CN113321829B - 一种低收缩力聚酯收缩膜及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于热收缩膜技术领域，具体涉及一种低收缩力聚酯收缩膜及其制备方法，含有二酸类组分和二醇类组分，其中，以二酸类组分的总摩尔计算，所述二酸类组分包括：50‑95％的对苯二甲酸，5‑20％的改性组分己二酸，0‑30％的其它二酸类。本发明所述低收缩力聚酯收缩膜，其最大收缩力≤3N，各温度下的收缩力曲线缓慢提高，适用于各类厚薄的瓶体使用需求，符合绿色产品发展要求。本发明所述低收缩力聚酯收缩膜，可以实现各种收缩率范围具有较大幅度的收缩力降低。本发明所述低收缩力聚酯收缩膜的制备方法，简单易行，利于工业化生产。
Description
技术领域
本发明属于热收缩膜技术领域，具体涉及一种低收缩力聚酯收缩膜及其制备方法。
背景技术
热收缩膜标签有两种类型：热收缩套标和热收缩环绕标签。收缩套标是应用比较普遍的一种技术，热收缩薄膜因在预定温度下加热时具有一定的收缩能力而被广泛应用，例如：标记瓶子、包装电池、包装容器和其他产品。
聚酯热收缩薄膜是一种新型的功能性膜材料，是以优质的热收缩聚酯切片(PETG)为主要原料，采用先进的自动化生产线，特有的工艺配方，经过干燥、熔融、挤出、铸片和拉伸制成薄膜。为了制备高热收缩率的聚酯薄膜，需要对普通聚酯即聚对苯二甲酸乙二醇酯进行共聚改性。共聚改性后的聚酯薄膜最高热收缩率可高达70％以上。
聚酯热收缩薄膜在高温热收缩过程中，也会伴随着一定的热收缩力，使收缩后的薄膜表面平整，并紧密的与被包装物品贴附。不同材料的收缩力大小不同，所以不同的收缩力产生的影响也不同，进而影响包装效果。聚酯热收缩薄膜的收缩力最大可达到5-7N，实际使用过程中对于较厚的瓶子没有影响，但是对于瓶子较薄时，由于收缩力太大时瓶子发送挤压变型形象。
在瓶子使用后，产生的大量的塑料垃圾，因为随着聚酯饮料瓶的快速发展和环保越来越重视，瓶子减薄是塑料行业绿色发展的必然途径。聚酯热收缩薄膜必须有与之适应性的收缩力性能才能满足行业的发展。
发明内容
本发明的目的在于提供一种低收缩力聚酯收缩膜及其制备方法，其制备的聚酯收缩膜最大收缩力≤3N，各温度下的收缩力曲线缓慢提高，适用于各类厚薄的瓶体使用需求，符合绿色产品发展要求。
本发明中所述的收缩力，是指聚酯热收缩薄膜在高温热收缩过程中，也会伴随着一定的热收缩力，使收缩后的薄膜表面平整，并紧密的与被包装物品贴附。
本发明所述收缩力的表征方法：取固定长度，固定宽度的薄膜样条，样条两端通过一种夹具夹住，将一端夹具固定在刚性支架上，将另一端夹具固定在合适范围的拉力计传感器上，将拉力计也固定在刚性支架上。然后保持薄膜样条胀紧且原始拉力为0N。在一定的温度，一定的时间条件下水浴加热，通过拉力计读取，薄膜收缩过程产生的力。分别测试55-100℃每5℃测试一次，时间为10S的薄膜收缩过程产生的力的大小，得到最大收缩力和各温度下的收缩力曲线。
测试普通聚酯收缩膜会发现，最大收缩力大约在5-7N，同时各温度下的收缩力曲线会在65-75℃发生明显突变，由65℃＜1N，到75℃大约4N的明显变化。根据使用经验这种情况下会对部分较薄的瓶体，产生挤压变型形象。
通常情况下，收缩力与收缩率呈现正比例关系，即普通聚酯收缩膜收缩率越大则收缩力越大，收缩率越小则收缩力越小。但是降低收缩率将无法满足瓶型收缩程度的要求，所以必须实现各种收缩率范围具有较大幅度的收缩力降低，才能满足包装行业发展要求。
本发明所述的一种低收缩力聚酯收缩膜，其特征在于，含有二酸类组分和二醇类组分，其中，以二酸类组分的总摩尔计算，所述二酸类组分包括：50-95％的对苯二甲酸，5-20％的改性组分己二酸，0-30％的其它二酸类。
本发明所述低收缩力的聚酯收缩膜的收缩力产生原理，高分子链在高于玻璃化温度下进行一定倍率的拉伸，高分子链得到充分取向，拉伸后进行低温冷定型，取向后的高分子链被保存下来。当温度到达一定温度后，解取向力使得高分子重新回到无序状态，这个过程可以产生收缩率和收缩力。聚对苯二甲酸乙二醇酯的分子链中包含苯环结构，刚性较强分子间应力大，所以聚酯材料的收缩力一般大于其他材料。
