[发明专利]聚丙烯双向拉伸薄膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明是关于一种可以和纸张等材料热贴复合的多层共挤的聚丙烯双向拉伸薄膜(BOPP)，该薄膜由聚丙烯材料基层和热贴合功能层组成。

背景技术

聚丙烯双向拉伸薄膜(BOPP)是包装领域的重要产品，具有质轻、透明、无毒、防潮、透气性低、机械强度高等优点，广泛用于食品、医药、日用轻工、香烟等产品的包装和层压复合。BOPP薄膜其中一种用途是贴合于纸张表面，如书本，包装纸盒等，起防潮和增加表面光泽度的作用。

聚丙烯双向拉伸薄膜(BOPP)一般为3-5层的共挤结构。最常见为3层结构。分为外侧基层，芯层基层和功能层。芯层一般由均聚聚丙烯或混合一些功能助剂等组成，如白母粒和珠光助剂等。外侧基层一般为均聚聚丙烯和添加剂或者消光料组成。功能层一般为共聚聚丙烯，用于热封合。

聚丙烯双向拉伸薄膜(BOPP)的生产工艺主要由以下工序组成：配料混料--挤出机挤出--通过T型模头挤出厚片--厚片急冷--对厚片通过加热辊预热—厚片纵向拉伸—热定型—再预热—横向拉伸—热定型—冷却—电晕处理—收卷—分切—入库。

对于包装用途，薄膜结构必须显示出良好的密封特性。对于层压复合用途，该薄膜结构必须达到与它被复合的基底的牢固的层压结合。聚丙烯双向拉伸薄膜(BOPP)有许多理想的性能。然而，BOPP热粘性和热合性较差，特别是用于贴合于纸张表面的应用时。

过去已使用或提出各种聚合物层作为双向拉伸聚丙烯薄膜的热封合功能层，其中教导使用的是以共聚聚丙烯作为热封合层材料。例如有1-20％(重)乙烯的丙烯一乙烯共聚聚丙烯、乙烯和丁烯最多各约10％(重)的丙烯一乙烯一丁烯三元共聚聚丙烯、及其与其它烯烃聚合物的共混物。选择这些共聚聚丙烯可以降低热封合温度。但是，以这些共聚聚丙烯作为热封合层的BOPP都无法直接和纸张热贴合。

目前常见的纸张和BOPP的复合方法是在BOPP表面涂一层胶水然后复合(干法复合)。这种工艺的缺陷是需要使用对环境有害的粘合剂和溶剂，同时，胶水干燥过程中蒸发溶剂也会造成较大的能耗。

中国专利CN2741769Y中披露了一种在BOPP薄膜表面预涂一层乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)原料，然后再和纸张加热复合的工艺。这种工艺虽然避免了使用会对环境造成污染的粘合剂，但是需要额外投资挤出涂布设备，并需要使用大量的昂贵的EVA材料。这种工艺还增加了一次挤出涂布工序，造成了原料消耗和能耗的增加。

因此，工业界需要一种可以不需要在BOPP表面预涂胶水或EVA就可和纸张直接加热贴合的BOPP薄膜。理论上来讲，BOPP薄膜可以和极性的聚烯烃衍生物，例如EVA、乙烯-甲基丙烯酸共聚物(EMAA)，乙烯-丙烯酸乙酯共聚物(EEA)等和纸张有较好亲和性的功能性材料和聚丙烯共挤出，然后再双向拉伸一次成型。但在实际加工中，在BOPP生产线生产这种薄膜最大的障碍来自于功能层材料和纵向预热辊和拉伸辊(MDO)的粘连。EVA等和纸张有较好亲和性的功能材料熔点基本上都低于100度。而基层材料均聚聚丙烯(Ho-PP)的熔点一般大于160度。因此，整个薄膜的拉伸温度由高熔点的基层中聚丙烯决定，拉伸温度一般要大于110度。而在大于110度拉伸时，EVA等极性聚烯烃衍生物已经完全熔化，因此，就会和纵向预热辊和拉伸辊(MDO)产生粘连，这种低熔点材料和MDO辊粘连后会造成薄膜透明度变差，厚片产生破洞而无法正常生产。

美国专利US2004/0105994中披露了使用熔点低于110℃的聚乙烯塑性体如极低密度聚乙烯(VLDPE)，或者埃克森美孚公司的EXACT(注册商标)线型低密度聚乙烯(LLDPE)或陶氏化学的AFFINITY(注册商标)LLDPE或者乙烯-醋酸乙烯EVA共聚物作为热贴功能层和基础层聚丙烯共挤出，然后双向拉伸一次成型的BOPP薄膜。该专利声称这种薄膜可和纸张，塑料薄膜，玻璃和金属等热贴复合。但是该专利教导的克服MDO辊粘连的技术方法是使用非接触式远红外纵向预热和拉伸。这种方法无法在现有的商业化BOPP生产线上实施，另外，这种非接触拉伸因为没滚筒的支撑还会造成厚片的缩颈变形(在应力作用下变窄)。