專利名稱：無膠熱復合聚乙烯薄膜及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種無膠熱復合聚乙烯薄膜及其制備方法。
背景技術：
無膠薄膜現(xiàn)在越來越成為市場主流，現(xiàn)在市售的通用三層或五層共擠出無膠薄膜基本為雙向拉伸聚丙烯薄膜，其結構為表層/基材層/功能層，或者表層/次表層/基材層/次表層/功能層。其中功能層材料主要為聚丙烯或聚乙烯，而基材層材料主要為聚丙烯。當功能層材料主要為聚乙烯時，由于其與基材層材料聚丙烯的加工性能不同，兩者在共擠出后的雙向拉伸加工過程中會出現(xiàn)加工工藝困難，因此需要提供一種的新的基材層材料來解決前述加工問題。
在雙向拉伸薄膜領域，基于普遍認為的聚乙烯膜透明度不如聚丙烯膜等原因， 一直沒有采用聚乙烯作為基材層的產品無膠熱復合雙向拉伸薄膜。而且本發(fā)明人在生產實踐中發(fā)現(xiàn)，由于基材層(PP層)和熱敏功能層(PE層)材料性質不同，層間相容性差，特別是在加工過程中會出現(xiàn)層分離現(xiàn)象導致產品失敗，而且相容性差使得生產透明產品時透明度差。

發(fā)明內容
本發(fā)明旨在解決上述技術問題，提供一種以聚乙烯作為基材層主要材料，并且具有全新功能層組成的無膠熱復合聚乙烯薄膜。
本發(fā)明另一 目的是提供一種無膠熱復合聚乙烯薄膜的制備方法。本發(fā)明的上述目的是通過如下的技術手段來實現(xiàn)的。
本發(fā)明提供一種無膠熱復合聚乙烯薄膜，其包括順次設置并共擠出復合而成的熱敏功能層、基材層、防粘層，所述基材層以重量比計含有55-100%的聚乙烯。
所述基材層以重量比計還含有0-5%抗靜電復合母料，0-20°/。氫化石油樹脂復合母料，0-35%珠光復合母料，0-3%爽滑劑母料，0-10%二氧化鈦母料。
所述聚乙烯的熔融指數(shù)為0.04-30g/10min，所述抗靜電母料為含70-95%聚乙烯為載體的復合型胺類或酯類抗靜電母料，所述珠光母料是含20-55%聚乙烯載體的碳酸鈣和/或聚對苯二甲酸丁二醇酯珠光復合母料，所述氫化石油樹脂復合母料含20-55%聚乙烯載體，所述爽滑劑母料中含有2-20%油酸酰胺或芥酸酰胺，所述二氧化鈦母料含有40-90%的聚乙烯載體。
所述防粘層以重量比計含有卯-95%聚丙烯/聚乙烯，5-10%抗粘連母料。所述功能層材料選自乙烯-烯屬不飽和羧酸共聚物、乙烯-烯屬不飽和酯共聚物、乙烯-馬來酸酐共聚物、乙烯-a烯烴共聚物、離子聚合物，且所述乙烯基共聚物中與乙烯共聚的單體的含量以重量計為0.5-30%，所述a烯烴含有4-8碳原子。
所述熱敏功能層與所述基材層以及所述基材層與所述防粘層之間進一步設有夾層結構，所述的夾層材料選自聚丙烯或聚乙烯。
本發(fā)明再提供一種無膠熱復合聚乙烯薄膜制備方法，其包括如下工藝步
驟
a. 將熱敏功能層材料混合投入一臺輔助擠出機中，其中擠出機的工作溫度為150-270'C，熔融塑化擠出；
b. 將基材層材料投入一臺主擠出機中，其中擠出機工作溫度為180-270°C，熔融塑化擠出；
