CN102059836A - 一种热收缩双向拉伸薄膜 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种热收缩双向拉伸薄膜，该薄膜共有三层总厚度20～23微米，其中表层厚0.5～1.5微米，芯层厚19～22微米，里层厚0.5～1.5微米。表层按重量百分比由以下组分组成：共聚聚丙烯树脂97％～99％、润滑剂0.5％～2％、抗粘连剂0.1％～1％；芯层由以下组分组成：均聚聚丙烯树脂80％～93％、抗静电剂0.3％～3％、晶体调节剂0.1％～0.5％、表面活性剂1％～2％、增刚剂5％～18％、润滑剂0.5％～1％；里层由以下组分组成：共聚聚丙烯树脂97％～99％、润滑剂0.5％～2％、抗粘连剂0.1％～1％。该薄膜具有稳定的热收缩率，热收缩率随存储时间的变化小。

Description

一种热收缩双向拉伸薄膜 

技术领域

本发明属于热收缩拉伸薄膜技术领域。特别涉及一种热收缩双向拉伸薄膜。 

背景技术

2003年6月25日公开号为1425549的中国发明公开了一种用泡管法生产双向拉伸聚丙烯烟用薄膜的方法，该方法包括如下工序：聚丙烯树脂及功能母料的按特定比例混配，在挤出机上通过共挤模头挤出初管膜，对初管膜进行骤冷，然后在温度为260℃-400℃的预热烘箱内预热，在温度为510℃-300℃烘箱内进行横向吹胀和纵向拉伸，拉伸温度为135℃-150℃，其纵向拉伸倍数为6.5-8.0，横向拉伸倍数为5.0-8.0；对泡膜进行风环冷却、收卷、分切、复卷、再次分切。这种生产工艺同现有的平拉法双向拉伸聚丙烯烟用薄膜生产技术相比产品有较高的热收缩性，能够满足烟用膜的要求。 

2010年8月4日公开号为101791889A的中国发明公开了一种耐高温隔离双向拉伸聚丙烯薄膜及其制造方法，属于双向拉伸聚丙烯薄膜加工技术领域，包括上表层、芯层、下表层，所述上表层选用重量百分比分别为均聚聚丙烯94-96％、防粘剂4-6％的组分配制而成；芯层选用重量百分比分别为均聚聚丙烯97-98％，爽滑剂2-3％的组分配制而成；下表层选用重量百分比分别为均聚聚丙烯94-96％、防粘剂4-6％的组分配制而成。本发明耐高温隔离双向拉伸聚丙烯薄膜相比通用型双向拉伸聚丙烯薄膜具有更高的熔点，更低热收缩率，能满足电子工业电路板和塑料装饰板隔离功能这一特殊用途。 

上述现有技术通过工艺或配方及工艺的结合获得所需求的或高或低的热收缩率的双向拉伸聚丙烯薄膜，但这些技术没有涉及到薄膜的热收缩性能的稳定性问题。事实上，薄膜的储存、运输及使用过程对薄膜的热收缩性能的稳定性有很高的要求。 

以香烟硬盒包装的BOPP薄膜为例，与一般塑料薄膜不同的是由于工艺和配方的特殊性，特别是对于高收缩BOPP烟膜，由于生产配方中加入了大量增刚母料，更增加了烟膜使用性能的不稳定性。其中影响较大的控制指标是热收缩率，热收缩率定义为薄膜在一定温度条件下和时间内薄膜尺寸的变化率。薄膜的热收缩性能是大多数包装薄膜需要获得的亮丽包装效果的共同要求。用于香烟硬盒包装的BOPP薄膜要求具有较大的热收 缩性能，以保证包装的紧贴平整。 

在双向拉伸过程中，高分子链沿外力方向发生取向和结晶。根据熵增原理，高分子长链总有一种回到无规线团状态的趋势，这种趋势导致薄膜的收缩是取向的逆过程。因此，薄膜的热收缩率与薄膜的取向度和取向过程中的结晶有很大关系【1】。在烟膜存储和运输的期间，自发的解取向过程会逐渐发生，这个规律也符合高分子材料蠕变的时温等效原理。如果烟膜存储时间长或者存储温度偏高，都可能导致烟膜的热收缩率衰减过大，而影响香烟的包装效果，在夏天出现的这种情况可能性更大。因此，通过温度和拉伸比等工艺调节取向度获得高的热收缩率具有很大的不稳定性。 

