一种高阻隔单一PE可回收材料包装膜及其生产工艺的制作方法

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一种高阻隔单一pe可回收材料包装膜及其生产工艺
技术领域
1.本发明涉及包装材料技术领域，特别是一种高阻隔单一pe可回收材料包装膜及其生产工艺。

背景技术：

2.众所周知，21世纪是环保世纪，环境问题日益严峻，资源、能源问题更加紧张。塑料软包装是包装材料中的一个主力军，应用到方方面面，几乎涉及国民经济的所有领域，特别是在食品、药品和日用方面。而塑料又是极其难降解的一种高聚物，如今，世界范围内的塑料污染问题已经变得极为严重，包括食物、饮用水中都含有微塑料，预计到2050年，海洋中的塑料将超过鱼类，而最终威胁的将是人类的健康安全。在如此严峻的全球环境形势下，软包装可回收的研究也迫在眉睫。
3.目前提升薄膜阻隔性的方法通常有：蒸镀无机物、选用高阻隔树脂共挤、涂布阻隔材料层、采用金属薄膜(铝箔)等，而在单一可回收的大前提下，蒸镀无机物成为各个研究的重点。现有非聚烯烃材料薄膜镀铝后的薄膜需与聚烯烃热封材料进行复合，但是该类复合膜不可熔融回收利用，没有回收价值，且非聚烯烃薄膜镀铝后的铝层附着力低，也不利于与低温聚烯烃热封材料进行复合；而vmpe包装膜和vmcpp包装膜在与低温pe膜复合后阻隔性能很低，阻隔性达不到使用要求。