c. 將防粘層材料投入另外一臺輔助擠出機，其中擠出機工作溫度為180-270'C之間，熔融塑化擠出；
d. 前述各層材料經熔融塑化后擠出，匯流經T型模頭形成多層共擠出厚片，模頭的工作溫度為210-280'C，將所得厚片經冷卻輥和水槽冷卻成型，冷卻輥和水槽的工作溫度為10-35°C;
e. 將共擠出的厚片進行雙向拉伸，其中縱向拉伸3-7倍，橫向拉伸4-12倍，所述縱向或橫向拉伸為逐級拉伸；
其中進一步包括位于步驟d前的步驟c'將夾層材料分別投入兩臺輔助擠出機中，熔融塑化后與其他層材料匯流經T型模頭共擠出。其中，上述功能層的材料中聚乙烯包含低熔點的聚乙烯、乙烯基共聚物、乙烯基共聚物馬來酸酐接枝改性物、離子聚合物或前述成份與石油樹脂的共
混物，較低的熔點使之具備了在80-100'C溫度范圍內加熱后，與紙張、聚烯烴及其本身等材料之間良好的熱粘合性能。
乙烯基聚合物中，乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)是由乙烯和醋酸乙烯兩種單體經共聚反應制得，其熔點會隨著醋酸乙烯的含量不同而變化，通常EVA的熔點在70-9(TC之間。EVA共聚物的極性來自于乙酸基側鏈，當醋酸乙烯(VA)的含量增加時EVA的極性增加，它的粘性增強，對各種基材的粘附性增強，EVA的熱穩(wěn)定性較差，擠出加工溫度低于23(TC，通常在18(TC左右.乙烯-乙烯醇共聚物(EVAL)是由乙烯和醋酸乙烯兩種單體經共聚反應制得的EVA經堿性水解而制得，由于它具有很多羥基(-OH)，極性強，與各種基材的粘附性強，乙烯-丙烯酸甲酯共聚物(EMA)是由乙烯和丙烯酸甲酯(MA)共聚而成，也可在乙烯上接枝丙烯酸甲酯(MA)來制得。EMA由于在聚乙烯分子結構中引入丙烯酸甲酯共聚單體降低了共聚物的結晶度而增加了極性，EMA的熔點較低，其熔點隨MA含量的增加而下降，通常熔點在65-8(TC之間。EMA與聚烯烴和其他功能高分子具有良好的相容性和粘合強度，適合作熱功能層材料，EMA的熱穩(wěn)定性優(yōu)于EVA，擠出加工溫度可高達30(TC。乙烯-丙烯酸共聚物(EAA)和乙烯-甲基丙烯酸共聚物(EMAA)，統(tǒng)稱乙烯-酸共聚物，是由乙烯和丙烯酸(或甲基丙烯酸)共聚制得，EAA和EMAA的分子結構是沿主鏈無規(guī)則地排列著羧酸基團的支鏈聚合物，由于羧酸基團的存在破壞了主鏈的線性，所以與聚乙烯相比EAA和EMAA的熔點和剛性更低，另外，由于氫鍵的作用，有利于改進其對金屬箔、紙、玻璃、鋁及其他金屬和非金屬材料的粘合性，EAA和EMAA比EVA熱穩(wěn)定性好，擠出加工溫度170-260°C 。乙烯-丙烯酸甲酯-丙烯酸三元共聚物集合了 EAA和EMA的優(yōu)點，是一種柔韌性好和具有獨特粘合性能的樹脂，對極性材料和非極性材料均有更好的粘合性。乙烯-馬來酸酐共聚物又叫乙烯-順丁烯二酸酐共聚物，按照其合成方法來分，乙烯-馬來酸酐共聚物可分為一般共聚物和接枝共聚物，接枝共聚物其物理性能、耐候性能、熱粘合性能等與聚乙烯相當，但由于極性支鏈接枝到聚乙烯主鏈上的結構特點，乙烯-馬來酸酐接枝共聚物表現(xiàn)了對極性材料和非極性材料優(yōu)異的粘合性能。