发明内容

本发明克服现有技术中热收缩双向拉伸薄膜收缩率不稳定的缺点，提供一种具有稳定的热收缩率，热收缩率随存储时间的变化小的热收缩双向拉伸薄膜。 

本发明的目的是这样实现的： 

本发明的热收缩双向拉伸薄膜，该薄膜共有三层，总厚度20～23微米，其中表层厚0.5～1.5微米，芯层厚19～22微米，里层厚0.5～1.5微米。表层按重量百分比由以下组分组成：共聚聚丙烯树脂97％～99％、润滑剂0.5％～2％、抗粘连剂0.1％～1％；芯层按重量百分比由以下组分组成：均聚聚丙烯树脂80％～93％、抗静电剂0.3％～3％、晶体调节剂0.1％～0.5％、表面活性剂1％～2％、增刚剂5％～18％、润滑剂0.5％～1％；里层按重量百分比由以下组分组成：共聚聚丙烯树脂97％～99％、润滑剂0.5％～2％、抗粘连剂0.1％～1％。 

其中，芯层的抗静电剂选自硝酸3-(硬脂酰氨基)丙基二甲基β-羟乙基铵、甲基硫酸(3-月桂酰氨基丙基)三甲基铵、磷酸二氢硬脂酰氨基二甲基β-羟乙基盐、N-(3-烷氧基-2-羟基丙基)单乙醇胺、C13-C16烷基二乙醇胺、C14-C18烷基二乙醇胺、十八烷基二乙醇胺、羟乙基烷基胺与高级脂肪醇和二氧化硅的复配物、聚氧乙烯十二烷基胺、月桂(十二烷)基硫酸酯钠以及二月桂基磷酸酯钠的其中一种或两种以上的混合。 

芯层的晶体调节剂选自芳香基磷酸酯盐、苯甲酸盐、对苯二甲酸(取代)环己酰胺、Millad 3988、NA-11、二苄叉山梨醇及其衍生物、1，3或2，4-对氯二苄叉山梨糖醇、已二酸、气相法纳米二氧化硅以及纳米碳酸钙的其中一种或两种以上的混合。 

芯层的表面活性剂选自山梨醇酐单月桂酸酯、单硬脂酸甘油酯、双硬脂酸甘油酯、山梨醇酐单硬脂酸酯、山梨醇酐单油酸酯、油酸单甘油酯、二聚甘油单硬脂酸酯、三聚甘油单硬脂酸酯、聚环氧乙烷(20)甘油单硬脂酸酯、聚环氧乙烷(5)甘油单硬脂酸酯、 聚环氧乙烷(5)甘油单油酸酯以及聚环氧乙烷(20)甘油单油酸酯的其中一种或两种以上的混合。 

芯层的增刚剂选自C5氢化石油树脂、C9氢化石油树脂、C5/C9氢化石油树脂共聚物、脂环氢化石油树脂、氢化改性松香、氢化松香的其中一种或两种以上的混合。 

表层、里层所用的润滑剂选自芥酸酰胺、油酸酰胺、硬脂酸酰胺、山芋酸酰胺、油酰基棕榈酸酰胺、乙撑双硬脂酸酰胺、硬脂酸硬脂酰胺、硬脂酸芥酸酰胺、乙撑双油酸酰胺、聚酰胺蜡、硅油、硅酮、硬脂酸、硬脂醇、季戊四醇硬脂酸酯、蒙旦蜡、聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、石蜡以及氧化聚乙烯蜡的其中一种或两种以上的混合。 

表层和里层所用的抗粘连剂选自碳酸钙、硫酸钡、硅酸盐、滑石粉、合成硅石、天然硅石、合成树脂、二氧化硅、交联聚甲基丙烯酸甲酯、交联硅树脂、玻璃微珠的其中一种或两种以上的混合。 

