CN113799462B - 一种微发泡聚乙烯仿纸薄膜及其制备方法 - Google Patents

一种微发泡聚乙烯仿纸薄膜及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及包装材料领域，特别是一种可代替纸张用于生产纸塑复合膜的微发泡聚乙烯仿纸薄膜及其制备方法。该微发泡聚乙烯薄膜的膜层结构依次为外表层、发泡层和内表层，通过挤出机挤出、吹膜、冷却定型、测厚电晕和切边收卷工艺制得。通过设计聚乙烯树脂配方及添加发泡剂来提升聚乙烯薄膜挺度和形成粗糙纹理、哑光外观，并可以通过调整色母粒的颜色和加入量达到仿白纸、黄牛皮纸等效果。该微发泡聚乙烯薄膜可以与BOPP薄膜、PE薄膜、CPP薄膜等聚烯烃类薄膜复合，形成具有纸塑复合膜挺度和外观效果的单一类材质复合包装膜，剥离强度好，热封强度高，且包装后的废弃物可以直接回收造粒，达到易回收、可循环的环保要求。

Description

一种微发泡聚乙烯仿纸薄膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及包装材料领域，特别是一种可代替纸张用于生产纸塑复合膜的微发泡聚乙烯仿纸薄膜及其制备方法。
背景技术
纸塑复合膜在软塑包装中应用越来越广泛，但由于纸张的力学强度低以及易吸水等问题，在实际应用时，易出现纸塑复合粘合强度难提升，纸表层需覆膜或涂覆防水光油。在纸塑复合包装材料中，部分白色纸张的使用目的是提升复合包装材料的挺度，考虑纸张吸水性，纸一般是设计在复合膜结构的次外层，外层用PET或BOPP薄膜，内层淋膜或复合PE膜做热封层。对于这种结构的复合膜，如果用手揉搓，就很容易出现纸张的自分层，从而破坏复合包装材料的外观，同时，纸张的易分层也导致复合膜热封强度低。近年来，在环保要求下，纸塑复合膜属于多材质复合膜，不利于回收处理。单一类材质复合包装膜更易于回收，且回收价值高，是环保包装材料的发展趋势。
发明内容
本发明要解决的技术问题为克服现有技术纸塑复合膜中，纸张存在的复合剥离强度低、热封强度低、易自分层、易吸水性、与塑料膜复合后回收困难的不足之处，提供一种热封强度高、可以直接造粒循环使用的微发泡聚乙烯仿纸薄膜及其制备方法。
为了解决本发明的技术问题，所采取的技术方案为，一种微发泡聚乙烯仿纸薄膜，该微发泡聚乙烯仿纸薄膜的膜层结构依次为外表层、发泡层和内表层，所述外表层由质量比为88:12的双峰中密度聚乙烯树脂和高密度聚乙烯树脂组成；所述发泡层由质量比为60:14:20:6的高密度聚乙烯树脂、双峰中密度聚乙烯树脂、色母粒和发泡母粒组成；所述内表层由质量比为32:33:33:2的低密度聚乙烯树脂、低温热封茂金属聚乙烯树脂、线性低密度聚乙烯树脂和开口剂母粒组成。
作为微发泡聚乙烯仿纸薄膜进一步的改进：
优选的，所述双峰中密度聚乙烯树脂牌号为北欧化工FB2230，所述高密度聚乙烯树脂牌号为北欧化工FB5600，所述发泡母粒牌号为海译科公司BR355，所述低温热封茂金属聚乙烯树脂牌号为陶氏化学1881，所述低密度聚乙烯牌号为埃克森公司150BW，所述线性低密度聚乙烯树脂牌号陶氏化学2045G，所述开口剂母粒牌号为日本三井公司牌号EZA-10。
优选的，所述色母粒为白色母粒，牌号为安配色公司111582-K。
优选的，所述外表层、发泡层和内表层的厚度比为1:(1-2):1。
优选的，所述外表层的厚度为15-25μm、所述发泡层的厚度为50-45μm、所述内表层的厚度为15-25μm。
