阅读说明：本技术 一种高阻隔复合膜及其制备方法和应用 (High-barrier composite film and preparation method and application thereof ) 是由 闫银凤 高可 王宏磊 沙连峰 李华帅 李胜国 周宏涛 李丽丽 于 2020-08-13 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种高阻隔复合膜,包括耐高温承印层和耐阻隔基层；耐高温承印层为双向拉伸聚乙烯膜层,其外表面涂布PTFE涂层、内表面为油墨印刷层；耐阻隔基层为低密度聚乙烯膜层,其表面涂布PVA涂层；耐高温承印层的内表面与耐阻隔基层的PVA涂层之间通过双组分无溶剂聚氨酯胶黏剂层粘结。本发明还公开了高阻隔复合膜制备方法和其在制包装袋中的应用。本发明的方法所制高阻隔复合膜,其耐高温承印层为外表面涂布PTFE涂层的双向拉伸聚乙烯膜层,其耐阻隔基层为表面涂布PVA涂层低密度聚乙烯膜层,两层相同材料即聚乙烯材料,利于材料循环使用,且耐高温性和阻隔性好,制袋时热压温度可达200℃,所制包装袋封边平整,无虚封、无受热收缩、折皱现象。(The invention discloses a high-barrier composite film, which comprises a high-temperature-resistant printing layer and a barrier-resistant base layer; the high-temperature resistant printing layer is a biaxially oriented polyethylene film layer, the outer surface of the high-temperature resistant printing layer is coated with a PTFE coating, and the inner surface of the high-temperature resistant printing layer is an ink printing layer; the barrier resistant base layer is a low-density polyethylene film layer, and the surface of the barrier resistant base layer is coated with a PVA coating; the inner surface of the high-temperature resistant printing layer is bonded with the PVA coating of the barrier-resistant base layer through a double-component solvent-free polyurethane adhesive layer. The invention also discloses a preparation method of the high-barrier composite film and application of the high-barrier composite film in packaging bags. The high-temperature-resistant printing layer of the high-barrier composite film prepared by the method is a biaxially oriented polyethylene film layer coated with a PTFE coating on the outer surface, the barrier-resistant base layer of the high-temperature-resistant composite film is a low-density polyethylene film layer coated with a PVA coating on the surface, two layers of the same material, namely polyethylene material, are beneficial to recycling of the material, and have good high temperature resistance and barrier property, the hot pressing temperature can reach 200 ℃ during bag making, and the prepared packaging bag has smooth edge sealing and no phenomena of virtual sealing, thermal shrinkage and wrinkling.)

一种高阻隔复合膜及其制备方法和应用

技术领域

本发明属于包装材料领域，尤其涉及一种高阻隔复合膜及其制备方法和应用。

背景技术

现有技术中的高阻隔复合膜，通常为多种材质制成的复合膜，如PA/PE、PET/PA/PE、EVOH共挤膜等。这些由多种材质制成的高阻隔复合膜，虽然可以满足内容物对包装的要求，但由于其含有多种不同的材料，不可回收，因此对环境污染的影响比较大。随着国家对环境保护的重视和限塑令的发布，可回收、可降解塑料包装的开发越发重要。

发明内容

本发明的目的为：提供一种高阻隔复合膜，由单一的聚乙烯材料制成，并且阻隔性能好、耐高温。

本发明的技术方案为：

一种高阻隔复合膜，包括耐高温承印层和耐阻隔基层；所述耐高温承印层为双向拉伸聚乙烯膜层，其外表面涂布PTFE涂层，其内表面为油墨印刷层；所述耐阻隔基层为低密度聚乙烯膜层，其表面涂布PVA涂层；所述耐高温承印层的内表面与所述耐阻隔基层的PVA涂层之间通过双组分无溶剂聚氨酯胶黏剂层粘结。

本发明的高阻隔复合膜，其耐高温承印层为外表面涂布PTFE涂层的双向拉伸聚乙烯膜层，其耐阻隔基层为表面涂布PVA涂层的低密度聚乙烯膜层，两层均为相同的一种材料即聚乙烯材料，有利于材料的回收和重复利用。由于在耐高温承印层的外表面涂布PTFE涂层，使其具有良好的耐高温性能，耐温可达200℃不收缩变形，因此可以用于制袋，方便制袋时的热压粘结，解决了聚乙烯膜层不耐高温的技术问题。本发明的高阻隔复合膜，其耐阻隔基层为涂布了PVA涂层的低密度聚乙烯膜层，由于PVA涂层具有良好的阻隔性能，使得低密度聚乙烯膜层的阻隔性能大大提高。本发明的高阻隔复合膜，其中的PTFE涂层和PVA涂层均是涂在聚乙烯膜表面的较薄的涂层，不影响材料的回收和重复循环使用；而现有技术中的PA/PE、PET/PA/PE、EVOH共挤膜等，采用多种材料混熔或是共挤在一起，不仅成份复杂，而且回收时不易分离，回收后再加工困难，不能循环使用。

