一种磨雾型无溶剂环保热熔覆合膜及其制备方法
技术领域
本发明属于纸塑覆合用预涂膜
技术领域
，具体涉及一种磨雾型无溶剂环保热熔覆合膜及其制备方法。背景技术
在图书期刊、手提袋、纸质包装盒、广告材料等纸质产品表面覆合一层薄膜，可以起到防止印刷层刮花、防水、防尘、提高产品视觉效果和档次等功能，覆合膜以高透明和哑光效果为主，高透明膜透光率高，可使被覆膜后的产品表面有较高的光泽度，哑光膜透明度低，雾度高，被覆膜产品在视觉上给人以一种柔和的舒适感。目前市场上应用较多的是底涂粘合剂型预涂膜，但因预涂膜基材膜主要成分是聚丙烯，与黏合层EVA之间的粘合牢度较差，预涂膜生产过程中需要在基材膜表面先涂一层带有有机溶剂的底涂粘合剂以提高EVA和基材膜之间的牢度，因此，这种工艺不仅会对环境造成污染，还会因粘合剂需要干燥而消耗大量能源，是预涂膜发展存在的一个很大的瓶颈。
发明内容
本发明的目的在于提供一种磨雾型无溶剂环保热熔覆合膜及其制备方法。通过开发一种磨雾型无溶剂环保热熔覆合膜，结构为视觉层/芯层/黏合层：HDPE+无定形SiO2+三元共聚PP/均聚PP+添加剂/EVA+改性PP+辛烯+PMMA。视觉层形成舒适的磨雾效果，黏合层无需胶黏剂涂布可直接与纸材覆合，实现薄膜结构减量，降低塑料用量，减少溶剂污染，提高生产效率。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种磨雾型无溶剂环保热熔覆合膜，其结构由外至内为视觉层/芯层/黏合层：HDPE+三元共聚聚丙烯+无定形微米级SiO2/(均聚聚丙烯+爽滑剂+抗静电剂)/(EVA+氨基接枝PP+辛烯+聚甲基丙烯酸甲酯PMMA)。按质量比计，视觉层：芯：黏合层＝(15-35)：(40-65)：(10-30)。
进一步地，所述视觉层是由HDPE+三元共聚聚丙烯+无定形微米级SiO2组成的多元复合体系。
进一步地，视觉层的配方比例为：HDPE 25-50wt％，三元共聚PP 50-75wt％，无定形微米级SiO22-5wt％，总质量分数之和为100％。
进一步地，所述芯层是由均聚聚丙烯+爽滑剂+抗静电剂组成的多元复合体系。
进一步地，芯层的配方比例为：均聚PP 88-100wt％，爽滑剂2.5-6.5wt％，抗静电剂1.5-5.5wt％，总质量分数之和为100％。
进一步地，所述黏合层是由EVA+氨基接枝PP+辛烯+聚甲基丙烯酸甲酯PMMA组成的多元复合体系。
进一步地，黏合层的配方比例为：EVA 45-70wt％，氨基接枝PP 20-55wt％，辛烯5-20wt％，PMMA2-5wt％，总质量分数之和为100％。
本发明视觉层采用组合式的消光方式来实现视觉层的磨雾光泽效果。首先，将HDPE与三元共聚PP进行共混，由于二者属于不同物质，熔体流动性存在差异，两种物质熔融后在挤出机内受螺杆挤压高速混合，因流动性不一样在表面成湍流状态，形成凹凸不平的表面，光线在表面发生漫反射，给人一种柔和舒适的感觉；第二，添加无定形SiO2至视觉层，无定形SiO2粒径控制在3-5微米，有利于阻挡光线的透射，降低薄膜的透明度，同时又可做为抗黏连剂与爽滑剂配合，降低视觉层与黏合层在复卷时的黏连。