为解决本发明的技术问题，所采取的另一个技术方案为，一种上述所述微发泡聚乙烯仿纸薄膜的制备方法，包括如下步骤：
S1、挤出：将所述外表层、发泡层和内表层的原料按上述组分比例要求投入到德国WH三层共挤吹膜机的三个料筒中，料筒中的原料依次经槽式机筒、机筒1区、机筒2区、机筒3区、机筒4区、换网区、法兰区加热成熔体后经挤出机模头挤出成为管状物；
S2，吹膜：所述管状物在离开模头后，从模头中心孔充入压缩空气，将其吹涨成泡状膜；吹膜参数：吹胀比为2.5-3；
S3，冷却定型：泡状膜在风环的冷却风作用下冷却，并调节定径笼位置使膜泡定型；
S4，测厚电晕：冷却定型后通过自动测厚装置测量薄膜的厚度，再经牵引装置牵引上升并由人字板息泡夹扁，再由一牵引辊夹拢形成双层膜，并通过电晕装置对薄膜的外表面进行电晕处理；
S5，切边收卷：最后通过收卷装置切边分片，切下来的边料返回至步骤S1再利用，制得微发泡聚乙烯仿纸薄膜。
作为微发泡聚乙烯仿纸薄膜制备方法进一步的改进：
优选的，步骤S1中所述挤出的参数如下：所述槽式机筒温度为50±5℃，所述机筒1区温度为125±5℃，所述机筒2区、机筒3区、机筒4区、换网区、法兰区温度均为150±5℃，所述模头温度为160±5℃，所述发泡层的过滤网结构采用80目+300目+80目，背压为19.5-32.5MPa。
优选的，步骤S4中所述测厚电晕的参数如下：电晕功率7±5KW，牵引速度25±5m/min；二牵引张力10±2N，收卷辊张力60±10N。
优选的，步骤S5中所述切边收卷的参数如下：收卷模式为表面中心卷曲，两侧收卷张力100±10N。
本发明相比现有技术的有益效果在于：
1)本发明通过设计聚乙烯树脂配方及添加发泡剂来提升聚乙烯薄膜的挺度并形成粗糙纹理、哑光外观；加入不同色系的色母粒，配合合适的挤出-发泡-吹膜工艺生产仿白纸、仿黄牛皮纸等效果的聚乙烯微发泡薄膜；其中：
外表层：使用北欧化工双峰中密度聚乙烯树脂牌号FB2230与北欧化工高密度聚乙烯树脂牌号FB5600共混，双峰中密度聚乙烯树脂本身的结晶特点就会有哑光消光，但表面较平滑，HDPE的加入改善膜表面的平滑，形成粗糙的高哑光表面；双峰聚乙烯有优良的加工性，改善了HDPE的加工。
发泡层：使用北欧化工双峰中密度聚乙烯树脂牌号FB2230与北欧化工高密度聚乙烯树脂牌号FB5600共混为主体树脂；加入色母粒调整薄膜的颜色，制得仿白纸、仿黄牛皮纸等效果的聚乙烯微发泡薄膜；加入上海译科公司发泡母粒牌号BR355进行薄膜中间层发泡；发泡层的过滤网结构采用80目+300目+80目，将过滤网前的熔融树脂对过滤网的压力即背压由通常的15-25MPa提升为19.5-32.5，有利于发泡大小均匀和发泡分散均匀。
内表层：使用陶氏化学的低温热封茂金属PE树脂1881，与低熔点、加工性优秀的埃克森公司的低密度聚乙烯牌号150BW以及陶氏化学的高力学强度的线性低密度聚乙烯牌号2045G共混，可得到加工性好、热封强度高、抗污染低温热封性能，可以使客户在较低的热封温度或较高的包装速度时获得较高的热封强度。日本三井公司的牌号EZA-10是开口剂母粒，可以降低薄膜间的黏连以及降低薄膜表面的摩擦系数。
2)本发明的工艺制得的微发泡聚乙烯仿纸薄膜外表面具有纸张哑光和粗糙纹理效果，可替代纸张应用在纸塑复合膜材料中，生产易回收循环使用的单一类复合膜包装材料。该薄膜的外表面电晕处理后与聚烯烃类薄膜复合，复合后剥离强度较纸张高；该薄膜替代纸张制备纸塑复合膜时，薄膜的内表面可以直接热封，且热封强度较纸塑复合膜高；使用仿纸薄膜复合膜制得的纸塑复合膜废弃物易回收处理，可以直接造粒循环使用。
