CN113146993A - 带拉伸的标签膜的生产方法 - Google Patents

带拉伸的标签膜的生产方法 Download PDF

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CN113146993A CN202110468260.1A CN202110468260A CN113146993A CN 113146993 A CN113146993 A CN 113146993A CN 202110468260 A CN202110468260 A CN 202110468260A CN 113146993 A CN113146993 A CN 113146993A
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Abstract

本发明提供一种带拉伸的标签膜的生产方法，包括以下步骤；分别包括HDPE、MDPE、LDPE和mPE中至少两种的外层材料、中层材料和内层材料分别通过三个挤出机构挤出成型形成三个单层体；三个单层体共用一个模头并经模头成型为一体；对管坯进行吹胀处理形成膜体；对膜体进行牵伸处理。与现有技术相比，本发明的带拉伸的标签膜的生产方法，生产出来的标签膜，成本低廉，便于回收利用、透明度高和抗撕裂性能较优。

Description

带拉伸的标签膜的生产方法
技术领域
本发明涉及包装标签领域，尤其是指一种带拉伸的标签膜的生产方法。
背景技术
标签是粘贴在包装物外侧用于标记产品信息和宣传生产企业文化用的印刷物，日常生活中日化产品和饮料产品(日化产品和饮料产品的包装物多数由PET或HDPE制成)对标签的需求量巨大，而随着日化产品和饮料产品市场竞争的日渐激烈，为了节约成本，需要在确保产品包装的吸引力的同时降低标签的生产成本，为此出现了由多层材料通过粘合剂复合而成的铜版纸、合成纸等材质的标签，上述标签成本低廉且便于印刷，从而被大范围使用，但随着社会上环保理念的普及，上述标签的制作原料可回收性低，导致标签难以回收，且难以降解容易造成环境污染，另外，上述标签的透明度、抗撕裂性能较差，为此，市场是亟需一种可生产出低污染、可回收利用、透明度高、抗撕裂性能较优的标签材料的方法。
发明内容
本发明的目的在于克服现有标签材料不可回收利用、透明度低、抗撕裂性能差的缺点，提供一种带拉伸的标签膜的生产方法，利用HDPE、MDPE、LDPE和mPE材料制成成本低廉，便于回收利用的标签膜，并通过牵伸处理使标签膜具有较高透明度和抗撕裂性能。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
带拉伸的标签膜的生产方法，包括以下步骤；
(1)分别包括HDPE、MDPE、LDPE和mPE中至少两种的外层材料、中层材料和内层材料分别通过三个挤出机构挤出成型形成三个单层体；
(2)三个单层体共用一个模头并经模头成型为一体；
(3)对管坯进行吹胀处理形成膜体；
(4)对膜体进行牵伸处理。
与现有技术相比，本发明的一种标签膜的生产方法，采用共挤技术，使不同功能性的材料在熔融状态下通过一个共用模头挤出，形成具有层次分明的多层结构，另外，通过对膜进行牵伸处理，使膜进的使用性能得以提升，从而便于快速大规模生产出高性能、成本低廉、便于回收利用的标签膜。
优选的，步骤(4)中，包括以下步骤：
(4.1)对将膜体进行预热；
(4.2)对膜体进行牵伸；
(4.3)退火。
上述牵伸处理过程中，膜体先受热软化，然后被拉伸，聚合物的结构发生了变化，诱发膜体内的大分子的取向，再对膜体进行退火冷却令大分子链沿取向方向定向排布，取向作用被保存下来，拉伸使膜体的透明度、光泽度得到提高，且膜体经过步骤(4)的处理后，膜体在取向方向上的拉伸强度、刚性和撕裂强度均得到提高。
