专利名称：热封膜及其制备方法
技术领域：
本发明属于包装材料技术领域，尤其涉及一种热封膜及其制备方法。
背景技术：
热封制袋普遍应用在日化产品包装、食品药品包装等领域。由于在产品填充时包装袋热封处最容易出现泄漏，而且在实际使用时包装袋的损伤也发生在热封部分，因此，选择合适的热封膜和热封参数可以降低生产线的废品率，并可有效提高包装物整体的阻隔性能。目前常用的热封膜为聚乙烯(PE)膜或聚丙烯(PP)膜。用作热封膜的PP膜主要为由丙烯和5% 7%的乙烯共聚形成的共聚丙烯膜，其具有良好的挺度、拉伸强度和热封合强度，但是热封温度较高，导致封合设备的电热损耗较高。PE膜用作热封层时具有较低的热封温度，虽然其挺度、拉伸强度和热封合强度不如PP膜，但能够满足大多数包装材料的需求，因此，采用PE膜作热封膜更为广泛。目前可用作热封膜的PE膜包括高密度聚乙烯 (HDPE)、中密度聚乙烯(MDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)和线性低密度聚乙烯(LLDPE)，其中， 用于复合热封层的主要为低密度聚乙烯和线性低密度聚乙烯。现有技术通常通过增加PE膜的厚度以提高PE膜的综合强度，如厚度为120 μ m的 PE膜可具有良好的挺度和拉伸强度。但是，较厚的PE膜会增加包装难度、降低包装速度。 将PE膜粘合到强度优于PE的其他聚烯烃上可提高PE膜的强度，如，将PE膜与具有高透明度、高熔融、高阻挡性、高挺度的PP膜复合后，可在低温下密封，密封速度较高，热封膜的强度也较好。但是，PE与PP的相容性较差，一般需要加入聚烯烃弹性体(POE)作为耦合层。 POE力学性能较差，将PE膜通过POE与PP膜结合得到的热封膜在热封合过程中会出现分层现象，会导致热封膜拉伸强度高，但热封合强度低。申请号为98802826. 3的中国专利文献公开了一种热封膜，包括第一表面层和第二表面层，其中，第一表面层包括具有Mw/Mn为3或更小的乙烯均聚物或乙烯与高至50wt% 的C3-C20 α -烃的共聚物，该共聚物具有的CDBI为50%或更高；第二表面层包括丙烯的均聚物或丙烯与高至50wt%共聚单体的共聚物。该热封膜采用茂金属聚乙烯直接密封到聚丙烯上，能够节省原料，但是，得到的热封膜热封温度高，且密封强度低。
发明内容
有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种热封膜及其制备方法，本发明提供的热封膜的热封温度较低，且热封合强度较高。本发明提供了一种热封膜，包括依次相接触的第一聚乙烯层、第一茂金属聚丙烯层和聚丙烯层，其中，所述第一茂金属聚丙烯层包括质量百分数不低于25%的茂金属乙烯丙烯共聚物。优选的，所述茂金属聚丙烯层还包括线性低密度聚乙烯。优选的，所述第一聚乙烯层包括第一混合聚乙烯层和第一线性低密度聚乙烯层，所述第一线性低密度聚乙烯层与所述第一茂金属聚丙烯层相接触。优选的，所述第一混合聚乙烯层由30wt% 70wt%的低密度聚乙烯和线性低密度聚乙烯形成。优选的，还包括第二茂金属聚丙烯层，所述第二茂金属聚丙烯层与所述聚丙烯层相接触。优选的，所述第二茂金属聚丙烯层包括质量百分数不低于25%的茂金属乙烯丙烯共聚物。优选的，还包括第二聚乙烯层，所述第二聚乙烯层与所述第二茂金属聚丙烯层相接触。优选的，所述第二聚乙烯层包括第二混合聚乙烯层和第二线性低密度聚乙烯层， 所述第二线性低密度聚乙烯层与所述第二茂金属聚丙烯层相接触。优选的，所述第二混合聚乙烯层包括15wt% 35wt%的茂金属线性低密度聚乙烯；15wt% 35wt%的线性低密度聚乙烯；25wt % 50wt %的低密度聚乙烯；0. 5wt % 5wt % 的助剂。本发明还提供了一种热封膜的制备方法，包括以下步骤将聚乙烯、茂金属乙烯丙烯共聚物和聚丙烯共挤出成型，得到包括依次相接触的第一聚乙烯层、第一茂金属聚丙烯层和聚丙烯层的热熔管；将所述热熔管吹塑成膜、冷却定型；将所述冷却定型后的膜的外层面进行电晕处理，得到热封膜。