专利名称：可热封功能性拉伸薄膜的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具有可热封功能性拉伸薄膜，特别涉及一种热封强度>3N/15mm， 厚度在> 0. 010和< 0. 150毫米范围内，由单层或两层或两层以上的聚烯烃树脂辅助共混工艺，采用吹塑或流延挤出拉伸或共挤出拉伸工艺获得的可热封单向或双向拉伸薄膜。这种包装材料，可广泛用于食品、日用品、化妆品、化工产品、农药、军工、医药产品的袋及自动充填式密封包装，凹版、柔版印刷薄膜的袋及自动充填式密封包装，特别适合干式复合、湿式复合、挤出复合加工条件下各种热封材料的应用。
背景技术：
随着高聚物新型材料的不断出现和市场上对高聚物挤出产品性能要求的不断提高，普通的聚烯烃拉伸薄膜因其热封性能的局限性，已经无法满足制品简化工序、加工性能和外观、低碳排放的环境友好性等方面的特殊要求。安全、轻量化、超薄化、新材料应运而生。可热封聚烯烃拉伸薄膜顺应了软包装材料及技术的发展主流。与此同时，人们对高性能软包装材料的热封性提出了更高的可量化要求。聚烯烃拉伸薄膜中BOPP薄膜是一种非常重要的软包装材料，应用十分广泛。BOPP 膜无色、无嗅、无味、无毒，并具有高拉伸强度、冲击强度、刚性、强韧性和良好的透明性。 BOPP薄膜表面能低，涂胶或印刷前需进行电晕处理。可是，BOPP膜经电晕处理后，有良好的印刷适应性，可以套色印刷而得到精美的外观效果，因而常用作复合薄膜的面层材料。BOPP 膜也有不足，如容易累积静电、没有热封性等。目前，可热封聚烯烃拉伸薄膜以其强度高、透明、光学性能好、密封性好、耐久性长、可直接印刷、复合适应性强、包装简便、成本低和适用范围广等特色，已成为市场需求量最大的包装材料。现有技术中，聚烯烃双向拉伸薄膜可以用管膜法或平膜法生产。为了获得可热封的BOPP薄膜，可以在BOPP薄膜表面电晕处理后涂布可热封树脂胶液，如PVDC乳胶、EVA乳胶等，也可涂布溶剂胶，还可采用挤出涂布或多层复合的方法生产可热封BOPP膜，成本很高，并且对环境友好性差。并且其热封强度都比较低，一般热封强度> 3N/15mm;聚烯烃单向拉伸薄膜通常是通过管膜法或平膜法单向拉伸获得的，但可热封的聚烯烃单向拉伸薄膜目前还没有。要想真正开发一种性能价格比优越的软包装材料却不容易。虽然拉伸可以赋予包装薄膜更高的机械强度、挺度和优异的光学性能被作为软包装印刷基材而得到广泛应用，但是如果不能显著改善材料的热封性能，将严重制约绿色印刷的发展。因此，要获得热封性能更加优异的拉伸薄膜，其加工方法和材料必须向新的技术领域发展，有全新的突破。
发明内容
本发明提供一种热封强度> 3N/15mm的可热封聚烯烃拉伸薄膜，其目的是要解决聚烯烃材料因拉伸后热封性下降且热封强度方向性差异大等原因，在拉伸成型条件下难以稳定和控制热封性能的技术难题。为达到上述目的，本发明采用的技术方案是一种厚度在彡0.010和<0. 150毫米范围内，热封强度> 3N/15mm的可热封聚烯烃拉伸薄膜，其创新在于(1)其基本结构为A ；Ai-Bj ；Ai-Ck-Bj ；式中A表示单层膜；Ai表示多层膜的外层；Bj表示多层膜的内层；Ck表示多层膜的中层；其中，下标i、j和k分别表示树脂层数量，i = 0、1、2、3…，j = 0、1、2、3···Λ = 0、 1、2、3···，i、j和k不同时为0 ；(2)原材料①、结构式中，当A = B = C或A = B乒C或A乒B = C或A乒B乒C或B = C乒A 时，A或B或C选择以下聚烯烃材料之一聚丙烯(PP)及其共聚物；茂金属聚丙烯(MPP)；聚乙烯(PE)及其共聚物；线性低密度聚乙烯(PE-LLD)；低密度聚乙烯(PE-LD)中密度聚乙烯(PE-MD)高密度聚乙烯(PE-HD)茂金属线性低密度聚乙烯(PE-MLLD)；以上两种或两种以上任何比例的混合物；②、聚乙烯(PE)共聚物选择以下材料之一乙烯/丙烯酸共聚物(EAA)；乙烯/丙烯酸乙酯共聚物(EEA)；乙烯/甲基丙烯酸共聚物(EMA)；乙烯/乙酸乙烯共聚物(EVA)；钠、锌金属离子型聚合物；③、聚丙烯(PP)共聚物选择以下材料之一乙烯-丙烯二元共聚物