本发明黏合层以热熔材料EVA为主体，辅以改性聚丙烯(氨基接枝聚丙烯)，辛烯，以及增黏剂聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)来实现。EVA熔点低，黏性强，具有优异的熔融黏合性能，但EVA与聚丙烯极性不同不相容，与聚丙烯同时通过三层共挤流延加工工艺共同挤出复合时，容易出现黏辊、分层现象，需对其加工适应性、加工黏度等进行调节，通过在黏合层添加氨基接枝改性聚丙烯来解决。聚丙烯经氨基接枝改性后极性提高，与EVA形成良好的相容性，可调节EVA加工黏度，提升EVA三层共挤加工适应性，改善EVA与芯层聚丙烯的黏合能力，同时，聚丙烯侧链接入氨基，氨基与纸材表面大量纤维带有的羟基都有亲水性，容易形成氢键的结合，加强黏合层的附着力，添加少量PMMA，由于其有较大的支链，黏度较高，可提升黏合层与纸材的黏合强度。
本发明黏合层添加少量辛烯来加强黏合层EVA与芯层均聚PP粘合性。辛烯含有乙烯、丙烯官能团，与含有乙烯官能团的EVA和含有丙烯官能团的PP同时相容，起到连接芯层PP与黏合层EVA的作用，使得芯层与黏合层黏合牢固不分层。
本发明的有益效果在于：
①本发明以组合式消光方式配合来实现薄膜舒适的磨雾效果：利用HDPE与聚丙烯的流动性差异，在表面形成微糙面，造成光线的漫反射；将微米级无定形二氧化硅添加至视觉层中，阻挡光线的透过。组合消光形成磨雾效果。
②本发明通过三层共挤流延复合开发的一种磨雾型无溶剂环保热熔覆合膜的黏合层直接带有以EVA为主体的热熔材料，无需再进行额外的黏合层涂布，即可直接将其热压覆合于纸材表面，缩减了黏合层的二次加工工序，缩减薄膜结构、降低塑料用量，节约能源，企业生产效率大幅提高。
③本发明在黏合层添加部分辛烯，将黏合层EVA与芯层PP进行连接，并在黏合层添加氨基接枝聚丙烯，调节EVA加工黏度，提升EVA加工适应性，加强EVA与PP复合牢固度，而氨基接枝聚丙烯可与纸材纤维羟基形成氢键结合，加强黏合层在纸材表面的附着力。辛烯与氨基接枝聚丙烯配合，加强黏合层与芯层的相容性及纸材的附着力。
说明书附图
图1为本发明的一种磨雾型无溶剂环保热熔覆合膜；
图中：1-视觉层、2-芯层、3-黏合层。
具体实施方式
为便于理解本发明，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。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。
1)主要材料
HDPE，中国石油天然气股份有限公司独山子石化分公司；
三元共聚PP，北京燕山石化公司；
无定型二氧化硅，杭州万景高新材料有限公司；
均聚PP，北京燕山石化公司；
辛烯，美国艾克森公司；
爽滑剂，成都科辉有限公司；
抗静电剂，成都科辉有限公司；
氨基接枝PP，北京燕山石化公司；
EVA，日本三井公司；
PMMA，日本三井公司；
2)主要设备与仪器
薄膜流延实验生产线，广州普同仪器设备有限公司；
透光率雾度测定仪，上海精密科学仪器有限公司；
落镖冲击试验机，济南兰光机电技术有限公司；
智能拉力试验机，济南兰光机电技术有限公司；
3)测试方法
(1)拉伸强度测定
按GB/T1040.3-2006试验方法进行，拉伸速度(空载)为(250±50)mm/min，试样采用IV型(长条形)；160mm(长)×15mm(宽)，标距50mm。
(2)透光率/雾度测定
按GB/T2410-2008透明塑料透光率试验方法。
(3)落镖冲击质量测定
按QB/T9639.1-2008试验方法。
(4)芯层与黏合层黏合牢固不分层，芯层与黏合层的剥离强度测定
按GB/T27740-2011进行测试。
实施例1
