CN114889283B - 一种高粘结强度免底涂预涂膜用bopet薄膜及其制备方法 - Google Patents
一种高粘结强度免底涂预涂膜用bopet薄膜及其制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种高粘结强度免底涂预涂膜用BOPET薄膜及其制备方法,涉及BOPET预涂膜技术领域,依次由上表层、芯层和预涂层组成;其中,上表层由以下质量百分含量的原料制成:膜级聚酯切片60‑90%和聚酯抗粘母料10‑40%;芯层由膜级聚酯切片制成;所述预涂层由以下质量百分含量的原料制成:膜级聚酯切片28.5‑49.5%、聚酯抗粘母料30‑40%、低密度聚乙烯20‑40%、氨基遥爪聚乙烯0.5‑1.5%。本发明在薄膜的预涂层中加入了低密度聚乙烯材料,使得薄膜表面无需涂布底涂剂便能与EVA热熔胶直接复合;还添加有氨基遥爪聚乙烯材料,在PET、PE二元共混物中起增容作用,改善共混相容性,提高薄膜预涂层与EVA、预涂层与芯层之间的粘接强度,进一步提高薄膜力学性能和热稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及BOPET预涂膜技术领域,尤其涉及一种高粘结强度免底涂预涂膜用BOPET薄膜及其制备方法。
背景技术
BOPET预涂膜是指预先将塑料薄膜上胶、复卷后,再与纸张印品复合的工艺。目前传统预涂膜膜主要由基材层BOPET(三层共挤双向拉伸聚酯薄膜)与热熔层EVA(乙烯醋酸乙烯共聚物)制成的复合材料,基材层的面层、芯层、电晕层主要材料均为PET,EVA为热熔层,EVA加热后可与纸张复合。
但由于PET与乙烯醋酸乙烯共聚物相容性差,需在二者之间涂布一层底涂剂,再将EVA熔融挤出涂覆到含有底涂剂层的BOPET表面,因而该技术存在以下弊端:(1)环保问题,底涂剂层中溶剂的挥发对人体、环境危害较大。(2)质量问题,涂布底涂剂后的双向拉伸聚酯薄膜易出现粘辊、反拉、变形和收卷张力不均等问题,并且底涂剂会析出对膜表面造成污染,甚至造成预涂膜产品开裂、褶皱。(3)能耗问题,由于涂布工序的增加,设备投入成本和工艺能耗都相应提高,同时涂布环节的生产速度不高,影响到整个生产线的运行效率。
本发明的目的在于开发一种不需涂布底涂剂的方法,就可将基材膜与EVA很好的结合在一起,并且具有很高的粘结强度,从而简化预涂膜生产工艺、保证产品质量,并且因不需要底涂剂的干燥工序,生产速度大大提高,生产效率增加,减少设备投入和能源、资源消耗,经济效益提高。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题,本发明提出了一种高粘结强度免底涂预涂膜用BOPET薄膜及其制备方法,该BOPET薄膜表面无需涂布底涂剂即可与EVA复合,并且具有很高的复合牢度。
本发明提出的一种高粘结强度免底涂预涂膜用BOPET薄膜,依次由上表层、芯层和预涂层组成;
其中,上表层由以下质量百分含量的原料制成:膜级聚酯切片60-90%和聚酯抗粘母料10-40%;芯层由膜级聚酯切片制成;所述预涂层由以下质量百分含量的原料制成:膜级聚酯切片28.5-49.5%、聚酯抗粘母料30-40%、低密度聚乙烯20-40%、氨基遥爪聚乙烯0.5-1.5%。
优选地,所述氨基遥爪聚乙烯为末端具有活性氨基的聚乙烯,其数均分子量为4000-12000。
优选地,所述聚酯抗粘母料中的功效成分为SiO2粒子,其含量为3000-3500ppm,余量为PET树脂;其中,SiO2粒子的粒径为1.5-3.5μm。
优选地,所述低密度聚乙烯的密度为0.910-0.925g/cm3,熔融指数在230℃、2.16kg条件下为2.5-3g/10min。
