CN118006031A - 一种纵向低拉伸率缠绕膜及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及包装材料技术领域，具体公开一种纵向低拉伸率缠绕膜及其制备方法和应用。本发明提供的纵向低拉伸率缠绕膜主成分为茂金属线型低密度聚乙烯，辅料为增韧剂和增粘剂，茂金属协同催化剂将聚乙烯的分子链引入支链结构，增强了分子链之间的相互作用力，提高了聚合物的熔点、结晶速率和热稳定性，进而使纵向低拉伸率缠绕膜具有优异的机械性能、高温稳定性和耐热性能。本发明通过控制各组分的含量，以及通过主成分和辅料的协同作用，在保证横向断裂拉伸率的同时，显著降低了缠绕膜的纵向断裂拉伸率，使纵向低拉伸率缠绕膜的纵向断裂伸长率＜200%，并且具有优异的力学强度和抗穿刺性，保证缠绕膜缠好托盘后的货物更紧，没有松散迹象。
Description
技术领域
本发明涉及包装材料技术领域，尤其涉及一种纵向低拉伸率缠绕膜及其制备方法和应用。
背景技术
聚乙烯（PE）拉伸缠绕膜具有抗拉性强、延伸率大、自粘性好、抗刺穿性和抗撕性等优点，可用于手工缠绕膜，也可用于机用缠绕膜，能使物体裹成一个整体，防止运输时散落倒塌，被广泛用于货物托盘包装，如工业企业（化工产品、电子产品箱、陶瓷产品、机电设备等集装包装）、食品加工、物流包等行业，对所包装的产品起到固定、防水、防尘、保护被包裹物（防损坏）的作用。然而，常规的PE拉伸缠绕膜的纵向断裂伸长率较大（国标要求纵向断裂伸长率≥500%），在实际使用或运输过程中，易受外力影响（如颠簸、振荡）而松散倒塌；且薄膜的厚度均匀度、强度和抗穿刺性能等较差，无法满足大规模的应用。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种纵向低拉伸率缠绕膜及其制备方法和应用，使PE缠绕膜的纵向断裂伸长率显著降低（＜200%），且力学性能优异，使缠好托盘后的货物更紧，没有松散迹象。
为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案是：
一种纵向低拉伸率缠绕膜，包括以下质量百分比的组分：茂金属线型低密度聚乙烯88%~97%，增韧剂2%~10%和增粘剂1%~5%；
所述茂金属线型低密度聚乙烯为乙烯和C6~C8烯烃的共聚物；其单体单元中，乙烯的质量占比为80%~96%，C6~C8烯烃的质量占比为4%~20%。
相对于现有技术，本发明提供的纵向低拉伸率缠绕膜，主成分为茂金属线型低密度聚乙烯（metallocene linear low density polyethylene，MLLDPE），即乙烯和C6~C8烯烃的共聚物，茂金属协同催化剂能够将聚乙烯的分子链引入支链结构，增强了分子链之间的相互作用力，通过限定乙烯和C6~C8烯烃的质量占比，提高了聚合物的熔点、结晶速率和热稳定性，进而使纵向低拉伸率缠绕膜具有优异的机械性能、高温稳定性和耐热性能；辅料为增韧剂和增粘剂，使纵向低拉伸率缠绕膜具有优异的抗拉性、延伸率和自粘性。本发明通过控制各组分的含量，以及通过主成分和辅料的协同作用，在保证横向断裂拉伸率的同时，显著降低了PE缠绕膜的纵向断裂拉伸率，并且具有优异的力学强度和抗穿刺性。
实施例结果表明，本发明提供的纵向低拉伸率缠绕膜的纵向断裂伸长率＜200%，显著低于国标的纵向断裂伸长率要求（≥500%），且力学性能优异，保证PE缠绕膜缠好托盘后的货物更紧，没有松散迹象，具有较高的实用价值和推广价值。
优选的，所述纵向低拉伸率缠绕膜，包括以下质量百分比的组分：茂金属线型低密度聚乙烯90%~95%，增韧剂3%~7%和增粘剂2%~3%。
优选的，所述茂金属线型低密度聚乙烯的单体单元中，乙烯占比84%~93%，C6~C8烯占比7%~16%。