一种磨雾型无溶剂环保热熔覆合膜，其结构由外至内为视觉层/芯层/黏合层：HDPE+三元共聚聚丙烯+无定形微米级SiO2/(均聚聚丙烯+爽滑剂+抗静电剂)/(EVA+氨基接枝PP+辛烯+聚甲基丙烯酸甲酯PMMA)。视觉层15wt％，芯层55wt％，黏合层30wt％。
本实施例中，视觉层的配方比例为：HDPE 27wt％，三元共聚PP 70wt％，无定形微米级SiO23wt％，总质量分数之和为100％。
本实施例中，芯层的配方比例为：均聚PP 95wt％，爽滑剂3wt％，抗静电剂2wt％，总质量分数之和为100％。
本实施例中，黏合层的配方比例为：EVA 60wt％，氨基接枝PP 32wt％，辛烯5wt％，PMMA3wt％，总质量分数之和为100％。
上述一种磨雾型无溶剂环保热熔覆合膜及其制备方法，包括以下步骤：
(1)使用三层共挤流延挤出机使各层配方混合料塑化，经共挤模头使得三层料层叠在一起，视觉层与黏合层塑化温度230℃，芯层塑化温度235℃；
(2)薄膜流延，流延辊速度2.0m/min；
(3)流延冷却成型，冷却温度32℃；
(4)薄膜牵引，电晕处理，牵引辊速度2.1m/min；
(5)薄膜收卷，收卷辊张力2.0kg；
(6)切边，收卷成膜。
实施例2
一种磨雾型无溶剂环保热熔覆合膜，其结构由外至内为视觉层/芯层/黏合层：HDPE+三元共聚聚丙烯+无定形微米级SiO2/(均聚聚丙烯+爽滑剂+抗静电剂)/(EVA+氨基接枝PP+辛烯+聚甲基丙烯酸甲酯PMMA)。视觉层20wt％，芯层50wt％，黏合层30wt％。
本实施例中，视觉层的配方比例为：HDPE 28wt％，三元共聚PP 68wt％，无定形微米级SiO24wt％，总质量分数之和为100％。
本实施例中，芯层的配方比例为：均聚PP 93.5wt％，爽滑剂3.5wt％，抗静电剂3wt％，总质量分数之和为100％。
本实施例中，芯层的配方比例为：EVA 59wt％，氨基接枝PP 27.5wt％，辛烯10wt％，PMMA3.5wt％，总质量分数之和为100％。
上述一种磨雾型无溶剂环保热熔覆合膜及其制备方法，包括以下步骤：
(1)使用三层共挤流延挤出机使各层配方混合料塑化，经共挤模头使得三层料层叠在一起，视觉层与黏合层塑化温度235℃，芯层塑化温度238℃；
(2)薄膜流延，流延辊速度2.2m/min；
(3)流延冷却成型，冷却温度35℃；
(4)薄膜牵引，电晕处理，牵引辊速度2.3m/min；
(5)薄膜收卷，收卷辊张力2.1kg；
(6)切边，收卷成膜。
实施例3
一种磨雾型无溶剂环保热熔覆合膜，其结构由外至内为视觉层/芯层/黏合层：HDPE+三元共聚聚丙烯+无定形微米级SiO2/(均聚聚丙烯+爽滑剂+抗静电剂)/(EVA+氨基接枝PP+辛烯+聚甲基丙烯酸甲酯PMMA)。视觉层25wt％，芯层50wt％，黏合层25wt％。
本实施例中，视觉层的配方比例为：HDPE 30wt％，三元共聚PP 65wt％，无定形微米级SiO25wt％，总质量分数之和为100％。
本实施例中，芯层的配方比例为：均聚PP 92.5wt％，爽滑剂4wt％，抗静电剂3.5wt％，总质量分数之和为100％。
本实施例中，黏合层的配方比例为：EVA 50wt％，氨基接枝PP 30wt％，辛烯15wt％，PMMA5wt％，总质量分数之和为100％。
上述一种磨雾型无溶剂环保热熔覆合膜及其制备方法，包括以下步骤：
(1)使用三层共挤流延挤出机使各层配方混合料塑化，经共挤模头使得三层料层叠在一起，视觉层与黏合层塑化温度240℃，芯层塑化温度242℃；
(2)薄膜流延，流延辊速度2.3m/min；
(3)流延冷却成型，冷却温度40℃；