離子聚合物乙烯-(甲基)丙烯酸鹽共聚物是在乙烯-(甲基)丙烯酸共聚物
(EAA或EMAA)中引入鈉、鋅、鉀等金屬離子，通過離子鍵交咲而成的聚合物。金屬離子的存在使離子聚合物對其他材料有很好的粘合力，它的擠出加工溫度可達170-300°C。
上述這些材料都具有低熔點或很強的極性，具有優(yōu)異的熱粘合性能，根據(jù)它們與各種不同材料的粘合性能，通過改變功能層中的原材料或者它們混合物的添加比例而形成不同性能的功能層，且其各種性能能分別適用于不同同溫度的共擠工藝，加熱后分別與紙張、印刷后的紙材等不同材料很好地復合在一起。
由于本發(fā)明的功能層使用了低熔點的聚乙烯、乙烯基共聚物、乙烯基共聚物馬來酸酐接枝改性物、離子聚合物或前述成份與石油樹脂的共混物，那么它的加工條件和生產普通的雙向拉伸聚丙稀薄膜有所不同，在縱向拉伸區(qū)域，與功能層表面接觸的輥筒的溫度不能高，否則會造成功能層表面燙花或粘輥，導致產品質量降低。但是較低的輥筒溫度又會影響到基材層-聚乙烯;層的預熱和拉伸，所以為了使膜片能夠在較低的溫度下順利地完成縱，橫向拉伸，為此在基材層加入增塑劑，改善聚乙烯基材層的低溫加工性能，通過研究、實驗，我們選用的增塑劑為含有石油樹脂或聚乙烯蠟或聚乙烯蠟的共混物，添加比例為0.5-19.7%。
本發(fā)明人驚訝地發(fā)現(xiàn)本發(fā)明所提供的聚乙烯作為基材層的無膠熱復合聚乙烯薄膜的功能層和基材層之間相容性大大提高，明顯改善加工過程中的層分離狀況。而且經實驗測定，本發(fā)明所提供的雙向拉伸聚乙烯薄膜同傳統(tǒng)雙向拉伸聚丙烯薄膜相比性能相當沒有出現(xiàn)透明度下降的問題。另外，本發(fā)明所提供的無膠熱復合聚乙烯薄膜的抗沖擊強度明顯好于傳統(tǒng)的無膠熱復合聚丙烯薄膜，擴展了產品應用范圍。
具體實施例方式
下面結合具體的實施例來詳細說明本發(fā)明所提供的雙向拉伸聚乙烯薄膜及其制備方法，所述的實施例是為了更好地解釋本發(fā)明，而不是對本發(fā)明權利要求保護范圍的限制，所有基于本發(fā)明基本思想的修改和變動，都屬于本發(fā)明請求保護的范圍。
在下述實施例中所用低熔點的聚烯烴的熔點在50-12(TC之間，熔融指數(shù)(MFR)為0.04-30g/10min(190°C， 2.16kg)。聚乙烯的熔融指數(shù)(MFR)為0.5-8.0 g/10min(23(TC， 2.16kg)?？轨o電母料為復合型胺類或酯類抗靜電母料。抗粘連母料中含合成的二氧化硅，二氧化硅粒子大小為2-5pm。
實施例l
功能層材料以重量比計含85%的聚乙烯(MFR:3.1g/10min )， 2%的抗靜電母料(含60%抗靜電劑)，10%的碳酸鈣母料(含60°/。碳酸轉)和3%的增塑劑，混合均勻后，送入擠出機中，擠出機工作溫度為200-235r;