本发明中所使用的PTFE涂层，既可以是普通的聚四氟乙烯涂布液涂布，还可以使用改性的聚四氟乙烯涂布液涂布，这样将更有利于得到性能更优的涂层，比如使用纳米材料改性的聚四氟乙烯涂布液，可以使涂布液具有优良的流平性，保证涂布均匀，耐温效果更好。

优选地，所述PTFE涂层的干基涂布量为2.0-2.5g/m²。当PTFE涂层的干基涂布量为2.0-2.5g/m²为时，可以在保证高阻隔复合膜具有耐高温性能的同时，回收利用更加方便。

优选地，所述PVA涂层的干基涂布量为2.0-2.5g/m²。2.0-2.5g/m²的PVA涂层干基涂布量可以既保证有效的阻隔性能，又利于耐高温承印层和耐阻隔基层的牢固粘结，且粘结后不容易剥离。

优选地，所述双组分无溶剂聚氨酯胶黏剂层的干量为1.5-1.6 g/m²。1.5-1.6 g/m²干量的双组分无溶剂聚氨酯胶黏剂层有利于耐高温承印层和耐阻隔基层的粘结和及时固化。

优选地，所述油墨印刷层为水性环保油墨。比如，丙烯酸体系水性环保油墨。当然也可以使用其他油墨，丙烯酸体系水性环保油墨在高阻隔复合膜的回收和重复使用时更容易去除，且更环保。

本发明的还提供了上述高阻隔复合膜的制备方法，包括以下步骤：

步骤一，制备耐高温承印层

采用凹版里印印刷工艺在双向拉伸聚乙烯膜内表面印刷油墨层；

在双向拉伸聚乙烯膜的外表面满版涂布PTFE涂布液；其中，所用涂布辊为网穴深度45-55um、150线/inch的凹印版辊，PTFE干基涂布量为2.0-2.5g/m²，涂布机速度100-120m/min；55-65℃烘干，38-45℃熟化室放置24-48小时；

步骤二：制备耐阻隔基层

对低密度聚乙烯膜层表面电晕处理，然后在电晕处理面采用涂布机涂布PVA涂层；所述涂布机涂布辊为网穴深度45-55um、150线/inch的凹印版辊，PVA涂层干基涂布量为2.0-2.5g/m²，涂布机速度100-120m/min；65-75℃烘干，38-45℃熟化室放置24-48小时；

步骤三：复合

配制双组分无溶剂聚氨酯胶黏剂，其中A胶、B胶的质量比为100：70；将上述制备的耐高温承印层和耐阻隔基层用双组分无溶剂聚氨酯胶黏剂粘结复合，所用胶液温度32-40℃，复合温度32-40℃, 干基上胶量1.5-1.6 g/m²；35-40℃熟化室放置36-48小时。

本发明的高阻隔复合膜的制备方法，在双向拉伸聚乙烯膜的外表面满版涂布PTFE涂布液时使用涂布辊为网穴深度45-55um、150线/inch的凹印版辊，可以使得PTFE涂布液均匀涂布，厚度适中且无流挂。PTFE涂布液的粘度可以采用14-18s (3#察恩杯，23-25℃测试)，尤其是在本发明中涂布机速度为100-120m/min时，可以得到PTFE干基涂布量为2.0-2.5g/m² PTFE涂层。该涂层在55-65℃烘干，38-45℃熟化室放置24-48小时，可以使其充分干燥并牢固附着于双向拉伸聚乙烯膜的外表面，起到良好的耐高温作用。

本发明的高阻隔复合膜的制备方法中，对低密度聚乙烯膜层表面进行了电晕处理，电晕使其表面张力增加，便于PVA的渗透。在电晕处理面涂布PVA涂层时涂布机涂布辊为网穴深度45-55um、150线/inch的凹印版辊，PVA涂布液粘度可以采用14-16s (3#察恩杯，23-25℃测试)。涂布机速度为100-120m/min时，可以得到PVA涂层干基涂布量为2.0-2.5g/m² 。该涂层在65-75℃烘干，38-45℃熟化室放置24-48小时，可以使其充分干燥并牢固附着于低密度聚乙烯膜层，起到良好的阻隔作用。

本发明方法的步骤三中采用胶液温32-40℃、复合温度32-40℃，胶液固化前先预热，一方面可以使胶液在A、B胶交联固化时反应更加充分，更有利于耐高温承印层和耐阻隔基层的快速复合且粘结良好；另一方面更有利于均匀涂布。当胶液温度低于30℃时，不仅粘结效果不好，而且涂布不均匀；胶液温度高于40℃，胶液流挂严重，不利于涂布操作。干基上胶量1.5-1.6 g/m²可以在得到良好粘结的同时不影响复合膜的耐高温性能。35-40℃熟化36-48小时，使得双组分无溶剂聚氨酯胶黏剂更好地交联，结构更稳定。

