CN113815281B - 一种高阻隔共挤膜及其生产方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及包装领域，具体是涉及一种高阻隔共挤膜及其生产方法和应用。该共挤膜自外而内分为镀铝层、共混层、粘合层、阻隔层、粘合层、共混层、热封层七层，该共挤膜的镀铝层上还可蒸镀铝层，该共挤膜可与BOPP材料复合形成复合包装薄膜。本发明提供的高阻隔共挤膜经真空镀铝后，可以同时具有高阻隔性、低温热封及高热封强度的优势，与BOPP薄膜复合后的单一类材质包装复合膜的透氧率小于2cc/m2·24h；透湿小于1gm/m2·24h，热封温度小于110℃，热封强度大于22N/15mm，能够满足高阻隔、高速包装的生产要求。

Description

一种高阻隔共挤膜及其生产方法和应用
技术领域
本发明涉及包装领域，具体是涉及一种高阻隔共挤膜及其生产方法和应用。
背景技术
现有技术中提升薄膜的阻隔性主要有选用高阻隔树脂共挤、涂布阻隔层、蒸镀无机物、采用金属薄膜等方式。目前，在软包材料中一般作为高阻隔用的薄膜主要有铝箔、VMPET、PET-ALOX、PET-SiOX等材料。但这些高阻隔薄膜均不具备热封功能，因此，还需与热封薄膜进行复合后才能热封制袋进行商品的包装。另外，近年来，环保材料要求复合膜是更易于回收利用的单一类材料，但上述的这些高阻隔材料，在与聚烯烃复合后，无法满足单一类要求。再者，通常聚烯烃中聚丙烯薄膜也用于镀铝，镀铝后的阻湿、阻氧性能有一定的提升，但阻氧性能远达不到高阻隔要求。因此，急需开发一种聚烯烃高阻隔材料以满足市场需求。
发明内容
为了解决现有技术中的问题，本发明的目的之一在于提供一种高阻隔共挤膜。
本发明采用的技术方案为：一种高阻隔共挤膜，该共挤膜自外而内分为七层：
第一层为镀铝层，由40％wt改性树脂EAA、60％wt茂金属聚乙烯m-LLDPE两种原料构成；
第二层为共混层，由25％wt高密度聚乙烯HDPE、75％wt茂金属聚乙烯m-LLDPE两种原料构成；
第三层为粘合层，由改性粘合树脂构成；
第四层为阻隔层，由乙烯-乙烯醇共聚树脂EVOH构成；
第五层为粘合层，由改性粘合树脂构成；
第六层为共混层，由25％wt低密度聚乙烯LDPE、75％wt线性低密度聚乙烯LLDPE两种原料构成；
第七层为热封层，由25％wt低密度聚乙烯LDPE、73％wt茂金属聚乙烯m-LLDPE、2％wt开口剂三种原料构成；
其中，所述第七层中茂金属聚乙烯M-PE使用熔点低于100℃的茂金属聚乙烯m-LLDPE；
优选的，所述共挤膜总厚度30-50μm，第一层至第七层的厚度比为3：7：4：5：4：7：10。
优选的，所述第一层中，改性树脂EAA为美国杜邦公司Nucrel AE改性树脂，茂金属聚乙烯m-PE为日本三井牌号SP4020茂金属；
所述第二层中，高密度聚乙烯HDPE为北欧化工牌号FB5600高密度聚乙烯，茂金属聚乙烯m-PE为日本三井牌号SP4020茂金属；
所述第六层中，低密度聚乙烯LDPE为埃克森牌号150WB低密度聚乙烯，线性低密度聚乙烯LLDPE为陶氏化学牌号2045G线性低密度聚乙烯；
所述第七层中，低密度聚乙烯LDPE为埃克森牌号150WB低密度聚乙烯，茂金属聚乙烯M-PE为陶氏化学牌号1880茂金属聚乙烯。
优选的，所述开口剂为日本三井牌号EZA-10开口剂母粒。
优选的，所述第三层和第五层中，改性粘合树脂为利安德巴塞尔公司牌号PX3747化学改性粘合树脂；所述第四层中，乙烯-乙烯醇共聚树脂EVOH为日本合成化学牌号ET3803RB树脂。