与现有技术相比，本发明提供了一种热封膜，包括依次相接触的第一聚乙烯层、 第一茂金属聚丙烯层和聚丙烯层，其中，所述第一茂金属聚丙烯层包括质量百分数不低于 25 %的茂金属乙烯丙烯共聚物。在所述热封膜中，聚乙烯具有较低的热封温度，聚丙烯具有较好的挺度、拉伸强度和热封合强度，茂金属乙烯丙烯共聚物的力学强度较高，而且与聚乙烯和聚丙烯均有较好的相容性，共挤出得到的热封膜具有较高的拉伸强度、较低的热封温度和较高的热封强度。将本发明提供的热封膜的厚度控制在较薄的范围内，即可得到性能较好的热封膜，从而降低了包装难度，提高了包装速度。实验表明，本发明提供的70 μ m 厚的热封膜与聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜复合得到的复合膜的拉断力(MD/TD)可达 66/60 (N/15mm)，断裂伸长率(MD/TD)可达115/90 (N/15mm)，热封温度为120°C时，热封合强度为48 (N/15mm)，其性能略优于120 μ m厚的PE膜与PET膜形成的复合膜。
图1为本发明提供的热封膜的结构示意图；图2为本发明实施例及比较例提供的热封膜的热封曲线图。
具体实施例方式本发明提供了一种热封膜，包括依次相接触的第一聚乙烯层、第一茂金属聚丙烯层和聚丙烯层，其中，所述第一茂金属聚丙烯层包括质量百分数不低于25%的茂金属乙烯丙烯共聚物。本发明在聚乙烯和聚丙烯之间增加了茂金属乙烯丙烯共聚物，茂金属乙烯丙烯共聚物不仅具有较高的力学强度，而且与聚乙烯和聚丙烯均有良好的相容性，使得到的热封膜具有较高的拉伸强度、较低的热封温度和较高的热封强度。在本发明中，所述聚乙烯层主要由聚乙烯形成，聚乙烯不仅具有较低的热封温度， 而且具有快速密封能力且能保持密封强度，通常用作热封层。在本发明中，所述聚乙烯可以为高密度聚乙烯(HDPE)、中密度聚乙烯(MDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)和线性低密度聚乙烯 (LLDPE)中的一种多或种，优选为LDPE和LLDPE中的一种或两种。本发明对所述聚乙烯的来源没有特殊限制，均为从市场上购得。为了提高所述热封膜的综合性能，所述第一聚乙烯层优选包括第一混合聚乙烯层和第一线性低密度聚乙烯层。所述第一混合聚乙烯层优选由LDPE和LLDPE组成，所述LDPE 的质量百分数优选为30wt% 70wt%，更优选为40wt% 60wt%。所述第一混合聚乙烯层的厚度优选为1(^111 2(^111，更优选为12μπι 18μπι。所述第一线性低密度聚乙烯层由LLDPE形成，其厚度优选为5 μ m 15 μ m，更优选为8 μ m 12 μ m。所述第一混合聚乙烯层和所述第一线性低密度聚乙烯层优选通过共挤出的方式复合，组成第一聚乙烯层，以便降低热封膜的热封温度。在本发明中，所述第一茂金属聚丙烯层与所述第一聚乙烯层中的第一线性低密度聚乙烯层相接触，所述第一茂金属聚丙烯层包括质量百分数不低于25%的茂金属乙烯丙烯共聚物。茂金属乙烯丙烯共聚物是指乙烯单体和丙烯单体在茂金属催化剂的作用下发生共聚反应得到的共聚聚合物，由于茂金属催化剂属于单一活性中心催化剂，具有较好的催化均一性，得到的茂金属乙烯丙烯共聚物的分子量分布相对较窄，乙烯链段在聚合物主链中分布均勻，茂金属乙烯丙烯共聚物的力学强度较高。另外，茂金属乙烯丙烯共聚物中既含有乙烯链段，又含有丙烯链段，与聚乙烯和聚丙烯均有良好的相容性，从而使得到的热封膜具有良好的拉伸强度、较低的热封温度和较高的热封合强度。在所述茂金属乙烯丙烯共聚物中，所述乙烯链段占所述共聚物的质量百分数优选为20wt% 50wt%，更优选为25wt% 45wt%。在所述茂金属乙烯丙烯共聚物中，乙烯链段含量的增加有利于增加茂金属乙烯丙烯共聚物与聚乙烯，尤其是LLDPE的相容性；但是， 乙烯链段含量过高时，会降低茂金属乙烯丙烯共聚物的力学强度，导致得到的热封膜的热封合强度降低。