聚烯烴雙向拉伸膜及其製備方法與流程
2023-11-10 04:37:02
技術領域
本發明涉及高分子材料技術領域，尤其涉及一種聚烯烴雙向拉伸膜及其製備方法。
背景技術：
聚烯烴熱收縮薄膜(POF)一般採用PP和PE共擠複合製成，同時包含了聚乙烯和聚丙烯的優點，且性能又優於聚乙烯膜和聚丙烯膜，如具有高透明、耐低溫、高強度、耐揉搓的綜合性能。POF薄膜廣泛地用於工業和零售業各種產品如食品、化妝品、藥品、及電子產的綑紮和包裝應用。POF薄膜一般為3-5層共擠出結構,雙向拉伸工藝主要由以下工序組成: 配料混料、擠出機擠出，通過共擠模頭擠出成為管坯，管坯驟冷，經牽引進長發熱筒預熱, 在大發熱筒內吹脹,熱定型、冷卻、收卷、分切和入庫。
聚烯烴熱收縮薄膜的熱收縮性，是衡量薄膜性能的一項關鍵指標。目前，聚烯烴熱收縮薄膜的熱收縮性大多在9%-45%之間，如，CN200610087005.8的專利公開了一種低溫高收縮聚烯烴熱收縮膜的製作方法，其以共聚聚丙烯和防粘連母料為表層原料，以改性聚乙烯、線性低密度聚乙烯等為芯層原料得到了POF薄膜，其在80－100℃溫度條件下能獲得9-36%的熱收縮率；又如，CN201210570489.7的專利通過在上、下表層原料中加入聚順式-1，4-異戊二烯，得到了一種更低溫的高收縮薄膜，其在70-90℃溫度條件下能獲得35-45%的熱收縮率，通過上述方法製成的薄膜在運輸過程中或對溫度要求更高的商品上，容易增加材料使用的能量損耗，增加商品包裝過程中不良率。
有鑑於此，有必要對上述的聚烯烴熱收縮薄膜進行進一步的改進。
技術實現要素：
為解決現有技術中存在的至少一上述技術問題，本發明的主要目的提供一種聚烯烴雙向拉伸膜及其製備方法。
為實現上述目的，本發明採用的一個技術方案為：提供一種聚烯烴雙向拉伸膜，包括依次分布的上表層、三層芯層及下表層五層層狀結構，
所述上表層及下表層均由如下的組分製備：
丙烯類共聚物 50～80份；
烯烴基彈性體 20～40份；
防粘連劑 1～6份；
爽滑劑 1～4份；
三層所述芯層均由如下的組分製備：
超低密度聚乙烯 69～100份；
烯類共聚物 0.1～30份；
爽滑劑 0.01～1份。
優選地，所述烯烴基彈性體由等規聚丙烯與無規分布的乙烯組成。
優選地，所述芯層的烯類共聚物包括乙烯共聚物、丙烯共聚物、乙烯共聚物與丙烯共聚物形成的共混物，以及乙烯共聚物與丙烯共聚物形成的混合物中任一種，所述超低密度聚乙烯的密度為0.880～0.912g/ cm³。
優選地，所述防粘連劑為二氧化矽防粘連劑或高透明的有機防粘連劑。
優選地，所述爽滑劑為矽酮、油酸醯胺，以及芥酸醯胺爽滑劑中任一種。
優選地，所述聚烯烴雙向拉伸膜的總厚度為7～80um，且任一所述芯層的厚度大於上表層或下表層的厚度。
優選地，所述聚烯烴雙向拉伸膜的總厚度為10～25um，且任一所述芯層的厚度大於上表層或下表層的厚度。
為實現上述目的，本發明採用的一個技術方案為：提供一種聚烯烴雙向拉伸膜的製備方法，包括如下步驟：
預先混配丙烯類共聚物50～80份、烯烴基彈性體20～40份、防粘連劑1～6份，以及爽滑劑1～4份的上表層及下表層，以及混配超低密度聚乙烯69～100份，烯類共聚物0.1～30份，以及爽滑劑0.01～1份的三層芯層，並對各層材料進行均勻分散處理；
將上表層、三層芯層及下表層分別通過五臺擠出機，並經過五層共擠模頭擠出形成管坯，並對管坯冷卻成型處理，其中，所述上表層及下表層對應的擠出機的溫度均為185～195℃，三層所述芯層對應的擠出機的溫度均為180～200℃；
