CN114311906B - 聚乙烯复合包装袋及其加工工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及塑料加工技术领域，公开一种聚乙烯复合包装袋及其加工工艺，S1、配料：中间层：低密度聚乙烯、PBAT；内层：线型低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、淀粉、甘油、滑石粉、聚丙烯酸钠及适量水；S2、制备吹塑膜体；S3、淋膜复合内层：在密炼机中混合密炼内层原料，开片送入淋膜机，挤出涂布在吹塑膜体的内面上，趁热喷涂BPTCA‑N碱性溶液，然后冷却、辊压后对表层进行电晕处理，即得聚乙烯复合包装膜；S4、收卷、分切、制袋。本发明在中间层原料中加入适量的聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯，而内层中加入塑化淀粉，减少对石油工业品的需求，满足生物降解塑料的市场需求，促进行业的可持续发展，同时制得的复合膜力学性能好并具有优异的抗菌活性。
Description
技术领域
本发明属于塑料加工技术领域，具体涉及一种聚乙烯复合包装袋及其加工工艺。
背景技术
聚乙烯薄膜，即PE薄膜，是指用PE生产的薄膜，可以分为低密度聚乙烯(LDPE)、中密度聚乙烯(MDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)以及交联聚乙烯。在包装材料中，一般采用低密度聚乙烯和线性低密度聚乙烯来制作复合膜的热封层，然后将复合膜的热封层两两相对热封，便达到了密封的效果。但是低密度聚乙烯和线性低密度聚乙烯的粘性很大，一旦利用它对两层复合膜进行热封，那么就会导致两层复合膜之间产生很强的结合力，消费者在使用时很难在一般的施力状态下将两层复合膜揭开，使用起来不方便。
现有技术中，授权公告号为CN102423942B的中国专利，其公开了一种食品包装塑料基材薄膜及其生产工艺，其包括内层、中间层和外层三层结构；所述的内层采用低密度聚乙烯LDPE和茂金属线性低密度聚乙烯m-LLDPE制成，所述的中间层采用低密度聚乙烯LDPE和线性低密度聚乙烯LLDPE制成，所述的外层采用低密度聚乙烯LDPE和线性低密度聚乙烯LLDPE；其生产工艺包括混合进料挤出、吹膜、定型、牵引切割等步骤，其能提高一种高阻隔性、高气密性、抗污染性、热封强度高、热封性能好的薄膜。
然而随着产业和生活中塑料制品大量制造、大量消费，在带来物质文明的同时，其使用后所产生的废弃物也带来了较严重的环保问题，对环境造成了极大的污染，先后发生过“白色污染”等，全球每年有数以千万吨计的有机高分子废弃物产生。但是，现有聚乙烯薄膜的生物降解性很差，同时抗菌性能的好坏也是包装膜材料的性能要求，故亟需研究开发出一种力学性能好抗菌可降解的聚乙烯复合包装膜。
发明内容
鉴于现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种聚乙烯复合包装袋，生物降解性和抗菌活性佳，并具有良好的力学性能。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
聚乙烯复合包装袋的加工工艺，具体包括如下步骤：
S1、配料：按配方称取表层原料、中间层原料和内层原料，其中：
表层包括如下重量份数的组分：低密度聚乙烯20-30份、线型低密度聚乙烯70-75份、抗静电剂0.3-0.5份、爽滑剂0.2-0.5份、开口剂0.5-1.5份、色母0-5份；
中间层包括如下重量份数的组分：低密度聚乙烯70-80份、聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯25-35份；
内层包括如下重量份数的组分：线型低密度聚乙烯4-8份、高密度聚乙烯25-45份、淀粉20-30份、甘油5-10份、滑石粉15-25份、聚丙烯酸钠4-6份及适量水；