本发明对所述茂金属乙烯丙烯共聚物的来源没有特殊限制，可以为从市场上购得，如日本聚丙烯公司(JPP)生产的、牌号为Wintec的茂金属聚丙烯；日本聚丙烯公司 (JPP)生产的、牌号为WFX4的茂金属聚丙烯；或者美国Basell公司生产的、牌号为Clyrell EM248U的茂金属聚丙烯等。在所述第一茂金属聚丙烯层中，所述茂金属乙烯丙烯共聚物的质量百分数不低于 25%，为25% 100%，优选为50% 100%，更优选为75% 100%，最优选为100%。除了茂金属乙烯丙烯共聚物，所述第一茂金属聚丙烯层优选还包括LLDPE。在本发明中，所述第一茂金属聚丙烯层的厚度优选为2 μ m 10 μ m，更优选为 3 μ m 8 μ m。本发明提供的热封膜还包括聚丙烯层，所述聚丙烯层由聚丙烯形成。聚丙烯具有较好的挺度、拉伸强度和热封合强度，能够提高得到的热封膜的拉伸强度和热封合强度。所述聚丙烯层的厚度优选为5 μ m 15 μ m，更优选为8 μ m 12 μ m。在本发明中，所述聚丙烯可以为共聚聚丙烯、取向的聚丙烯(OPP)或者双向拉伸聚丙烯(BOPP)，优选为共聚聚丙烯。本发明对所述聚丙烯的来源没有特殊限制，可以为从市场上购得，如北欧化工公司生产的共聚聚丙烯系列。为了使所述热封膜具有更好的加工性能，不发生卷边等现象，本发明优选还包括第二茂金属聚丙烯层，所述第二茂金属聚丙烯层与所述聚丙烯层相接触，即，第一茂金属聚丙烯层和第二茂金属聚丙烯层分别与所述聚丙烯层的两个侧面相接触，形成第一茂金属聚丙烯层/聚丙烯层/第二茂金属聚丙烯层的三明治结构。所述第二茂金属聚丙烯层包括质量百分数不低于25%的茂金属乙烯丙烯共聚物， 所述茂金属乙烯丙烯共聚物的质量百分数优选为50 % 100 %，更优选为75 % 100 %，最优选为100%。在所述茂金属乙烯丙烯共聚物中，所述乙烯链段占所述共聚物的质量百分数优选为20wt % 50wt %，更优选为25wt % 45wt %。除了茂金属乙烯丙烯共聚物，所述第二茂金属聚丙烯层优选还包括LLDPE。 所述第二茂金属聚丙烯层的厚度优选为2 μ m 10 μ m，更优选为3 μ m 8 μ m。在本发明提供的热封膜中，优选还包括第二聚乙烯层，所述第二聚乙烯层与所述第二茂金属聚丙烯层相接触，即，所述聚丙烯层和第二聚乙烯层分别于所述第二茂金属聚乙烯的两个侧面相接触，形成聚丙烯层/第二茂金属聚丙烯层/第二聚乙烯层的结构。所述第二聚乙烯层由聚乙烯形成，可以为高密度聚乙烯(HDPE)、中密度聚乙烯 (MDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)和线性低密度聚乙烯(LLDPE)中的一种多或种，优选为LDPE 和LLDPE中的一种或两种。本发明对所述聚乙烯的来源没有特殊限制，均为从市场上购得。为了提高所述热封膜的综合性能，所述第二聚乙烯层优选包括第二混合聚乙烯层和第二线性低密度聚乙烯层，其中，所述第二线性低密度聚乙烯层与所述第二茂金属聚丙烯层相接触。所述第二混合聚乙烯层优选包括15wt% 35wt%的茂金属线性低密度聚乙烯；15wt% 35wt%的线性低密度聚乙烯；25wt % 50wt %的低密度聚乙烯；0. 5wt % 5wt % 的助剂。所述第二混合聚乙烯层包括茂金属线性低密度聚乙烯(mLLDPE)，所述mLLDPE的含量优选为15wt% 35wt%，更优选为20wt% 30wt%。本发明对所述mLDPE的来源没有特殊限制，为从市场上购得。 所述第二混合聚乙烯层包括LLDPE，所述LLDPE的含量优选为15wt % 35wt %，更优选为20wt% 30wt%。所述第二混合聚乙烯层包括LDPE，所述LDPE的含量优选为25wt % 50wt %，更优选为 30wt% 45wt%。所述第二混合聚乙烯层还包括助剂，所述助剂的含量优选为0. 5wt% 5wt%，更优选为 3wt%。所述助剂优选包括开口剂(AB)和滑爽剂(SL)，所述开口剂和所述滑爽剂的质量比优选为1 1.5。
