一種高阻氧無底膠聚乙烯醇涂布薄膜及其制造方法
【專利說明】一種高阻氧無底膠聚乙烯醇涂布薄膜及其制造方法 所屬技術領域
[0001] 本發明涉及一種高阻氧無底膠聚乙烯醇涂布薄膜及其制造方法，屬于一種新型環 保型高分子領域。
【背景技術】
[0002] 目前，市場上的高阻氧包裝材料主要有聚偏二氯乙烯（PVDC)，乙烯-乙烯醇共聚 物（EVOH)和聚乙烯醇（PVOH)。隨著市場包裝功能的增加以及環保意識的提高，產品成本 的性價比也越顯重要。在塑料軟包裝領域的材料中，聚乙烯醇是目前為止發現阻氧性能最 好的材料之一，它是可以直接接觸食品的阻隔材料。聚乙烯醇涂布膜屬于科技含量高、附加 值高的產品，無論是原料的選擇，還是加工和消費的過程，均沒有放任何有毒物質。但是，在 工藝上，傳統聚乙烯醇涂料的涂布方式需要預涂溶劑型或水性聚氨酯底膠，再涂布聚乙烯 醇涂料，溶劑型聚氨酯底涂工藝由于涉及到溶劑的使用，不僅對環境造成污染，還會影響操 作工人的身體健康，而水性聚氨酯技術還不夠成熟且成本較高。雖然當前出現了無底膠聚 乙烯醇涂布薄膜（如專利ZL201010177656. 2)，可以無需底涂，直接涂覆聚乙烯醇涂料于基 材，但是其氧氣阻隔性能和附著性能并不是很好，無法滿足對氧氣阻隔性能要求很高的食 品的包裝要求。針對這種現象，需要開發一種高阻隔無底膠聚乙烯醇涂布薄膜。

【發明內容】

[0003] 針對目前傳統無底膠涂布薄膜存在的問題，本發明提供一種高阻氧無底膠聚乙烯 醇涂布薄膜，該涂布薄膜以本發明改性制得的自粘性聚乙烯醇溶液為涂層，該聚乙烯醇溶 液通過環氧樹脂與N-甲基烯丙基胺的聯合使用，不但可以極大地提高溶液與基材薄膜的 附著力，實現了無需底膠即可直接涂布于基材薄膜上，而且在很大程度上優化了其涂布薄 膜的阻氧性能。本發明高阻氧無底膠涂布薄膜，完全無涂層脫落現象（如表1所述），能夠 很好地保證涂布薄膜產品的質量，不會出現由于涂層脫落而產生的質量問題；經過印刷復 合之后，具有良好的剝離強度（如表2所述）；優異的氧氣阻隔性能（如表3所述）。
[0004] 本發明提供的高阻氧無底膠聚乙烯醇涂布薄膜，包括基材及基材表面的改性聚乙 烯醇涂層；所述涂層是由改性自粘性聚乙烯醇溶液涂覆于基材表面并烘干后形成的涂層， 所述的改性自粘性聚乙烯醇溶液由含有下述重量含量的原料配制成：自粘性聚乙烯醇乳液 90-95%、滑爽劑0. 5-3%、防粘劑4. 5-7% ;所述自粘性聚乙烯醇乳液由含有下述重量含量 的原料配制成：1〇. 4~15%聚乙稀醇、0. 3~0. 8% N-甲基稀丙基胺、1. 2~1. 5%環氧樹 脂、0. 008~0. 03%催化劑、0. 001~0. 004%消泡劑、83~88%去離子水。
[0005] 所述的基材為B0PP、PET、BOPA中任意一種，厚度為10-40 μπι ;
[0006] 所述的聚乙烯醇聚合度為1700,醇解度為99% ;
[0007] 所述的環氧樹脂為溴化雙酚A型環氧樹脂；
[0008] 所述的催化劑為二甲苯磺酸、二甲基環己胺中的任意一種或任意組合；
[0009] 所述的消泡劑為有機硅消泡劑；
[0010] 所述的滑爽劑為棕櫚蠟，固含量為10-30% ;
[0011] 所述的防粘劑為二氧化硅，固含量為5-20% ;
[0012] 所述的改性聚乙烯醇涂層厚度為0.5-2. Ομπι，可以在基材的一個面，也可以在基 材的兩個面同時存在。
[0013] 表1常規聚乙烯醇與高阻氧無底膠聚乙烯醇涂布薄膜的涂層脫落現象對比表