优选的，步骤(4.1)中，膜体经过加热辊被预热至取向温度t1,取向温度t1低于挤出机构的加热温度20-30℃。
诱发膜体内的大分子的取向需要在接近熔融温度的环境下进行，通过将膜体预热至取向温度t1，使膜体在取向温度t1下进行拉伸取向；另外，取向温度t1低于挤出机构的加热温度20-30℃，能避免膜体受热过度熔融而影响拉伸取向，同时使膜体的温度接近熔融温度。
优选的，步骤(4.2)中，包括以下步骤：
(4.2.1)慢速牵伸：膜体进入第一牵伸机构；
(4.2.2)快速牵伸；膜体进入第二牵伸机构；
第一牵伸机构与第二牵伸机构的牵伸比为1：2-5。
相比于直接一次牵伸，通过分阶段对膜体进行二次牵伸实现连续取向，能避免膜体单次受力过大而导致的膜体牵伸不均匀。
优选的，所述第一牵伸机构/第二牵伸机构包括慢速辊和快速辊，慢速辊的转速与快速辊的转速之比为1:5-20，慢速辊和快速辊之间的距离小于进入至两者之间的膜体的厚度。
优选的，膜体以与慢速辊转速相同的速度进入至慢速辊和快速辊之间。
这种设置方式使膜体相对慢速辊静止而附着在慢速辊上，利用快速辊对膜体进行牵伸压平。
优选的，步骤(4.3)中，膜体经过退火辊，退火辊的加热温度t2低于预热的温度5-20℃。
膜体预热至指定温度，并维持温度至牵伸完成后，通过退火处理，能释放应力、减少变形与裂纹倾向和稳定尺寸，从而改善切削加工性。
优选的，步骤(4)中，还包括步骤(4.4)，对膜体进行冷却。
通过对膜体进行冷却从而对膜体进行定型，便于收卷成成品。
优选的，步骤(1)中，包括以下步骤：
(1.1)备料：根据标签膜组分准备原料；
(1.2)投料：将不同原料按比例分别投入到不同的料斗进行充分混合搅拌；
(1.3)挤出：借助料筒外部加热与料筒内部的剪切热，使固态物料熔融成流动状态的熔体，在一定的压力力对熔体进行挤出，三个挤出主机分别挤出三个单层体。
优选的，步骤(1)中，挤出机构的加热温度为150-190℃、模头的加热温度为180-210℃。
上述加热温度的设置，能够确保三个单层体内层质地均匀，且确保三个单层体成型为一体后结合牢固，加工性能优越。
附图说明
图1是标签膜的示意图；
图2是标签膜在显微镜下的放大图；
图3是标签膜粘附在包装物上的示意图；
图4是本发明的标签膜的光学性能与纵向拉伸量的关系曲线图。
具体实施方式
以下结合附图说明本发明的实施方式：
实施例一
参见图1至图2，本实施例的一种标签膜1，包括叠置的外层2、中层3和内层4，所述外层2外侧可用于印刷油墨，所述内层4可与离型纸类包装物5的外表面粘合；外层2、中层3和内层4分别包括HDPE、MDPE、LDPE和mPE中至少两种材料；所述标签膜1的厚度为10-100μm。
外层2、中层3和内层4的厚度比为：1-5:2-10:1-5。
所述外层2的组分中至少包含HDPE和LDPE，HDPE的重量百分比为10-20％，LDPE的重量百分比为10-80％；所述中层3的组分中至少包含HDPE和LDPE，HDPE的重量百分比为10-50％，LDPE的重量百分比为10-50％；所述内层4的组分中至少包含HDPE和LDPE，HDPE的重量百分比为10-20％，LDPE的重量百分比为10-80％。
外层2、中层3和内层4采用上述材料的比例组成，使本发明的标签膜1具有一定的挺度、质地柔软、贴合性好、耐挤压、抗潮湿性好和模切性好，从而适合加工裁切并易于粘贴在各种塑料瓶等硬包包装物5上，对硬包包装有良好重贴性。
