CN107415393B - 一种用于高速灌装机用密封条的制备膜及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于高速灌装机用密封条的制备膜，包括依次粘结的第一共挤膜层、淋膜PE层及第二共挤膜层；所述制备膜的厚度为70‑100um。还公开了膜的制备方法，通过两个九层共挤吹膜设备分别吹出两片30‑40um的共挤膜，再通过挤复设备使用10‑20um的淋膜PE将两片30‑40um的共挤膜粘结在一起。通过该种工艺生产出来的膜，提高了剥离强度，降低了断裂伸长率使得可以适用于高速灌装机设备，提高了效率；另外整个膜里面没有胶水、溶剂等材料，减少了VOC的挥发，减少了污染，改善了环境。

Description

一种用于高速灌装机用密封条的制备膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种用于高速灌装机用密封条的制备膜及其制备方法。
背景技术
目前市场上使用的密封条(用于密封无菌包装盒/袋的密封条)有两种，一种是通过多层共挤设备直接吹塑而成，简称PPP条，组成材料包括PE、TIE、PA或者EVOH阻隔材料等，该方法生产出来的密封条其断裂伸长率高，所以切断性不足只能适用于中低速机器，对于24000包/小时甚至更高速度的高速机不适用；另一种是在BOPET两边使用挤复设备淋上PE，简称MPM条，组成材料包括BOPET、PE等；直接通过挤复淋膜的方式生产，该方法生产出来的密封条可以适用于高速机，但PET和PE之间的剥离强度不高，会影响成品的适用性。PPP条在高速灌装机上切断性不是很理想，MPM条的剥离强度难达到标准要求。
申请公布号为CN 106113853 A的专利：一种用于液态包装盒的多层共挤密封条及生产方法，其制备方法采用共挤的形式，将不同原料在熔融状态下通过吹膜机模头共同挤出，得到层次分明的密封条。该密封条共七层结构，从上到下依次为第一PE层、第二PE层、第三PA层、第四PA层、第五PA层、第六PE层和第七PE层。其方法减少了复合的加工工序，避免了因复合而引起的溶剂残留等问题。但其仍为共挤生产而成，无法避免断裂伸长率不高，所以切断性不足只能适用于中低速机器。申请公布号为CN 106183294 A的专利：一种用于制作液体包装密封条的复合薄膜材料及其制备方法，其包括双面电晕双向拉伸聚酯薄膜层，双面电晕双向拉伸聚酯薄膜层其中一面依次复合有第一茂金属聚乙烯树脂薄膜层、第一低密度聚乙烯树脂薄膜层、第二茂金属聚乙烯树脂薄膜层，双面电晕双向拉伸聚酯薄膜层另一面依次复合有第三茂金属聚乙烯树脂薄膜层、第二低密度聚乙烯树脂薄膜层、第四茂金属聚乙烯树脂薄膜层，其提高剥离强度的方式是通过麻面冷却辊使得复合薄膜材料表面粗糙度增大，摩擦系数减小，而降低复合薄膜材料表面的摩擦系数有利于增加复合薄膜材料与液体包装袋塑料薄膜之间的结合面，有利于提高它们之间的粘合的方式，膜里面有胶水、溶剂等材料，VOC挥发较高。授权公布号为CN 203246150 U的专利：一种适用于纸基复合无菌包装的塑料密封条，其由5层结构复合而成，中间层为双向拉伸聚酯膜，复合层为低密度聚乙烯。内层是直接与所述的聚酯膜中间层复合的低密度聚乙烯，外层是与包装液体接触的茂金属聚乙烯。其提高切断性的方式是用双向拉伸聚酯膜外复合低密度聚乙烯层和茂金属聚乙烯层的结构，但其仍为复合的生产工艺，成品的剥离强度不高，会影响其适用性。
发明内容
本发明主要解决的技术问题在于，提供一种用于高速灌装机用密封条的制备膜，满足剥离强度要求同时，能够在高速灌装机上进行使用。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种用于高速灌装机用密封条的制备膜，包括依次粘结的第一共挤膜层、淋膜PE层及第二共挤膜层；所述制备膜的厚度为70-100um。这样生产出来的膜其厚度依然与以前的膜厚相同，但这样制成的膜里面没有胶水、溶剂等材料，减少了VOC的挥发，减少了污染，改善了环境。