基材層材料以重量比計含有55%的聚乙烯HP 425 J( MFR:3.1 g/10min)，5%抗靜電復合母料(含60%抗靜電劑)，20%氫化石油樹脂復合母料(含60%氫化石油樹脂)，17%珠光復合母料(含60%碳酸鈣)，3%爽滑劑母料(含20%芥酸酰胺)，材料混合均勻后送入一臺擠出機中，擠出機工作溫度為180-200 °C;
防粘層材料卯％聚丙烯，10%抗粘連母料ABPP05混合均勻后送入另外一臺輔助擠出機中，擠出機工作溫度為200-250°C;
三臺擠出機內的原料經過熔融塑化后，進入同一 T型模頭，形成功能層/聚乙烯基材層/防粘層三層共擠出結構的熔體，模頭的設定工作溫度為240。C;
從模頭擠出的熔體，經過冷卻輥和水槽的冷卻后，形成三層共擠出結構的厚片，冷卻輥和水槽的工作溫度分別為33'C和30°C;
冷卻后的厚片，進入縱向拉伸裝置，進行預熱，兩步拉伸和熱定型，縱向拉伸裝置各輥的工作溫度為70-142°C，縱向拉伸比為5.0(4.4*1.14)倍；
經過縱向拉伸后的膜片，進入橫向拉伸裝置，經過預熱、拉伸、熱處理后，冷卻定型，逐級橫向拉伸裝置各輥的工作溫度設定為155-173°c，逐級橫向拉伸，使得拉伸的薄膜更均勻，表面更平整，橫向拉伸比為9.0倍；
橫向拉伸后的薄膜進入牽引站，經過冷卻、切邊、測厚、雙面電暈處理，然后進入收巻站收巻成膜巻。實施例2
功能層材料以重量比計含85%的乙烯-丙烯酸甲酯共聚物(MFR:3.1g/10min)， 2%的抗靜電母料(含60%抗靜電劑)，10°/。的碳酸鈣母料(含60%碳酸鈣)和3%的增塑劑，混合均勻后，送入擠出機中，擠出機工作溫度為200-235。C;
基材層材料以重量比計含有55%的聚乙烯HP 425 J( MFR:3.1 g/10min)，5°/。抗靜電復合母料(含60%抗靜電劑)，20%氫化石油樹脂復合母料(含60%氫化石油樹脂)，10%珠光復合母料(含60%碳酸鈣)，10%二氧化鈦母料(含50%二氧化鈦)材料混合均勻后送入一臺擠出機中，擠出機工作溫度為180-200°C;
防粘層材料95%聚丙烯，5%抗粘連母料ABPP05混合均勻后送入另外一臺輔助擠出機中，擠出機工作溫度為200-25(TC;
三臺擠出機內的原料經過熔融塑化后，進入同一T型模頭，形成功能層/聚Z烯基材層/防粘層三層共擠出結構的熔體，模頭的設定工作溫度為240。C;
從模頭擠出的熔體，經過冷卻輥和水槽的冷卻后，形成三層共擠出結構的厚片，冷卻輥和水槽的工作溫度分別為33"C和30°C;
冷卻后的厚片，進入縱向拉伸裝置，進行預熱，兩步拉伸和熱定型，縱向拉伸裝置各輥的工作溫度為70-142°C，縱向拉伸比為5.0(4.4*1.14)倍；
經過縱向拉伸后的膜片，進入橫向拉伸裝置，經過預熱、拉伸、熱處理后，冷卻定型，逐級橫向拉伸裝置各輥的工作溫度設定為155-173。c，逐級橫向拉伸，使得拉伸的薄膜更均勻，表面更平整，橫向拉伸比為9.0倍；
橫向拉伸后的薄膜進入牽引站，經過冷卻、切邊、測厚、雙面電暈處理，然后進入收巻站收巻成40pm膜巻。
實施例3
功能層材料以重量比計含85%的乙烯-(甲基)丙烯酸鹽共聚物(MFR:3.1g/10min)， 2%的抗靜電母料(含60%抗靜電劑)，10%的碳酸鈣母料(含60%碳酸鈣)禾口3%的增塑劑，混合均勻后，送入輔助擠出機中，擠出機工作溫度為200-235。C;