S2、制备吹塑膜体：将表层原料和中间层原料置于共挤吹膜机组中分别熔成熔体，表层熔体温度为200℃～220℃，中间层熔体温度为240℃～260℃，然后吹胀冷却、牵引定型得到吹塑膜体；
S3、淋膜复合内层：在密炼机中混合密炼内层原料，密炼温度为120℃～150℃，然后开片送入淋膜机，熔体温度为160℃～180℃，挤出涂布在吹塑膜体的内面上，趁热喷涂BPTCA-N碱性溶液，然后冷却、辊压后对表层进行电晕处理，即得聚乙烯复合包装膜，内层、中间层和表层的厚度比为1︰3-4︰0.8-1.2；
S4、收卷、分切、制袋。
优选地，所述表层中的抗静电剂为抗静电剂SP或抗静电剂609。
优选地，所述表层中的爽滑剂为芥酸酰胺或油酸酰胺。
优选地，所述表层中的开口剂为粒径4μm～10μm的二氧化硅粉末。
优选地，所述BPTCA-N碱性溶液的浓度为15g/L～30g/L，喷涂量为0.8g/m2～1.5g/m2。
优选地，所述内层中的线型低密度聚乙烯的密度0.915g/cm3～0.920g/cm3，熔融指数为0.9g/10min～1.1g/10min，所述内层中的高密度聚乙烯的密度0.955g/cm3～0.965g/cm3，熔融指数为0.8g/10min～1.2g/10min。
优选地，所述中间层中的低密度聚乙烯的密度为0.920g/cm3～0.925g/cm3，熔融指数为1.8g/10min～2.0g/10min；所述中间层中的聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯的熔融指数为2.3g/10min～2.8g/10min。
优选地，所述表层中的低密度聚乙烯的密度为0.923g/cm3～0.926g/cm3，熔融指数为0.5g/10min～0.8g/10min；所述表层中的线型低密度聚乙烯的密度0.915g/cm3～0.920g/cm3，熔融指数为0.9g/10min～1.1g/10min。
优选地，所述步骤S3中的辊压压力6MPa～8MPa。
本发明还提供一种采用上述加工工艺制得的聚乙烯复合包装袋。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明在中间层原料中加入适量的聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯，而内层中加入塑化淀粉，减少对石油工业品的需求，满足生物降解塑料的市场需求，促进行业的可持续发展，同时制得的复合膜力学性能好并具有优异的抗菌活性。
本发明内层中加入甘油、聚丙烯酸钠、滑石粉、淀粉和线型低密度聚乙烯和高密度聚乙烯，一方面降低聚乙烯的用量，并利用特定量的线型低密度聚乙烯和高密度聚乙烯，实现薄膜内面防粘连效果；另一方面内层原料先在密炼机混炼再开片，利用高温使得淀粉凝胶化，然后借助适量的甘油、聚丙烯酸钠的协同增塑作用使得凝胶化淀粉在淋膜机内再度高温熔融为塑化淀粉，与线型低密度聚乙烯和高密度聚乙烯相互分散，保证力学要求；再者，喷涂的BPTCA-N碱性溶液与聚丙烯酸钠的阴离子基团通过静电引力结合到内层表面，从而赋予薄膜良好的光诱导抗菌活性。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供一种聚乙烯复合包装袋，由聚乙烯复合包装膜分切制袋而成。聚乙烯复合包装膜包括抗菌涂层、内层、中间层和表层，中间层和表层共挤吹塑而成为吹塑膜体，所述内层淋膜复合在吹塑膜体内面(即中间层的远离表层的侧面)上，所述抗菌涂层为喷涂固化在内层表面的BPTCA-N抗菌涂层，内层、中间层和表层的厚度比为1︰3.5︰1.2。
本实施例的聚乙烯复合包装膜的加工工艺，具体包括如下步骤：