所述外层2的组分中包含有mPE，mPE的重量百分比为1-50％；所述外层中包含的mPE为6个碳或8个碳的mLLDPE。
mPE的强度、韧性、刚性、耐热耐寒、耐酸碱性能和光学性能优异，且低气味，mPE的添加能提高外层2的抗开裂、抗冲击强、抗撕裂能力和安全性。
本实施例中，所述外层2的组分的重量比为mLLDPE：HDPE：LDPE＝1-3：1-5:12-17；所述中层3的组分的重量比为HDPE：LDPE＝1-2：1-2；所述内层4的组分的重量比为HDPE：LDPE＝1-3：7-9。
外层2、中层3和内层4通过共用模头挤出成一体。
所述标签膜1的三层材料一体成型，能确保标签膜1集多种性能为一体，不存在分层现象，贴体感较强，能够突出标签的整体美感，便于对包装物5进行贴标生产，另外，上述设置方式也便于在贴标生产过程中出现错误时，容易将标签撕下进行重贴。
外层2外侧设有电晕层(图中未示出)；内层4外侧设有电晕层(图中未示出)；所述电晕层为通过对外层2外侧、内层4外侧进行电晕处理形成。
对外层2外侧进行电晕后，能提高其与油墨的附着力，从而便于后续对外层2进行印刷，另外，内层4经过电晕后，便于粘合剂的附着，从而便于由上述薄膜制成的标签紧密贴合在外包装上。
表1：本发明标签膜的物理性能
Figure BDA0003044202880000041
表2：合成纸标签膜的物理性能
Figure BDA0003044202880000042
注意：表1和表2中的MD为纵向测试数值，TD为横向测试数值。
与现有技术相比，本发明的一种标签膜，具有以下有益效果:
(1)本发明的所用到的原料为HDPE、MDPE、LDPE和mPE中的至少两种材料，上述材料成本低廉，有助于节省标签的成本，且上述材料均为PE类材料，便于回收，能减少资源浪费，符合环境友好、性能优良、美观性好、成本低廉多方面的要求；
(2)本发明的标签膜1的外层2、中层3和内层4均由PE类材料制成，具有较高的光泽度，且厚薄均匀，相比现有其它种类标签触感更加轻薄，将本发明制成的标签粘附到包装物5后，包装物5的整体美观性更佳，能给予买家产品整体的“无标签”感；
(3)现有其它种类标签在加工过程中会因为过度受热、降解而形成晶点，最终在标签上形成“白点”而影响产品外观印刷效果，而本发明的所用到的原料为HDPE、MDPE、LDPE和mPE中的至少两种材料，上述原料的加工温度相近，从而能减少晶点的产生，提高标签的印刷效果。
实施例二
本发明的另一个目的是提供上述实施例一的标签膜的使用方法，包括以下步骤：
(1)取料：卷取部分标签膜；
(2)印刷：在标签膜外表面进行图文印刷；
(3)裁切：使用模具对标签膜进行模切，制得包含若干标签的卷筒标签；
(4)贴标：将卷筒标签放入贴标机内，截取卷筒标签上的单个标签并在内层涂覆粘合剂以粘附在包装物的外表面。
与现有技术相比，本发明的一种标签膜的使用方法，所采用标签便于印刷和裁切，且质地柔软，标签膜与粘合剂、PE类包装物的相容性较好，只需少量粘合剂即可与PE类包装材料紧密贴合，节省粘合剂的使用，从而提高贴标速度，以及降低贴标所需的生产成本。
实施例三
本发明的另一个目的是提供上述实施例一的标签膜的生产方法。
所述生产方法应用到共挤设备，所述共挤设备设有进料机构、挤出机构和模头，挤出机构设有三个，挤出机构的挤出口内设置过滤装置，所述挤出机构和模头均设置有7个加热区。
三个挤出机构分别为挤出机构A、挤出机构B和挤出机构C，其中挤出机构A用于输出熔融的内层材料、挤出机构B用于输出熔融的中层材料，挤出机构C用于输出熔融的外层材料。
所述生产方法包括以下步骤：
(1)分别包括HDPE、MDPE、LDPE和mPE中至少两种的外层材料、中层材料和内层材料分别通过三个挤出机构挤出成型形成三个单层体；挤出机构的加热温度为150-190℃；