9基材層材料以重量比計含有100%的聚乙烯HP 425 J( MFR:3.1 g/10min)，材料送入一臺主擠出機中，擠出機工作溫度為180-200。C;
防粘層材料以重量計含有95%聚乙烯，5%抗粘連母料ABPP05混合均 勻后送入另外一臺輔助擠出機中，擠出機工作溫度為200-250°C;
三臺擠出機內的原料經過熔融塑化后，進入同一T型模頭，形成功能 層/聚乙烯基材層/防粘層三層共擠出結構的熔體，模頭的設定工作溫度為 240°C;
從模頭擠出的熔體，經過冷卻輥和水槽的冷卻后，形成三層共擠出結構 的厚片，冷卻輥和水槽的工作溫度分別為33'C和30°C;
冷卻后的厚片，進入縱向拉伸裝置，進行預熱，兩步拉伸和熱定型，縱 向拉伸裝置各輥的工作溫度為70-142'C，縱向拉伸比為5.0(4.4*1.14)倍；
經過縱向拉伸后的膜片，進入橫向拉伸裝置，經過預熱、拉伸、熱處理 后，冷卻定型，逐級橫向拉伸裝置各輥的工作溫度設定為155-173°c，逐級 橫向拉伸，使得拉伸的薄膜更均勻，表面更平整，橫向拉伸比為9.0倍；-
橫向拉伸后的薄膜進入牽引站，經過冷卻、切邊、測厚、雙面電暈處理， 然后進入收巻站收巻成膜巻。
實施例4
功能層材料以重量比計含85%的乙烯-(甲基)丙烯酸鹽共聚物 (MFR:3.1g/10min)， 2%的抗靜電母料(含60%抗靜電劑)，10%的碳酸鈣母 料(含60%碳酸鈣)和3%的增塑劑，混合均勻后，送入主擠出機中，主擠 出機工作溫度為200-235"C;
基材層材料以重量比計含有100%的聚乙烯HP 425 J( MFR:3.1 g/10min)，將基材層材料等分投入三臺擠出機中，擠出機工作溫度為 180-200 °C;
防粘層材料以重量計含有95%聚乙烯，5%抗粘連母料ABPP05混合均 勻后送入另外一臺輔助擠出機中，擠出機工作溫度為200-25(TC-,
擠出機內的原料經過熔融塑化后，進入同一 T型模頭，形成共擠出結 構的熔體，模頭的設定工作溫度為24(TC;
從模頭擠出的熔體，經過冷卻輥和水槽的冷卻后，形成共擠出結構的厚片，冷卻輥和水槽的工作溫度分別為33-C和30°C;
冷卻后的厚片，進入縱向拉伸裝置，進行預熱，兩步拉伸和熱定型，縱 向拉伸裝置各輥的工作溫度為70-142°C，縱向拉伸比為5.0(4.4*1.14)倍；
經過縱向拉伸后的膜片，進入橫向拉伸裝置，經過預熱、拉伸、熱處理 后，冷卻定型，逐級橫向拉伸裝置各輥的工作溫度設定為155-173°c，逐級 橫向拉伸，使得拉伸的薄膜更均勻，表面更平整，橫向拉伸比為9.0倍；
橫向拉伸后的薄膜進入牽引站，經過冷卻、切邊、測厚、雙面電暈處理， 然后進入收巻站收巻成膜巻。
權利要求
1.一種無膠熱復合聚乙烯薄膜，其包括順次設置并共擠出復合而成的熱敏功能層、基材層、防粘層，其特征在于所述基材層以重量比計含有55-100％的聚乙烯。
2. 如權利要求1所述的無膠熱復合聚乙烯薄膜，其特征在于所述基 材層以重量比計還含有0-5%抗靜電復合母料，0-20%氫化石油樹脂復合母 料，0-35%珠光復合母料，0-3%爽滑劑母料，0-10%二氧化鈦母料。