技术实现要素：

4.为了解决上述技术问题，本发明提供一种高阻隔单一pe可回收材料包装膜及其生产工艺，本发明制得的包装膜铝层附着力高，在与低温pe材料热封后可回收再利用，且制得的复合膜阻隔性高，满足使用要求。
5.为了实现本发明的目的，本发明采用了以下技术方案：该包装膜包括依次连接的外层、次外层、中间层、次内层和内层；外层由65-75质量份的高密聚乙烯、15-25质量份的中密度聚乙烯、5-10质量份的第一低密度聚乙烯、2质量份的开口剂和1质量份的加工助剂组成；次外层、中间层和次内层均由25-30质量份的第一低密度聚乙烯、65-75质量份的第二低密度聚乙烯和1质量份的加工助剂组成；内层由65-75质量份的线性低密度聚乙烯、15-25质量份的茂金属线性低密度聚乙烯、5-10质量份的第一低密度聚乙烯、2质量份的开口剂和1质量份的加工助剂组成；外层的外侧经过镀铝工艺制得。
6.优选的，外层由70质量份的高密聚乙烯、20质量份的中密度聚乙烯、7质量份的第一低密度聚乙烯、2质量份的第一开口剂和1质量份的加工助剂组成；次外层、中间层和次内层均由29质量份的第一低密度聚乙烯、70质量份的第二低密度聚乙烯和1质量份的加工助剂组成；内层由70质量份的线性低密度聚乙烯、20质量份的茂金属线性低密度聚乙烯、7质量份的第一低密度聚乙烯、2质量份的第二开口剂和1质量份的加工助剂组成。
7.优选的，高密聚乙烯的牌号为埃克森公司生产的hta108、中密度聚乙烯的牌号为美国陶氏公司生产的at6410、第一低密度聚乙烯的牌号为埃克森公司生产的150bw、第二低
密度聚乙烯的牌号为扬子巴斯夫公司生产的2426h、线性低密度聚乙烯的牌号为美国陶氏公司生产的2036p、茂金属线性低密度聚乙烯的牌号为公司生产的5100g、第一开口剂的牌号为黄山贝诺公司生产的kk20-ld、第二开口剂的牌号为北京亚伦公司生产的ab-20ld、加工助剂的牌号为安配公司生产的100991-k。
8.优选的，该包装膜的总厚度为25μm，外层、次外层、中间层、次内层和内层的厚度比为6∶3∶7∶3∶6。
9.本发明目的之二是提供一种高阻隔单一pe可回收材料包装膜的生产工艺，该生产工艺包括如下步骤：
10.s1、吹膜工艺：依照包装膜各层的配方组成，称取各重量份的组分分别加入吸料通道进入挤出机，形成膜泡被吹胀，在通过测厚仪测厚后，被夹板夹成膜片并排出里面的空气，再通过mdo在线拉伸设备，经过预热、拉伸、退火、冷却后，形成厚薄均匀的纵向拉伸聚乙烯薄膜，通过电晕机对薄膜的外层进行电晕处理，再切除两边的边料，再进行收卷得到共挤膜；
11.s2、镀铝工艺：共挤膜在高真空状态下，通过高温将铝线熔化蒸发，铝蒸汽沉淀吸附在卷膜基材表面，在其表面形成一层具有金属光泽的金属层，最后再通过冷却辊进行收卷制得包装膜。
12.优选的，步骤s1中的挤出机的1区到12区的模头温度均为220℃。
13.优选的，步骤s1中所述的挤出机的a层到e层的挤出温度均为50℃/210℃/215℃/220℃/220℃/220℃/220℃。
14.优选的，步骤s2中的高真空为1.3
×
10-4
mbar。
15.优选的，步骤s2中的镀铝温度为1300-1400℃，使得铝线放到高温蒸发舟里进行高温熔化。
16.优选的，步骤s2中共挤膜在进入高真空状态前先进行等离子处理，使得非极性的pe膜的表面达到镀铝的条件，以提高铝层的附着力。
17.本发明相比现有技术的有益效果在于：
18.1)本发明的镀铝包装膜不仅具有非常优秀的阻隔性能，还能与mdope或者普通热封pe复合，形成单一材质的包装复合膜，便于复合膜的回收利用；同时镀铝包装膜的表面张力值高，可在其与其他pe膜复合时提供更好的复合能力和印刷能力。
19.2)本发明通过在线纵向拉伸的方法，可进一步提升薄膜的阻隔性和强度；且薄膜的剥离力达到3.5n/15mm以上，镀铝层的附着力高，大大降低了铝层出现转移的概率，且剥离力的提高也有利于提高其热封强度，使得薄膜更适用于与低温pe膜复合。
20.3)本发明的外层使用了牌号为埃克森公司生产的hta108的高密聚乙烯，其具有低熔指及低熔点，可使得薄膜在吹膜退火后仍保持一定的延展性，有利于后续的纵向拉伸，而又由于其具有高密度，能够提升薄膜的整体阻隔性；同时加入的牌号为美国陶氏公司生产的的at6410的中密度聚乙烯，可进一步提升纵向拉伸的延展性，再加上其优良的铝层附着力，大大提高了镀铝后的铝层附着强度；由于外层整体熔点较低，容易出现粘辊的情况，加入的开口剂(牌号为黄山贝诺公司生产的kk20-ld)和加工助剂(牌号为安配公司生产的100991-k)保证了吹膜过程中顺利走膜；另外加入低密度聚乙烯(牌号为埃克森公司生产的150bw)可以进一步提高薄膜的阻隔性和剥离强度。
