CN104309237A - 一种高热封强度双向拉伸聚丙烯膜及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高热封强度双向拉伸聚丙烯膜及其制造方法，该薄膜包括上层、中层、下层，共三层结构，总厚度为18-40μm。上层由下述重量百分含量的原料配制成：86-96％共聚聚丙烯、3-12％低立体规则性聚烯烃和1-2％合成硅石；中间层由下述重量百分含量的原料配制成：87-96％均聚聚丙烯、3-10％低立体规则性聚烯烃、1-3％混合抗静电剂；下层由下述重量百分含量的原料配制成：86-96％共聚聚丙烯、3-12％低立体规则性聚烯烃和1-2％合成硅石。其中，混合抗静电剂各成分以重量百分比计包括：40-60％乙氧基化胺和40-60％甘油单硬脂酸酯。该薄膜热封强度高，且其挺度与现有热封膜相比有所提高。
Description
技术领域
本发明涉及一种高热封强度双向拉伸聚丙烯膜及其制造方法，属于高分子技术领域。
背景技术
热封型的双向拉伸聚丙烯膜在全国每年的用量有几十万吨，广泛用在香烟包装、药品包装、茶叶包装、化妆品包装及其他一些日用品包装，但直接用在食品包装上很少，一个主要原因是目前热封型双向拉伸聚丙烯的热封强度较小，一般小于4N/15mm，以这个热封强度封合包装的食品会在搬运过程中受力挤压分开，造成破包，如要用于食品包装必须和PE或CPP膜复合，这样会提高生产成本和引起系列的环保问题。CN200810177464的专利申请公开了一种热封型双向拉伸聚丙烯薄膜，其通过在热封层和芯层中加入丙烯-丁烯共聚物以提高薄膜的热封强度，但是丙烯-丁烯共聚物是一种很“软”的聚合物，而且价格较高，它的加入会显著降低薄膜的刚性，虽然热封性能有所提高，但是薄膜的挺度却降低了，不利于包装，且还会提高成本。
发明内容
为了解决现有技术存在的上述问题，本发明的目的是提供一种高热封强度双向拉伸聚丙烯膜，该薄膜通过在表层配方中加入低立体规则性聚烯烃，降低热封温度的同时，大大增强了共聚聚丙烯之间的粘合，其成本更低，热封强度高，无需复合可直接用于食品包装，且薄膜挺度与现有热封膜相比有所提高，更加有利于食品包装。
本发明的高热封强度双向拉伸聚丙烯膜，其结构包括上层、中层、下层，共三层结构，总厚度为18～40μm。上层厚度为2～5μm，由下述重量百分含量的原料配制成：86～96％共聚聚丙烯、3-12％低立体规则性聚烯烃和1～2％合成硅石；中间层的厚度为14～30μm，由下述重量百分含量的原料配制成：87～96％均聚聚丙烯、3-10％低立体规则性聚烯烃、1-3％混合抗静电剂；下层厚度为2～5μm，由下述重量百分含量的原料配制成：86～96％共聚聚丙烯、3～12％低立体规则性聚烯烃和1～2％合成硅石。其中，混合抗静电剂各成分以重量百分比计包括：40～60％乙氧基化胺和40～60％甘油单硬脂酸酯。
本发明还提供高热封强度双向拉伸聚丙烯膜的制造方法，具体过程为：
(一)采用双向拉伸设备实施，工艺流程为：配料→挤出→铸片→纵向拉伸→横向拉伸→收卷。
(二)实施步骤
1、配料
按上述设计的原料投入不同的料罐，按设定的比例进行混料，混料可人工混料或设备混料。
2、挤出
中间层原料经过混料后流入双螺杆挤出机或单螺杆串联挤出机，上、下层料经过混料后流入各自辅助挤出机。三层料在模头汇聚后流出。挤出机作用：熔融、塑化、混炼、均匀定量挤出。挤出机温度：200～260℃。
3、铸片
铸片机的作用是将挤出机模头流出的树脂冷却成片材，使树脂的结晶度、晶体形态、晶体的大小达到理想状态，从而提高薄膜的物理性能，有利于纵向和横向的拉伸。铸片机冷却温度：18～35℃。
4、纵向拉伸
