入总树脂质量0.10‰～0.15‰的有机锡，混匀陈化2h～4h，然后减压干燥，制粒，得改性树脂颗粒；
(2)聚乙烯膜的制备
将PE塑料粒子加热至160℃～180℃熔融，然后加入PE塑料粒子质量1/15～1/12的上述改性树脂颗粒，熔融混匀，然后进行狭缝挤出制膜，制得抗刺穿高强度冷冻聚乙烯膜。
进一步的，在上述第(1)步所述陈化时，按每kg树脂以1L/min～ 2L/min的速率进行鼓气，每kg树脂的空气总鼓气量为90L～120L。
进一步的，所述EVA树脂为EVA 45LX树脂或EVA 40W树脂的一种或多种。
进一步的，所述萜烯树脂为KT10或KT90的一种或多种。
进一步的，所述改性松香树脂为松香改性138树脂或松香改性145 树脂的一种或多种。
进一步的，所述有机锡为四乙烯基锡或三丁基乙烯基锡的一种或多种。
进一步的，上述第(1)步所述减压干燥工艺为真空度为-0.07MPa～ -0.09MPa，温度为80℃～90℃。
进一步的，上述第(2)步所述狭缝挤出制膜，第一段降温控制其出膜降温速率为20℃/min～25℃/min，当聚乙烯膜温度降低至120℃～ 125℃时，以5℃/min～8℃/min的降温速率开始第二段降温。
经上述制造方法制得的抗刺穿高强度冷冻聚乙烯膜，其强度高，低温下具有优秀的耐撕破性能和抗刺穿性能，极适应于作为冷冻、低温环境下的包装材料。
本发明的优点：
1、本发明通过EVA树脂、萜烯树脂、改性松香树脂的混炼树脂作为添加剂，改善聚乙烯膜的分子粘弹性，极大的提高了聚乙烯膜的拉伸强度和断裂伸长率，同时降低了聚乙烯膜在低温冷冻情况下的脆性，提高了聚乙烯膜在低温冷冻情况下的耐撕破性能和抗刺穿性能；
2、本发明通过添加有机锡来提高各混炼树脂的交联度，避免了各混炼树脂加入聚乙烯膜后出现的表面发粘的情况，适宜的摩擦系数利于收卷放卷；
3、本发明通过陈化工艺和鼓气工艺可进一步降低聚乙烯膜因加入混炼树脂而产生的表面发粘现象；
4、本发明通过控制二段出膜降温速率，第一段使混炼树脂快速冷却，提升混炼树脂的结晶度，进一步防止聚乙烯膜出现的表面发粘的情况，第二段低速冷却，可以降低聚乙烯的结晶度，提升聚乙烯膜的拉伸强度和断裂伸长率和低温冷冻情况下的耐撕破性能和抗刺穿性能。
具体实施方式
实施例1
一种抗刺穿高强度冷冻聚乙烯膜的制造方法，其制造方法具体如下：
(1)改性树脂混炼
将EVA树脂:萜烯树脂:改性松香树脂质量比为2:1:2的树脂加入3倍质量的甲苯中，加热至90℃，溶解完成后，加入总树脂质量0.10‰的有机锡，混匀陈化4h，然后减压干燥，制粒，得改性树脂颗粒；
(2)聚乙烯膜的制备
将PE塑料粒子加热至180℃熔融，然后加入PE塑料粒子质量1/12 的上述改性树脂颗粒，熔融混匀，然后进行狭缝挤出制膜，制得抗刺穿高强度冷冻聚乙烯膜。
在上述第(1)步所述陈化时，按每kg树脂以1L/min的速率进行鼓气，每kg树脂的空气总鼓气量为90L。
所述EVA树脂为EVA 45LX树脂。
所述萜烯树脂为KT10。
所述改性松香树脂为松香改性138树脂。
所述有机锡为四乙烯基锡。
上述第(1)步所述减压干燥工艺为真空度为-0.07MPa，温度为90℃。
上述第(2)步所述狭缝挤出制膜，第一段降温控制其出膜降温速率为20℃/min，当聚乙烯膜温度降低至125℃时，以5℃/min的降温速率开始第二段降温。
