一種平膜法聚酯熱收縮膜快速成型制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種平膜法聚酯熱收縮膜快速成型制備方法。所述方法在共聚聚酯中添加一定比例的離子型樹脂和CBT功能樹脂，借助離子型樹脂特有的離子鍵結構及與共聚聚酯良好的相容性，提升收縮膜用共聚聚酯的電離性，提高其熔體的鑄片靜電吸附力；并借助CBT功能樹脂可大幅提高聚酯材料流動性的特性，改善共聚聚酯/離子型樹脂鑄片成型中的流動狀態(tài)，適應熔體快速鑄片成型的高流速需要。本發(fā)明提供的方法能夠大幅提升平膜法聚酯熱收縮膜生產(chǎn)速度達20~40%；同時能夠提高平膜法聚酯熱收縮膜的品質。
【專利說明】
一種平膜法聚酯熱收縮膜快速成型制備方法
技術領域
[0001 ]本發(fā)明屬于高分子化工技術領域，涉及塑料薄膜制備方法，具體涉及一種平膜法 聚酯熱收縮膜快速成型制備方法。
【背景技術】
[0002] 聚酯熱收縮膜是在20世紀80年代末期由法國、日本、美國等國家的專業(yè)薄膜生產(chǎn) 廠家研制開發(fā)成功。聚酯熱收縮膜具有良好的機械、光學和印刷性能，是當今世界熱收縮膜 主要品種之一，也是最具發(fā)展前景的收縮套標用聚酯熱收縮標簽膜產(chǎn)品。
[0003] 聚酯熱收縮(標簽)膜成型方法有平膜法(流延拉伸）和吹膜法兩種。由于聚酯PET (Polyethylene terephthalate，聚對苯二甲酸乙二醇酯)恪體粘度和恪體強度較低，加工 溫度窗口窄，吹膜成型十分困難。目前吹膜成型更多停留在實驗研究階段，少量工業(yè)化的生 產(chǎn)技術，也只用于小折徑的收縮套管膜上。因此，用于收縮標簽及其它包裝用途的聚酯收縮 膜，幾乎全部采用平膜法生產(chǎn)。
[0004] 平膜法聚酯熱收縮膜基本都采用流延+靜電吸附的鑄片成型方式。生產(chǎn)工藝流程 為:原輔材料-干燥-輸送計量-擠出機塑化-計量栗-模頭流延-鑄片-縱向拉伸-橫 向拉伸-牽引-收卷-分切-檢驗-包裝-成品。其中的干燥和縱向拉伸工序有的生產(chǎn)線 有，有的生產(chǎn)線沒有。
[0005] 鑄片時，高溫熔體流延到光潔、低溫、高速轉動的冷鼓表面后，靠靜電吸附力緊貼 冷鼓表面，冷卻成型為滿足后續(xù)拉伸工藝要求的均勻厚片。
[0006] 靜電吸附是利用高壓發(fā)生器產(chǎn)生的幾千伏的直流電壓，使電極絲與冷鼓分別為負 極和正極(冷鼓接地），流延到冷鼓上的厚片，在此高壓靜電場中，因靜電感應而產(chǎn)生電荷取 向移動，發(fā)生電荷積累而形成界面極化，在厚片厚度方向形成反電場。在異性靜電荷相互吸 引力作用下，厚片與冷鼓表面緊密吸附貼合在一起，達到排除空氣和良好傳熱的效果。
[0007] 流延鑄片時，如果沒有外力作用，一方面經(jīng)急冷成型的厚片不易貼附于冷鼓表面， 另一方面，在厚片與冷鼓之間很容易夾入空氣，降低傳熱效果，嚴重影響鑄片質量。因此，鑄 片是平膜法聚酯熱收縮膜生產(chǎn)中十分重要的工序和環(huán)節(jié)，是薄膜品質保障的關鍵。
[0008] 同時，鑄片快慢還決定了薄膜生產(chǎn)速度。從當前實際情況看，鑄片速率慢已成為平 膜法聚酯熱收縮膜生產(chǎn)線速度慢的主要原因和提升瓶頸。研究表明，冷鼓+靜電吸附方式的 鑄片速度主要取決于厚片與冷鼓之間的靜電吸附力。靜電吸附力又與PET材料的熔融態(tài)比 電阻、靜電吸附裝置的直流電壓、電極絲直徑以及電極絲與鑄片之間距離有關。通過改進和 提高靜電吸附裝置結構和工藝，可以有效提升靜電吸附力，但直流電壓、電極絲直徑以及電 極絲與鑄片之間的距離的調整都存在一定局限性。實際上，當前的平膜法聚酯熱收縮膜生 產(chǎn)線，已經(jīng)將這些因素改進到當前技術的極限水平，很難再進一步提高。因此，要想實現(xiàn)快 速生產(chǎn)，單靠靜電吸附裝置的改進和提高顯然是不夠的。