优选的，所述茂金属线型低密度聚乙烯的比重为0.90~0.93g/cm3，190℃/2.16kg的熔融指数为0.5g/10min~4.0g/10min，熔融峰值温度为100~130℃。
优选的，所述茂金属线型低密度聚乙烯为ELITE5500G、XUS59900.111、2010MA、2012MA、XP8358、XUS6112S、XUS59999.41或1018MA中至少一种。
进一步优选的，所述ELITE5500G的45°光泽度为75%~85%，雾度为5~7%；
所述XUS59900.111的45°光泽度为75~85，雾度为5%~7%；
所述2010MA的45°光泽度为55~65，雾度为5%~8%；
所述2012MA的45°光泽度为30~35，雾度为20%~23%；
所述XP8358的45°光泽度为20~30，雾度为21%~24%；
所述XUS6112S的45°光泽度为75~85，雾度为5%~8%；
所述XUS59999.41的45°光泽度为88~95，雾度为0.9%~1.2%；
所述1018MA的45°光泽度为25~31，雾度为27%~30%。
其中，雾度（haze）是偏离入射光2.5°角以上的透射光强占总透射光强的百分数，雾度越大意味着薄膜光泽以及透明度尤其成像度下降，是透明或半透明材料光学透明性的重要参数。
本发明选用特定型号的茂金属线型低密度聚乙烯，可以进一步控制纵向拉伸率，并进一步保证力学性能。本发明若选用2种以上的茂金属线型低密度聚乙烯时，对它们之间的质量比不做限定，可采用任意比，只要满足茂金属线型低密度聚乙烯的总占比即可。
优选的，所述增韧剂为威达美TM高性能聚合物，进一步优选为6102FL。
优选的，所述增粘剂为增粘母粒ZH-102。
本发明优选的增韧剂可以保证纵向低拉伸率缠绕膜具有优异的横向延伸率，同时提高纵向的抗拉性；增粘母粒ZH-102具有良好的搭接粘性和剥离粘性，能提高PE缠绕膜的拉伸率、光泽度和透明度，可以使缠绕膜具有一定的粘性效果，且表面松散度好，对货物的包装保护效果更好。
本发明提供一种纵向低拉伸率缠绕膜的制备方法，包括以下步骤：
S1，按照设计配比称取各组分，将各组分混合均匀，得混合料；
S2，将所述混合料通过螺杆挤出机进行高温挤出，得塑料粒子；
S3，将所述塑料粒子放至流延机对应的腔室中，进行流延成膜，得纵向低拉伸率缠绕膜。
本发明采用流延工艺制备纵向低拉伸率缠绕膜，制备工艺简单易行，可进行大规模生产。
优选的，步骤S2中，所述螺杆挤出机的加热温度为190~220℃，时间为22~26h。
优选的，步骤S3中，所述流延成膜的温度为250~280℃，时间为22~26h。
本发明通过控制螺杆挤出机的加热温度和流延成膜的温度，可以保证流延成膜的顺利进行，提高工作效率。
优选的，步骤S3中，进行所述流延成膜之后还包括冷却，分切，拉伸，收卷，成型装箱，得纵向低拉伸率缠绕膜。
示例的，步骤S3中，所述冷却通过流延冷却辊进行，所述流延冷却辊的温度为20~30℃。
优选的，步骤S3中，所述收卷的张力为10kg以下，更优选为5~10kg。
本发明中将流延冷却辊的温度控制在20~30℃，可以进一步保证纵向低拉伸率缠绕膜的各方面综合性能；收卷张力会影响PE缠绕膜的平整度和收卷松紧度，收卷张力过大，应力会残留在缠绕膜中，使缠绕膜的伸长率等性能下降，容易造成断膜现象。
本发明还提供上述纵向低拉伸率缠绕膜在货物托盘包装中的应用。
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。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例和对比例中，ELITE5500G、XUS59900.111、XUS6112S和XUS59999.41生产于陶氏化学公司，2010MA、2012MA、XP8358和1018MA生产于埃克森美孚公司；6102FL生产于埃克森美孚公司；增粘母粒ZH-102生产于天津泽恒包装制品有限公司。其中，本发明上述茂金属线型低密度聚乙烯的性能参数见表1。