实施例2
一种抗刺穿高强度冷冻聚乙烯膜的制造方法，其制造方法具体如下：
(1)改性树脂混炼
将EVA树脂:萜烯树脂:改性松香树脂质量比为3:1:1的树脂加入 4倍质量的甲苯中，加热至85℃，溶解完成后，加入总树脂质量0.12‰的有机锡，混匀陈化3h，然后减压干燥，制粒，得改性树脂颗粒；
(2)聚乙烯膜的制备
将PE塑料粒子加热至165℃熔融，然后加入PE塑料粒子质量1/13 的上述改性树脂颗粒，熔融混匀，然后进行狭缝挤出制膜，制得抗刺穿高强度冷冻聚乙烯膜。
在上述第(1)步所述陈化时，按每kg树脂以1.5L/min的速率进行鼓气，每kg树脂的空气总鼓气量为100L。
所述EVA树脂为EVA 40W树脂。
所述萜烯树脂为KT10。
所述改性松香树脂为松香改性138树脂。
所述有机锡为三丁基乙烯基锡。
上述第(1)步所述减压干燥工艺为真空度为-0.08MPa，温度为85℃。
上述第(2)步所述狭缝挤出制膜，第一段降温控制其出膜降温速率为25℃/min，当聚乙烯膜温度降低至120℃时，以6℃/min的降温速率开始第二段降温。
实施例3
一种抗刺穿高强度冷冻聚乙烯膜的制造方法，其制造方法具体如下：
(1)改性树脂混炼
将EVA树脂:萜烯树脂:改性松香树脂质量比为4:2:1的树脂加入 5倍质量的甲苯中，加热至80℃，溶解完成后，加入总树脂质量0.15‰的有机锡，混匀陈化2h，然后减压干燥，制粒，得改性树脂颗粒；
(2)聚乙烯膜的制备
将PE塑料粒子加热至160℃熔融，然后加入PE塑料粒子质量1/15 的上述改性树脂颗粒，熔融混匀，然后进行狭缝挤出制膜，制得抗刺穿高强度冷冻聚乙烯膜。
在上述第(1)步所述陈化时，按每kg树脂以2L/min的速率进行鼓气，每kg树脂的空气总鼓气量为120L。
所述EVA树脂为EVA 40W树脂。
所述萜烯树脂为KT90。
所述改性松香树脂为松香改性145树脂。
所述有机锡为三丁基乙烯基锡。
上述第(1)步所述减压干燥工艺为真空度为-0.09MPa，温度为80℃。
上述第(2)步所述狭缝挤出制膜，第一段降温控制其出膜降温速率为25℃/min，当聚乙烯膜温度降低至120℃时，以8℃/min的降温速率开始第二段降温。
实施例4
一种抗刺穿高强度冷冻聚乙烯膜的制造方法，其制造方法在第(1) 步所述陈化时未进行鼓气，其余同实施例2。
实施例5
一种抗刺穿高强度冷冻聚乙烯膜的制造方法，其制造方法在第(2) 步所述狭缝挤出制膜时，以8℃/min的恒定降温速率降温，其余同实施例2。
实施例6
一种聚乙烯膜的制造方法，其制造方法具体如下：
(1)改性树脂混炼
将EVA树脂:萜烯树脂:改性松香树脂质量比为1:3:3的树脂加入6倍质量的甲苯中，加热至75℃，溶解完成后，加入总树脂质量0.08‰的有机锡，混匀陈化1h，然后减压干燥，制粒，得改性树脂颗粒；
(2)聚乙烯膜的制备
将PE塑料粒子加热至150℃熔融，然后加入PE塑料粒子质量1/20 的上述改性树脂颗粒，熔融混匀，然后进行狭缝挤出制膜，制得聚乙烯膜。
在上述第(1)步所述陈化时，按每kg树脂以0.5L/min的速率进行鼓气，每kg树脂的空气总鼓气量为60L。
所述EVA树脂为EVA 40W树脂。
所述萜烯树脂为KT10。
所述改性松香树脂为松香改性138树脂。