[0009] 聚酯熱收縮標簽膜對收縮率要求較高，一般要大于50%，有些還要大于70%，而且以 單向收縮為主。普通PET因為結晶度高，薄膜的熱收縮率無法滿足收縮套標要求。為了制備 具有較大收縮率的聚酯薄膜，目前國內外主要采用共聚改性方法制備熱收縮薄膜專用聚酯 原料來滿足這種要求。共聚單體主要有間苯二甲酸、新戊二醇、1，4_環(huán)己烷二甲醇（1，4_ Cyclohexanedimethanol，CHDM)等。通過在常規(guī)聚酯分子鏈中引入上述共聚單體鏈段，破壞 其結晶性，削弱大分子鏈的剛性，使聚酯的熱收縮性能得以提高。但原料中共聚單體的引 入，使PET材料的極性降低，熔融比電阻增加，鑄片時靜電吸附力降低，進一步加劇了靜電吸 附力偏弱的問題。
[0010] 這種情況下，為了保證鑄片及最終薄膜產(chǎn)品的質量，只有采用低速率的鑄片工藝。 這就是平膜法聚酯熱收縮(標簽)膜生產(chǎn)速度緩慢，生產(chǎn)效率低下的主要原因。
[0011] 目前平膜法聚酯熱收縮(標簽)膜生產(chǎn)速度在50米/分左右，最高可達60米/分。與 B0PET膜的400米/分左右的生產(chǎn)速率相比，差距明顯。當然，需要考慮B0PET膜中縱向拉伸帶 來的3、4倍的速度提升。即使剔除縱向拉伸帶來的速率提升因素，當前平膜法聚酯熱收縮 (標簽)膜生產(chǎn)速度也是明顯偏低的。
[0012] 同時，為了獲得更高的收縮率性能和更佳的力學強度，用于收縮膜加工的共聚聚 酯還需具備很高的特性粘度。如用于熱收縮膜的PETG聚酯品種的特性粘度一般為0.78-0.80,其它共聚聚酯品種的特性粘度也要達到0.72以上，而一般普通B0PET膜用聚酯的特性 粘度為〇. 62-0.65，纖維用聚酯切片的特性粘度還要更低。
[0013] 聚酯特性粘度數(shù)值高，分子量大，熔體粘度大，熔體的流動性差，熔體的流動速率 低，在熔融擠出過程中，擠出的片材容易出現(xiàn)條紋，拉伸應力較大，影響薄膜的均勻性、成膜 性。
[0014] 特性粘度數(shù)值較低時，聚酯的分子量就較低，此時對于提高生產(chǎn)能力有利，可以降 低擠出機的功率消耗，提高流延鑄片速度和質量，但所加工薄膜的拉伸強度也會降低，薄膜 的高收縮率性能無法得到有效保障。
[0015] 因此，對共聚聚酯高特性粘度的實際需求，也是導致平膜法聚酯熱收縮膜生產(chǎn)速 度偏低的另一重要原因。

【發(fā)明內容】

[0016] 為了提高平膜法聚酯熱收縮膜生產(chǎn)速度，提升產(chǎn)品品質，本發(fā)明提供一種平膜法 聚酯熱收縮膜快速成型制備方法。所述方法通過配方設計，引入提高聚酯電離性能的離子 型樹脂和改善聚酯流動性的CBT功能樹脂，通過共混熔融，提高鑄片成型過程中共聚聚酯的 靜電吸附力，降低共聚聚酯熔體粘度，提升熔體流動性，從而使平膜法聚酯熱收縮膜生產(chǎn)速 度提尚20~40%。
[0017] 為實現(xiàn)上述目標，本發(fā)明采用以下技術方案： 一種平膜法聚酯熱收縮膜快速成型制備方法，在共聚聚酯中添加一定比例的離子型樹 脂和CBT功能樹脂，借助離子型樹脂特有的離子鍵結構及與共聚聚酯良好的相容性，提升收 縮膜用共聚聚酯的電離性，提高其熔體的鑄片靜電吸附力;并借助CBT功能樹脂可大幅提高 聚酯材料流動性的特性，改善共聚聚酯/離子型樹脂鑄片成型中的流動狀態(tài)，適應熔體快速 鑄片成型的高流速需要。
[0018] 本發(fā)明中各組分具體配比（質量百分比）如下： 共聚聚酯：離子型樹脂:CBT功能樹脂=95-97.5%: 2-3%: 0.5-2%。
[0019] 平膜法聚酯熱收縮膜為三層共擠薄膜，包括芯層和面層，其中，芯層占比為70-80%，面層占比為20-30%。
[0020] 芯層為共聚聚酯、離子型樹脂和CBT功能樹脂三種物質的配混物。面層除包含上述 配混物外，還需添加一定量的開口（爽滑)母粒。面層的配比（質量百分比）為:開口母粒:面 層中上述三種配混物總量=1.5-2.0:98-98.5。