优选地,所述上表层、芯层和预涂层的厚度分别为1-1.2μm、10-12μm、1-1.2μm。
本发明还提出了上述高粘结强度免底涂预涂膜用BOPET薄膜的制备方法,包括以下步骤:
S1、将芯层原料经干燥、结晶后加入主挤出机,加热熔融挤出,过滤得到芯层熔体;分别将上表层原料、预涂层原料混合均匀,加入两台辅挤出机,加热熔融挤出,抽真空,过滤得到上表层熔体和预涂层熔体;
S2、将芯层熔体、上表层熔体和预涂层熔体通过三层模头共挤出制成厚片;
S3、将厚片依次经过纵向拉伸、横向拉伸、热定型、冷却,即得。
优选地,S1中,上表层原料和芯层原料的加热熔融挤出温度为275-285℃,预涂层原料的加热熔融挤出温度为270-280℃。
优选地,S3中,纵向拉伸的预热温度为50-100℃,拉伸温度为103-110℃,拉伸倍数为4.1-4.3倍;横向拉伸的预热温度为99-105℃,拉伸温度为110-125℃,拉伸倍数为3.8-4.1倍;热定型温度为225-240℃。
优选地,芯层、上表层、预涂层的原料中,膜级聚酯切片、聚酯抗粘母料在使用前需经干燥处理,干燥温度为140-160℃,干燥时间为4-6h。
有益效果:本发明在薄膜的预涂层中加入了低密度聚乙烯材料,根据聚合物性能可知,热熔胶EVA与LDPE链段中存在相似的乙烯链段,因此两者相容性好,使得薄膜表面无需涂布底涂剂便能与EVA热熔胶直接复合。然而,PET属于极性聚合物,而PE属于非极性聚合物,两者溶解度参数相差较大,互相不溶,且二者收缩率不同,在环境变化下易发生分层,导致EVA与薄膜预涂层或薄膜预涂层与芯层之间发生分离,使得EVA与薄膜之间粘结强度较低。对此,在薄膜预涂层中还添加有氨基遥爪聚乙烯材料,在挤出过程中活性氨基与PET聚酯链端羧基反应生成多嵌段PET-PE共聚物,在PET、PE二元共混物中起增容作用,改善共混相容性,提高薄膜预涂层与EVA、预涂层与芯层之间的粘接强度,可实现复合牢度≥4.0N/15mm。同时,氨基遥爪聚乙烯的加入使PET原料端羧基含量降低,进一步提高薄膜力学性能和热稳定性,纵横向拉伸强度≥260MPa,MD热收缩率≤2.5%、TD热收缩率≤0.25%。
本发明研制出的免底涂的BOPET基膜,由于复合无需涂布胶黏剂,简化了预涂膜生产工艺,生产效率大幅提高,薄膜生产速度由涂布环节的200m/min提高到380m/min,绿色环保,减少了设备投入和能源、材料和人工成本,经济效益提高,具有广阔的推广应用前景。
附图说明
图1为共混物的扫描电镜图;其中,a)为PET/LDPE共混物,b)为PET/LDPE/氨基遥爪聚乙烯共混物。
具体实施方式
以下具体实施例中,抗粘母料中含有3300ppm的粒径为2.0μm的SiO2,余量为PET树脂;LDPE的密度为0.922g/cm3,熔指2.5g/10min;双向拉伸聚酯薄膜中芯层的厚度为12μm,上表层的厚度为1.2μm,预涂层的厚度为1.2μm。
氨基遥爪聚乙烯是根据文献Macromolecules 2000,33,6621-6623制备得到的。
下面,通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
一种高粘结强度免底涂预涂膜用双向拉伸聚酯薄膜,由上表层、芯层和预涂层构成;其中,上表层由下述质量百分比的原料制成:膜级聚酯切片70%、抗粘母料30%;芯层由下述质量百分比的原料制成:膜级聚酯切片100%;预涂层由下述质量百分比的原料制成:膜级聚酯切片49.5%、聚酯抗粘母料30%、LDPE 20%和氨基遥爪聚乙烯0.5%;其中,氨基遥爪聚乙烯的数均分子量为2000。
上述高粘结强度免底涂预涂膜用双向拉伸聚酯薄膜的制备方法,包括下述步骤:
S1、将膜级聚酯切片在使用前于140-160℃下干燥4-6h;然后,将芯层的原料混合后加入主挤出机,在275-285℃加热熔融,过滤得到芯层熔体;分别将上表层原料、预涂层原料混合均匀,加入两台辅挤出机,上表层原料挤出温度为275-285℃,预涂层原料的挤出温度为270-280℃,抽真空,挤出过滤得到上表层熔体和预涂层熔体;
S2、将芯层熔体、上表层熔体和预涂层熔体通过三层模头共挤出制成厚片;
S3、将得到的厚片依次经过纵向拉伸、横向拉伸、热定型,得到抗静电双向拉伸聚酯薄膜,其中纵向拉伸的预热温度为50-100℃,拉伸温度为103-110℃,拉伸倍数为4.1-4.3倍;横向拉伸的预热温度为99-105℃,拉伸温度为110-125℃,拉伸倍数为3.8-4.1倍;热定型温度为225-240℃。
实施例2
一种高粘结强度免底涂预涂膜用双向拉伸聚酯薄膜,由上表层、芯层和预涂层构成;其中,上表层由下述质量百分比的原料制成:膜级聚酯切片70%、抗粘母料30%;芯层由下述质量百分比的原料制成:膜级聚酯切片100%;预涂层由下述质量百分比的原料制成:膜级聚酯切片49.5%、聚酯抗粘母料30%、LDPE 20%和氨基遥爪聚乙烯0.5%;其中,氨基遥爪聚乙烯的数均分子量为4000。
上述高粘结强度免底涂预涂膜用双向拉伸聚酯薄膜的制备方法同实施例1。
实施例3
一种高粘结强度免底涂预涂膜用双向拉伸聚酯薄膜,由上表层、芯层和预涂层构成;其中,上表层由下述质量百分比的原料制成:膜级聚酯切片70%、抗粘母料30%;芯层由下述质量百分比的原料制成:膜级聚酯切片100%;预涂层由下述质量百分比的原料制成:膜级聚酯切片49.5%、聚酯抗粘母料30%、LDPE 20%和氨基遥爪聚乙烯0.5%;其中,氨基遥爪聚乙烯的数均分子量为6000。
上述高粘结强度免底涂预涂膜用双向拉伸聚酯薄膜的制备方法同实施例1。
实施例4
一种高粘结强度免底涂预涂膜用双向拉伸聚酯薄膜,由上表层、芯层和预涂层构成;其中,上表层由下述质量百分比的原料制成:膜级聚酯切片70%、抗粘母料30%;芯层由下述质量百分比的原料制成:膜级聚酯切片100%;预涂层由下述质量百分比的原料制成:膜级聚酯切片39.5%、聚酯抗粘母料30%、LDPE30%和氨基遥爪聚乙烯0.5%;其中,氨基遥爪聚乙烯的数均分子量为4000。
上述高粘结强度免底涂预涂膜用双向拉伸聚酯薄膜的制备方法同实施例1。
实施例5
一种高粘结强度免底涂预涂膜用双向拉伸聚酯薄膜,由上表层、芯层和预涂层构成;其中,上表层由下述质量百分比的原料制成:膜级聚酯切片70%、抗粘母料30%;芯层由下述质量百分比的原料制成:膜级聚酯切片100%;预涂层由下述质量百分比的原料制成:膜级聚酯切片39%、聚酯抗粘母料30%、LDPE30%和氨基遥爪聚乙烯1%;其中,氨基遥爪聚乙烯的数均分子量为4000。
上述高粘结强度免底涂预涂膜用双向拉伸聚酯薄膜的制备方法同实施例1。
实施例6
一种高粘结强度免底涂预涂膜用双向拉伸聚酯薄膜,由上表层、芯层和预涂层构成;其中,上表层由下述质量百分比的原料制成:膜级聚酯切片70%、抗粘母料30%;芯层由下述质量百分比的原料制成:膜级聚酯切片100%;预涂层由下述质量百分比的原料制成:膜级聚酯切片28.5%、聚酯抗粘母料30%、LDPE 40%和氨基遥爪聚乙烯1.5%;其中,氨基遥爪聚乙烯的数均分子量为4000。
上述高粘结强度免底涂预涂膜用双向拉伸聚酯薄膜的制备方法同实施例1。
对比例1
对比例1与实施例1的区别仅为:预涂层的原料不同,具体如下:预涂层由下述质量百分比的原料制成:膜级聚酯切片70%、聚酯抗粘母料30%。
对比例2
对比例2与实施例1的区别仅为:预涂层的原料不同,具体如下:预涂层由下述质量百分比的原料制成:膜级聚酯切片50%、聚酯抗粘母料30%、LDPE20%。