所述有机锡为三丁基乙烯基锡。
上述第(1)步所述减压干燥工艺为真空度为-0.08MPa，温度为85℃。
上述第(2)步所述狭缝挤出制膜，第一段降温控制其出膜降温速率为18℃/min，当聚乙烯膜温度降低至130℃时，以10℃/min的降温速率开始第二段降温。
对比例1
一种聚乙烯膜的制造方法，其制造方法为PE塑料粒子熔融后未加入改性树脂颗粒，直接进行狭缝挤出制膜，其狭缝挤出制膜工艺与实施例 2相同。
对比例2
一种聚乙烯膜的制造方法，其中第(1)步改性树脂混炼工艺为：将 EVA树脂:萜烯树脂:改性松香树脂质量比为1:3:3的树脂加入6倍质量的甲苯中，加热至75℃，溶解完成后，加入总树脂质量0.08‰的有机锡，混匀陈化1h，然后减压干燥，制粒，得改性树脂颗粒；其余同实施例2。
对比例3
一种聚乙烯膜的制造方法，其中第(1)步改性树脂混炼时，未加入EVA树脂，其余同实施例2。
对比例4
一种聚乙烯膜的制造方法，其中第(1)步改性树脂混炼时，未加入萜烯树脂，其余同实施例2。
对比例5
一种聚乙烯膜的制造方法，其中第(1)步改性树脂混炼时，未加入改性松香树脂，其余同实施例2。
对比例6
一种聚乙烯膜的制造方法，其中第(1)步改性树脂混炼时，未加入有机锡，其余同实施例2。
对比例7
一种聚乙烯膜的制造方法，其中第(1)步改性树脂混炼时，未进行陈化，其余同实施例2。
对比例8
一种聚乙烯膜的制造方法，其中第(2)步聚乙烯膜的制备工艺为：将PE塑料粒子加热至150℃熔融，然后加入PE塑料粒子质量1/10的上述改性树脂颗粒，熔融混匀，然后进行狭缝挤出制膜，制得聚乙烯膜，其余同实施例2。
对比例9
一种聚乙烯膜的制造方法，在第(1)步所述陈化时，按每kg树脂以0.5L/min的速率进行鼓气，每kg树脂的空气总鼓气量为60L，其余同实施例2。
对比例10
一种聚乙烯膜的制造方法，在第(2)步所述狭缝挤出制膜时，第一段降温控制其出膜降温速率为18℃/min，当聚乙烯膜温度降低至130℃时，以10℃/min的降温速率开始第二段降温，其余同实施例2。
检测分析：
上述各实施例与对比例使用LDPE 2F0.3A-1为原料，按照各实施例与对比例制得薄膜。根据GB/T1040-2018《塑料拉伸性能的测定》的测定方法，测试各实施例与对比例制得薄膜在25℃常温条件和-18℃冷冻环境下的拉伸强度和断裂伸长率；根据GB/T16578.1-2008《塑料薄膜和薄片耐撕裂性能的测定第1部分：裤形撕裂法》测试各实施例与对比例制得薄膜在25℃常温条件和-18℃冷冻环境下的撕裂强度；根据GB10006-88 《塑料摩擦系数》测试各实施例与对比例制得薄膜在25℃常温条件和 -18℃冷冻环境下的动摩擦系数；根据GB/T 10004-2008《包装用塑料复合膜、袋干法复合、挤出复合》测试各实施例与对比例制得薄膜在25℃常温条件和-18℃冷冻环境下的穿刺力；根据GB9639/T-2008《塑料薄膜自由落镖试验机测试房》中的A法测试各实施例与对比例制得薄膜在 25℃常温条件和-18℃冷冻环境下的冲击强度；根据QB/T2358-1998《塑料薄膜包装袋热合强度试验方法》测试各实施例与对比例制得薄膜 110℃热封在25℃常温条件和-18℃冷冻环境下的热封强度。
表1