3. 如權利要求2所述的無膠熱復合聚乙烯薄膜，其特征在于所述抗靜 電母料為含70-95%聚乙烯為載體的復合型胺類或酯類抗靜電母料，所述珠 光母料是含20-55%聚乙烯載體的碳酸鈣和/或聚對苯二甲酸丁二醇酯珠光 復合母料，所述氫化石油樹脂復合母料含20-55%聚乙烯載體，所述爽滑劑 母料中含有2-20%油酸酰胺或芥酸酰胺，所述二氧化鈦母料含有20-60%的 聚乙烯載體。
4. 如權利要求1所述的無膠熱復合聚乙烯薄膜，其特征在于所述防 粘層以重量比計含有90-99%聚丙烯/聚乙烯，1-10%抗粘連母料。
5. 如權利要求1或2所述的無膠熱復合聚乙烯薄膜，其特征在于所 述功能層材料選自乙烯-烯屬不飽和羧酸共聚物、乙烯-烯屬不飽和酯共聚 物、乙烯-馬來酸酐共聚物、乙烯-a烯烴共聚物、離子聚合物，且所述乙烯 基共聚物中與乙烯共聚的單體的含量以重量計為0.5-30%，所述ct烯烴含 有4-8碳原子。
6. 如權利要求1或2所述的無膠熱復合聚乙烯薄膜，其特征在于所 述熱敏功能層與所述基材層以及所述基材層與所述防粘層之間進一步設有 夾層結構，所述的夾層材料選自聚丙烯或聚乙烯或其共混物。
7. —種無膠熱復合聚乙烯薄膜制備方法，其包括如下工藝步驟a. 將熱敏功能層材料混合投入一臺輔助擠出機中，其中擠出機的工作 溫度為150-270°C，熔融塑化擠出；b. 將基材層材料投入一臺主擠出機中，其中擠出機工作溫度為 180-270°C，熔融塑化擠出；C.將防粘層材料投入另外一臺輔助擠出機，其中擠出機工作溫度為180-27(TC之間，熔融塑化擠出；d. 前述各層材料經熔融塑化后擠出，匯流經T型模頭形成多層共擠出厚 片，模頭的工作溫度為210-28(TC，將所得厚片經冷卻輥和水槽冷卻成型， 冷卻輥和水槽的工作溫度為10-35'C;e. 將共擠出的厚片進行雙向拉伸，其中縱向拉伸3-7倍，橫向拉伸4-12 倍，所述縱向或橫向拉伸為逐級拉伸。
8.如權利要求7所述的一種無膠熱復合聚乙烯薄膜制備方法，其中進 一步包括位于步驟d前的步驟c'將夾層材料分別投入兩臺輔助擠出機中， 熔融塑化后與其他層材料匯流經T型模頭共擠出。
全文摘要
本發(fā)明揭露一種無膠熱復合聚乙烯薄膜，其包括順次設置并共擠出復合而成的熱敏功能層、基材層、防粘層，所述基材層以重量比計含有55-100％的聚乙烯。本發(fā)明還提供其制備方法，包括如下步驟將基材層原料投入擠出機，擠出機工作溫度為180-270℃；將功能層原料投入輔助擠出機中，擠出機工作溫度為150-270℃；將防粘層原料投入另一臺輔助擠出機，擠出機工作溫度為180-270℃；原料經熔融塑化后擠出，匯流經T型模頭形成多層共擠出厚片，經冷卻輥和水槽冷卻成型；進行雙向拉伸、單面或雙面電暈處理，在收卷機處卷取成多層共擠出聚乙烯薄膜。
文檔編號B32B27/32GK101633258SQ20081013420
公開日2010年1月27日 申請日期2008年7月21日 優(yōu)先權日2008年7月21日
發(fā)明者呂水抽, 林小松, 林陳震, 齊慶德 申請人:泉州利昌塑膠有限公司