优选的，所述第一层的外表面还附着有铝层，所述铝层的堆积厚度为35-40nm。
本发明的目的之二在于提供上述的高阻隔共挤膜的生产方法，包括如下步骤：
S1.分别将共挤膜第一层至第七层的原料按比例配制后投入混料机中混合均匀，再分别送入挤出机中熔融；
S2.按照第一层至第七层的排列顺序，利用挤出机共挤吹膜，制得高阻隔共挤膜；
S3.使用低温等离子轰击所述高阻隔共挤膜表面，再将铝蒸镀在所述高阻隔共挤膜的第一层表面，得到高阻隔镀铝共挤膜。
优选的，所述共挤吹膜使用现有技术中的吹胀牵引、夹板息泡、电晕处理、切边和薄膜收卷步骤，所述吹胀牵引的牵引速度为2m/min。
优选的，所述挤出机共挤吹膜时，第一层、第二层、第六层、第七层所在挤出机温度在(185-190)±5℃；第三层、第五层所在挤出机温度在(210-220)±5℃，第四层所在挤出机温度在(215-220)±5℃。
本发明还提供一种利用上述高阻隔共挤膜与双向拉伸聚丙烯薄膜BOPP复合形成的高阻隔包装复合膜，所述双向拉伸聚丙烯薄膜BOPP复合在所述高阻隔共挤膜铝层表面。
本发明的有益效果在于：
现有技术中的常见的三类镀铝薄膜均存在一定的缺陷：非聚烯烃材料的薄膜镀铝，镀铝后的薄膜需与聚烯烃热封材料进行复合，该类复合膜，不可熔融回收利用，没有回收价值；聚丙烯、聚乙烯薄膜镀铝后，阻氧性能一般，比如CPP薄膜镀铝后的透氧率超过10cc/m2·24h；而非极性聚烯烃薄膜镀铝后的铝层附着力低，且镀铝面的表面达因值衰退快，通常VMPE铝层附着力在1.5～2.5N/15mm，VMCPP铝层附着力小于1.0N/15mm，且镀铝膜常温存储30天后，镀铝薄膜铝层表面张力值小于36达因，不利于复合。
本发明提供的高阻隔共挤膜经真空镀铝后，可以同时具有高阻隔性、低温热封及高热封强度的优势。与EMA薄膜热封测试显示铝层附着力达到3.5N/15mm以上，常温存储30天后，薄膜铝层面表面张力保持在38达因以上；与BOPP薄膜复合后的单一类材质包装复合膜的透氧率小于2cc/m2·24h；透湿小于1gm/m2·24h，热封温度小于110℃，热封强度大于22N/15mm，能够满足高阻隔、高速包装的生产要求。
本发明提高的高阻隔共挤膜不仅具有很好的阻隔性能，还可以与双向拉伸聚丙烯薄膜(BOPP)进行干式复合，形成单一类材料包装复合膜。该复合膜的热封性能具有聚乙烯的低温抗污染热封性能及高热封强度，可广泛应用在充气包装、休闲食品、洗涤用品等包装领域。
利用本发明提高的高阻隔共挤膜进行包装，可以增强充气包装后的抗冲击性和耐压性能，低温热封还可以缩短包装封合时间，提高产品的成型率和包装效率，克服了以往充气包装中由于粘合时间偏长，导致的包装效率低下和粘合力度不够问题，可减少或避免由于包装运输存储过程中的不良因素引起的破包泄露率。
附图说明
图1为本发明提供的高阻隔共挤膜结构示意图；
图2为本发明提高的高阻隔共挤膜的生产工艺流程图；
图3为本发明提高的高阻隔共挤膜镀铝工艺流程图。
图中标注符号的含义如下：
A-镀铝层B-第一共混层C-粘合层D-阻隔层
E-第二共混层F-热封层
O-铝层
具体实施方式
下面结合说明书附图和实施例，对本发明的技术方案进行说明，以便于本领域的技术人员理解。
实施例1
如图1所示，一种高阻隔共挤膜，该共挤膜自外而内分为七层：
第一层为镀铝层A，由40％wt美国杜邦公司Nucrel AE改性树脂、60％wt日本三井牌号SP4020茂金属聚乙烯m-LLDPE两种原料进行共混构成。Nucrel AE树脂是一种乙烯—甲基丙烯酸—丙烯酸酯三元共聚物树脂，属于极性树脂，但其与非极性聚乙烯树脂相容性好，尤其与铝粘合性好，镀铝层A应用该树脂可以大大提升铝层附着牢度，并提升薄膜的表面能。