附图说明
图1是本发明微发泡聚乙烯仿纸薄膜的结构图；
图2位本发明微发泡聚乙烯仿纸薄膜的效果图；
附图中标记的含义如下：
1、外表层；2、发泡层；3、内表层。
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。
实施例中所用原料来源如下：
Figure BDA0003179597090000041
对比例
60gms纸/40PE膜的制备方法如下：
常规的膜-纸复合材质工艺主要是：纸-湿式涂胶-复合PE-干燥，或纸-涂覆PE-复合PE两种复合工艺。
本实施例采用纸-涂覆PE-复合PE工艺，将60gms的纸涂覆40μmPE膜，冷却收卷，涂覆速度80-110m/min，冷却温度5-10℃。
实施例1
本发明微发泡聚乙烯仿纸薄膜的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，挤出：将所述外表层、发泡层和内表层的PE树脂和助剂按上述组分比例要求分别加入德国WH5层共挤吹膜机料斗中，通过加热装置和挤出机作用成为熔体，熔体经环形模头挤出成为管状物；挤出参数：所述槽式机筒温度为50±5℃，所述机筒1区温度为125±5℃，所述机筒2区、机筒3区、机筒4区、换网区、法兰区温度均为150±5℃，所述模头温度为160±5℃；发泡层的过滤网结构采用：80目+300目+80目，背压为19.5-32.5MPa；按照三层厚度比3:4:3设定各层原料组成如下：
外表层：88％FB2230+12％FB5600
发泡层：60％FB5600+14％FB2230+20％111582-K+6％BR355
内表层：32％150BW+33％1881+33％2045G+2％EZA-10开口剂
步骤2，吹膜：所述管状物在离开模头后，从模头中心孔充入压缩空气，将其吹涨成泡状膜；吹膜参数：吹胀比为2.5-3；
步骤3，冷却定型：泡状膜在风环的冷却风作用下冷却，并调节定径笼(稳泡器)位置使膜泡定型；
步骤4，测厚电晕：冷却定型后通过自动测厚装置测量薄膜的厚度，再经牵引装置牵引上升至一定距离，由人字板息泡夹偏，后由一牵引辊夹拢形成双层膜，并通过电晕装置电晕薄膜的外表面；
步骤5，切边收卷：最后通过收卷装置切边分片制得60gms发泡PE/40PE结构的微发泡聚乙烯仿纸薄膜。
该实施例制得的微发泡聚乙烯仿纸薄膜经测试总厚度76-103μm、平均厚度88μm、密度0.683g/cm3。
实施例2
本发明微发泡聚乙烯仿纸薄膜的制备方法参考实施例1，不同之处在于调整发泡母粒的添加量为4％，制得70gms发泡PE/40PE结构的微发泡聚乙烯仿纸薄膜。
实施例3
本发明微发泡聚乙烯仿纸薄膜的制备方法参考实施例1，不同之处在于调整发泡母粒的添加量为2％，制得80gms发泡PE/40PE结构的微发泡聚乙烯仿纸薄膜。
本发明上述对比例和实施例制备所得薄膜的性能测试结果如下：
Figure BDA0003179597090000061
由上述性能测试结果可知：本发明三个实例的剥离、热封强度，明显高于普通的纸塑复合膜，不吸收，经电晕处理后，微发泡聚乙烯仿纸薄膜可以进行表面印刷，与聚烯烃类薄膜复合，达到纸张外观效果。废弃物及工艺边料可以完全回收再利用，是很好的易回收环保材料。将实施例1-3薄膜的性能测试进行对比可知，仅通过调整发泡母粒的添加量为4％和2％，分别得到实例2、实例3的发泡PE。发泡量下降，发泡PE的密度增加，平方克重分别增加到70和80，与40μm普通PE复合后，挺度增加，手感粗糙度略有降低，但仍然具有消光和表面不平滑的纸张外观。