本发明的有益效果是： 

由于本发明的热收缩双向拉伸薄膜芯层采用了晶体调节剂，表层和里层采用了润滑剂协同作用，使薄膜中取向的结晶更加完善，纤维晶状的耐热性提高，在明显提高薄膜热收缩率的同时，改善了热收缩率的稳定性，特别使夏季高温下薄膜的热收缩率有较大比例的提高，钝化了热收缩率对温度的敏感性，显著减缓了薄膜热收缩率衰减，有利于延长薄膜的存放时间，防止了由于热收缩率低于控制标准而产生的质量问题。对照生产控制检测指标表明本发明在其它如力学性能、光泽度、雾度、热封性能、爽滑性能以及加工性能也能得到保证。 

具体实施方式

实施例：BOPP烟膜的制备 

按照表1的配方按重量百分比称取各组分，混合。 

表1各层薄膜配方(下述各组分含量为重量百分比，以各层薄膜总质量为基准) 

上述实施例中各组分为本领域常规产品，没有特别限制，均可从市场上购得。 

BOPP烟膜的制备方法为本领域技术人员所公知，没有特别限制，一般采用逐次双向拉伸工艺，逐次拉伸法是将挤出的PP片材先经过纵向拉伸、后横向拉伸来完成二次取向过程。生产过程中主要控制的工艺参数有生产线速度、温度、拉伸比等。生产设备为德国布鲁克纳公司的三层挤出机和双向拉伸机组，生产步骤及主要工艺参数如下： 

a.按重量百分比称取各组分，混合；b.将所有组分加入到挤出机中进行熔融、混合和挤出流延到急冷辊上，温度为20℃～50℃；c.纵向拉伸预热，温度80℃-150℃，纵向拉 伸，温度70℃-150℃；纵向拉伸定型，温度：20℃-80℃，纵向拉伸倍数：1.5-8.5倍；d.横向拉伸预热，温度：120℃-175℃；横向拉伸，温度：130℃-170℃；横向拉伸定型，温度：100℃-160℃；e.牵引测厚度；f.收卷；g.时效处理。 

其中主挤出机、共挤出机各段加热温度，为本领域技术人员所公知，没有特别限制，一般控制在200℃-280℃。 

挤出机主挤出机、共挤出机的螺杆转速根据BOPP薄膜芯层和里外两层的厚度比例而定，控制在200-500转/分钟。 

收卷的张力为本领域技术人员所公知，合适张力即可，没有特别限制。 

时效处理手段为本领域技术人员所公知，没有特别限制。一般在室温条件下，静置2-30天。 

上述实施例各层膜的厚度均为：表层0.8微米，芯层19.4微米，里层0.8微米。 

薄膜各层厚度为本领域技术人员所公知，用上述制备方法，只需调整所需厚度的控制值则可获得要求的厚度，一般厚度控制在：总厚度20～23微米，其中表层厚0.5～1.5微米，芯层厚19～22微米，里层厚0.5～1.5微米。 

本发明效果评价： 

热收缩双向拉伸薄膜的性能通过多项检测指标来评估，如烟膜的综合性能包括热收缩率、弹性模量、拉伸强度、断裂伸长率、表面光泽度、雾度、摩擦因数、热封强度等。表2、表3所示是常规产品与本发明的产品在产品下线和3个月时的指标对照。 

表2下线即测对照表 

表3  90天对照表 

注：MD表示纵向，TD表示横向。 

其中参考例为常规产品，其组分和含量见表4。 

表4参考例组分及含量 

从表2、表3可以发现，无需对生产工艺进行特别的调整，本发明对BOPP烟膜的力学性能、光学性能、热封性能、爽滑性能等均没有负面影响，所有指标均在检测控制的波动范围内。 

同时从上表2、表3可以发现，相对常规产品，本发明烟膜的热收缩率有所提高，而且随着时间的推移，热收缩率的稳定性也有明显的提高。 

上述实施例使用的测试设备为： 

摩擦因数仪，RASAN型；光泽度计，D48-7型；雾度计，M57型；热封机，HSG/ETK型；烘箱，FED-53型。以上测试设备均为德国ROSAND精密仪器有限公司生产。 

上述实施例性能测试标准： 

采用DIN 53-457测定力学性能； 

采用DIN 53 375测定薄膜的表面摩擦特性； 

采用ASTM D 2457-90测定薄膜的表面光学性能； 

采用ASTM D 1003-92测定薄膜的不透明性； 

采用BMS TT 01测定薄膜的热封强度； 

采用BMS TT 02测定薄膜的尺寸稳定性即横向/纵向热收缩率。 

参考文献 

[1]吴增青，涂志刚，BOPP薄膜生产过程中的取向与结晶，包装工程，2002，23(4)：35-36，39。 

Claims (7)