第二层为第一共混层B，由25％wt北欧化工牌号FB5600高密度聚乙烯HDPE、75％wt日本三井牌号SP4020茂金属聚乙烯m-LLDPE两种原料进行共混构成。高密度聚乙烯可以提升薄膜的挺度和抗张强度，使镀铝膜在后续使用时，不会因产生微拉伸而破坏铝层，导致阻隔性能的降低。
第三层和第五层均为粘合层C，由利安德巴塞尔公司牌号PX3747的化学改性粘合树脂构成。第四层为阻隔层D，由日本合成化学牌号ET3803RB乙烯-乙烯醇共聚树脂EVOH构成。PX3747化学改性树脂与聚乙烯和EVOH树脂都有很好的相容性，从而形成层间的高粘合强度。ET3803RB树脂中乙烯醇的摩尔比例为38％，使得该树脂具有优异的阻氧性能。
第六层为第二共混层E，由25％wt埃克森牌号150WB低密度聚乙烯LDPE、75％wt陶氏化学牌号2045G线性低密度聚乙烯LLDPE两种原料共混构成。其中低密度(高压)聚乙烯的加工性能优异，而线性低密度聚乙烯力学性能好。
第七层为热封层F，由25％wt埃克森牌号150WB低密度聚乙烯LDPE、73％wt陶氏化学牌号1880茂金属聚乙烯m-LLDPE、2％wt日本三井牌号EZA-10开口剂母粒三种原料共混构成。1880茂金属聚乙烯为低熔点聚乙烯，低温热封性能好，EZA-10开口剂含10％球型氧化硅，本发明在热封层F中使用该开口剂，不仅使薄膜不产生黏连，而且使薄膜的热封面具有较低的摩擦系数，可使复合膜在包装设备上走膜流畅。
本实施例中，热封层F中还可以添加无迁移硅酮爽滑剂，持薄膜的爽滑性，协效开口剂使走膜流畅，且在温度下稳定。
各层使用的原料性能如表1所示：
表1高阻隔共挤膜中使用的各粒子简介
本实施例制备的共挤膜总厚度30-50μm，第一层至第七层的厚度比为3：7：4：5：4：7：10。作为进一步方案，共挤膜上还可镀铝，即第一层的外表面还可包括铝层O，铝层O的堆积厚度为35-40nm。
实施例2
如图2-3所示，高阻隔共挤膜的生产方法，包括如下步骤：
S1.分别将共挤膜第一层至第七层的原料按比例配制后投入混料机中混合均匀，再分别送入挤出机中熔融；
S2.按照第一层至第七层的排列顺序，利用挤出机共挤吹膜，经吹胀牵引、测厚、夹板息泡、电晕处理、切边和薄膜收卷步骤制得高阻隔共挤膜，其中切边所得边料可以经处理后再次作为原料重复使用；
该步骤中的详细加工工艺参见表2：
表2吹膜加工工艺
S3.使用低温等离子轰击所述高阻隔共挤膜表面，再将铝蒸镀在所述高阻隔共挤膜的第一层表面，得到高阻隔镀铝共挤膜。利用低温等离子对薄膜表面进行轰击处理，可以提升镀铝层A表面的极性，同时也除去镀铝层A表面可能粘附或析出的小分子物质，促进铝层O分布致密且附着牢度增加。镀铝工艺参数详见下表3：
表3镀铝工艺
实施例3
以实施例2方式制备厚度为40μm的高阻隔镀铝共挤膜(VMEVE)，并对该镀铝共挤膜进行性能测试，同时测试该镀铝共挤膜与19μm BOPP薄膜复合后的复合膜性能测试，BOPP薄膜复合在铝层O表面。结果如下表4、表5所示：
表4本发明镀铝共挤膜与VMPE、VMCPP性能对比
表5本发明镀铝共挤膜与BOPP复合后的热封性能
可以看出，本发明制备的镀铝共挤膜(VMEVE)在常温下存储30天后，薄膜铝层面表面张力保持在38达因以上；与BOPP薄膜复合后的单一类材质包装复合膜，其透氧率小于2cc/m2·24h；透湿小于1gm/m2·24h，剥离力大于1N/15mm。热封温度小于110℃，热封强度在110℃时即可达到14.9N/15mm，140℃时热封强度超过23N/15mm，远优于其他包装复合薄膜。