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所述第二混合聚乙烯层的厚度优选为10 μ m 20 μ m，更优选为12 μ m 18 μ m。所述第二线性低密度聚乙烯层由LLDPE形成，其厚度优选为5 μ m 15 μ m，更优选为 8 μ m 12 μ m0参见图1，图1为本发明提供的热封膜的结构示意图，其中，11为第一混合聚乙烯层，12为第一线性低密度聚乙烯层，13为第一茂金属聚丙烯层，14为聚丙烯层，15为第二茂金属聚丙烯层，16为第二线性低密度聚乙烯层，17为第二混合聚乙烯层。第一混合聚乙烯层11、第一线性低密度聚乙烯层12、第一茂金属聚丙烯层13、聚丙烯层14、第二茂金属聚丙烯层15、第二线性低密度聚乙烯层16和第二混合聚乙烯层17 依次复合，得到具有7层结构的热封膜。为了避免加工过程中产生的卷边现象，第一混合聚乙烯层11与第二混合聚乙烯层17的厚度基本相同，第一线性低密度聚乙烯层12与第二线性低密度聚乙烯层16的组成成分和厚度基本相同，第一茂金属聚丙烯层13与第二茂金属聚丙烯层15的组成成分和厚度基本相同，结构较为对称的膜容易加工，不会出现卷边等现象。本发明还提供了一种热封膜的制备方法，包括以下步骤将聚乙烯、茂金属乙烯丙烯共聚物和聚丙烯共挤出成型，得到包括依次相接触的第一聚乙烯层、第一茂金属聚丙烯层和聚丙烯层的热熔管；将所述热熔管吹塑成膜、冷却定型；将所述冷却定型后的膜的外层面进行电晕处理，得到热封膜。本发明采用共挤吹塑工艺制备热封膜，生产工序较为简单。首先将形成第一聚乙烯层、第一茂金属聚丙烯层和聚丙烯层的原料树脂，即聚乙烯、茂金属乙烯丙烯共聚物和聚丙烯送入螺杆挤出机进行共挤出成型，得到依次包括第一聚乙烯层、第一茂金属聚丙烯层和聚丙烯层的热熔管。本发明对所述螺杆挤出机没有特殊限制，本领域技术人员可以根据所使用的螺杆挤出机型号和目标热封膜的性能进行共挤出参数的调整。对所述热熔管进行本领域技术人员熟知的吹塑成膜、冷却定型。为了使得到的膜具有良好的力学性能和阻隔性能，进行吹塑时，吹胀比优选为1. 5 3，更优选为2 2. 5。 本领域技术人员可根据使用的吹塑设备型号和目标热封膜的性能进行吹塑参数的调整。吹塑得到膜后，对所述膜的外层面进行电晕处理，提高热封膜的附着性。本领域技术人员可以根据使用的电晕设备型号和目标热封膜的性能进行电晕处理参数的调整。为了提高热封膜的加工性能，所述热封膜为具有第一混合聚乙烯层11/第一线性低密度聚乙烯层12/第一茂金属聚丙烯层13/聚丙烯层14/第二茂金属聚丙烯层15/第二线性低密度聚乙烯层16/第二混合聚乙烯层17结构的膜。本发明采用七层共挤吹塑工艺进行该膜的制备，直接得到具有7层结构的热封膜。七层共挤吹塑工艺与上述共挤吹塑工艺类似，为了得到性能良好的热封膜，本领域技术人员可以对共挤出参数、吹塑参数和电晕参数进行调整。得到热封膜后，对所述热封膜进行力学性能测试，结果表明，其拉断力可达 44N/15mm (MD)和39N/15mm (TD)，略优于厚度较厚的PE膜。将所述热封膜与PET膜复合后进行热封性能测试，结果表明，热封温度为120°C 时，其热封强度可达48N/15mm，略优于厚度较厚的PE/PET复合膜。