(2)三个单层体共用一个模头并经模头融熔为一体；模头的加热温度为180-210℃；
(3)对管坯进行吹胀处理形成膜体；
(4)对膜体进行牵伸处理；
(5)电晕处理：对膜泡的外层进行电晕处理；
(6)卷取：将单层膜收卷成成品。
挤出机构的加热温度为150-190℃、模头的加热温度为180-210℃。
上述步骤(5)，能将从模头输出的膜泡定型成指定厚度规格大小的标签膜，步骤(5)对标签膜进行电晕后，能提高外层与油墨的附着力，从而便于后续对外层进行印刷，另外，客户在使用时，还可以对内层电晕处理，便于粘合剂的附着和湿润平铺，从而便于由上述薄膜制成的标签紧密粘附在外包装上。
步骤(1)中，包括以下步骤：
(1.1)备料：根据标签膜组分准备原料；
(1.2)投料：将不同原料按比例分别投入到不同的料斗进行充分混合搅拌；
(1.3)挤出：借助料筒外部加热与料筒内部的剪切热，使固态物料熔融成流动状态的熔体，在一定的压力力对熔体进行挤出，三个挤出主机分别挤出三个单层体。
步骤(1.1)中，准备原料后，对原料进行振动吸附除杂。
具体的，对原料进行振动吸附除杂涉及的设备包括振动筛盘(去除粉尘和颗粒杂物)和磁性吸附器(去除金属杂物)，其中振动筛盘和磁性吸附器属于现有技术的应用，此处不对振动筛盘和磁性吸附器进行详细论述。
步骤(1.2)为了避免材料中因有杂质而影响其性质，通过对原料进行过筛可以将杂物去除来提高原料的洁净度
步骤(1.2)中，中央供料系统按设定好的比例自动计量原料下到挤出机构的料斗中。
步骤(1.3)中，过滤装置对挤出的熔体进行过滤除杂。
通过在挤出机构(挤出口)内设置过滤装置，以对熔融状态的物料进行除杂，从而对原料内的杂质及生产过程中产生的杂质到进行过滤去除，从而确保生产出来的产品外观的整洁度。
步骤(4)中，包括以下步骤：
(4.1)对将膜体进行预热；
(4.2)对膜体进行牵伸；
(4.3)退火。
上述牵伸处理过程中，膜体先受热软化，然后被拉伸，聚合物的结构发生了变化，诱发膜体内的大分子的取向，再对膜体进行退火冷却令大分子链沿取向方向定向排布，取向作用被保存下来，拉伸使膜体的透明度、光泽度得到提高，且膜体经过步骤(4)的处理后，膜体在取向方向上的拉伸强度、刚性和撕裂强度均得到提高。
步骤(4.1)中，膜体经过加热辊被预热至取向温度t1,取向温度t1低于挤出机构的加热温度20-30℃。
诱发膜体内的大分子的取向需要在接近熔融温度的环境下进行，通过将膜体预热至取向温度t1，使膜体在取向温度t1下进行拉伸取向；另外，取向温度t1低于挤出机构的加热温度20-30℃，能避免膜体受热过度熔融而影响拉伸取向，同时使膜体的温度接近熔融温度。
步骤(4.2)中，包括以下步骤：
(4.2.1)慢速牵伸：膜体进入第一牵伸机构；
(4.2.2)快速牵伸；膜体进入第二牵伸机构；
第一牵伸机构与第二牵伸机构的牵伸比为1：2-5，最佳牵伸比为1：3-4。
相比于直接一次牵伸，通过分阶段对膜体进行二次牵伸实现连续取向，能避免膜体单次受力过大而导致的膜体牵伸不均匀。
所述第一牵伸机构/第二牵伸机构包括慢速辊和快速辊，慢速辊的转速与快速辊的转速之比为1:5-20，最佳速之比为1:10，慢速辊和快速辊之间的距离小于进入至两者之间的膜体的厚度。
膜体以与慢速辊转速相同的速度进入至慢速辊和快速辊之间。
这种设置方式使膜体相对慢速辊静止而附着在慢速辊上，利用快速辊对膜体进行牵伸压平。
步骤(4.3)中，膜体经过退火辊，退火辊的加热温度t2低于预热的温度5-20℃。
具体的，退火辊的温度为110-120℃。