管坯經冷卻定型後牽引至長發熱筒，並由長發熱筒對管坯進行預熱，其中，所述長發熱筒對管坯的預熱溫度為200～400℃；
對預熱後的管坯充氣以及對充氣後的管坯進行雙向拉伸處理形成泡膜，其中，所述雙向拉伸處理的溫度為108～110℃，所述雙向拉伸包括橫向和縱向拉伸，拉伸倍數均為4-7倍；
強制冷卻泡膜，並對泡膜進行對分剖開處理得到聚烯烴雙向拉伸膜。
本發明的技術方案生產的聚烯烴雙向拉伸膜，具有較佳的低熱封高收縮性能，滿足對溫度敏感型商品的包裝需求，同時又具有較寬的熱封溫度範圍。利用本方案生產的聚烯烴雙向拉伸膜在高速封口自動包裝機上使用效果與傳統的熱封POF產品相比，具有熱封溫度低、可熱封溫度寬，產品手感較柔軟，柔韌性較好，能夠極大地提高產品的收縮效果和熱封性。
具體實施方式
下面對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明的一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。
目前聚烯烴熱收縮膜的製備方案中，通常只考慮薄膜的收縮溫度，導致薄膜的性能較差。經過長期的實踐得到，收縮溫度和熱封溫度是收縮膜性能的兩個重要參數。對於熱封溫度而言，起封溫度是熱封溫度的一個指標，指薄膜熱封時具有一定熱封強度的溫度。降低收縮溫度和起封溫度意味著在收縮膜更低的溫度條件下可以進行包裝，不僅能降低材料使用的能量損耗，對環境更友好；而且低收縮溫度可以使收縮膜應用範圍更廣，可以用在一些對溫度更為敏感的商品上；並且低的起封溫度可以使收縮膜熱封溫度區間更大，同樣可以降低材料使用的能量損耗，並能降低包裝過程中不良率，具體的方案請參照下述的實施例。
在本發明實施例中，該聚烯烴雙向拉伸膜，包括依次分布的上表層、三層芯層及下表層五層層狀結構，
所述上表層及下表層均由如下的組分製備：
丙烯類共聚物 50～80份；
烯烴基彈性體 20～40份；
防粘連劑 1～6份；
爽滑劑 1～4份；
三層所述芯層均由如下的組分製備：
超低密度聚乙烯 69～100份；
烯類共聚物 0.1～30份；
爽滑劑 0.01～1份。
本實施例中，該聚烯烴雙向拉伸膜的上表層、三層芯層及下表層五層層狀結構可以表述為A/B/B/B/C五層結構，其中，A層、C層分別為上表層及下表層，三個B層為芯層，A層、C層可由擠出機螺杆直徑為70mm，螺杆長徑比為30:1，擠出溫度為180℃的擠出形成；三個芯層可由擠出機螺杆直徑為75mm，螺杆長徑比為35:1，擠出溫度為190℃的擠出形成。聚烯烴雙向拉伸膜具體的結構請參照表1。
表1
從表1可知，B層（芯層）有三層，B層的厚度均大於A層（上表層）及C層（下表層）的厚度。並且B層的主要材質為超低密度聚乙烯，A層和C層的主要材質為丙烯類共聚物及烴基彈性體，通過調整上述超低密度聚乙烯以及丙烯類共聚物及烴基彈性體，能夠使聚烯烴雙向拉伸膜達到最佳的性能。
本實施例中，所述上表層及下表層中的烯類共聚物為丙烯共聚物，烯烴基彈性體由等規聚丙烯與無規分布的乙烯組成。較優的，所述芯層的烯類共聚物包括乙烯共聚物、丙烯共聚物、乙烯共聚物與丙烯共聚物形成的共混物，以及乙烯共聚物與丙烯共聚物形成的混合物中任一種，所述超低密度聚乙烯的密度為0.880～0.912g/ cm³。較優的，所述防粘連劑為二氧化矽防粘連劑或高透明的有機防粘連劑。較優的，所述爽滑劑為矽酮、油酸醯胺，以及芥酸醯胺爽滑劑及其共混物中任一種。上述的等規聚丙烯與無規分布的乙烯可以根據實際的要求來配置。烯類共聚物可以根據實際的要求選擇。0.880～0.912g/ cm³的密度為超低密度聚乙烯的優選密度，在密度為0.880 g/ cm³、0.900g/ cm³、0.912g/ cm³分別為超低密度聚乙烯優選方案。該防粘連劑可以選用常規的防粘連劑。