21.4)本发明的次外层、中间层、次内层选材相同，加入的：低密度聚乙烯(牌号为扬子巴斯夫公司生产的2426h)作为均聚粒子，是众多的长支链聚合，使薄膜具有优异的抗冲击性能和延展性能，同时拥有的高透明度可以加强镀铝后薄膜的金属效果，加入牌号为埃克森公司生产的150bw低密度聚乙烯也可以进一步提高薄膜的阻隔性和剥离强度。
22.5)本发明的内层使用线性低密度聚乙烯(牌号为美国陶氏公司生产的2036p)和茂金属线性低密度聚乙烯(牌号为公司生产的5100g)和低密度聚乙烯(牌号为埃克森公司生产的150bw)，能够有效的提升薄膜纵向拉伸后的拉伸强度，并且具有优良的挺度和张力，能够使得收卷之后薄膜保持平整不卷曲，且拥有良好的复合强度，有利于提升本发明薄膜与低温pe膜复合后的剥离强度。
23.6)本发明a层到e层挤出温度的设置中槽式机筒温度一般设置为50℃，为塑化阶段；后面温度逐步提升是使粒子有一个逐步熔融的状态，既保证了成品膜的雾度，也保证挤出的连续性，若一开始温度就很高，前面的粒子融化了，后面进来的就直接填进去，容易堵住挤出机筒。
24.7)本发明共挤膜在1.3
×
10-4
mbar的高真空状态下制备，保证了高真空镀铝的最低真空压，且避免再高的高真空需要更高的制备成本。
附图说明
25.图1是本发明的吹膜工艺流程示意图；
26.图2是本发明的镀铝工艺流程示意图。
具体实施方式
27.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
28.实施例1
29.s1、吹膜工艺：依照包装膜各层的配方组成，外层称取65质量份的高密聚乙烯、22质量份的中密度聚乙烯、10质量份的低密度聚乙烯、2质量份的开口剂和1质量份的加工助剂；次外层、中间层和次内层均称取25质量份的第一低密度聚乙烯、64质量份的第二低密度聚乙烯和1质量份的加工助剂组成；内层称取65质量份的线性低密度聚乙烯、22质量份的茂金属线性低密度聚乙烯10质量份的低密度聚乙烯、2质量份的开口剂和1质量份的加工助剂分别加入吸料通道进入挤出机，形成膜泡被吹胀，在通过测厚仪测厚后，被夹板夹成膜片并排出里面的空气，再通过mdo在线拉伸设备，经过预热、拉伸、退火、冷却后，形成厚薄均匀的纵向拉伸聚乙烯薄膜，通过电晕机对薄膜的外层进行电晕处理，再切除两边的边料，再进行收卷得到共挤膜；
30.s2、镀铝工艺：共挤膜在高真空(≥1.3
×
10-4
mbar)状态下，通过高温将铝线熔化蒸发，铝蒸汽沉淀吸附在卷膜基材表面，在其表面形成一层具有金属光泽的金属层，最后再通过冷却辊进行收卷制得vmmdope包装膜1。
31.实施例2
32.s1、吹膜工艺：依照包装膜各层的配方组成，外层称取70质量份的高密聚乙烯、20
质量份的中密度聚乙烯、7质量份的第一低密度聚乙烯、2质量份的第一开口剂和1质量份的加工助剂；次外层、中间层和次内层均称取29质量份的第一低密度聚乙烯、70质量份的第二低密度聚乙烯和1质量份的加工助剂组成；内层称取70质量份的线性低密度聚乙烯、20质量份的茂金属线性低密度聚乙烯、7质量份的第一低密度聚乙烯、2质量份的第二开口剂和1质量份的加工助剂分别加入吸料通道进入挤出机，形成膜泡被吹胀，在通过测厚仪测厚后，被夹板夹成膜片并排出里面的空气，再通过mdo在线拉伸设备，经过预热、拉伸、退火、冷却后，形成厚薄均匀的纵向拉伸聚乙烯薄膜，通过电晕机对薄膜的外层进行电晕处理，再切除两边的边料，再进行收卷得到共挤膜；
33.s2、镀铝工艺：共挤膜在高真空状态下，通过高温将铝线熔化蒸发，铝蒸汽沉淀吸附在卷膜基材表面，在其表面形成一层具有金属光泽的金属层，最后再通过冷却辊进行收卷制得vmmdope包装膜2。
34.实施例3