膜体预热至指定温度，并维持温度至牵伸完成后，通过退火处理，能释放应力、减少变形与裂纹倾向和稳定尺寸，从而改善切削加工性。
优选的，步骤(4)中，还包括步骤(4.4)，对膜体进行冷却；具体的，膜体经过若干导辊自然冷却至室温。
通过对膜体进行冷却从而对膜体进行定型，便于收卷成成品。
结构强度测试
测试目的：测试层与层之间的结构强度与挤出机构加热温度、模头加热温度的关系。
测试备注：对本发明的标签膜进行多组测试并去平均值，获得三个挤出机构加热温度、模头加热温度对抗标签膜的结构强度的影响结果如下表所示，本测试实验中，以加热其中一层材料，然后与另一层材料(常温状态)进行粘合，冷却30min后按照ASTM D903-10标准测试剥落强度。
表2：标签膜的外层结构强度测试表
Figure BDA0003044202880000071
Figure BDA0003044202880000081
总结：根据上述实验数据可知，加热温度大于120℃后，外层材料与中层材料的结构强度会随之递增；随着加热温度递增，熔融并冷却后的外层材料与中层材料的结构强度递增，其中外层材料加热温度为150-190℃时候，结构强度递增速度最快，另外，外层材料加热温度大于150℃时，实验人员对实物观测，外层材料流动性提高，适合加工；加热温度大于190℃后，结构强度递增速度减缓，加热温度大于200℃后，实验人员对实物观测，发现此时的外层材料出现泛白，其美观性明显下降。
表3：标签膜的内层结构强度测试表
Figure BDA0003044202880000082
总结1：根据上述实验数据可知，加热温度大于120℃后，外层材料与中层材料的结构强度会随之递增；随着加热温度递增，熔融并冷却后的内层材料与中层材料的结构强度递增，内层材料加热温度大于160℃时，实验人员对实物观测，内层材料流动性提高，适合加工；加热温度大于200℃后，结构强度递增速度减缓。
根据表1和表2较差对比得出的结论：
(1)相比外层材料，内层材料的HDPE含量较多，因此，内层材料的耐高温性能更佳；
(2)在加热温度为190-210℃时，内层材料与中层材料的剥落强度相比外层材料与中层材料的剥落强度接近；
(3)为了避免外层材料性能下降，生产加热温度控制在200℃以下；
(4)内层材料和中层材料中各原料的配比接近，因此可根据表2的测试数据预测中层材料的的加热温度。
实际应用中，挤出机构和模头的加热区的加热参数设置如下表1所示：
表4：挤出机构和模头的加热区的加热参数(单位：摄氏度℃)
Figure BDA0003044202880000091
总结1：为了避免三层材料长时间高温熔融，过度受热而形成晶点或裂解、老化，通过将三个挤出机构的第一加热区和第二加热区的加热温度设置成低于其他加热区，且第三加热区至第五加热区的加热温度设置成低于第六加热区和第七加热区，从而能在对三层材料进行熔融的情况下，避免三层材料产生过多晶点而影响后续三层材料的融合效果，以及影响外层的印刷效果，同时分区次加热也能减小能源的损耗，起到节能环保的效果。
总结2：由于中层的相对厚度较外层和内层厚，且中层上下表面需与外层材料和内层材料融合，因此其挤出量相对较多，塑化程度要求也较高，挤出机构B相比挤出机构A和挤出机构C设置相对高的温度，使中层材料流动性良好，既能减少晶点的产生，也能与外层材料和内层材料融合形成通透性好，表面细腻无纹路的标签膜。
总结3：利用三个挤出机构分别加热三层材料，能保证进入至模头内时三层材料均能达到最佳温度加工温度，确保各层能够进行有效的粘合，形成多层密封条状层次结构。
总结4：通过将三个挤出机构的第六加热区和第七加热区的加热温度的温度设置成高于其他加热区，稳定在170-178℃,从而确保外层材料和内层材料形成熔融均匀的混合物流出挤出机构，确保成品种外层材料和内层材料的使用性能稳定。