乙烯-丁烯二元共聚物乙烯-丙烯-丁烯三元共聚物④、由聚乙烯或聚乙烯中添加至少以下七种材料之一混合的改性PE构成，改性PE 密度为0. 92 士0. 03g/cm3 ；茂金属聚乙烯，密度为0. 86 0. 94g/cm3 ；热塑性聚烯烃弹性体，密度为0. 86 0. 905g/cm3 ；钠、锌金属离子型聚合物，密度为0. 92 0. 94g/cm3 ；乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)，密度为0. 92 0. 945g/cm3 ；乙烯/丙烯酸共聚物(EAA)，密度为0. 92 0. 945g/cm3 ；乙烯/丙烯酸乙酯共聚物(EEA)，密度为0. 92 0. 945g/cm3 ；乙烯/甲基丙烯酸共聚物(EMA)，密度为0. 92 0. 945g/cm3 ；
⑤、由聚丙烯或聚丙烯中添加至少以下四种材料之一混合的改性PP构成，改性PP 密度为 0. 90 士0. 04g/cm3 茂金属聚乙烯，密度为0. 86 0. 94g/cm3 ；热塑性聚烯烃弹性体，密度为0. 86 0. 905g/cm3 ；乙烯-醋酸乙烯共聚物，密度为0. 92 0. 945g/cm3 ；高密度聚乙烯，密度为0. 94 0. 96g/cm3 ；(3)、工艺采用单层吹膜或流延挤出拉伸工艺成型；或多层吹膜或多层流延共挤出拉伸工艺成型。上述技术方案中的有关内容解释如下1、上述方案中，A、B、C表示聚烯烃。Ai-Bj ；Ai-Ck-Bj结构中，“_”表示多层流延或多层吹膜共挤出复合成型。基础聚丙烯密度为0. 89 0. 91g/cm3,基础聚乙烯密度为 0. 89 0. 96g /cm3。2、上述方案中，薄膜为一层或二层或二层以上薄膜，所述“基本结构”A，是指单层基础结构及其材料共混搭配，可以在此基础上混入其它材料产生单层聚烯烃薄膜，因此具有开放性含义。比如，PE+EVA、HDPE+PP+MPE等；所述“基本结构”Ai-Bj是指两层基础结构及其材料共混搭配，当A = B且i、j = 1时产生两层对称结构薄膜，比如，PE-PE、PP-PP等；当A兴B且i、j = l时产生两层非对称结构薄膜，比如，PE-PP、均聚 PP-共聚 PP、LDPE-EMAA, PP-HDPE, LDPE+HDPE-PP+HDPE、LDPE+ 改性PE-PP+改性PP等；当A = B时并可以在此基础上插入其它层产生两层以上对称结构薄膜，比如，PP-PP-PP> PE-PE-PE-PE-PE等；当A兴B时并可以在此基础上插入其它层产生两层以上非对称结构薄膜，比如，PP-PP-PP+ 改性 PE、PP-PP-MPP, PP-PP-PE-PE、PP-MPE-MPE, MPP-HDPE-HDPE。因此具有开放性含义。所述“基本结构”Ai-Ck-Bj是指三层基础结构及其材料共混搭配，当A = B兴C 且i、j、K = 1时产生三层对称结构薄膜，比如，共聚PP-均聚PP-共聚pp、pp-改性PE-PP、 MPP-HDPE-MPPJj^i PE-PP-改性PE等；当A乒B乒C且i、j、K=I时产生三层非对称结构薄膜PP-改性PP--PE、PP-HDPE-MPE, MPP-PP-HDPE等；当A = B乒C时并可以在此基础上插入其它层产生三层以上对称结构薄膜，比如，PE-PP-PP-PP-PE、共聚PP-均聚PP-均聚 PP-共聚PP、PP-HDPE-PP, HDPE-PP-PP-PP-HDPE等。