CN114228094B - 一种代替纸质标签的双向拉伸聚丙烯发泡薄膜制备方法 - Google Patents

一种代替纸质标签的双向拉伸聚丙烯发泡薄膜制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种代替纸质标签的双向拉伸聚丙烯发泡薄膜的制备方法，所述方法制备的标签膜包括上表层、上次表层、芯层、下次表层和下表层；所述上表层为热封层，所述上次表层为白母层，所述芯层为发泡层，所述下次表层为白母层，所述下表层为电晕层。本发明制备得到的聚丙烯发泡薄膜具有耐用性好、防水性高、韧性高等优点，简化了标签膜后续的加工步骤，经济节能环保的方法。

Description

一种代替纸质标签的双向拉伸聚丙烯发泡薄膜制备方法
技术领域
本发明涉及膜制备领域，具体涉及一种双向拉伸聚丙烯发泡薄膜的制备方法。
背景技术
塑料表面经常需要标记或装饰，但是由于塑料表面不吸收水和油，通常都用紫外光 (UV)固化的油墨来印制图文。但是通常生产的适用性不强，印刷的精细程度不高，成本却不菲。一些塑料制品由于在生产过程中没有进行电晕处理，表面润湿张力低而导致其印刷难度大，印刷效果差等特点而急需找到一种能够提升其印刷效果的产品，标签便成为了不二之选。
目前标签主要分为纸质标签以及标签膜两种，纸质标签的印刷适应性非常好，现有技术中的纸质标签也存在以下弊端：(1)耐用性差；(2)防水性低；(3)易断裂。
而CN110256765B公开的“双向拉伸发泡聚丙烯薄膜及其制备方法”，其采用单层整体塑膜，制备的膜厚度＞0.1mm，不够轻薄密度大，虽然其阻燃效果好，但是用该配方及方法制备的标签膜存在适应性差，边缘易起皱，印刷效果差等缺陷。
发明内容
发明目的：
针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种制备具有耐用性好、防水性高、韧性高等优点的能代替纸质标签的双向拉伸聚丙烯发泡薄膜的方法，简化了标签膜后续的加工步骤，经济节能环保。
本发明的技术方案：
为了实现上述发明目的，本发明提供了一种代替纸质标签的双向拉伸聚丙烯发泡薄膜制备方法，所述方法制备的标签膜包括上表层、上次表层、芯层、下次表层和下表层；所述上表层为热封层，所述上次表层为白母层，所述芯层为发泡层，所述下次表层为白母层，所述下表层为电晕层。
进一步地，所述标签膜各层的制备原料组成及重量百分比如下：所述上表层的制备原料包括二元共聚聚丙烯及防粘剂，其中防黏剂占上表层的制备原料总重量的1～5％；所述下表层的制备原料包括均聚聚丙烯及防粘剂，其中防黏剂占下表层的制备原料总重量的 1～5％；所述上次表层及下次表层的制备原料包括均聚聚丙烯、钛白母粒、相容剂及硅烷偶联剂，其中钛白母粒占上次表层及下次表层的制备原料总重量的3～8％，相容剂占上次表层及下次表层的制备原料总重量的1～5％，硅烷偶联剂占上次表层及下次表层的制备原料总重量的5～10％；所述芯层的制备原料包括均聚聚丙烯、碳酸钙、CaSO4·1/2H2O及钛白母粒，其中碳酸钙占芯层的制备原料总重量的20～30％，CaSO4·1/2H2O占芯层的制备原料总重量的3～5％，钛白母粒占芯层的制备原料总重量的3～8％。
进一步地，所述硅烷偶联剂为有机硅过氧化物偶联剂。
进一步地，所述方法包括以下几个步骤：S1挤出过程：将上表层、上次表层、芯层、下次表层和下表层的制备原料分别加入各自的挤出机中，再共挤出形成复合厚度为1～2mm的铸片；S2纵向拉伸过程：将步骤S1挤出得到的铸片通过拉伸辊纵向拉伸；S3横向拉伸过程：将步骤S2纵向拉伸后的铸片再经过拉伸辊横向拉伸，然后收卷、时效处理以及分切，最终得到产品。
进一步地，将各层原料通过对应的连接管从模头共同挤出，模头温度设定为 200～250℃。
进一步地，将所述芯层原料投入双螺杆挤出机中，原料塑化时去除多余的空气，再进行二次塑化、计量和过滤，温度设定为200～250℃。
进一步地，将所述上表层、下表层和上次表层、下次表层的原料分别投入单螺杆挤出机挤出、过滤，上表层、下表层的温度分别设定在190～230℃和200～250℃，上次表层、下次表层分别将温度设定在200～250℃和190～230℃。