表1 本发明所用茂金属线型低密度聚乙烯的性能参数
实施例1
本实施例提供一种纵向低拉伸率缠绕膜，由以下重量百分比的组分组成：ELITE5500G（陶氏化学）93%，6102FL（威达美，埃克森美孚）5%和增粘母粒ZH-102（天津泽恒包装制品）2%。
上述纵向低拉伸率缠绕膜的制备方法包括以下步骤：
S1，按照设计配比称取各组分，将各组分混合均匀，得混合料；
S2，将上述混合料通过螺杆挤出机进行高温挤出，螺杆挤出机的加热温度为200℃，时间为24h，得塑料粒子；
S3，将上述塑料粒子放至流延机对应的腔室中，进行流延成膜，流延成膜的温度为260℃，时间为24h；通过温度为25℃的流延冷却辊冷却，分切，拉伸，收卷，成型装箱，得纵向低拉伸率缠绕膜。
实施例2
本实施例提供一种纵向低拉伸率缠绕膜，由以下重量百分比的组分组成：XUS59900.111（陶氏化学）92%，6102FL（威达美，埃克森美孚）5.5%和增粘母粒ZH-102（天津泽恒包装制品）2.5%。
上述纵向低拉伸率缠绕膜的制备方法包括以下步骤：
S1，按照设计配比称取各组分，将各组分混合均匀，得混合料；
S2，将上述混合料通过螺杆挤出机进行高温挤出，螺杆挤出机的加热温度为220℃，时间为22h，得塑料粒子；
S3，将上述塑料粒子放至流延机对应的腔室中，进行流延成膜，流延成膜的温度为280℃，时间为22h；通过温度为20℃的流延冷却辊冷却，分切，拉伸，收卷，成型装箱，得纵向低拉伸率缠绕膜。
实施例3
本实施例提供一种纵向低拉伸率缠绕膜，由以下重量百分比的组分组成：2010MA（埃克森美孚）90%，6102FL（威达美，埃克森美孚）7%和增粘母粒ZH-102（天津泽恒包装制品）3%。
上述纵向低拉伸率缠绕膜的制备方法包括以下步骤：
S1，按照设计配比称取各组分，将各组分混合均匀，得混合料；
S2，将上述混合料通过螺杆挤出机进行高温挤出，螺杆挤出机的加热温度为190℃，时间为26h，得塑料粒子；
S3，将上述塑料粒子放至流延机对应的腔室中，进行流延成膜，流延成膜的温度为250℃，时间为26h；通过温度为30℃的流延冷却辊冷却，分切，拉伸，收卷，成型装箱，得纵向低拉伸率缠绕膜。
实施例4
本实施例提供一种纵向低拉伸率缠绕膜，由以下重量百分比的组分组成：2012MA（埃克森美孚）94%，6102FL（威达美，埃克森美孚）4%和增粘母粒ZH-102（天津泽恒包装制品）2%。
上述纵向低拉伸率缠绕膜的制备方法同实施例1，不同之处仅在于步骤S1中采用本实施例各组分的设计配比。
实施例5
本实施例提供一种纵向低拉伸率缠绕膜，由以下重量百分比的组分组成：XP8358（埃克森美孚）95%，6102FL（威达美，埃克森美孚）3%和增粘母粒ZH-102（天津泽恒包装制品）2%。
上述纵向低拉伸率缠绕膜的制备方法同实施例1，不同之处仅在于步骤S1中采用本实施例各组分的设计配比。
实施例6
本实施例提供一种纵向低拉伸率缠绕膜，由以下重量百分比的组分组成：ELITE5500G（陶氏化学）50%，XUS6112S（陶氏化学）46%，6102FL（威达美，埃克森美孚）2.5%和增粘母粒ZH-102（天津泽恒包装制品）1.5%。
上述纵向低拉伸率缠绕膜的制备方法同实施例1，不同之处在于：步骤S1中采用本实施例各组分的设计配比；步骤S2中，螺杆挤出机的加热温度为220℃，时间为23h；步骤S3中，所述流延成膜的温度为280℃，时间为23h。
实施例7