实施例1-6和对比例1-2制得的双向拉伸聚酯薄膜性能测试结果如表1所示。
表1双向拉伸聚酯薄膜性能测试结果
在本发明中,预涂层中,膜级聚酯切片PET和氨基遥爪聚乙烯反应形成PET-PE多嵌段共聚物,其反应过程如下:
将膜级聚酯切片和LDPE按照70:30的质量比进行熔融共混,所得共混物PET/LDPE的扫描电镜如图1a)所示。再将膜级聚酯切片、LDPE和氨基遥爪聚乙烯按照69:30:1的质量比进行熔融共混,所得共混物PET/LDPE/氨基遥爪聚乙烯的扫描电镜如图1b)所示。从图1中可以看出,由于PET和LDPE的不相容性,二元共混物PET/LDPE界面之间存在明显的相分离,分散相粒径较大;而掺入端氨基聚乙烯的共混物中,界面相分离消失,没有明显的分散相,说明端氨基聚乙烯的增容作用,使得两相相容性增加,共混均匀性提高。
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种高粘结强度免底涂预涂膜用BOPET薄膜,其特征在于,依次由上表层、芯层和预涂层组成;
其中,上表层由以下质量百分含量的原料制成:膜级聚酯切片60-90%和聚酯抗粘母料10-40%;芯层由膜级聚酯切片制成;所述预涂层由以下质量百分含量的原料制成:膜级聚酯切片28.5-49.5%、聚酯抗粘母料30-40%、低密度聚乙烯20-40%、氨基遥爪聚乙烯0.5-1.5%;
所述氨基遥爪聚乙烯为末端具有活性氨基的聚乙烯,其数均分子量为4000-12000。
2.根据权利要求1所述的高粘结强度免底涂预涂膜用BOPET薄膜,其特征在于,所述聚酯抗粘母料中的功效成分为SiO2粒子,其含量为3000-3500ppm,余量为PET树脂;其中,SiO2粒子的粒径为1.5-3.5μm。
3.根据权利要求1所述的高粘结强度免底涂预涂膜用BOPET薄膜,其特征在于,所述低密度聚乙烯的密度为0.910-0.925g/cm3,熔融指数在230℃、2.16kg条件下为2.5-3g/10min。
4.根据权利要求1所述的高粘结强度免底涂预涂膜用BOPET薄膜,其特征在于,所述上表层、芯层和预涂层的厚度分别为1-1.2μm、10-12μm、1-1.2μm。
5.如权利要求1-4任一项所述的高粘结强度免底涂预涂膜用BOPET薄膜的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1、将芯层原料经干燥、结晶后加入主挤出机,加热熔融挤出,过滤得到芯层熔体;分别将上表层原料、预涂层原料混合均匀,加入两台辅挤出机,加热熔融挤出,抽真空,过滤得到上表层熔体和预涂层熔体;
S2、将芯层熔体、上表层熔体和预涂层熔体通过三层模头共挤出制成厚片;
S3、将厚片依次经过纵向拉伸、横向拉伸、热定型、冷却,即得。
6.根据权利要求5所述的高粘结强度免底涂预涂膜用BOPET薄膜的制备方法,其特征在于,S1中,上表层原料和芯层原料的加热熔融挤出温度为275-285℃,预涂层原料的加热熔融挤出温度为270-280℃。
7.根据权利要求5所述的高粘结强度免底涂预涂膜用BOPET薄膜的制备方法,其特征在于,S3中,纵向拉伸的预热温度为50-100℃,拉伸温度为103-110℃,拉伸倍数为4.1-4.3倍;横向拉伸的预热温度为99-105℃,拉伸温度为110-125℃,拉伸倍数为3.8-4.1倍;热定型温度为225-240℃。
8.根据权利要求5所述的高粘结强度免底涂预涂膜用BOPET薄膜的制备方法,其特征在于,芯层、上表层、预涂层的原料中,膜级聚酯切片、聚酯抗粘母料在使用前需经干燥处理,干燥温度为140-160℃,干燥时间为4-6h。
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