进一步地，所述纵向拉伸过程中，预热区的温度为110～132℃，拉伸辊的温度为110～120℃，拉伸倍率为4.0～5.0倍，定型辊的温度为130～140℃；进一步地，所述横向拉伸过程中，预热区温度为167～178℃，拉伸区温度为152～162℃，定型区温度为162～172℃，冷却区温度为室温，厚片的最大拉伸倍率为8.0～9.0倍。
进一步地，所述模头包括中间芯层腔、位于芯层腔两侧的次表层腔、位于最外侧的表层腔以及位于底部与各腔体相连的模唇口。
有益效果：
与现有技术相比，本发明的优点在于：
(1)本发明制备的标签膜为双轴拉伸取向膜，其不仅具备优异的延展性等力学性能，同时相比于市面上同类型产品其消光效果更均匀，印刷适应性更好。
(2)进一步完善了生产工艺，通过对设备参数的调整，有效降低了膜面白点的产生，使制的的标签更加美观。
(3)本发明制备的标签膜厚度为48～68μm，密度为0.75g/m3，有效降低了生产成本的同时还具有很高的挺度。
(4)本发明采用在体系中添加CaSO4·1/2H2O，在特定的高温条件下，释放出水，生成的水可用于硅烷的水解交联反应，所需要的水分可以在聚合物体系内部得到，从而可以省去专门的浸泡过程，且由于添加的物质预先已被均匀的分散到聚丙烯中，所以生成的水在聚丙烯体系中也是均匀分布的，交联点在体系中也是均匀分布的，这样得到的交联产品性能要比靠水扩散得到的交联产品的性能更好。
附图说明：
附图用来提供对发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明中模头的结构示意图；
图2是本发明中标签膜生产线示意图；
图中标记为：1、模头；2、芯层腔；3、次表层腔；4、表层腔；5、模唇口。
具体实施方式
以下将结合具体实施方案来说明本发明。需要说明的是，下面的实施例为本发明的示例，仅用来说明本发明，而不用来限制本发明。在不偏离本发明主旨或范围的情况下，可进行本发明构思内的其他组合和各种改良。
本发明实施例中标签膜涉及的部分原料的厂家如下表1：
表1
原料 牌号
二元共聚聚丙烯 TF1007
均聚聚丙烯 L5D98V
防粘剂 ABPP905A
钛白母粒 W8865
相容剂 MP350
实施例1
将上表层二元共聚聚丙烯98％、防粘剂2％，下表层包括均聚聚丙烯98％、防粘剂2％；上、下次表层均聚聚丙烯83％、钛白母粒5％、相容剂3％、CaSO4·1/2H2O 3％和有机硅过氧化物偶联剂6％；芯层均聚聚丙烯75％、碳酸钙20％和钛白母粒5％分别加入到各自的挤出机中，再通过对应的连接管从模头共挤出复合形成厚度为1～2mm的铸片，模头包括中间芯层腔，位于芯层腔两侧的次表层腔，位于最外侧的表层腔，以及位于模头底部并与各腔体相连的模唇口。将挤出得到的铸片，通过拉伸辊纵向拉伸和横向拉伸，最终收卷、时效处理以及分切最终得到产品。
其中模头温度设定为200～250℃，芯层原料进入双螺杆挤出机后，原料塑化时去除多余的空气，再进行二次塑化、计量和过滤，将其温度设定为200～250℃；上、下表层和上、下次表层原料均通过单螺杆挤出机挤出、过滤，上下表层的温度分别设定在190～230℃和 200～250℃，上下次表层分别将温度设定在200～250℃和190～230℃。
纵向拉伸过程中，预热区的温度为110～132℃，拉伸辊的温度为110～120℃，拉伸倍率为4.0～5.0倍，定型辊的温度为130～140℃；横向拉伸过程中，预热区温度为167～178℃，拉伸区温度为152～162℃，定型区温度为162～172℃，冷却区温度为室温，厚片的最大拉伸倍率为8.0～9.0倍。
实施例2
将上表层二元共聚聚丙烯99％、防粘剂1％，下表层包括均聚聚丙烯99％、防粘剂1％，上、下次表层均聚聚丙烯、钛白母粒3％、相容剂2％、CaSO4·1/2H2O 4％和有机硅过氧化物偶联剂8％，芯层均聚聚丙烯、碳酸钙25％和钛白母粒6％分别加入到各自的挤出机中，再通过对应的连接管从模头共挤出复合形成厚度为1～2mm的铸片，模头包括中间芯层腔，位于芯层腔两侧的次表层腔，位于最外侧的表层腔，以及位于模头底部并与各腔体相连的模唇口。将挤出得到的铸片，通过拉伸辊纵向拉伸和横向拉伸，最终收卷、时效处理以及分切最终得到产品。