本实施例提供一种纵向低拉伸率缠绕膜，由以下重量百分比的组分组成：2010MA（埃克森美孚）50%，XUS59999.41（陶氏化学）47%，6102FL（威达美，埃克森美孚）2%和增粘母粒ZH-102（天津泽恒包装制品）1%。
上述纵向低拉伸率缠绕膜的制备方法同实施例1，不同之处在于：步骤S1中采用本实施例各组分的设计配比；步骤S2中，螺杆挤出机的加热温度为220℃，时间为23h；步骤S3中，所述流延成膜的温度为280℃，时间为23h。
实施例8
本实施例提供一种纵向低拉伸率缠绕膜，由以下重量百分比的组分组成：XUS6112S（陶氏化学）45%，1018MA（埃克森美孚）44%，6102FL（威达美，埃克森美孚）6%和增粘母粒ZH-102（天津泽恒包装制品）5%。
上述纵向低拉伸率缠绕膜的制备方法同实施例1，不同之处在于：步骤S1中采用本实施例各组分的设计配比；步骤S2中，螺杆挤出机的加热温度为220℃，时间为23h；步骤S3中，所述流延成膜的温度为280℃，时间为23h。
实施例9
本实施例提供一种纵向低拉伸率缠绕膜，由以下重量百分比的组分组成：ELITE5500G（陶氏化学）30%，XUS59900.111（陶氏化学）30%，XP8358（埃克森美孚）30%，6102FL（威达美，埃克森美孚）6%和增粘母粒ZH-102（天津泽恒包装制品）4%。
上述纵向低拉伸率缠绕膜的制备方法同实施例1，不同之处仅在于步骤S1中采用本实施例各组分的设计配比。
实施例10
本实施例提供一种纵向低拉伸率缠绕膜，由以下重量百分比的组分组成：2010MA（埃克森美孚）35%，2012MA（埃克森美孚）25%，XUS59999.41（陶氏化学）28%，6102FL（威达美，埃克森美孚）10%和增粘母粒ZH-102（天津泽恒包装制品）2%。
上述纵向低拉伸率缠绕膜的制备方法同实施例1，不同之处在于：步骤S1中采用本实施例各组分的设计配比；步骤S2中，螺杆挤出机的加热温度为220℃，时间为23h；步骤S3中，所述流延成膜的温度为280℃，时间为23h。
对比例1
本对比例提供一种纵向低拉伸率缠绕膜，由以下重量百分比的组分组成：ELITE5500G（陶氏化学）83%，6102FL（威达美，埃克森美孚）11%和增粘母粒ZH-102（天津泽恒包装制品）6%。
上述纵向低拉伸率缠绕膜的制备方法同实施例1，不同之处仅在于步骤S1中采用本对比例各组分的设计配比。
对比例2
本对比例提供一种纵向低拉伸率缠绕膜，由以下重量百分比的组分组成：ELITE5500G（陶氏化学）99%，6102FL（威达美，埃克森美孚）0.5%和增粘母粒ZH-102（天津泽恒包装制品）0.5%。
上述纵向低拉伸率缠绕膜的制备方法同实施例1，不同之处仅在于步骤S1中采用本对比例各组分的设计配比。
本发明实施例和对比例中，纵向低拉伸率缠绕膜的组分占比见表2。
表2 实施例和对比例中纵向低拉伸率缠绕膜的组分占比（单位：%）
性能测试
分别对实施例和对比例的纵向低拉伸率缠绕膜进行厚度、拉伸性、耐穿刺性和黏性测试，实验室温度23±2℃、50±5%RH，测试标准及测试条件分别为：
厚度GB/T 6672-2001，负荷0.78N，压盘直径5mm，采用数显式桌上型厚度计TG-3130-A3；
拉伸性BB/T 0024-2018第6.4.1节&GB/T 1040.3-2006，试样宽15mm，测试速度250mm/min，初始夹具间距50mm，采用万能材料试验机Z2.5；
耐穿刺性BB/T 0024-2018第6.4.4节&附录C，测试速度250mm/min，外表面朝向穿刺头，采用万能试验机CMT4304；
黏性测试BB/T 0024-2018第6.4.2节&附录A，试验500mm×125mm（纵×横）、180mm×25mm（纵×横），测试速度125mm/min，采用万能材料试验机Zwick Z010。