如果需要较小的解取向力，则必须引入柔性分子链进而降低分子链的刚性，实验过程发现在PET聚合过程中加入一定量的己二酸，可以有效降低聚酯收缩膜的收缩力。其最大收缩力≤3N，各温度下的收缩力曲线缓慢提高。己二酸的添加量为占所有酸组分的摩尔分数5-20％，添加量＜5％时起不到改善收缩力的作用，添加量＞20％，会影响其他改性组分的添加量，影响最大收缩率的能力。
更进一步的，所述其它二酸类为间苯二甲酸和/或邻苯二甲酸。
更进一步的，所述二酸类组分和二醇类组分的摩尔比为1：1。
更进一步的，以二醇类组分的总摩尔计算，所述二醇类组分包括：50-100％的乙二醇，0-50％的改性组分二醇类。作为优选，所述改性组分二醇类为新戊二醇、二缩乙二醇或1,4-环己烷二甲醇中的一种或多种。改性组分二醇类主要作用是提高收缩率的作用。
更进一步的，低收缩力聚酯收缩膜中还含有添加剂，如添加开口爽滑剂，占聚酯收缩膜总质量的0.1-5％，值得注意的是，在进行量比关系计算时，按照质量百分数计算，除添加剂以外的则为二酸类组分和二醇类组分。作为优选，所述开口爽滑剂为二氧化硅、云母粉、氧化铝、高岭土或石蜡中的一种或多种。
在形成本发明的原料中，可根据需要添加各种添加剂，例如蜡类、抗氧化剂、抗静电剂、成核剂、降粘剂、增粘剂、扩链剂、热稳定剂、着色用颜料、防着色剂、抗紫外线吸收剂等。值得注意的是，添加有上述添加剂原料配方，均应在本发明的创新思想下，属于本发明的保护范围内。
本发明所述低收缩力聚酯收缩膜，其厚度为10-100um。为实现轻量化包装，减少包装薄膜的使用，在满足使用要求的同时降低厚度，进一步优选为30-50um。
本发明所述低收缩力聚酯收缩膜，至少包含单层结构，也可以为两层或多层结构。
本发明还提供了一种低收缩力聚酯收缩膜的制备方法，当针对于单层结构时，按照以下步骤进行：
(1)经挤出机挤出的熔体通过过滤器计量泵进入单层模头挤出具有单结构的片状流出层，然后将片状流出层在30℃±5℃铸片辊上冷却成未拉伸片材；
(2)将未拉伸片材在高于软化点10～50℃条件下进行预热后，通过主拉伸方向或两个方向上进行拉伸，将拉伸后的薄膜进行冷定型处理，经过牵引收卷后得到半成品薄膜；通过拉伸温度和拉伸倍率控制，可实现不同收缩率范围。
(3)经切边后收卷成大卷膜，或在收卷前进行电晕处理；
(4)最后，分切成客户所需要的规格并进行包装。
当针对于多层结构时，按照以下步骤进行：
(1)经各挤出机挤出的熔体分别通过各自的过滤器计量泵进入多层模头挤出具有多层结构的片状流出层，或进入多层适配器分流成多层结构再经过T型模头流出形成具有多层结构的片状流出层，然后将片状流出层在30℃±5℃铸片辊上冷却成未拉伸片材；本发明更建议采用多层模头挤出的方式，这样流出的各层更易保持每层的厚度均匀性，从而保持产品质量的稳定性；
(2)将未拉伸片材在高于软化点10～50℃条件下进行预热后，通过主拉伸方向或两个方向上进行拉伸，将拉伸后的薄膜进行冷定型处理，经过牵引收卷后得到半成品薄膜；通过拉伸温度和拉伸倍率控制，可实现不同收缩率范围。
(3)经切边后收卷成大卷膜，或在收卷前进行电晕处理；
(4)最后，分切成客户所需要的规格并进行包装。
在形成本发明的制备方法中，可根据需要采用单向拉伸，双向拉伸，流延工艺，吹塑等各种薄膜加工方式，均属于本发明的保护范围内。
本发明所具有的优点是：
(1)本发明所述低收缩力聚酯收缩膜，其最大收缩力≤3N，各温度下的收缩力曲线缓慢提高，适用于各类厚薄的瓶体使用需求，符合绿色产品发展要求。
(2)本发明所述低收缩力聚酯收缩膜，可以实现各种收缩率范围具有较大幅度的收缩力降低。
(3)本发明所述低收缩力聚酯收缩膜的制备方法，简单易行，利于工业化生产。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明做进一步说明。