其他条件同实施例1。
实施例3
将上表层二元共聚聚丙烯95％、防粘剂5％，下表层包括均聚聚丙烯95％、防粘剂5％，上、下次表层均聚聚丙烯77％、钛白母粒5％、相容剂5％、CaSO4·1/2H2O 3％和有机硅过氧化物偶联剂10％，芯层均聚聚丙烯75％、碳酸钙20％和钛白母粒5％分别加入到各自的挤出机中，再通过对应的连接管从模头共挤出复合形成厚度为1～2mm的铸片，模头包括中间芯层腔，位于芯层腔两侧的次表层腔，位于最外侧的表层腔，以及位于模头底部并与各腔体相连的模唇口，模头温度设定为200～250℃。将挤出得到的铸片，通过拉伸辊纵向拉伸和横向拉伸，最终收卷、时效处理以及分切最终得到产品。
其他条件同实施例1。
对比例1
将上表层二元共聚聚丙烯95％、防粘剂5％，下表层包括均聚聚丙烯95％、防粘剂5％，上、下次表层均聚聚丙烯90％、钛白母粒5％、相容剂5％，芯层均聚聚丙烯70％、碳酸钙25％和钛白母粒5％分别加入到各自的挤出机中，再通过对应的连接管从模头共挤出复合形成厚度为1～2mm的铸片，模头包括中间芯层腔，位于芯层腔两侧的次表层腔，位于最外侧的表层腔，以及位于模头底部并与各腔体相连的模唇口，模头温度设定为 200～250℃。将挤出得到的铸片，通过拉伸辊纵向拉伸和横向拉伸，最终收卷、时效处理以及分切最终得到产品。
芯层原料制备温度设定为150～200℃，因为不需要交联芯层制备温度适当降低。其他条件同实施例1。
对比例2
将上表层二元共聚聚丙烯、防粘剂％，下表层包括均聚聚丙烯、防粘剂1％，上、下次表层均聚聚丙烯、钛白母粒3％、相容剂2％、CaSO4 2％、介质水1％和有机硅过氧化物偶联剂8％，芯层均聚聚丙烯、碳酸钙25％、钛白母粒6％分别加入到各自的挤出机中，再通过对应的连接管从模头共挤出复合形成厚度为1～2mm的铸片，模头包括中间芯层腔，位于芯层腔两侧的次表层腔，位于最外侧的表层腔，以及位于模头底部并与各腔体相连的模唇口。将挤出得到的铸片，通过拉伸辊纵向拉伸和横向拉伸，最终收卷、时效处理以及分切最终得到产品。
其他条件同实施例1。
对比例3
将上表层二元共聚聚丙烯95％、防粘剂5％，下表层包括均聚聚丙烯95％、防粘剂5％，上、下次表层均聚聚丙烯90％、钛白母粒5％、相容剂5％，芯层均聚聚丙烯70％、碳酸钙25％和钛白母粒5％分别加入到各自的挤出机中，再通过对应的连接管从模头共挤出复合形成厚度为1～2mm的铸片，模头包括中间芯层腔，位于芯层腔两侧的次表层腔，位于最外侧的表层腔，以及位于模头底部并与各腔体相连的模唇口，模头温度设定为 200～250℃。将挤出得到的铸片，通过拉伸辊纵向拉伸和横向拉伸，最终收卷、时效处理以及分切最终得到产品。
其他条件同实施例1。
对比例4
根据发明CN110256765B的双向拉伸发泡聚丙烯薄膜配方及方法制备出的标签膜。
对比例5
在对比例4的基础上混入CaSO4·1/2H2O 3％和有机硅过氧化物偶联剂6％，成膜机头挤出温度为设定为200～250℃。
对比例6
将均聚聚丙烯、防粘剂1％、钛白母粒2％、相容剂3％、CaSO4·1/2H2O 2％和有机硅过氧化物偶联剂3％，碳酸钙10％和钛白母粒2％用双螺杆挤出机混合后从机头挤出形成厚度为1～2mm的铸片，其中模头温度设定为200～250℃，再通过拉伸辊纵向拉伸和横向拉伸，拉伸过程中出现断裂。
表2
实施例1～3与对比例1对比发现，不进行硅烷偶联，会使标签膜的印刷适应性变差。实施例1～3与对比例2对比发现，本发明在特定的高温条件下释放出水，生成的水可用于硅烷的水解交联反应，使得硅烷偶联效果好，改用直接添加介质水为硅烷偶联过程提供水，得到的膜褶皱，印刷适应性差，不适宜做标签膜。
实施例1～3与对比例3～6的对比发现，当不采用多层塑膜，膜的延展性很差，在形成铸片后很难继续后续的拉伸，而且硅烷交联使标签膜表面产生大量的自由基，剥离力太强，对塑料有黏连；采用多层塑膜方式，五层的叠加可以产生比较好的效果，将硅烷交联加入到芯层中，在降低厚度的同时解决了剥离力太强，适应性差的问题。