作为本发明一种用于高速灌装机用密封条的制备膜的进一步改进，第一共挤膜层与第二共挤膜层相同，包括依次设置的第一PE层、第一粘合层、阻隔树脂层、第二粘合层和第二PE层吹膜共挤制得。
作为本发明一种用于高速灌装机用密封条的制备膜的进一步改进，阻隔树脂层中所用树脂为PA或EVOH。
作为本发明一种用于高速灌装机用密封条的制备膜的进一步改进，第一粘合层和第二粘合层中的树脂为通过在HDPE和PA6挤出造粒时加入引发剂2,5-二甲基-2,5-二叔丁基过氧己烷制成的HDPE-g-MAH-g-PA6。
作为本发明一种用于高速灌装机用密封条的制备膜的进一步改进，共挤造粒的HDPE和PA6的质量比为：15％HDPE、85％PA6。
作为本发明一种用于高速灌装机用密封条的制备膜的进一步改进，第一共挤膜层与所述第二共挤膜层的厚度均为30-40um，所述淋膜PE层厚度为10-20um。
作为本发明一种用于高速灌装机用密封条的制备膜的进一步改进，粘合层所用材质为PE接枝马来酸酐的聚合物。
制备用于高速灌装机用密封条的制备膜的方法，包括如下工艺步骤：通过两个九层共挤吹膜设备分别吹出两片30-40um的共挤膜，再通过挤复设备使用10-20um的淋膜PE将两片30-40um的共挤膜粘结在一起。使用共挤出设备吹出30-40um的共挤膜，材料包括PE、TIE、PA或者EVOH阻隔材料，因为做这么薄的产品，需要通过增加线速度的方式来实现，线速度提高以后(之前的吹膜线速度是30m/min，现在吹膜60-70m/min)，分子的取向行为增加，使得分子定向排列，增加了薄膜的机械强度，也降低了薄膜的伸长率；该工艺只会涉及到PE和PE之间的粘结，所以相对比较容易解决剥离强度的问题，并且也没有溶剂胶水等化学物质，对保护环境也有好的贡献。淋膜的线速度100m/min，加上现在吹膜(膜厚小了)线速度提高了2倍左右，因此整体的生产效率提高了3倍不止。
作为本发明制备用于高速灌装机用密封条的制备膜的方法的进一步改进，粘合层中的树脂HDPE-g-MAH-g-PA6的制备过程如下：将PA6和HDPE在80℃的烘箱中烘干24小时后冷却至室温；取0.5份MAH溶于100mL丙酮中后加入0.1份2,5-二甲基-2,5-二叔丁基过氧己烷形成丙酮溶液，将质量比占85％的PA6和质量比占15％的HDPE混匀后分别加入丙酮溶液，用平行双螺杆机挤出造粒，螺杆转速为60r/min，挤出机1～7区的温度分别设置为185℃、200℃、210℃、220℃、220℃、215℃、205℃，机头温度为195℃。造粒过程中的反应机理如下：2,5-二甲基-2,5-二叔丁基过氧己烷(结构式见式(1))首先均裂成初级自由基，见式(2)，然后该初级自由基抢夺HDPE主链上的一氢原子，形成大分子自由基PH-HD·，见式(3)，大分子自由基PH-HD·与MAH双键上的一氢原子形成PE-HD-g-MAH，见式(4)；PE-HD-g-MAH的酸酐基团与PA6的端氨基缩合反应形成HDPE-g-MAH-g-PA6，见式(5)和(6)。
PA6和HDPE的共混物随着HDPE的含量增加，其剥离强度先升后降，当HDPE的含量为20％～25％时，剥离强度最高，这是因为引发剂2,5-二甲基-2,5-二叔丁基过氧己烷受热分解产生初级自由基，该自由基夺取HDPE的一个氢原子后，产生了大分子自由基PH－HD·，然后大分子自由基PH-HD·与MAH形成PE-HD-g-MAH，接着PE-HD-g-MAH的酸酐基团可以和PA6的端氨基发生缩合反应，形成PA6-g-MAH-g-HDPE的接枝聚合物。该接枝聚合物增强了分散相HDPE与连续相PA6之间的界面黏结强度，细化了分散相HDPE在基体PA6中的分布。在受到外力作用时，由于分散相HDPE与连续相PA6之间的界面黏结作用，HDPE粒子很难从连续相PA6中脱离出来，因此其剥离强度得到提高。但是过多HDPE的加入会使产生的PE-HD-g-MAH数量不够用，从而造成分散相HDPE与连续相PA6之间的相容性变差，使得共混体系的剥离强度下降。