35.s1、吹膜工艺：依照包装膜各层的配方组成，外层称取75质量份的高密聚乙烯、15质量份的中密度聚乙烯、7质量份的第一低密度聚乙烯、2质量份的第一开口剂和1质量份的加工助剂；次外层、中间层和次内层均称取30质量份的第一低密度聚乙烯、69质量份的第二低密度聚乙烯和1质量份的加工助剂组成；内层称取74质量份的线性低密度聚乙烯、14质量份的茂金属线性低密度聚乙烯、9质量份的第一低密度聚乙烯、2质量份的第二开口剂和1质量份的加工助剂分别加入吸料通道进入挤出机，形成膜泡被吹胀，在通过测厚仪测厚后，被夹板夹成膜片并排出里面的空气，再通过mdo在线拉伸设备，经过预热、拉伸、退火、冷却后，形成厚薄均匀的纵向拉伸聚乙烯薄膜，通过电晕机对薄膜的外层进行电晕处理，再切除两边的边料，再进行收卷得到共挤膜；
36.s2、镀铝工艺：共挤膜在高真空状态下，通过高温将铝线熔化蒸发，铝蒸汽沉淀吸附在卷膜基材表面，在其表面形成一层具有金属光泽的金属层，最后再通过冷却辊进行收卷制得vmmdope包装膜3。
37.以上实施例1-3中，薄膜在进行mdo在线拉伸前的厚度为125μm；高密聚乙烯的牌号为埃克森公司生产的hta108、中密度聚乙烯的牌号为美国陶氏公司生产的at6410、第一低密度聚乙烯的牌号为埃克森公司生产的150bw、第二低密度聚乙烯的牌号为扬子巴斯夫公司生产的2426h、线性低密度聚乙烯的牌号为美国陶氏公司生产的2036p、茂金属线性低密度聚乙烯的牌号为公司生产的5100g、第一开口剂的牌号为黄山贝诺公司生产的kk20-ld、第二开口剂的牌号为北京亚伦公司生产的ab-20ld、加工助剂的牌号为安配公司生产的100991-k，具体个牌号参数如下表1所示。
38.表1
39.[0040][0041]
实施例1-3的吹膜工艺参数如下表2所示：
[0042]
表2
[0043][0044]
表2中的a层、b层、c层、d层和e层分别对应外层、次外层、中间层、次内层和内层。
[0045]
实施例1-3的镀铝工艺参数如下表3所示：
[0046]
表3
[0047][0048][0049]
对比例1
[0050]
普通的vmpe包装膜
[0051]
对比例2
[0052]
vmcpp包装膜
[0053]
由于vmmdope、vmpe和vmcpp无法进行单独使用，因此将实施例2制得的包装膜2与25μm mdope进行复合，同时将对比例1的vmpe包装膜和对比例2的vmcpp包装膜均与25μm mdope进行复合，得到的复合薄膜再进行性能测试，结果如下表4所示：
[0054]
表4
[0055][0056]
由上表4可知，实施例2制得的包装膜2复合后的薄膜材料的透湿值为0.38g/(
㎡
·
24h)，透氧值为1.55cm3/(
㎡
·
24h
·
0.1mpa)，剥离值为3.52n/15mm；对比例1包装膜复合后的薄膜材料的透湿值为1.63g/(
㎡
·
24h)，透氧值为102cm3/(
㎡
·
24h
·
0.1mpa)，剥离值为0.46n/15mm；对比例2包装膜复合后的薄膜材料的透湿值为1.43g/(
㎡
·
24h)，透氧值为52cm3/(
㎡
·
24h
·
0.1mpa)，剥离值为0.75n/15mm，即对比例1-2包装膜的透湿值和透氧值均大于本发明制得的包装膜的透湿值和透氧值(可能与不同的工艺有关，比如铝层厚度，前处理方式等)，因此本发明制得的包装膜的阻隔性更佳；且对比例1-2包装膜的剥离值均远远小于3.5n/15mm，本发明包装膜的剥离值达到3.5n/15mm以上，表明本发明的包装膜铝层附着力更高，不容易出现铝层转移，且剥离力的提高也有利于提高热封强度。
[0057]
实施例2制得的包装膜2的表面张力值为30天42达因，对比例1的表面张力值为30天32达因，对比例2的表面张力值为30天35达因，即对比例1-2的表面张力值均小于本发明制得的包装膜的表面张力值，因此本发明的包装膜具有更好的复合和印刷能力。
[0058]
本发明镀铝包装膜与本司常用pe膜进行低温复合后既能做到高阻隔性，单一可回收，且由于其热封温度低于120℃；热封强度大于140n/inch，也同样满足低温热封的要求，且该复合膜具有聚乙烯的低温抗污染功能，具有低温热封、高热封强度等性能，可应用在洗涤液洗包装、食品包装等产品包装中。
[0059]
本领域的技术人员应理解，以上所述仅为本发明的若干个具体实施方式，而不是全部实施例。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，还可以做出许多变形和改进，所有未超出权利要求所述的变形或改进均应视为本发明的保护范围。