纵向拉伸的作用是将从铸片机过来的片材进行预热，并在一定的速度下，将片材纵向拉长，使聚合物分子进行纵向取向。为保证纵向收缩率，纵向拉伸的预热温度和拉伸温度尽可能低，拉伸倍率尽可能高，预热温度最佳：100～110℃、拉伸温度：70～100℃、拉伸倍率：480～530％。
5、横向拉伸
横向拉伸作用是将纵向拉伸过的片材通过设定的链条导轨在有较大的扩张角的拉伸区进行横向拉伸，同样使聚合物分子在横向取向。为保证横向收缩率，横向拉伸的预热温度和拉伸温度尽可能低，但温度过低容易出现脱夹和破膜的问题；预热温度最佳：158～190℃、拉伸温度：145～175℃、定型温度：135～160℃、拉伸倍率为800～1000％。
6、收卷
横拉出来的薄膜经过切边后再经过收卷机进行收卷。收卷工艺跟薄膜的性能有关，可跟据收卷情况设定收卷张力、衰减率、压辊压力调整，拉伸比为98-102％。
本发明通过在上、中、下膜层中添加适量的低立体规则性聚烯烃，并将热封层即上、下层的厚度控制在2～5μm制得的高热封强度双向拉伸聚丙烯膜，具有良好的物理机械性能；同时由于产品厚度较薄，对环保具有积极的意义；与现有其他热封膜相比，其具有良好的热封性能(在热封温度为130℃、热封时间为0.3秒的条件下，热封强度值为9～15N/15mm)、优异的薄膜挺度(纵向弹性模量为2300-2500MPa)，能够很好地满足食品包装的要求，且具有低廉的成本优势(13000元/吨)。
表1产品典型值
表2本发明高热封强度双向拉伸聚丙烯膜与其他热封膜性能及成本对比表
注：①该热封型双向拉伸聚丙烯薄膜是根据专利号ZL200810177464.4制得
附图说明
图1为本发明高热封强度双向拉伸聚丙烯膜的结构示意图
图中：1为上层，2为中层，3为下层。
具体实施方式
下面具体实施例对本发明的高热封强度双向拉伸聚丙烯膜及其制造方法作进一步说明。实施例1
生产厚度18μm薄膜。
配料：上层厚度为2μm，其中共聚聚丙烯96％、低立体规则性聚烯烃3％和合成硅石1％；中间层厚14μm，其中均聚聚丙烯96％、低立体规则性聚烯烃3％、混合抗静电剂1％，混合抗静电剂包括50％乙氧基化胺和50％甘油单硬脂酸酯；下层厚2μm，其中共聚聚丙烯86％、低立体规则性聚烯烃12％和2％合成硅石。
制膜：采用双向拉伸共挤工艺制得本发明的双向拉伸聚丙烯膜，其中挤出机温度：243℃；铸片机温度：18℃；纵向拉伸倍率：530％，纵拉预热温度：100℃，纵拉拉伸温度：84℃；横向拉伸倍率：900％，横拉预热温度：158℃，横拉拉伸温度：175℃，横拉定型温度：148℃；收卷拉伸比：98％。
经过测试，本发明产品在热封温度为130℃，热封时间为0.3秒的条件下，热封强度值为9N/15mm(参考GB/T12026-2000)，纵向弹性模量为2420MPa(参考GB/T 1040.1-2006)，能达到食品包装的要求。
实施例2
生产厚度30μm薄膜。
配料：上层厚3μm，其中共聚聚丙烯91％、低立体规则性聚烯烃7.5％和合成硅石1.5％；中间层厚24μm，其中均聚聚丙烯92％、低立体规则性聚烯烃6％、混合抗静电剂2％，混合抗静电剂包括40％乙氧基化胺和60％甘油单硬脂酸酯；下层厚3μm，其中共聚聚丙烯90％、低立体规则性聚烯烃8％和合成硅石2％。
制膜：采用双向拉伸共挤工艺制得本发明的双向拉伸聚丙烯膜，其中挤出机温度：200℃；铸片机温度：35℃；纵向拉伸倍率：480％，纵拉预热温度：105℃，纵拉拉伸温度：100℃；横向拉伸倍率：800％，横拉预热温度：180℃，横拉拉伸温度：155℃，横拉定型温度：135℃；收卷拉伸比：100％。
经过测试，本发明产品在热封温度为130℃，热封时间为0.3秒的条件下，热封强度值为12.5N/15mm(参考GB/T12026-2000)，纵向弹性模量为2300MPa(参考GB/T 1040.1-2006)，能达到食品包装的要求。