(4)薄膜牵引，电晕处理，牵引辊速度2.4m/min；
(5)薄膜收卷，收卷辊张力2.3kg；
(6)切边，收卷成膜。
实施例1-3所制得的一种磨雾型无溶剂环保热熔覆合膜的性能参数为：
由实施例1-3可知，薄膜配方比变化对薄膜性能变化有一定影响，尤其是随着黏合层辛烯含量增加，薄膜之间拉伸强度增大，黏合层与芯层黏合也更加牢固，剥离强度增加。而随着视觉层微米级SiO2含量的增加，薄膜的光泽度下降，雾度上升。
对比例：
对比例1：(辛烯过低，黏合层与芯层复合不牢，易分层)
一种磨雾型无溶剂环保热熔覆合膜，其结构由外至内为视觉层/芯层/黏合层：HDPE+三元共聚聚丙烯+无定形微米级SiO2/(均聚聚丙烯+爽滑剂+抗静电剂)/(EVA+氨基接枝PP+辛烯+聚甲基丙烯酸甲酯PMMA)。视觉层25wt％，芯层50wt％，黏合层25wt％。
本实施例中，视觉层的配方比例为：HDPE 30wt％，三元共聚PP 65wt％，无定形微米级SiO25wt％，总质量分数之和为100％。
本实施例中，芯层的配方比例为：均聚PP 92.5wt％，爽滑剂4wt％，抗静电剂3.5wt％，总质量分数之和为100％。
本实施例中，黏合层的配方比例为：EVA 62wt％，氨基接枝PP 30wt％，辛烯3wt％，PMMA 5wt％，总质量分数之和为100％。
当黏合层的辛烯含量为3％时，薄膜成型后芯层与黏合层复合不牢，容易分层。
对比例2：(氨基接枝PP含量过低，无法调节EVA的加工适应性)
一种磨雾型无溶剂环保热熔覆合膜，其结构由外至内为视觉层/芯层/黏合层：HDPE+三元共聚聚丙烯+无定形微米级SiO2/(均聚聚丙烯+爽滑剂+抗静电剂)/(EVA+氨基接枝PP+辛烯+聚甲基丙烯酸甲酯PMMA)。视觉层25wt％，芯层50wt％，黏合层25wt％。
本实施例中，视觉层的配方比例为：HDPE 30wt％，三元共聚PP 65wt％，无定形微米级SiO25wt％，总质量分数之和为100％。
本实施例中，芯层的配方比例为：均聚PP 92.5wt％，爽滑剂4wt％，抗静电剂3.5wt％，总质量分数之和为100％。
本实施例中，黏合层的配方比例为：EVA70wt％，氨基接枝PP 10wt％，辛烯15wt％，PMMA 5wt％，总质量分数之和为100％。
当黏合层氨基接枝PP含量为10％时，功能层的EVA黏度较高，出现黏辊现象。
对比例3：(无定形微米级SiO2过低，薄膜磨雾效果不够理想)
一种磨雾型无溶剂环保热熔覆合膜，其结构由外至内为视觉层/芯层/黏合层：HDPE+三元共聚聚丙烯+无定形微米级SiO2/(均聚聚丙烯+爽滑剂+抗静电剂)/(EVA+氨基接枝PP+辛烯+聚甲基丙烯酸甲酯PMMA)。视觉层25wt％，芯层50wt％，黏合层25wt％。
本实施例中，视觉层的配方比例为：HDPE 34wt％，三元共聚PP 65wt％，无定形微米级SiO21wt％，总质量分数之和为100％。
本实施例中，芯层的配方比例为：均聚PP 92.5wt％，爽滑剂4wt％，抗静电剂3.5wt％，总质量分数之和为100％。
本实施例中，黏合层的配方比例为：EVA 50wt％，氨基接枝PP 30wt％，辛烯15wt％，PMMA 5wt％，总质量分数之和为100％。
当视觉层中无定形微米级SiO2含量为1wt％时，薄膜的光泽度为14.5％，雾度69％，薄膜磨雾效果不够理想。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