当A乒B乒C时并可以在此基础上插入其它层产生三层以上非对称结构薄膜，比如，LDPE-PP-PP+LDPE+改性PE、HDPE-HDPE-PP+ 改性PP等。因此具有开放性含义。3、上述方案中，所述拉伸薄膜是指吹塑挤出薄膜通过调节吹胀比，实现和控制拉伸薄膜的横向拉伸再通过平膜拉伸比实现和控制薄膜的纵向拉伸获得的可热封双向拉伸薄膜；4、上述方案中，所述拉伸薄膜是指吹塑挤出或流延挤出薄膜通过平膜拉伸比实现和控制薄膜的纵向拉伸获得的可热封单向拉伸薄膜；5、上述方案中，所述拉伸薄膜的可热封性能是通过拉伸改变聚合物聚集态中的结晶度和结晶速率并在≥20%和≤ 1000%的取向度范围内调控。满足聚烯烃单向或双向拉伸薄膜的热封强度≥3N/15mm。
6、上述方案中，所述拉伸薄膜利用结构的对称性获得热封强度> 3N/15mm的双面可热封材料。利用结构的非对称性获得热封强度> 3N/15mm的单面可热封材料。由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点和效果1、本发明可热封双向拉伸薄膜的拉伸比范围彡20%和< 1000%，采用先横向拉伸再纵向拉伸的二步法拉伸方法获得。双向拉伸薄膜是通过调节吹胀比，实现和控制拉伸薄膜的横向拉伸再通过平膜拉伸比实现和控制薄膜的纵向拉伸获得的。而传统的平膜双向拉伸采用先纵向拉伸后横向拉伸的二步法拉伸方法。2、本发明可热封单向拉伸薄膜的拉伸比范围> 20%和< 1000%，采用管膜或平膜法纵向拉伸方法获得。通过拉伸改变聚合物聚集态中的结晶度和结晶速率并在>20%和 < 1000%的取向度范围内调控。满足单向拉伸薄膜的热封强度>3N/15mm。而传统的单向拉伸薄膜没有热封性能。3、本发明在非对称薄膜结构中，利用同种或同类材料的相同特性，抵消层间由于结晶温度和结晶速率不同而造成的应力不平衡，从而解决了 PP作为表层与改性PE共挤出拉伸时因内应力产生的翘曲。4、本发明涉及的改性PP(改性聚丙烯)继承了原有聚丙烯树脂机械性能高等优点，并且还具有更好的流动特性以及更高的经济性、加工性，可适应连续、自动灌装热封的需要。改性的聚丙烯由于使用了独特的技术而减小了粒料间的摩擦，从而改善了产品的低温性能和自动灌装热封性能。(改性PP的比重约为0. 90士0. 04g/cm3)5、本发明改性PP还具有比传统的PP更宽的温度区间，因此该材料非常便于加工。 通过在基础聚合物和茂金属聚乙烯、热塑性聚烯烃弹性体及乙烯-醋酸乙烯共聚物混合的基础上而赋予PP较高的熔体强度，从而获得良好的延展性和抗污染性能而这两种性能对于拉伸薄膜的热封强度和质量稳定性来说是至关重要的。6、本发明改性PE (改性聚乙烯)继承了原有聚乙烯的经济性、加工性，良好的热封性能。还具有更好的熔体强度、抗污染性、耐刺穿性能以及更宽的热封温度区间。从而改善了产品的自动灌装热粘强度和热封强度。(改性PE的比重约为0. 92士0. 04g/cm3)7、本发明改性PE还具有比传统级别的PE更宽的温度区间、更低的热封温度和更高的热粘强度，因此该材料非常便于加工。通过在基础聚合物和茂金属聚乙烯、热塑性聚烯烃弹性体及金属离子型聚合物、醋酸乙烯混合的基础上而赋予PE极高的熔体强度和良好的延展性，优良的抗封口污染性。而这两种性能对于污染封口强度、热封强度的提高来说是至关重要的。8、本发明拉伸薄膜利用结构的对称性获得热封强度> 3N/15mm的双面可热封材料。