本发明制备的标签膜不仅解决了现有的技术问题，同时还提升了其力学性能，并简化了标签膜后续的加工步骤，不再需要化学溶剂刻蚀等二次加工工序，既体现了节能环保的同时也大大降低了成本，为下游客户的生产提供了很大便利。
以上实施方式只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人了解本发明内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所做的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种代替纸质标签的双向拉伸聚丙烯发泡薄膜制备方法，其特征在于：所述方法制备的标签膜包括上表层、上次表层、芯层、下次表层和下表层；所述上表层为热封层，所述上次表层为白母层，所述芯层为发泡层，所述下次表层为白母层，所述下表层为电晕层；
所述标签膜各层的制备原料组成及重量百分比如下：
所述上表层的制备原料包括二元共聚聚丙烯及防粘剂，其中防黏剂占上表层的制备原料总重量的1~5%；
所述下表层的制备原料包括均聚聚丙烯及防粘剂，其中防黏剂占下表层的制备原料总重量的1~5%；
所述上次表层及下次表层的制备原料包括均聚聚丙烯、钛白母粒、相容剂及硅烷偶联剂，其中钛白母粒占上次表层及下次表层的制备原料总重量的3~8%，相容剂占上次表层及下次表层的制备原料总重量的1~5%，硅烷偶联剂占上次表层及下次表层的制备原料总重量的5~10％；
所述芯层的制备原料包括均聚聚丙烯、碳酸钙、CaSO4·1/2H2O及钛白母粒，其中碳酸钙占芯层的制备原料总重量的20~30%，CaSO4·1/2H2O占芯层的制备原料总重量的 3~5％，钛白母粒占芯层的制备原料总重量的3~8%。
2.根据权利要求1所述的一种代替纸质标签的双向拉伸聚丙烯发泡薄膜制备方法，其特征在于，所述硅烷偶联剂为有机硅过氧化物偶联剂。
3.根据权利要求1所述的一种代替纸质标签的双向拉伸聚丙烯发泡薄膜制备方法，其特征在于，所述方法包括以下几个步骤：
S1挤出过程：将上表层、上次表层、芯层、下次表层和下表层的制备原料分别加入各自的挤出机中，再共挤出形成复合厚度为1~2mm的铸片；
S2纵向拉伸过程：将步骤S1挤出得到的铸片通过拉伸辊纵向拉伸；
S3横向拉伸过程：将步骤S2纵向拉伸后的铸片再经过拉伸辊横向拉伸，然后收卷、时效处理以及分切，最终得到产品。
4.根据权利要求3所述的一种代替纸质标签的双向拉伸聚丙烯发泡薄膜制备方法，其特征在于，将各层原料通过对应的连接管从模头共同挤出，模头温度设定为200~250℃。
5.根据权利要求3所述的一种代替纸质标签的双向拉伸聚丙烯发泡薄膜制备方法，其特征在于，将所述芯层的制备原料投入双螺杆挤出机中，原料塑化时去除多余的空气，再进行二次塑化、计量和过滤，温度设定为200~250℃。
6.根据权利要求3所述的一种代替纸质标签的双向拉伸聚丙烯发泡薄膜制备方法，其特征在于，将所述上表层、下表层和上次表层、下次表层的原料分别投入单螺杆挤出机挤出、过滤，上表层、下表层的温度分别设定在190~230℃和200~250℃，上次表层、下次表层分别将温度设定在200~250℃和190~230℃。
7.根据权利要求3所述的一种代替纸质标签的双向拉伸聚丙烯发泡薄膜制备方法，其特征在于，所述纵向拉伸过程中，预热区的温度为110~132℃，拉伸辊的温度为110~120℃，拉伸倍率为4.0~5.0倍，定型辊的温度为130~140℃。
8.根据权利要求3所述的一种代替纸质标签的双向拉伸聚丙烯发泡薄膜制备方法，其特征在于，所述横向拉伸过程中，预热区温度为167~178℃，拉伸区温度为152~162℃，定型区温度为162~172℃，冷却区温度为室温，厚片的最大拉伸倍率为8.0~9.0倍。
9.根据权利要求4所述的一种代替纸质标签的双向拉伸聚丙烯发泡薄膜制备方法，其特征在于，所述模头包括中间芯层腔、位于芯层腔两侧的次表层腔、位于最外侧的表层腔以及位于底部与各腔体相连的模唇口。
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