实施例3
生产厚度40μm薄膜。
配料：上层厚5μm，其中共聚聚丙烯86％、低立体规则性聚烯烃12％和合成硅石2％；中间层厚30μm，其中均聚聚丙烯87％、低立体规则性聚烯烃10％、混合抗静电剂3％，混合抗静电剂包括60％乙氧基化胺和40％甘油单硬脂酸酯；下层厚5μm，其中共聚聚丙烯96％、低立体规则性聚烯烃3％和合成硅石1％。
制膜：采用双向拉伸共挤工艺制得本发明的双向拉伸聚丙烯膜，其中挤出机温度：260℃；铸片机温度：23℃；纵向拉伸倍率：510％，纵拉预热温度：110℃，纵拉拉伸温度：70℃；横向拉伸倍率：1000％，横拉预热温度：190℃，横拉拉伸温度：145℃，横拉定型温度：160℃；收卷拉伸比：102％。
经过测试，本发明产品在热封温度为130℃，热封时间为0.3秒的条件下，热封强度值为15N/15mm(参考GB/T12026-2000)，纵向弹性模量为2500MPa(参考GB/T 1040.1-2006)，能达到食品包装的要求。
Claims (4)
1.一种高热封强度双向拉伸聚丙烯膜，其结构包括上层、中层、下层，共三层结构，其特征在于，上层由下述重量百分含量的原料配制成：86～96％共聚聚丙烯、3-12％低立体规则性聚烯烃和1～2％合成硅石；中间层由下述重量百分含量的原料配制成：87～96％均聚聚丙烯、3-10％低立体规则性聚烯烃、1-3％混合抗静电剂；下层由下述重量百分含量的原料配制成：86～96％共聚聚丙烯、3～12％低立体规则性聚烯烃和1～2％合成硅石。
2.如权利要求1所述的高热封强度双向拉伸聚丙烯膜，其特征在于，所述的混合抗静电剂各成分以重量百分比计包括：40～60％乙氧基化胺和40～60％甘油单硬脂酸酯。
3.如权利要求1所述的高热封强度双向拉伸聚丙烯膜，其特征在于，上层厚度为2～5μm，中间层厚度为14～30μm，下层厚度为2～5μm。
4.如权利要求1所述的高热封强度双向拉伸聚丙烯膜的制造方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
(1)配料
按上述设计的原料投入不同的料罐，按设定的比例进行混料，混料可人工混料或设备混料；
(2)挤出
中间层原料经过混料后流入双螺杆挤出机或单螺杆串联挤出机，上层、下层料经过混料后流入各自辅助挤出机，三层料在模头汇聚后流出，挤出机温度为200～260℃；
(3)铸片
将上述挤出机模头流出的树脂冷却成片材，使树脂的结晶度、晶体形态、晶体的大小达到理想状态，从而提高薄膜的物理性能，有利于纵向和横向的拉伸，铸片机冷却温度为18～35℃；
(4)纵向拉伸
将从铸片机过来的片材进行预热，并在一定的速度下，将片材纵向拉长，使聚合物分子进行纵向取向，为保证纵向收缩率，纵向拉伸的预热温度和拉伸温度尽可能低，拉伸倍率尽可能高，预热温度为100～110℃，拉伸温度为70～100℃，拉伸倍率为480～530％；
(5)横向拉伸
将纵向拉伸过的片材通过设定的链条导轨在有较大的扩张角的拉伸区进行横向拉伸，同样使聚合物分子在横向取向，为保证横向收缩率，横向拉伸的预热温度和拉伸温度尽可能低，但温度过低容易出现脱夹和破膜的问题；预热温度为158～190℃，拉伸温度为145～175℃，定型温度为135～160℃，拉伸倍率为800～1000％；
(6)收卷
横拉出来的薄膜经过切边后再经过收卷机进行收卷，收卷工艺跟薄膜的性能有关，可跟据收卷情况设定收卷张力、衰减率、压辊压力调整，拉伸比为98-102％。
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