S1、配料：按配方称取表层原料、中间层原料和内层原料，其中：表层包括如下重量份数的组分：密度为0.925g/cm3、熔融指数为0.8g/10min的低密度聚乙烯25份、密度0.918g/cm3、熔融指数为1.0g/10min的线型低密度聚乙烯75份、抗静电剂SP 0.4份、芥酸酰胺0.35份、粒径4μm～10μm的二氧化硅粉末1份。中间层包括如下重量份数的组分：密度为0.923g/cm3、熔融指数为1.8g/10min的低密度聚乙烯75份、聚友化工提供的熔融指数为2.5g/10min的聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯PBAT 30份。内层包括如下重量份数的组分：密度0.915g/cm3、熔融指数为1.1g/10min的线型低密度聚乙烯6份、密度0.960g/cm3、熔融指数为0.8g/10min的高密度聚乙烯40份、密度1.5g/cm3的玉米淀粉20份、甘油5份、滑石粉15份、聚丙烯酸钠5份及适量水。
S2、制备吹塑膜体：将表层原料和中间层原料置于共挤吹膜机组中分别熔成熔体，表层熔体温度为200℃，中间层熔体温度为260℃，然后吹胀冷却、牵引定型得到吹塑膜体。
S3、淋膜复合内层：在密炼机中混合密炼内层原料，密炼温度为125℃，然后开片送入淋膜机，熔体温度为180℃，挤出涂布在吹塑膜体的内面上，趁热喷涂浓度为15g/L的BPTCA-N碱性溶液，喷涂量为1.5g/m2，然后冷却、6MPa辊压后对表层进行电晕处理，电晕值40-42达因，即得聚乙烯复合包装膜。
S4、收卷、分切、制袋。
实施例2
本实施例提供一种聚乙烯复合包装袋，由聚乙烯复合包装膜分切制袋而成。聚乙烯复合包装膜包括抗菌涂层、内层、中间层和表层，中间层和表层共挤吹塑而成为吹塑膜体，所述内层淋膜复合在吹塑膜体内面(即中间层的远离表层的侧面)上，所述抗菌涂层为喷涂固化在内层表面的BPTCA-N抗菌涂层，内层、中间层和表层的厚度比为1︰4︰1.1。
本实施例的聚乙烯复合包装膜的加工工艺，具体包括如下步骤：
S1、配料：按配方称取表层原料、中间层原料和内层原料，其中：表层包括如下重量份数的组分：密度为0.926g/cm3、熔融指数为0.6g/10min的低密度聚乙烯20份、密度0.915g/cm3、熔融指数为0.9g/10min的线型低密度聚乙烯75份、抗静电剂609 0.3份、油酸酰胺0.5份、粒径4μm～10μm的二氧化硅粉末0.8份、色母2份。中间层包括如下重量份数的组分：密度为0.925g/cm3、熔融指数为1.8g/10min的低密度聚乙烯80份、聚友化工提供的熔融指数为2.3g/10min的聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯PBAT 25份。内层包括如下重量份数的组分：密度0.920g/cm3、熔融指数为0.9g/10min的线型低密度聚乙烯4份、密度0.955g/cm3、熔融指数为1.0g/10min的高密度聚乙烯25份、密度1.38g/cm3的玉米淀粉25份、甘油10份、滑石粉20份、聚丙烯酸钠4份及适量水。
S2、制备吹塑膜体：将表层原料和中间层原料置于共挤吹膜机组中分别熔成熔体，表层熔体温度为220℃，中间层熔体温度为240℃，然后吹胀冷却、牵引定型得到吹塑膜体。
S3、淋膜复合内层：在密炼机中混合密炼内层原料，密炼温度为140℃，然后开片送入淋膜机，熔体温度为160℃，挤出涂布在吹塑膜体的内面上，趁热喷涂浓度为30g/L的BPTCA-N碱性溶液，喷涂量为1g/m2，然后冷却、8MPa辊压后对表层进行电晕处理，电晕值40-42达因，即得聚乙烯复合包装膜。
S4、收卷、分切、制袋。
实施例3
本实施例提供一种聚乙烯复合包装袋，由聚乙烯复合包装膜分切制袋而成。聚乙烯复合包装膜包括抗菌涂层、内层、中间层和表层，中间层和表层共挤吹塑而成为吹塑膜体，所述内层淋膜复合在吹塑膜体内面(即中间层的远离表层的侧面)上，所述抗菌涂层为喷涂固化在内层表面的BPTCA-N抗菌涂层，内层、中间层和表层的厚度比为1︰3︰0.8。