随着HDPE含量的增加，PA6和HDPE的共混物的拉伸强度呈现先降低后升高的趋势，在HDPE含量为％40时，其拉伸强度达到54.01MPa。共混物的断裂伸长率呈先降低后上升接着再下降的变化趋势，在HDPE含量为30％时，其断裂伸长率达到最大值。由于MAH加入时恒定，在加入HDPE含量为10％时，其量较少，故由引发剂引发产生的大分子自由基PH-HD·也比较少，故生成的PE-HD-g-MAH数量比较少，PA6和HDPE的相容性比较差，使得拉伸强度和断裂伸长率下降。随着HDPE的含量增加，其被引发剂引发产生大分子自由基PH-HD·比较多，在熔融共混中，大分子自由基PH-HD·和MAH充分反应，形成了PE-HD-g-MAH接枝物，提高了PA6和HDPE之间的相容性，并促进了HDPE的分散，抑制了分散相粒子的聚集；并且PE-HD-g-MAH的酸酐基团与PA6的端氨基发生缩合反应形成PH-HD-g-PA6接枝高聚物，增强了分散相HDPE与连续相PA6之间的界面黏结力，使其在受到外力作用时，共混体系的分子链段间不容易进行滑移，拉伸过程中所需的外力增大；另一方面，分散相HDPE可以作为基体PA6的应力集中点，在受到外力作用时容易诱发周围基体产生银纹—剪切带吸收能量，故其拉伸强度和断裂伸长率增大。为了兼顾低断裂伸长率和高剥离强度，选择HDPE含量重量比为15％时为本发明优选方案。
本发明的有益效果有：
1、生产出来的膜其厚度依然与以前的膜厚相同，但制成的膜里面没有胶水、溶剂等材料，减少了VOC的挥发，减少了污染，改善了环境。
2、使用共挤出设备吹出30-40um的共挤膜，线速度提高，分子的取向行为增加，使得分子定向排列，薄膜的机械强度从原来的35Mpa增加到了50Mpa以上，薄膜的断裂伸长率从原来的235％降到了150％以下，切断性好能用于高速灌装机上。
3、之前的吹膜线速度是30m/min，现在吹膜60-70m/min；淋膜的线速度100m/min，因此整体的生产效率提高了3倍不止。
4、该工艺只会涉及到PE和PE之间的粘结，所以相对比较容易解决剥离强度的问题，MPM条的剥离强度在3N/7.5mm，该工艺生产的膜剥离强度在5N/7.5mm以上，并且也没有溶剂胶水等化学物质，对保护环境也有好的贡献。
附图说明
图1为本发明一种用于高速灌装机用密封条的制备膜实施例一的层次结构示意图；
图2为图1中第一共挤膜层或第二共挤膜层的结构示意图。
图中：1、第一共挤膜层 2、淋膜PE层 3、第二共挤膜层 4、第一PE层 5、第一粘合层6、阻隔树脂层 7、第二粘合层 8、第二PE层。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
本发明所涉及的各物质的中英文对照如下：
PE 聚乙烯
TIE 粘合层
PA 尼龙
EVOH 乙烯-乙烯醇共聚物
BOPET 双向拉伸聚对苯二甲酸乙二醇酯
MPM条 在BOPET两边使用挤复设备淋上PE
VOC 挥发性有机化合物
PA6 尼龙6，即聚己内酰胺
MAH 马来酸酐
HDPE 高密度聚乙烯
实施例一：