在本发明提供的热封膜中，聚乙烯具有较低的热封温度，聚丙烯具有较好的挺度、 拉伸强度和热封合强度，茂金属乙烯丙烯共聚物的力学强度较高，而且与聚乙烯和聚丙烯均有较好的相容性，共挤出得到的热封膜具有较高的拉伸强度、较低的热封温度和较高的热封强度。将本发明提供的热封膜的厚度控制在较薄的范围内，即可得到拉伸性能和热封性能均较好的热封膜，从而降低了包装难度，提高了包装速度。为了进一步说明本发明，以下结合实施例对本发明提供的热封膜及其制备方法进行详细描述。以下各实施例中所用原料均为从市场上购得，其中，LDPE购自埃克森，牌号为 150BW ；LLDPE购自扬子石化，牌号为7042 ；茂金属PP购自日本JPP公司，牌号为WFX4 ；共聚 PP购自北欧化工，牌号为RB707CF ；mLLDPE购自陶氏，牌号为5100G ；AB购自北京亚伦，牌号为AB-20LD ；SL购自江阴精良色，牌号为SE07PE。以下各实施例中所用测试仪器为上海工具厂生产的型号为CH-I-S的测厚仪；广州标际包装设备有限公司生产的型号为GBB-B的热封仪；济南兰光机电技术有限公司生产的、型号为XLW的拉力机。实施例1以德国W&H公司生产的、型号为VAREX的七层共挤上吹塑设备进行热封膜的制备向所述七层共挤上吹设备的七个料筒中分别加入第一混合聚乙烯层原料(记为 Yl)、第一线性低密度聚乙烯层原料(记为Y2)、第一茂金属聚丙烯层原料(记为Y3)、聚丙烯层原料(记为Y4)、第二茂金属聚丙烯层原料(记为Y5)、第二线性低密度聚乙烯层原料 (记为Y6)和第二混合聚乙烯层原料(记为Y7)，各原料具体配方见表1。表1实施例1制备的热封层各层所用原料配方
权利要求
1.一种热封膜，包括依次相接触的第一聚乙烯层、第一茂金属聚丙烯层和聚丙烯层，其中，所述第一茂金属聚丙烯层包括质量百分数不低于25%的茂金属乙烯丙烯共聚物。
2.根据权利要求1所述的热封膜，其特征在于，所述茂金属聚丙烯层还包括线性低密度聚乙烯。
3.根据权利要求1所述的热封膜，其特征在于，所述第一聚乙烯层包括第一混合聚乙烯层和第一线性低密度聚乙烯层，所述第一线性低密度聚乙烯层与所述第一茂金属聚丙烯层相接触。
4.根据权利要求3所述的热封膜，其特征在于，所述第一混合聚乙烯层由30wt% 70wt %的低密度聚乙烯和线性低密度聚乙烯形成。
5.根据权利要求1所述的热封膜，其特征在于，还包括第二茂金属聚丙烯层，所述第二茂金属聚丙烯层与所述聚丙烯层相接触。
6.根据权利要求5所述的热封膜，其特征在于，所述第二茂金属聚丙烯层包括质量百分数不低于25%的茂金属乙烯丙烯共聚物。
7.根据权利要求1所述的热封层，其特征在于，还包括第二聚乙烯层，所述第二聚乙烯层与所述第二茂金属聚丙烯层相接触。
8.根据权利要求7所述的热封膜，其特征在于，所述第二聚乙烯层包括第二混合聚乙烯层和第二线性低密度聚乙烯层，所述第二线性低密度聚乙烯层与所述第二茂金属聚丙烯层相接触。
9.根据权利要求8所述的热封膜，其特征在于，所述第二混合聚乙烯层包括15wt% 35wt%的茂金属线性低密度聚乙烯；15wt% 35wt%的线性低密度聚乙烯；25wt% 50衬％的低密度聚乙烯；0. 5wt% 助剂。
10.一种热封膜的制备方法，包括以下步骤将聚乙烯、茂金属乙烯丙烯共聚物和聚丙烯共挤出成型，得到包括依次相接触的第一聚乙烯层、第一茂金属聚丙烯层和聚丙烯层的热熔管；将所述热熔管吹塑成膜、冷却定型；将所述冷却定型后的膜的外层面进行电晕处理，得到热封膜。
全文摘要
本发明提供了一种热封膜，包括依次相接触的第一聚乙烯层、第一茂金属聚丙烯层和聚丙烯层，其中，所述第一茂金属聚丙烯层包括质量百分数不低于25％的茂金属乙烯丙烯共聚物。本发明还提供了一种热封膜的制备方法，包括以下步骤将聚乙烯、茂金属乙烯丙烯共聚物和聚丙烯共挤出成型，得到包括依次相接触的第一聚乙烯层、第一茂金属聚丙烯层和聚丙烯层的热熔管；将所述热熔管吹塑成膜、冷却定型；将所述冷却定型后的膜的外层面进行电晕处理，得到热封膜。将本发明提供的热封膜的厚度控制在较薄的范围内，即可得到性能较好的热封膜，从而降低了包装难度，提高了包装速度。
文档编号B32B27/32GK102225644SQ201110084010
公开日2011年10月26日 申请日期2011年4月2日 优先权日2011年4月2日
发明者崔鹏, 江继忠, 潘健, 郝文涛, 鲍祖本 申请人:黄山永新股份有限公司