本实施例的聚乙烯复合包装膜的加工工艺，具体包括如下步骤：
S1、配料：按配方称取表层原料、中间层原料和内层原料，其中：表层包括如下重量份数的组分：密度为0.923g/cm3、熔融指数为0.5g/10min的低密度聚乙烯30份、密度0.920g/cm3、熔融指数为1.1g/10min的线型低密度聚乙烯70份、抗静电剂SP 0.5份、芥酸酰胺0.2份、粒径4μm～10μm的二氧化硅粉末1.2份、色母2份。中间层包括如下重量份数的组分：密度为0.920g/cm3、熔融指数为2.0g/10min的低密度聚乙烯70份、聚友化工提供的熔融指数为2.8g/10min的聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯PBAT 35份。内层包括如下重量份数的组分：密度0.918g/cm3、熔融指数为0.9g/10min的线型低密度聚乙烯8份、密度0.965g/cm3、熔融指数为1.2g/10min的高密度聚乙烯45份、密度1.45g/cm3的玉米淀粉30份、甘油10份、滑石粉25份、聚丙烯酸钠6份及适量水。
S2、制备吹塑膜体：将表层原料和中间层原料置于共挤吹膜机组中分别熔成熔体，表层熔体温度为210℃，中间层熔体温度为260℃，然后吹胀冷却、牵引定型得到吹塑膜体。
S3、淋膜复合内层：在密炼机中混合密炼内层原料，密炼温度为120℃，然后开片送入淋膜机，熔体温度为170℃，挤出涂布在吹塑膜体的内面上，趁热喷涂浓度为25g/L的BPTCA-N碱性溶液，喷涂量为0.8g/m2，然后冷却、6MPa辊压后对表层进行电晕处理，电晕值40-42达因，即得聚乙烯复合包装膜。
S4、收卷、分切、制袋。
对比例1
该对比例提供一种聚乙烯复合包装膜，其与上述实施例1的区别仅在于：内层的高密度聚乙烯份数仅为20份。
对比例2
该对比例提供一种聚乙烯复合包装膜，其与上述实施例1的区别仅在于：内层原料中未加入甘油。
对比例3
该对比例提供一种聚乙烯复合包装膜，其与上述实施例1的区别仅在于：内层原料中未加入聚丙烯酸钠。
分别取上述实施例1-3和对比例1-3制得的聚乙烯复合包装膜做拉伸强度、断裂伸长率、冲击强度、透光率、抑菌率和防粘连比较实验，实验结果参见表1。
其中：拉伸强度和断裂伸长率参照GB/T13022-1991《塑料薄膜拉伸性能测试方法》；冲击强度为GB9639/T-2008《塑料薄膜自由落镖试验机测试房》中的A法；透光率参照GB/T2410-2008《透明塑料透光率和雾度的测定》。
抑菌率检测用菌为金黄色葡萄球菌及大肠杆菌：将两块3.5cm×3.5cm大小的包装膜在121℃下灭菌15min后置于灭菌的培养基中，在包装膜上滴加300μL105CFU/mL的菌液，在紫外光(365nm)条件下照射60min，取出照射后的包装膜，将其浸润在30mL的PBS无菌缓冲液中，均匀振荡3min。待振荡结束取出100μL，并连续稀释三次，分别滴到无菌培养基的4个区域，然后将培养基置于37℃恒温培养箱中培养一定时间后取出计算抑菌率。
在防粘连试验中，使2片各为100mm×200mm的薄膜试样密切接触，其内表面彼此接触，然后在60℃下沿80mm×80mm的面积施加1kg载荷72小时，将其压缩接触。此后，将它们的一端夹到一台张力仪的上部载荷传感器上，同时让一根涂覆了PTFE的黄铜棒插在薄膜试样的未压缩部分之间，黄铜棒本身同一个金属框相连，后者装在张力仪的下夹具上。当张力仪的下夹具下降时，黄铜棒将把薄膜试样中间的80mm×80mm压缩部分彼此分开，而把黄铜棒向下拉所施平均力便是将2层薄膜分开所需的力或者薄膜的粘连力。
表1：本发明实施例1-3和对比例2-3的实验数据表