从表1可以看出，本发明通过EVA树脂、萜烯树脂、改性松香树脂的混炼树脂作为添加剂，改善聚乙烯膜的分子粘弹性，极大的提高了聚乙烯膜的拉伸强度和断裂伸长率，同时降低了聚乙烯膜在低温冷冻情况下的脆性，提高了聚乙烯膜在低温冷冻情况下的耐撕破性能，同时降低了聚乙烯膜的拉伸性能下降的幅度；同时通过添加有机锡、使用陈化工艺并鼓气氧化和通过二段降温工艺来提高混炼树脂的交联度和结晶度，避免了各混炼树脂加入聚乙烯膜后出现的表面发粘的情况，使制得的聚乙烯膜在常温和冷冻情况下均具有合适的摩擦性能，利于收卷放卷。
表2
从表2可以看出，本发明制得的聚乙烯膜的拉伸性能得到提升，使得其抗刺穿性能也获得提升，降低了低温对抗刺穿性能的负面影响程度；同时分子链粘弹性的提升使其低温下的封口强度也得到提升，使聚乙烯膜拥有在低温冷冻条件下优良的性能，降低了包装破损而导致泄漏的风险，同时规避了传统技术中多层复合的工艺，制造方法简单而高效。
最后：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种抗刺穿高强度冷冻聚乙烯膜的制造方法，其特征在于：所述制造方法具体如下：
(1)改性树脂混炼
将EVA树脂:萜烯树脂:改性松香树脂质量比为2～4:1～2:1～2的树脂加入3～5倍质量的甲苯中，加热至80℃～90℃，溶解完成后，加入总树脂质量0.10‰～0.15‰的有机锡，混匀陈化2h～4h，然后减压干燥，制粒，得改性树脂颗粒；
(2)聚乙烯膜的制备
将PE塑料粒子加热至160℃～180℃熔融，然后加入PE塑料粒子质量1/15～1/12的上述改性树脂颗粒，熔融混匀，然后进行狭缝挤出制膜，制得抗刺穿高强度冷冻聚乙烯膜；
在第(1)步所述陈化时，按每kg树脂以1L/min～2L/min的速率进行鼓气，每kg树脂的空气总鼓气量为90L～120L。
2.一种如权利要求1所述抗刺穿高强度冷冻聚乙烯膜的制造方法，其特征在于：所述EVA树脂为EVA 45LX树脂或EVA 40W树脂的一种或多种。
3.一种如权利要求1所述抗刺穿高强度冷冻聚乙烯膜的制造方法，其特征在于：所述萜烯树脂为KT10或KT90的一种或多种。
4.一种如权利要求1所述抗刺穿高强度冷冻聚乙烯膜的制造方法，其特征在于：所述改性松香树脂为松香改性138树脂或松香改性145树脂的一种或多种。
5.一种如权利要求1所述抗刺穿高强度冷冻聚乙烯膜的制造方法，其特征在于：所述有机锡为四乙烯基锡或三丁基乙烯基锡的一种或多种。
6.一种如权利要求1所述抗刺穿高强度冷冻聚乙烯膜的制造方法，其特征在于：第(1)步所述减压干燥工艺为真空度为-0.07MPa～-0.09MPa，温度为80℃～90℃。
7.一种如权利要求1所述抗刺穿高强度冷冻聚乙烯膜的制造方法，其特征在于：第(2)步所述狭缝挤出制膜，第一段降温控制其出膜降温速率为20℃/min～25℃/min，当聚乙烯膜温度降低至120℃～125℃时，以5℃/min～8℃/min的降温速率开始第二段降温。
8.一种使用如权利要求1-7任意一项所述抗刺穿高强度冷冻聚乙烯膜的制造方法制得的聚乙烯膜。
9.一种如权利要求8所述聚乙烯膜，其特征在于：所述聚乙烯膜用作冷冻、低温环境下的包装材料。
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