实施例1：
原料配方：本低收缩力聚酯收缩膜共一层，聚酯收缩膜原料切片含有二酸类组分，其包括：以摩尔分数计算，对苯二甲酸占90％，改性组分己二酸占10％；以及二醇类组分，其包括：以摩尔分数计算，乙二醇占68％、改性组分新戊二醇占22％、二缩乙二醇占10％。还添加有开口爽滑剂二氧化硅，占总质量的2％。
制备方法：原料经挤出机挤出的熔体通过过滤器计量泵进入单层模头挤出具有单层结构的片状流出层，然后将片状流出层在32℃铸片辊上冷却成未拉伸片材；
将未拉伸片材在高于软化点30℃条件下进行预热后，通过主拉伸方向上5.2倍率的拉伸，将拉伸后的薄膜进行冷定型处理，经过牵引收卷后得到半成品薄膜。
经切边后收卷成大卷膜，分切成客户所需要的规格并进行包装。
实施例2：
原料配方：本低收缩力聚酯收缩膜共三层，三层厚度比例为1：8：1，聚酯收缩膜原料切片含有二酸类组分，其包括：以摩尔分数计算，对苯二甲酸占92％，改性组分己二酸占8％；以及二醇类组分，其包括：以摩尔分数计算，乙二醇占72％、改性组分1,4-环己烷二甲醇占12％、二缩乙二醇占16％。其中两个表层添加开口爽滑剂二氧化硅，占总质量的0.5％。
制备方法：原料经各挤出机挤出的熔体分别通过各自的过滤器计量泵进入多层模头挤出具有多层结构的片状流出层，然后将片状流出层在27℃铸片辊上冷却成未拉伸片材；
将未拉伸片材在高于软化点35℃条件下进行预热后，通过主拉伸方向上5.0倍率的拉伸，将拉伸后的薄膜进行冷定型处理，经过牵引收卷后得到半成品薄膜。
经切边后收卷成大卷膜，分切成客户所需要的规格并进行包装。
对比例1：
原料配方：本聚酯收缩膜共一层，聚酯收缩膜原料切片含有二酸类组分，其包括：以摩尔分数计算，对苯二甲酸占100％；以及二醇类组分，其包括：以摩尔分数计算，乙二醇占68％、改性组分新戊二醇占22％、二缩乙二醇占10％。开口爽滑剂二氧化硅，占总质量的2％。
制备方法同实施例1。
测试方法如下：
取固定长度，固定宽度的薄膜样条，样条两端通过夹具夹住，将一端夹具固定在刚性支架上，将另一端夹具固定在合适范围的拉力计传感器上，将拉力计也固定在刚性支架上。
然后保持薄膜样条胀紧且原始拉力为0N。在一定的温度，一定的时间条件下水浴加热，通过拉力计读取，薄膜收缩过程产生的力。分别测试55-100℃每5℃测试一次，时间为10S的薄膜收缩过程产生的力的大小，得到最大收缩力和各温度下的收缩力曲线。测试结果见下表。
| 条件 | 实施例1 | 实施例2 | 对比例1 |
| 55℃/10S | 0 | 0 | 0 |
| 60℃/10S | 1.07 | 1.33 | 0.13 |
| 65℃/10S | 2.38 | 2.53 | 0.38 |
| 70℃/10S | 2.72 | 2.50 | 2.88 |
| 75℃/10S | 2.90 | 2.68 | 5.27 |
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Claims (2)
1.一种低收缩力聚酯收缩膜，其特征在于，含有二酸类组分和二醇类组分，其中，以二酸类组分的总摩尔计算，所述二酸类组分为：50-95%的对苯二甲酸，5-20%的改性组分己二酸，30%的其它二酸类；
所述其它二酸类为间苯二甲酸和/或邻苯二甲酸；
所述二酸类组分和二醇类组分的摩尔比为1：1；
含有开口爽滑剂，占聚酯收缩膜总质量的0.1-5%；
以二醇类组分的总摩尔计算，所述二醇类组分包括：50-100%的乙二醇，0-50%的改性组分二醇类；
所述改性组分二醇类为新戊二醇、二缩乙二醇或1,4-环己烷二甲醇中的一种或多种。
2.根据权利要求1所述的一种低收缩力聚酯收缩膜，其特征在于，所述开口爽滑剂为二氧化硅、云母粉、氧化铝、高岭土或石蜡中的一种或多种。
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