如图1、图2所示，一种用于高速灌装机用密封条的制备膜，包括依次粘结的第一共挤膜层1、淋膜PE层2及第二共挤膜层3；所述制备膜的厚度为80um。第一共挤膜层1与第二共挤膜层3相同，包括依次设置的第一PE层4、第一粘合层5、阻隔树脂层6、第二粘合层7和第二PE层8吹膜共挤制得。阻隔树脂层6中所用树脂为PA或EVOH。第一共挤膜层1与所述第二共挤膜层3的厚度均为30um，所述淋膜PE层2厚度为20um。第一粘合层和第二粘合层中的树脂为通过在HDPE和PA6挤出造粒时加入引发剂2,5-二甲基-2,5-二叔丁基过氧己烷制成的HDPE-g-MAH-g-PA6。共挤造粒的HDPE和PA6的质量比为：15％HDPE、85％PA6。
制备用于高速灌装机用密封条的制备膜的方法，包括如下工艺步骤：通过两个九层共挤吹膜设备分别吹出两片30um的共挤膜，再通过挤复设备使用20um的淋膜PE将两片30um的共挤膜粘结在一起。粘合层中的树脂HDPE-g-MAH-g-PA6的制备过程如下：将PA6和HDPE在80℃的烘箱中烘干24小时后冷却至室温；取0.5份MAH溶于100mL丙酮中后加入0.1份2,5-二甲基-2,5-二叔丁基过氧己烷形成丙酮溶液，将质量比占85％的PA6和质量比占15％的HDPE混匀后分别加入丙酮溶液，用平行双螺杆机挤出造粒，螺杆转速为60r/min，挤出机1～7区的温度分别设置为185℃、200℃、210℃、220℃、220℃、215℃、205℃，机头温度为195℃。经测试，此制备膜的机械强度为75Mpa，断裂伸长率为123％，剥离强度为7.4N/7.5mm。
实施例二：
与实施例一的不同在于：制备膜的厚度为90um，第一共挤膜层1与所述第二共挤膜层3的厚度均为35um，所述淋膜PE层2厚度为20um。此制备膜的机械强度为83Mpa，断裂伸长率为105％，剥离强度为8.1N/7.5mm。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种用于高速灌装机用密封条的制备膜，包括依次粘结的第一共挤膜层、淋膜PE层及第二共挤膜层；所述制备膜的厚度为70-100μm；所述第一共挤膜层与第二共挤膜层相同，包括依次设置的第一PE层、第一粘合层、阻隔树脂层、第二粘合层和第二PE层吹膜共挤制得；所述阻隔树脂层中所用树脂为PA或EVOH；所述第一粘合层和第二粘合层中的树脂为通过在HDPE和PA6挤出造粒时加入引发剂2,5-二甲基-2,5-二叔丁基过氧己烷及MAH制成的HDPE-g-MAH-g-PA6。
2.根据权利要求1所述的用于高速灌装机用密封条的制备膜，其特征在于，共挤造粒的HDPE和PA6的质量比为：15%HDPE、85%PA6。
3.根据权利要求1所述的用于高速灌装机用密封条的制备膜，其特征在于，所述第一共挤膜层与所述第二共挤膜层的厚度均为30-40μm，所述淋膜PE层厚度为10-20μm。
4.制备如权利要求1至3中任一项所述的用于高速灌装机用密封条的制备膜的方法，其特征在于，包括如下工艺步骤：通过两个九层共挤吹膜设备分别吹出两片30-40μm的共挤膜，再通过挤复设备使用10-20μm的淋膜PE将两片30-40μm 的共挤膜粘结在一起。
5.根据权利要求4所述的制备用于高速灌装机用密封条的制备膜的方法，其特征在于，粘合层中的树脂HDPE-g-MAH-g-PA6的制备过程如下：将PA6和HDPE在80℃的烘箱中烘干24小时后冷却至室温；取0.5份MAH溶于100mL丙酮中后加入0.1份2,5-二甲基-2,5-二叔丁基过氧己烷形成丙酮溶液，将质量比占85%的PA6和质量比占15%的HDPE混匀后分别加入丙酮溶液，用平行双螺杆机挤出造粒，螺杆转速为60r/min，挤出机1~7区的温度分别设置为185℃、200℃、210℃、220℃、220℃、215℃、205℃ ，机头温度为195℃；其中，吹膜速度为60-70m/min，淋膜的线速度为100m/min。
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