[0021]熱收縮膜用聚酯：目前高收縮率薄膜用聚酯均為改性共聚聚酯，根據(jù)改性單體成 分的不同，大致分為三類。第一類是PETG(用CHDM改性）；第二類是以新戊二醇(NPG)為主改 性的共聚聚酯;第三類是以間苯二甲酸（IPA)為主改性的共聚聚酯。實際應用中，以前兩類 為主。第一類PETG代表品種有:美國伊士曼公司的Embrace ?共聚聚酯、Embrace ? LV共聚聚 酯、GN001;韓國SK公司S2008、K2012等。第二類共聚聚酯代表品種有:儀征化纖FG702;上海 石化(江蘇光輝監(jiān)制)HSF;臺灣遠東新世紀CF202;常州金利寶SHJ等。
[0022]離子型樹脂是一種乙烯和丙烯酸酯的共聚熱塑性塑料，其羥基(-OH)結構上的氫 被金屬離子所取代而形成的離子型聚合物。這些材料的聚合物鏈中不僅有常規(guī)的共價鍵， 還有離子鍵，具有較強的電離性。離子型樹脂根據(jù)金屬離子的不同，分為鈉離子和鋅離子等 不同類型，鈉離子的離子型樹脂具有更好的光學性，更適合熱收縮薄膜高透明性的要求，是 本發(fā)明首選。目前，市售的離子型樹脂主要為杜邦公司沙林?產(chǎn)品，適用本發(fā)明的鈉離子型 樹脂代表品種有：Surlyn ? 1601-2，Surlyn ? 1605, Surlyn ? 8920, Surlyn ? 8940, Surlyn ? PC-350 等。
[0023] CBT功能樹脂，具有大環(huán)寡聚酯結構(類PBT結構），與聚酯等材料相容性極好。其加 熱時，會變得像水一樣，粘度很低。在聚合物中少量添加，就可大幅度提高樹脂的流動性，且 幾乎不影響力學性能和透明性。市售的CBT功能樹脂主要為Cyclics公司產(chǎn)品，適用本發(fā)明 的CBT功能樹脂品種為CBT100和CBT200。
[0024] PETG開口爽滑母粒:熱收縮薄膜是單片使用的，所以薄膜表面需要具備較好的開 口性能，因此薄膜加工時，要在面層添加少量的開口（爽滑)劑，為了便于混合均勻，多采用 母粒的添加方式。由于要保證熱收縮膜具有良好的透明度和印刷性能，本發(fā)明應用實例中 采用了瑞士蘇卡諾公司的PETG載體開口母粒Sukano ? TA10-08MB13。
[0025]本發(fā)明的優(yōu)點和有益效果為：能夠大幅提升平膜法聚酯熱收縮膜生產(chǎn)速度達20~ 40%;能夠提升平膜法聚酯熱收縮膜的產(chǎn)品品質。
【具體實施方式】 實施例
[0026] 1、平膜法聚酯熱收縮膜生產(chǎn)線工藝流程及主要配置情況 薄膜產(chǎn)品寬度4200mm，由2臺擠出機三層共擠加工成型。厚片裁下來的邊絲，在線粉碎、 直接回用。
[0027] 生產(chǎn)工藝流程包括如下步驟:原輔材料配方-輸送計量-雙螺桿擠出機塑化-計 量栗-模頭流延-鑄片(靜電吸附)-橫向拉伸-牽引-收卷。
[0028] 主要工序基本配置情況如下： (1)原料系統(tǒng):料倉20m3 X 3;真空輸送能力1000kg/h;矢量計量裝置6套。
[0029] (2)擠出機：主擠出機為平行雙螺桿，螺桿直徑120mm，長徑比40 :1，額定擠出量 1000kg/h;輔助擠出機為平行雙螺桿，螺桿直徑77mm，長徑比40:1，額定擠出量280kg/h。
[0030] (3)計量栗：與主擠出機配套的計量栗為二齒輪容積式，能力為371cm3/rpm;與輔 助擠出機配套的計量栗為二齒輪容積式，能力是46cm 3/rpm。
[0031] (4)模頭：自動調節(jié)衣架式單層模頭，模唇寬度1016mm，口唇開度1.0~3.0，調節(jié)螺 栓40個。
[0032] (5)鑄片冷鼓:直徑〇 1500mm，輥面寬度1300mm，表面光潔度Ra0.0 25,輥面控溫精 度 ±rc。
[0033] (6)橫向拉伸:拉伸區(qū)設置是，預熱段3段，拉伸段3段，定型段4段，冷卻段2段;拉伸 比1:3~1:6〇
[0034] (7)牽引：7根牽引輥，每根牽引輥的直徑為350mm。