技术特征：

1.一种高阻隔单一pe可回收材料包装膜，其特征在于，该包装膜包括依次连接的外层、次外层、中间层、次内层和内层；所述外层由65-75质量份的高密聚乙烯、15-25质量份的中密度聚乙烯、5-10质量份的第一低密度聚乙烯、2质量份的开口剂和1质量份的加工助剂组成；所述次外层、中间层和次内层均由25-30质量份的第一低密度聚乙烯、65-75质量份的第二低密度聚乙烯和1质量份的加工助剂组成；所述内层由65-75质量份的线性低密度聚乙烯、15-25质量份的茂金属线性低密度聚乙烯、5-10质量份的第一低密度聚乙烯、2质量份的开口剂和1质量份的加工助剂组成；所述外层的外侧经过镀铝工艺制得。2.根据权利要求1所述的一种高阻隔单一pe可回收材料包装膜，其特征在于，所述外层由70质量份的高密聚乙烯、20质量份的中密度聚乙烯、7质量份的第一低密度聚乙烯、2质量份的第一开口剂和1质量份的加工助剂组成；所述次外层、中间层和次内层均由29质量份的第一低密度聚乙烯、70质量份的第二低密度聚乙烯和1质量份的加工助剂组成；所述内层由70质量份的线性低密度聚乙烯、20质量份的茂金属线性低密度聚乙烯、7质量份的第一低密度聚乙烯、2质量份的第二开口剂和1质量份的加工助剂组成。3.根据权利要求2所述的一种高阻隔单一pe可回收材料包装膜，其特征在于，所述高密聚乙烯的牌号为埃克森公司生产的hta108、中密度聚乙烯的牌号为美国陶氏公司生产的at6410、第一低密度聚乙烯的牌号为埃克森公司生产的150bw、第二低密度聚乙烯的牌号为扬子巴斯夫公司生产的2426h、线性低密度聚乙烯的牌号为美国陶氏公司生产的2036p、茂金属线性低密度聚乙烯的牌号为公司生产的5100g、第一开口剂的牌号为黄山贝诺公司生产的kk20-ld、第二开口剂的牌号为北京亚伦公司生产的ab-20ld、加工助剂的牌号为安配公司生产的100991-k。4.根据权利要求1所述的一种高阻隔单一pe可回收材料包装膜，其特征在于，该包装膜的总厚度为25μm，所述外层、次外层、中间层、次内层和内层的厚度比为6∶3∶7∶3∶6。5.如权利要求1-4任一项所述的高阻隔单一pe可回收材料包装膜的生产工艺，其特征在于，该生产工艺包括如下步骤：s1、吹膜工艺：依照包装膜各层的配方组成，称取各重量份的组分分别加入吸料通道进入挤出机，形成膜泡被吹胀，在通过测厚仪测厚后，被夹板夹成膜片并排出里面的空气，再通过mdo在线拉伸设备，经过预热、拉伸、退火、冷却后，形成厚薄均匀的纵向拉伸聚乙烯薄膜，通过电晕机对薄膜的外层进行电晕处理，再切除两边的边料，再进行收卷得到共挤膜；s2、镀铝工艺：共挤膜在高真空状态下，通过高温将铝线熔化蒸发，铝蒸汽沉淀吸附在卷膜基材表面，在其表面形成一层具有金属光泽的金属层，最后再通过冷却辊进行收卷制得包装膜。6.根据权利要求5所述的一种高阻隔单一pe可回收材料包装膜的生产工艺，其特征在于，步骤s1中所述的挤出机的1区到12区的模头温度均为220℃。7.根据权利要求5所述的一种高阻隔单一pe可回收材料包装膜的生产工艺，其特征在于，步骤s1中所述的挤出机的a层到e层的挤出温度均为50℃/210℃/215℃/220℃/220℃/220℃/220℃。8.根据权利要求5所述的一种高阻隔单一pe可回收材料包装膜的生产工艺，其特征在于，步骤s2中的高真空≥1.3
×
10-4
mbar。9.根据权利要求5所述的一种高阻隔单一pe可回收材料包装膜的生产工艺，其特征在
于，步骤s2中的镀铝温度为1300-1400℃。10.根据权利要求5所述的一种高阻隔单一pe可回收材料包装膜的生产工艺，其特征在于，步骤s2中所述共挤膜在进入高真空状态前先进行等离子处理。

技术总结

本发明属于包装材料技术领域，尤其是一种高阻隔单一PE可回收材料包装膜及其生产工艺。本发明包装膜包括依次连接的外层、次外层、中间层、次内层和内层；外层由65-75质量份的高密聚乙烯、15-25质量份的中密度聚乙烯、5-10质量份的第一低密度聚乙烯、2质量份的开口剂和1质量份的加工助剂组成；次外层、中间层和次内层均由25-30质量份的第一低密度聚乙烯、65-75质量份的第二低密度聚乙烯和1质量份的加工助剂组成。本发明的镀铝包装膜不仅具有非常优秀的阻隔性能，还能与MDOPE和普通热封PE复合，形成单一材质的包装复合膜，便于复合膜的回收利用；同时镀铝包装膜的表面张力值高，可在其与其他PE膜复合时提供更好的复合能力和印刷能力。力。力。