以上显示和描述了本发明创造的基本原理和主要特征及本发明的优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明创造精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (10)
1.聚乙烯复合包装袋的加工工艺，其特征在于，具体包括如下步骤：
S1、配料：按配方称取表层原料、中间层原料和内层原料，其中：
表层包括如下重量份数的组分：低密度聚乙烯20-30份、线型低密度聚乙烯70-75份、抗静电剂0.3-0.5份、爽滑剂0.2-0.5份、开口剂0.5-1.5份、色母0-5份；
中间层包括如下重量份数的组分：低密度聚乙烯70-80份、聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯 25-35份；
内层包括如下重量份数的组分：线型低密度聚乙烯4-8份、高密度聚乙烯25-45份、淀粉20-30份、甘油5-10份、滑石粉15-25份、聚丙烯酸钠4-6份及适量水；
S2、制备吹塑膜体：将表层原料和中间层原料置于共挤吹膜机组中分别熔成熔体，表层熔体温度为200℃～220℃，中间层熔体温度为240℃～260℃，然后吹胀冷却、牵引定型得到吹塑膜体；
S3、淋膜复合内层：在密炼机中混合密炼内层原料，密炼温度为120℃～150℃，然后开片送入淋膜机，利用高温使得淀粉凝胶化，再借助甘油、聚丙烯酸钠的协同增塑作用使得凝胶化淀粉在淋膜机内再度高温熔融为塑化淀粉，熔体温度为160℃～180℃，挤出涂布在吹塑膜体的内面上，趁热喷涂BPTCA-N碱性溶液，然后冷却、辊压后对表层进行电晕处理，即得聚乙烯复合包装膜；
S4、收卷、分切、制袋。
2.根据权利要求1所述的聚乙烯复合包装袋的加工工艺，其特征在于：所述表层中的抗静电剂为抗静电剂SP或抗静电剂609。
3.根据权利要求1所述的聚乙烯复合包装袋的加工工艺，其特征在于：所述表层中的爽滑剂为芥酸酰胺或油酸酰胺。
4.根据权利要求1所述的聚乙烯复合包装袋的加工工艺，其特征在于：所述表层中的开口剂为粒径4μm～10μm的二氧化硅粉末。
5.根据权利要求1所述的聚乙烯复合包装袋的加工工艺，其特征在于：所述BPTCA-N碱性溶液的浓度为15g/L～30g/L，喷涂量为0.8g/m2～1.5g/m2。
6.根据权利要求1所述的聚乙烯复合包装袋的加工工艺，其特征在于：所述内层中的线型低密度聚乙烯的密度0.915g/cm3～0.920g/cm3，熔融指数为0.9g/10min～1.1g/10min，所述内层中的高密度聚乙烯的密度0.955g/cm3～0.965g/cm3，熔融指数为0.8g/10min～1.2g/10min。
7.根据权利要求1所述的聚乙烯复合包装袋的加工工艺，其特征在于：所述中间层中的低密度聚乙烯的密度为0.920g/cm3～0.925g/cm3，熔融指数为1.8g/10min～2.0g/10min；所述中间层中的聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯的熔融指数为2.3g/10min～2.8g/10min。
8.根据权利要求1所述的聚乙烯复合包装袋的加工工艺，其特征在于：所述表层中的低密度聚乙烯的密度为0.923g/cm3～0.926g/cm3，熔融指数为0.5g/10min～0.8g/10min；所述表层中的线型低密度聚乙烯的密度0.915g/cm3～0.920g/cm3，熔融指数为0.9g/10min～1.1g/10min。
9.根据权利要求1所述的聚乙烯复合包装袋的加工工艺，其特征在于：所述步骤S3中的辊压压力6MPa～8MPa。
10.一种聚乙烯复合包装袋，其特征在于：采用如权利要求1至9任一项所述的加工工艺制得。
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