测试结果见表3，其中，实施例7~10均可以达到与实施例3~6的基本相当的技术效果。
表3 实施例1~6及对比例1~2纵向低拉伸率缠绕膜的性能测试结果
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种纵向低拉伸率缠绕膜，其特征在于，包括以下质量百分比的组分：茂金属线型低密度聚乙烯88%~97%，增韧剂2%~10%和增粘剂1%~5%；
所述茂金属线型低密度聚乙烯为乙烯和C6~C8烯烃的共聚物；其单体单元中，乙烯的质量占比为80%~96%，C6~C8烯烃的质量占比为4%~20%；所述纵向低拉伸率缠绕膜的纵向断裂伸长率＜200%。
2.如权利要求1所述的纵向低拉伸率缠绕膜，其特征在于，所述茂金属线型低密度聚乙烯的比重为0.90~0.93g/cm3，190℃/2.16kg的熔融指数为0.5g/10min~4.0g/10min，熔融峰值温度为100~130℃。
3.如权利要求2所述的纵向低拉伸率缠绕膜，其特征在于，所述茂金属线型低密度聚乙烯为ELITE5500G、XUS59900.111、2010MA、2012MA、XP8358、XUS6112S、XUS59999.41或1018MA中至少一种。
4.如权利要求3所述的纵向低拉伸率缠绕膜，其特征在于，所述ELITE5500G的45°光泽度为75~85，雾度为5%~7%；和/或
所述XUS59900.111的45°光泽度为75~85，雾度为5%~7%；和/或
所述2010MA的45°光泽度为55~65，雾度为5%~8%；和/或
所述2012MA的45°光泽度为30~35，雾度为20%~23%；和/或
所述XP8358的45°光泽度为20~30，雾度为21%~24%；和/或
所述XUS6112S的45°光泽度为75~85，雾度为5%~8%；和/或
所述XUS59999.41的45°光泽度为88~95，雾度为0.9%~1.2%；和/或
所述1018MA的45°光泽度为25~31，雾度为27%~30%。
5.如权利要求1所述的纵向低拉伸率缠绕膜，其特征在于，所述增韧剂为威达美TM高性能聚合物；和/或
所述增粘剂为增粘母粒ZH-102。
6.权利要求1~5任一项所述的纵向低拉伸率缠绕膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，按照设计配比称取各组分，将各组分混合均匀，得混合料；
S2，将所述混合料通过螺杆挤出机进行高温挤出，得塑料粒子；
S3，将所述塑料粒子放至流延机对应的腔室中，进行流延成膜，得纵向低拉伸率缠绕膜。
7.如权利要求6所述的纵向低拉伸率缠绕膜的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述螺杆挤出机的加热温度为190~220℃，时间为22~26h；和/或
步骤S3中，所述流延成膜的温度为250~280℃，时间为22~26h。
8.如权利要求6所述的纵向低拉伸率缠绕膜的制备方法，其特征在于，步骤S3中，进行所述流延成膜之后还包括冷却，分切，拉伸，收卷，成型装箱，得纵向低拉伸率缠绕膜。
9.如权利要求8所述的纵向低拉伸率缠绕膜的制备方法，其特征在于，步骤S3中，所述冷却通过流延冷却辊进行，所述流延冷却辊的温度为20~30℃；和/或
步骤S3中，所述收卷的张力为10kg以下。
10.权利要求1~5任一项所述的纵向低拉伸率缠绕膜或权利要求6~9任一项所述的纵向低拉伸率缠绕膜的制备方法制备得到的纵向低拉伸率缠绕膜在货物托盘包装中的应用。
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