1.一种热收缩双向拉伸薄膜，其特征是，该薄膜共有三层，总厚度20～23微米，其中表层厚0.5～1.5微米，芯层厚19～22微米，里层厚0.5～1.5微米；表层按重量百分比由以下组分组成：共聚聚丙烯树脂97％～99％、润滑剂0.5％～2％、抗粘连剂0.1％～1％；芯层按重量百分比由以下组分组成：均聚聚丙烯树脂80％～93％、抗静电剂0.3％～3％、晶体调节剂0.1％～0.5％、表面活性剂1％～2％、增刚剂5％～18％、润滑剂0.5％～1％；里层按重量百分比由以下组分组成：共聚聚丙烯树脂97％～99％、润滑剂0.5％～2％、抗粘连剂0.1％～1％。

2.根据权利要求1所述的热收缩双向拉伸薄膜，其特征在于：所述芯层的抗静电剂选自硝酸3-(硬脂酰氨基)丙基二甲基β-羟乙基铵、甲基硫酸(3-月桂酰氨基丙基)三甲基铵、磷酸二氢硬脂酰氨基二甲基β-羟乙基盐、N-(3-烷氧基-2-羟基丙基)单乙醇胺、C13-C16烷基二乙醇胺、C14-C18烷基二乙醇胺、十八烷基二乙醇胺、羟乙基烷基胺与高级脂肪醇和二氧化硅的复配物、聚氧乙烯十二烷基胺、月桂(十二烷)基硫酸酯钠以及二月桂基磷酸酯钠的其中一种或两种以上的混合。

3.根据权利要求1所述的热收缩双向拉伸薄膜，其特征在于：所述芯层的晶体调节剂选自芳香基磷酸酯盐、苯甲酸盐、对苯二甲酸(取代)环己酰胺、Millad3988、NA-11、二苄叉山梨醇及其衍生物、1，3或2，4-对氯二苄叉山梨糖醇、已二酸、气相法纳米二氧化硅以及纳米碳酸钙的其中一种或两种以上的混合。

4.根据权利要求1所述的热收缩双向拉伸薄膜，其特征在于：所述芯层的表面活性剂选自山梨醇酐单月桂酸酯、单硬脂酸甘油酯、双硬脂酸甘油酯、山梨醇酐单硬脂酸酯、山梨醇酐单油酸酯、油酸单甘油酯、二聚甘油单硬脂酸酯、三聚甘油单硬脂酸酯、聚环氧乙烷(20)甘油单硬脂酸酯、聚环氧乙烷(5)甘油单硬脂酸酯、聚环氧乙烷(5)甘油单油酸酯以及聚环氧乙烷(20)甘油单油酸酯的其中一种或两种以上的混合。

5.根据权利要求1所述的热收缩双向拉伸薄膜，其特征在于：所述芯层的增刚剂选自C5氢化石油树脂、C9氢化石油树脂、C5/C9氢化石油树脂共聚物、脂环氢化石油树脂、氢化改性松香、氢化松香的其中一种或两种以上的混合。

6.根据权利要求1所述的热收缩双向拉伸薄膜，其特征在于：所述润滑剂选自芥酸酰胺、油酸酰胺、硬脂酸酰胺、山芋酸酰胺、油酰基棕榈酸酰胺、乙撑双硬脂酸酰胺、硬脂酸硬脂酰胺、硬脂酸芥酸酰胺、乙撑双油酸酰胺、聚酰胺蜡、硅油、硅酮、硬脂酸、硬脂醇、季戊四醇硬脂酸酯、蒙旦蜡、聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、石蜡以及氧化聚乙烯蜡的其中一种或两种以上的混合。

7.根据权利要求1所述的热收缩双向拉伸薄膜，其特征在于：所述抗粘连剂选自碳酸钙、硫酸钡、硅酸盐、滑石粉、合成硅石、天然硅石、合成树脂、二氧化硅、交联聚甲基丙烯酸甲酯、交联硅树脂、玻璃微珠的其中一种或两种以上的混合。