以上仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造；尽管参照前述实施方式对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：凡在本发明创造的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种高阻隔共挤膜，其特征在于，该共挤膜自外而内分为七层：
第一层为镀铝层，由40％wt改性树脂EAA、60％wt茂金属聚乙烯m-LLDPE两种原料构成；所述改性树脂EAA为美国杜邦公司Nucrel AE改性树脂，茂金属聚乙烯m-PE为日本三井牌号SP4020茂金属；
第二层为共混层，由25％wt高密度聚乙烯HDPE、75％wt茂金属聚乙烯m-LLDPE两种原料构成；所述高密度聚乙烯HDPE为北欧化工牌号FB5600高密度聚乙烯，茂金属聚乙烯m-PE为日本三井牌号SP4020茂金属；
第三层为粘合层，由改性粘合树脂构成；所述改性粘合树脂为利安德巴塞尔公司牌号PX3747化学改性粘合树脂；
第四层为阻隔层，由乙烯-乙烯醇共聚树脂EVOH构成；所述乙烯-乙烯醇共聚树脂EVOH为日本合成化学牌号ET3803RB树脂；
第五层为粘合层，由改性粘合树脂构成；所述改性粘合树脂为利安德巴塞尔公司牌号PX3747化学改性粘合树脂；
第六层为共混层，由25％wt低密度聚乙烯LDPE、75％wt线性低密度聚乙烯LLDPE两种原料构成；所述低密度聚乙烯LDPE为埃克森牌号150BW低密度聚乙烯，线性低密度聚乙烯LLDPE为陶氏化学牌号2045G线性低密度聚乙烯；
第七层为热封层，由25％wt低密度聚乙烯LDPE、73％wt茂金属聚乙烯m-LLDPE、2％wt开口剂三种原料构成；所述低密度聚乙烯LDPE为埃克森牌号150BW低密度聚乙烯，茂金属聚乙烯M-PE为陶氏化学牌号1880茂金属聚乙烯。
2.如权利要求1所述的一种高阻隔共挤膜，其特征在于，所述共挤膜总厚度30-50μm，第一层至第七层的厚度比为3：7：4：5：4：7：10。
3.如权利要求2所述的一种高阻隔共挤膜，其特征在于，所述开口剂为日本三井牌号EZA-10开口剂母粒。
4.如权利要求1-3任一项所述的一种高阻隔共挤膜，其特征在于，所述第一层的外表面还附着有铝层，所述铝层的堆积厚度为35-40nm。
5.一种如权利要求4所述的高阻隔共挤膜的生产方法，其特征在于，步骤如下：
S1.分别将共挤膜第一层至第七层的原料按比例配制后投入混料机中混合均匀，再分别送入挤出机中熔融；
S2.按照第一层至第七层的排列顺序，利用挤出机共挤吹膜，制得高阻隔共挤膜；
S3.使用低温等离子轰击所述高阻隔共挤膜表面，再将铝蒸镀在所述高阻隔共挤膜的第一层表面，得到高阻隔镀铝共挤膜。
6.如权利要求5所述的高阻隔共挤膜的生产方法，其特征在于，所述共挤吹膜使用现有技术中的吹胀牵引、夹板息泡、电晕处理、切边和薄膜收卷步骤，所述吹胀牵引的牵引速度为2m/min。
7.如权利要求6所述的高阻隔共挤膜的生产方法，其特征在于，所述挤出机共挤吹膜时，第一层、第二层、第六层、第七层所在挤出机温度在(185-190)±5℃；第三层、第五层所在挤出机温度在(210-220)±5℃，第四层所在挤出机温度在(215-220)±5℃。
8.一种利用如权利要求7所述的高阻隔共挤膜与双向拉伸聚丙烯薄膜BOPP复合形成的高阻隔包装复合膜，所述双向拉伸聚丙烯薄膜BOPP复合在所述高阻隔共挤膜铝层表面。
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