在一具體的實施例中，所述聚烯烴雙向拉伸膜的總厚度為7～80um，且任一所述芯層的厚度大於上表層或下表層的厚度。較優的，所述聚烯烴雙向拉伸膜的總厚度為10～25um，且任一所述芯層的厚度大於上表層或下表層的厚度。本實施例中，聚烯烴雙向拉伸膜的厚度可為7～80um，太厚則會增加成本，太薄則會影響薄膜的質量。
本發明的實施例中，該聚烯烴雙向拉伸膜的製備方法，包括如下步驟：
預先混配丙烯類共聚物50～80份、烯烴基彈性體20～40份、防粘連劑1～6份，以及爽滑劑1～4份的上表層及下表層，以及混配超低密度聚乙烯69～100份，烯類共聚物0.1～30份，以及爽滑劑0.01～1份的三層芯層，並對各層材料進行均勻分散處理；
將上表層、三層芯層及下表層分別通過五臺擠出機，並經過五層共擠模頭擠出形成管坯，並對管坯冷卻成型處理，其中，所述上表層及下表層對應的擠出機的溫度均為185～195℃，三層所述芯層對應的擠出機的溫度均為180～200℃；可以理解的，185℃、190℃、195℃均為上表層及下表層對應的擠出機溫度的優選值。180℃、190℃、200℃均為三層芯層對應的擠出機溫度的優選值。上述的共擠模頭的溫度為179℃。
管坯經冷卻定型後牽引至長發熱筒，並由長發熱筒對管坯進行預熱，其中，所述長發熱筒對管坯的預熱溫度為200～400℃；可以理解的，200℃、300℃、400℃均為預熱溫度的優選值，經過對管坯進行預熱可以達到設定的溫度要求。具體的，管坯經冷卻後牽引進入發熱筒，長發熱筒溫度為區域可以分為1-4區，對應溫度分為：250℃，260℃，270℃，280℃。
對預熱後的管坯充氣以及對充氣後的管坯進行雙向拉伸處理形成泡膜，其中，所述雙向拉伸處理的溫度為108～110℃，拉伸可分為橫向和縱向拉伸，拉伸倍數均為4-7倍；本步驟中，預熱後的管坯溫度較高，經過適當冷卻後可進行充氣處理，然後在長發熱筒的溫度在108～110℃時，可對充氣後的管坯進行橫向及縱向拉伸處理形成泡膜，橫向及縱向拉伸的倍數優選為4、5.2、7倍。
強制冷卻泡膜，並對泡膜進行對分剖開處理得到聚烯烴雙向拉伸膜。該步驟中，對分剖開後的聚烯烴雙向拉伸膜經過收卷、固化後可分切成成品。由上述方法製得的聚烯烴雙向拉伸膜的各項參數請參照表2。
表2
從表2中可以得看出，有上述方案製備的聚烯烴雙向拉伸膜，至少在斷裂伸長率、柔韌度有優於現有技術薄膜的優點。需要強調的是，本聚烯烴雙向拉伸膜的起封溫度相比於傳統型薄膜更低，並且在100℃和120℃的熱收縮率明顯優於傳統型薄膜。
綜上，本發明的技術方案生產的聚烯烴雙向拉伸膜，具有較佳的低熱封高收縮性能，滿足對溫度敏感型商品的包裝需求，同時又具有較寬的熱封溫度範圍。利用本方案生產的聚烯烴雙向拉伸膜在高速封口自動包裝機上使用效果與傳統的熱封POF產品相比，具有熱封溫度低、可熱封溫度寬，產品手感較柔軟，柔韌性較好，能夠極大地提高產品的收縮效果和熱封性。
以上所述僅為本發明的優選實施例，並非因此限制本發明的專利範圍，凡是在本發明的發明構思下，利用本發明說明書內容所作的等效結構變換，或直接/間接運用在其他相關的技術領域均包括在本發明的專利保護範圍內。