利用结构的非对称性获得热封强度> 3N/15mm的单面可热封材料。总之，本发明可热封聚烯烃拉伸薄膜由单层吹塑、流延拉伸或多层吹塑、流延共挤出拉伸加工而成，其特点一是产品具有很宽的热封性能，在封口处有较强的抗油脂、抗污染能力，可以避免封口污染造成的漏气。二是产品具有极佳的光学性能，透明度高。三是产品具有更宽的热封温度区间、更低的起始热封温度和更高的热粘强度，可以满足各种制袋， 自动灌装包装、热成型各种复合、印刷等二次加工要求。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步描述实施例一一种用于印刷的单面可热封双向拉伸包装材料目前市场上用于凹版印刷的双向拉伸聚烯烃薄膜大多没有热封性能或热封强度较低(一般热封强度)<3N/15mm)，为了满足制袋等热封要求需要与非拉伸聚烯烃薄膜进行复合。因此，增加了生产工序，提高了生产成本，资源成本(包括原材料、能源)以及环境成本(增加了碳排放量、溶剂排放量)等。本实施例为了较低生产成本、节约资源和保护环境，设计开发了一种用于印刷的单面可热封聚烯烃拉伸包装材料。该包装材料为二层薄膜，结构为PP-改性PE其中①、PP选择均聚聚丙烯②、改性PE由聚乙烯中添加至少以下七种材料之一混合构成，密度为 0. 92 士 0. 04g/cm3，具体见下表
权利要求
1. 一种热封强度彡3N/15mm的可热封功能性拉伸薄膜厚度在彡0. 010和< 0. 150毫米范围内，由单层或两层或两层以上的聚烯烃树脂辅助共混工艺，采用吹塑或流延方法挤出拉伸或共挤出拉伸，通过拉伸改变聚合物聚集态中的结晶度和取向度控制材料的热封强度和薄膜的物理机械性能，形成可热封功能性拉伸薄膜，其特征在于(1)其基本结构为 A ；Ai-Bj ；Ai-Ck-Bj ；式中A表示单层膜；Ai表示多层膜的外层；Bj表示多层膜的内层；Ck表示多层膜的中层；其中，下标i、j和k分别表示树脂层数量，i = 0、1、2、3…，j = 0、1、2、3···Λ = 0、1、2、 3···，i、j和k不同时为0 ；(2)原材料①、结构式中，当A= B = C或A = B乒C或A乒B = C或A乒B乒C或B = C乒A时， A或B或C选择以下聚烯烃材料之一聚丙烯及其共聚物；茂金属聚丙烯；聚乙烯及其共聚物；线性低密度聚乙烯；低密度聚乙烯；中密度聚乙烯；高密度聚乙烯；茂金属线性低密度聚乙烯；以上两种或两种以上任何比例的混合物；②、聚乙烯共聚物选择以下材料之一 乙烯/丙烯酸共聚物；乙烯/丙烯酸乙酯共聚物； 乙烯/甲基丙烯酸共聚物； 乙烯/乙酸乙烯共聚物； 钠、锌金属离子型聚合物；③、聚丙烯共聚物选择以下材料之一 乙烯-丙烯二元共聚物乙烯-丁烯二元共聚物乙烯-丙烯-丁烯三元共聚物④、由聚乙烯或聚乙烯中添加至少以下七种材料之一混合的改性PE构成，改性PE密度为 0. 92 士 0. 04g/cm3 ；茂金属聚乙烯，密度为0. 86 0. 94g/cm3 ； 热塑性聚烯烃弹性体，密度为0. 86 0. 905g/cm3 ； 钠、锌金属离子型聚合物，密度为0. 92 0. 94g/cm3 ； 乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)，密度为0. 92 0. 945g/cm3 ； 乙烯/丙烯酸共聚物(EAA)，密度为0. 92 0. 945g/cm3 ； 乙烯/丙烯酸乙酯共聚物(EEA)，密度为0. 92 0. 945g/cm3 ；乙烯/甲基丙烯酸共聚物(EMA)，密度为0. 92 0. 945g/cm3 ； ⑤、由聚丙烯或聚丙烯中添加至少以下四种材料之一混合的改性PP构成，改性PP密度为 0. 90 士 0. 04g/cm3 茂金属聚乙烯，密度为0. 86 0. 94g/cm3 ； 热塑性聚烯烃弹性体，密度为0. 86 0. 905g/cm3 ； 乙烯-醋酸乙烯共聚物，密度为0. 92 0. 945g/cm3 ； 高密度聚乙烯，密度为0. 94 0. 96g/cm3 ； ⑶、工艺采用单层吹膜或流延挤出拉伸工艺成型；或多层吹膜或多层流延共挤出拉伸工艺成型。