总结5：模头采用两段式升温的方法使三层材料随着温度升高逐渐融合。
上面数据可知，外层材料加热温度大于150℃时，外层材料流动性提高，适合加工；内层材料加热温度大于160℃时，内层材料流动性提高，适合加工；因此，所述取向温度t1应不应超过外层材料的适宜加工温度150℃，所述取向温度t1为120-130℃，退火辊的温度为110-120℃。
结合表1和图4，本发明中，设定膜体以与慢速辊转速相同的速度进入至慢速辊和快速辊之间，慢速辊的转速与快速辊的转速之比为1:10，第一牵伸机构与第二牵伸机构的牵伸比为1：3-4，从而实现标签膜的纵向拉伸度达到极限，雾度达到最低值(小于20％)。
与现有技术相比，本发明的一种标签膜的生产方法，采用共挤技术，使不同功能性的材料在熔融状态下通过一个共用模头挤出，形成具有层次分明的多层结构，另外，通过对膜进行牵伸处理，使膜进的使用性能得以提升，从而便于快速大规模生产出高性能、成本低廉、便于回收利用的标签膜。
根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (10)

1.带拉伸的标签膜的生产方法，包括以下步骤；
(1)分别包括HDPE、MDPE、LDPE和mPE中至少两种的外层材料、中层材料和内层材料分别通过三个挤出机构挤出成型形成三个单层体；
(2)三个单层体共用一个模头并经模头成型为一体；
(3)对管坯进行吹胀处理形成膜体；
(4)对膜体进行牵伸处理。
2.根据权利要求1所述的带拉伸的标签膜的生产方法，其特征在于，步骤(4)中，包括以下步骤：
(4.1)对将膜体进行预热；
(4.2)对膜体进行牵伸；
(4.3)退火。
3.根据权利要求2所述的带拉伸的标签膜的生产方法，其特征在于，步骤(4.1)中，膜体经过加热辊被预热至取向温度t1,取向温度t1低于挤出机构的加热温度20-30℃。
4.根据权利要求1所述的带拉伸的标签膜的生产方法，其特征在于，步骤(4.2)中，包括以下步骤：
(4.2.1)慢速牵伸：膜体进入第一牵伸机构；
(4.2.2)快速牵伸；膜体进入第二牵伸机构；
第一牵伸机构与第二牵伸机构的牵伸比为1：2-5。
5.根据权利要求4所述的带拉伸的标签膜的生产方法，其特征在于，所述第一牵伸机构/第二牵伸机构包括慢速辊和快速辊，慢速辊的转速与快速辊的转速之比为1:5-20，慢速辊和快速辊之间的距离小于进入至两者之间的膜体的厚度。
6.根据权利要求5所述的带拉伸的标签膜的生产方法，其特征在于，膜体以与慢速辊转速相同的速度进入至慢速辊和快速辊之间。
7.根据权利要求2所述的带拉伸的标签膜的生产方法，其特征在于，步骤(4.3)中，膜体经过退火辊，退火辊的加热温度t2低于预热的温度5-20℃。
8.根据权利要求7所述的带拉伸的标签膜的生产方法，其特征在于，步骤(4)中，还包括步骤(4.4)，对膜体进行冷却。
9.根据权利要求1所述的带拉伸的标签膜的生产方法，其特征在于，步骤(1)中，包括以下步骤：
(1.1)备料：根据标签膜组分准备原料；
(1.2)投料：将不同原料按比例分别投入到不同的料斗进行充分混合搅拌；
(1.3)挤出：借助料筒外部加热与料筒内部的剪切热，使固态物料熔融成流动状态的熔体，在一定的压力力对熔体进行挤出，三个挤出主机分别挤出三个单层体。
10.根据权利要求1所述的带拉伸的标签膜的生产方法，其特征在于，步骤(1)中，挤出机构的加热温度为150-190℃、模头的加热温度为180-210℃。
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