优选地，步骤二中所述低密度聚乙烯膜层电晕处理后表面润湿张力≥40mN/m。过小的表面润湿张力不利于PVA涂布液的涂布和PVA与低密度聚乙烯膜的结合。

本发明还提供了上述高阻隔复合膜的应用，所述高阻隔复合膜用于制包装袋，制袋时的热压温度为130-200℃。本发明的高阻隔复合膜耐高温，在制袋时将两张高阻隔复合膜的耐阻隔基层的低密度聚乙烯膜层相贴合，然后在耐高温承印层的涂布PTFE面热压，热压温度可达130-200℃，所制包装袋封边平整，无虚封、无受热收缩、折皱现象。

本发明的有益效果为：

本发明高阻隔复合膜的制备方法得到的高阻隔复合膜，其耐高温承印层为外表面涂布PTFE涂层的双向拉伸聚乙烯膜层，其耐阻隔基层为表面涂布PVA涂层的低密度聚乙烯膜层，两层为相同的一种材料即聚乙烯材料，有利于材料的回收和循环使用，并且耐高温性和阻隔性好。本发明的高阻隔复合膜可应用在食品、药品等包装上，方便制袋，延长包装产品的保质期。本发明的高阻隔复合膜用于制包装袋，制袋时的热压温度可达200℃，所制包装袋封边平整，无虚封、无受热收缩、折皱现象。

附图说明

图1为本发明的高阻隔复合膜结构示意图。

图中：1、PTFE涂层；2、双向拉伸聚乙烯膜层；3、油墨印刷层；4、双组分无溶剂聚氨酯胶黏剂层；5、PVA涂层；6、低密度聚乙烯膜层。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做详细说明。

图1为本发明所制的高阻隔复合膜结构示意图，如图1所示，本发明的一种高阻隔复合膜，包括耐高温承印层和耐阻隔基层。所述耐高温承印层为双向拉伸聚乙烯膜层2，其外表面涂布PTFE涂层1，其内表面为油墨印刷层3。所述耐阻隔基层为低密度聚乙烯膜层6，其表面涂布PVA涂层5；所述耐高温承印层的内表面与所述耐阻隔基层的PVA涂层之间通过双组分无溶剂聚氨酯胶黏剂层4粘结。

实施例1

1、制备一种高阻隔复合膜，步骤如下：

步骤一，制备耐高温承印层

采用凹版里印印刷工艺在双向拉伸聚乙烯膜内表面印刷油墨层，印刷机速60m/min，油墨使用丙烯酸体系水性环保油墨，烘干。

在双向拉伸聚乙烯膜的外表面满版涂布PTFE涂布液；其中，所用涂布辊为网穴深度45-55um、150线/inch的凹印版辊，PTFE干基涂布量为2.0g/m²，涂布机速度100m/min；55℃烘干。然后将印刷膜悬挂在架子上，在38℃熟化室放置24小时。

步骤二：制备耐阻隔基层

对低密度聚乙烯膜层表面电晕处理，测得其电晕面的表面润湿张力为40mN/m。然后在电晕处理面采用涂布机涂布PVA乳液；所述涂布机涂布辊为网穴深度45-55um、150线/inch的凹印版辊，PVA涂层干基涂布量为2.0g/m²，涂布机速度100m/min；65℃烘干。然后将印刷膜悬挂在架子上，在38℃熟化室放置24小时。

步骤三：复合

配制双组分无溶剂聚氨酯胶黏剂，其中A胶、B胶的质量比为100：70；将上述制备的耐高温承印层和耐阻隔基层用双组分无溶剂聚氨酯胶黏剂粘结复合。所用胶液温度32℃，复合温度32℃，干基上胶量1.5 g/m²；35℃熟化室放置36小时。

2、制包装袋

将上述制备的高阻隔复合膜制袋，在制袋时将两张高阻隔复合膜的耐阻隔基层的低密度聚乙烯膜层相贴合，在耐高温承印层的涂布PTFE一面热压， 200℃温度下热压制袋，制袋机速为80只/min，所制包装袋封边平整，无虚封、无受热收缩、折皱现象。

按GB/T1038中氧气透过量检测方法检测所制包装袋的气体透过量为8.0cm³/（m²·24h·0.1MPa），可见该包装袋的阻隔性能良好。

实施例2

1、制备一种高阻隔复合膜，步骤如下：

步骤一，制备耐高温承印层

采用凹版里印印刷工艺在双向拉伸聚乙烯膜内表面印刷油墨层，印刷机速100m/min，油墨使用水性环保油墨，烘干。

在双向拉伸聚乙烯膜的外表面满版涂布PTFE涂布液；其中，所用涂布辊为网穴深度45-55um、150线/inch的凹印版辊，PTFE干基涂布量为2.5g/m²，涂布机速度120m/min；60℃烘干。然后将印刷膜悬挂在架子上，在45℃熟化室放置48小时。