[0035] (8)收卷:雙工位接觸和間隙收卷機，收卷寬度4200mm，收卷直徑1000mm。
[0036] 2、主要工藝參數(shù) 擠出機塑化溫度:245-270 °C ; 模頭溫度:265-270 °C; 鑄片冷鼓溫度:32°C; 靜電吸附裝置高壓設置:8.3KV; 橫向拉伸區(qū)溫度設定:預熱區(qū)溫度90-100°C，拉伸區(qū)溫度87-89°C，定型區(qū)溫度60-75 。(：，冷卻區(qū)溫度40-45°C; 橫向拉伸比例：1:5。
[0037] 3、不同配比原料生產(chǎn)的收縮膜情況對比 熱收縮膜產(chǎn)品指標要求:厚度:40mi ;收縮率:橫向多75%，縱向0~2%。
[0038] (1)以PETG為主原料 面層:芯層=25:75。開口母粒:面層樹脂=1.5:97.5 JETG采用Embrace ?共聚聚酯;離子 型樹脂采用Surlyn ? 1605; CBT功能樹脂采用CBT100;開口母粒采用Sukano ? TA10-08MB13。 [0039] 各種配比的產(chǎn)品結果如表1所示。
[0040]表1以PETG為主原料的平膜法聚酯熱收縮膜生產(chǎn)情況
(2)以共聚聚酯HSF為主原料 面層:芯層=22:78。開口母粒:面層樹脂=2.0:98.0。共聚聚酯采用HSF;離子型樹脂采用 Surlyn ? 1601-2; CBT功能樹脂采用CBT100;開口母粒采用Sukano ? TA10-08MB13。
[0041] 各種配比的產(chǎn)品結果如表2所示。
[0042] 表2以共聚聚酯HSF為主原料的平膜法聚酯熱收縮膜生產(chǎn)情況
最后應說明的是:顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非對 實施方式的限定。對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其 它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而由此所引伸出 的顯而易見的變化或變動仍處于本發(fā)明的保護范圍之中。
【主權項】
1. 一種平膜法聚酯熱收縮膜快速成型制備方法，其特征在于:所述方法在共聚聚酯中 添加一定比例的離子型樹脂和CBT功能樹脂，借助離子型樹脂特有的離子鍵結構及與共聚 聚酯良好的相容性，提升收縮膜用共聚聚酯的電離性，提高其熔體的鑄片靜電吸附力;并借 助CBT功能樹脂可大幅提高聚酯材料流動性的特性，改善共聚聚酯/離子型樹脂鑄片成型中 的流動狀態(tài)，適應熔體快速鑄片成型的高流速需要。2. 如權利要求1所述的一種平膜法聚酯熱收縮膜快速成型制備方法，其特征在于:各組 分按質量百分比的配方是，共聚聚酯:離子型樹脂:CBT功能樹脂=95-97.5%: 2-3%: 0.5-2%。3. 如權利要求1所述的一種平膜法聚酯熱收縮膜快速成型制備方法，其特征在于:平膜 法聚酯熱收縮膜為三層共擠薄膜，包括芯層和面層，其中芯層占比為70-80%，面層占比為 20-30%〇4. 如權利要求1或3所述的一種平膜法聚酯熱收縮膜快速成型制備方法，其特征在于： 所述芯層為共聚聚酯、離子型樹脂和CBT功能樹脂三種物質的配混物;所述面層除包含上述 配混物外，還包含開口母粒;所述面層的配比是，開口母粒:配混物總量=1.5-2.0:98-98.5。5. 如權利要求1所述的一種平膜法聚酯熱收縮膜快速成型制備方法，其特征在于，所述 方法包括如下工藝步驟:原輔材料配方、輸送計量、雙螺桿擠出機塑化、計量栗、模頭流延、 鑄片、橫向拉伸、牽引、收卷。
【文檔編號】C08L67/00GK105881924SQ201610302988
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年5月10日
【發(fā)明人】楊濤, 周軍鋒, 陳麗穎, 殷宇晨
【申請人】江蘇光輝包裝材料有限公司