2.根据权利要求1所述的可热封功能性拉伸薄膜，其特征在于由单层或两层或两层以上的聚烯烃树脂辅助共混工艺通过吹塑或流延方法挤出拉伸或共挤出拉伸获得的单向或双向拉伸薄膜，热封强度> 3N/15mm的。
3.根据权利要求2所述的可热封功能性拉伸薄膜，其特征在于 所述包装材料的热封性能可以是单面的，也可以是双面的。
4.根据权利要求2所述的可热封功能性拉伸薄膜，其特征在于 所述包装材料可以是单向拉伸的，也可以是双向拉伸的。
5.根据权利要求2所述的可热封功能性拉伸薄膜，其特征在于所述二种或二种以上的聚烯烃树脂通过吹塑或流延方法共挤出拉伸获得的单向或双向拉伸薄膜，层间的剥离强度> 3N/15mm。
6.根据权利要求1所述的可热封功能性拉伸薄膜，其特征在于当同种结构薄膜厚度在>0.010和<0. 150毫米范围内时，薄膜的气体、水蒸气的渗透率和薄膜的物理机械性能通过拉伸改变聚合物的分子结构并在> 20%和< 1000%的取向度范围内调控。
7.根据权利要求1所述的可热封功能性拉伸薄膜，其特征在于当不同结构薄膜厚度一定时，薄膜的气体、水蒸气的渗透率和薄膜的物理机械性能通过拉伸改变聚合物的分子结构并在> 20%和< 1000%的取向度范围内调控。
8.根据权利要求1所述的可热封功能性拉伸薄膜，其特征在于当不同结构薄膜厚度一定时，薄膜的光学性能通过拉伸改变聚合物的分子结构并在彡20%和彡1000%的取向度范围内调控。
9.根据权利要求1所述的可热封功能性拉伸薄膜，其特征在于所述A与B采用相同的聚烯烃树脂材料并形成对称结构。
10.根据权利要求1所述的可热封功能性拉伸薄膜，其特征在于所述A与B采用不同的聚烯烃树脂材料并形成非对称结构。
11.根据权利要求1所述的可热封功能性拉伸薄膜，其特征在于A、B和C为单一材料或两种和两种以上不同材料的不同比例的共混物。
12.根据权利要求1所述的可热封功能性拉伸薄膜，其特征在于可以通过凹版、凸版、柔版、胶版印刷；干式复合、湿式复合、无溶剂复合、挤出复合；挤出涂布、K涂布；热成型、制袋二次加工方法赋予新的功能。
13.根据权利要求9所述的可热封功能性拉伸薄膜，其特征在于可印刷于材料的内侧面上或外侧面上。
全文摘要
一种具有可热封性能的功能性拉伸薄膜，特别涉及一种热封强度≥3N/15mm，厚度在≥0.010和≤0.150毫米范围内，由单层或两层或两层以上的聚烯烃树脂辅助共混工艺，采用吹塑或流延挤出拉伸或共挤出拉伸工艺获得的可热封单向或双向拉伸薄膜。本发明解决了聚烯烃薄膜材因拉伸难以获得热封性能或热封性严重下降不能满足有较高热封要求场合的有效热封的技术难题。产品不仅具有高机械强度、优异的光学性能、明显提高的水汽阻隔性能以及抗穿刺能力，而且有极佳的封口抗油脂、抗污染热封性能，可广泛用于食品、日用品、化妆品、化工产品、农药、军工、医药产品的袋及自动充填式密封包装，凹版、柔版印刷薄膜的袋及自动充填式密封包装，特别适合干式复合、湿式复合、挤出复合加工条件下各种热封材料的应用。
文档编号C08L23/00GK102190824SQ20101012953
公开日2011年9月21日 申请日期2010年3月15日 优先权日2010年3月15日
发明者夏嘉良, 高学文 申请人:昆山市张浦彩印厂, 江苏彩华包装集团公司