步骤二：制备耐阻隔基层

对低密度聚乙烯膜层表面电晕处理，测得其电晕面的表面润湿张力50mN/m。然后在电晕处理面采用涂布机涂布PVA乳液；所述涂布机涂布辊为网穴深度45-55um、150线/inch的凹印版辊，PVA涂层干基涂布量为2.5g/m²，涂布机速度120m/min；70℃烘干。然后将印刷膜悬挂在架子上，在40℃熟化室放置30小时。

步骤三：复合

配制双组分无溶剂聚氨酯胶黏剂，其中A胶、B胶的质量比为100：70；将上述制备的耐高温承印层和耐阻隔基层用双组分无溶剂聚氨酯胶黏剂粘结复合。所用胶液温度40℃，复合温度40℃，干基上胶量1.6 g/m²；45℃熟化室放置48小时。

2、制包装袋

将上述制备的高阻隔复合膜制袋，在制袋时将两张高阻隔复合膜的耐阻隔基层的低密度聚乙烯膜层相贴合，在耐高温承印层的涂布PTFE一面热压， 130℃温度下热压制袋，制袋机速为80只/min，所制包装袋封边平整，无虚封、无受热收缩、折皱现象。

按GB/T1038中氧气透过量检测方法检测所制包装袋的气体透过量为7.1cm³/（m²·24h·0.1MPa），可见该包装袋的阻隔性能良好。

实施例3

1、制备一种高阻隔复合膜，步骤如下：

步骤一，制备耐高温承印层

采用凹版里印印刷工艺在双向拉伸聚乙烯膜内表面印刷油墨层，印刷机速80m/min，油墨使用水性环保油墨，烘干。

在双向拉伸聚乙烯膜的外表面满版涂布PTFE涂布液；其中，所用涂布辊为网穴深度45-55um、150线/inch的凹印版辊，PTFE干基涂布量为2.0g/m²，涂布机速度120m/min；65℃烘干。然后将印刷膜悬挂在架子上，在40℃熟化室放置30小时。

步骤二：制备耐阻隔基层

对低密度聚乙烯膜层表面电晕处理，测得其电晕面的表面润湿张力为45mN/m。然后在电晕处理面采用涂布机涂布PVA乳液；所述涂布机涂布辊为网穴深度45-55um、150线/inch的凹印版辊，PVA涂层干基涂布量为2.5g/m²，涂布机速度120m/min；75℃烘干。然后将印刷膜悬挂在架子上，在40℃熟化室放置30小时。

步骤三：复合

配制双组分无溶剂聚氨酯胶黏剂，其中A胶、B胶的质量比为100：70；将上述制备的耐高温承印层和耐阻隔基层用双组分无溶剂聚氨酯胶黏剂粘结复合。所用胶液温度35℃，复合温度35℃，干基上胶量1.6 g/m²；40℃熟化室放置48小时。

2、制包装袋

将上述制备的高阻隔复合膜制袋，在制袋时将两张高阻隔复合膜的耐阻隔基层的低密度聚乙烯膜层相贴合，在耐高温承印层的涂布PTFE一面热压， 130℃温度下热压制袋，制袋机速为50-80只/min，所制包装袋封边平整，无虚封、无受热收缩、折皱现象。

按GB/T1038中氧气透过量检测方法检测所制包装袋的气体透过量为6.3cm³/（m²·24h·0.1MPa），可见该包装袋的阻隔性能良好。

现有技术中的包装用薄膜，为了具有高的阻隔性，往往采用多种材料复合的复合膜，这导致该包装材料不可回收。本发明的高阻隔复合膜的制备方法得到的高阻隔复合膜，由于其耐高温承印层为外表面涂布PTFE涂层的双向拉伸聚乙烯膜层，其耐阻隔基层为表面涂布PVA涂层低密度聚乙烯膜层，两层均为相同的一种材料即聚乙烯材料，有利于材料的回收和循环使用，并且耐高温性和阻隔性好。现有技术中的BOPE/PE结构复合膜制袋时，制袋温度在150℃以上时，边封起皱现象严重，温度低于150℃产品容易虚封，产品质量不稳定，该问题一直都不能得到好的解决；而本发明的高阻隔复合膜用于制包装袋，制袋时的热压温度可达200℃，所制包装袋封边平整，无虚封；热压温度130℃时所制包装袋封边平整，无虚封；质量稳定，可应用在食品、药品等包装上，方便制袋，延长包装产品的保质期。

在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，以上所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。另外以上仅为本发明的部分实施例，而不是全部实施例，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的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。