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 (7)

1.一种微发泡聚乙烯仿纸薄膜的制备方法，其特征在于，该微发泡聚乙烯仿纸薄膜的膜层结构依次为外表层、发泡层和内表层，所述外表层由质量比为88:12的双峰中密度聚乙烯树脂和高密度聚乙烯树脂组成；所述发泡层由质量比为60:14:20:6的高密度聚乙烯树脂、双峰中密度聚乙烯树脂、色母粒和发泡母粒组成；所述内表层由质量比为32:33:33:2的低密度聚乙烯树脂、低温热封茂金属聚乙烯树脂、线性低密度聚乙烯树脂和开口剂母粒组成，所述低温热封茂金属聚乙烯树脂牌号为陶氏化学1881；
该制备方法包括如下步骤：
S1、挤出：将所述外表层、发泡层和内表层的原料按组分比例要求投入到德国WH三层共挤吹膜机的三个料筒中，料筒中的原料依次经槽式机筒、机筒1区、机筒2区、机筒3区、机筒4区、换网区、法兰区加热成熔体后经挤出机模头挤出成为管状物；挤出的参数如下：所述槽式机筒温度为50±5℃，所述机筒1区温度为125±5℃，所述机筒2区、机筒3区、机筒4区、换网区、法兰区温度均为150±5℃，所述模头温度为160±5℃，所述发泡层的过滤网结构采用80目+300目+80目，背压为19.5-32.5MPa；
S2，吹膜：所述管状物在离开模头后，从模头中心孔充入压缩空气，将其吹涨成泡状膜；吹膜参数：吹胀比为2.5-3；
S3，冷却定型：泡状膜在风环的冷却风作用下冷却，并调节定径笼位置使膜泡定型；
S4，测厚电晕：冷却定型后通过自动测厚装置测量薄膜的厚度，再经牵引装置牵引上升并由人字板息泡夹扁，再由一牵引辊夹拢形成双层膜，并通过电晕装置对薄膜的外表面进行电晕处理；
S5，切边收卷：最后通过收卷装置切边分片，切下来的边料返回至步骤S1再利用，制得微发泡聚乙烯仿纸薄膜。
2.根据权利要求1所述的微发泡聚乙烯仿纸薄膜的制备方法，其特征在于，所述双峰中密度聚乙烯树脂牌号为北欧化工FB2230，所述高密度聚乙烯树脂牌号为北欧化工FB5600，所述发泡母粒牌号为海译科公司BR355，所述低密度聚乙烯牌号为埃克森公司150BW，所述线性低密度聚乙烯树脂牌号陶氏化学2045G，所述开口剂母粒牌号为日本三井公司牌号EZA-10。
3.根据权利要求1或2所述的微发泡聚乙烯仿纸薄膜的制备方法，其特征在于，所述色母粒为白色母粒，牌号为安配色公司111582-K。
4.根据权利要求1所述的微发泡聚乙烯仿纸薄膜的制备方法，其特征在于，所述外表层、发泡层和内表层的厚度比为1:(1-2):1。
5.根据权利要求1或4所述的微发泡聚乙烯仿纸薄膜的制备方法，其特征在于，所述外表层的厚度为15-25μm、所述发泡层的厚度为45-50μm、所述内表层的厚度为15-25μm。
6.根据权利要求1所述微发泡聚乙烯仿纸薄膜的制备方法，其特征在于，步骤S4中所述测厚电晕的参数如下：电晕功率7±5KW，牵引速度25±5m/min；二牵引张力10±2N，收卷辊张力60±10N。
7.根据权利要求6所述微发泡聚乙烯仿纸薄膜的制备方法，其特征在于，步骤S5中所述切边收卷的参数如下：收卷模式为表面中心卷曲，两侧收卷张力100±10N。
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