[0014]
[0015] 注：根據標準GB/T7707-2008檢測。
[0016] 表2常規聚乙烯醇與高阻氧無底膠聚乙烯醇涂布薄膜剝離強度對比表
[0017]
[0018] 注：復合結構為聚乙烯醇涂布膜//復合膠//CPP30,上膠量為2g/m2;檢測方法按 照 GBT10004-2008 標準。
[0019] 表3常規無底膠聚乙烯醇與高阻氧無底膠聚乙烯醇涂布薄膜透氧性能對比表
[0020]
[0021] 注：上表中的涂布薄膜由厚度為19um的雙向拉伸聚丙烯薄膜為基材，涂布涂布量 為1.0 g/m2聚乙烯醇涂料制得；檢測標準為ASTM D3985。
[0022] 本發明還提供了一種上述高阻氧無底膠聚乙烯醇涂布薄膜的制造方法，該方法包 括以下步驟：
[0023] (1)自粘性聚乙烯醇乳液的制備
[0024] 稱取10. 4~15%的聚乙稀醇與83~88%的去離子水混合攪拌，攪拌速度為70~ 130轉/分鐘，加熱至94~99°C，恒溫1~2小時后加入0. 001~0. 004%的消泡劑，降溫 至50~60°C，緩慢滴加0. 3~0. 8% N-甲基烯丙基胺，滴加完畢后升溫至70~75°C恒溫 1~2小時，再次加入0. 008~0. 03 %的催化劑和1. 2~1. 5 %的環氧樹脂，恒溫1. 5~2. 5 小時，充分攪拌，攪拌速度為100~150轉/分，降至室溫后過濾出料，待下一步工序使用；
[0025] (2)改性自粘性聚乙烯醇溶液的制備
[0026] 稱取90-95 %自粘性聚乙烯醇乳液加入不銹鋼容器中，一邊攪拌一邊依次加入 0. 5-3 %棕櫚蠟滑爽劑，4. 5-7 %二氧化硅防粘劑，攪拌均勻后成改性自粘性聚乙烯醇溶液， 待下一道工序使用；
[0027] (3)高阻氧無底膠聚乙烯醇涂布薄膜的制造
[0028] 對基材薄膜進行電暈處理；用涂布設備將改性自粘性聚乙烯醇溶液均勻涂布 于薄膜基材上，涂布過程采用逆轉輥吻式涂布方式，涂布量為〇. 7-1. 2g/m2,涂布速度為 300-400m/min ;對涂布完成后的薄膜進行烘干，烘干過程采用熱風烘干或遠紅外加熱烘干， 或者是同時采用遠紅外和熱風烘干兩種方式，烘干溫度為100_120°C，烘干時間為15-25 秒；收卷下機，在固化室固化，固化時間為48h，固化溫度為55°C。
[0029] 本發明高阻氧無底膠聚乙烯醇涂布薄膜，一方面由于省去了"預涂底膠"工序，減 少了相關配套設備和人力物力的投入，生產成本大大降低，有效地避免了由于底膠的使用 而造成的污染環境與危害操作工人身心健康等問題，符合國家建設節約型社會的產業政 策；另一方面，極大地提高了傳統無底膠聚乙烯醇涂布薄膜的阻氧性能和附著性能，提高產 品的綜合競爭能力，可以很好地滿足對氧氣阻隔性能要求較高的食品包裝要求，拓寬了聚 乙烯醇涂布薄膜的市場應用。
【具體實施方式】
[0030] 實施例一
[0031 ]基材：BOPP，厚度為 21 μ m。
[0032] 自粘性聚乙烯醇乳液：由21kg聚乙烯醇、0. 6kgN_甲基烯丙基胺、2. 4kg溴化雙酚 A型環氧樹脂、16g二甲苯磺酸、2g有機硅消泡劑、174kg去離子水制得；
[0033] 稱取21kg聚乙稀醇與174kg去離子水混合攪拌，攪拌速度為80轉/分鐘，加熱至 97°C，恒溫1小時后加入2g有機硅消泡劑，降溫至60°C，緩慢滴加0. 6kgN-甲基烯丙基胺， 滴加完畢后升溫至74°C恒溫2小時，再次加入16g二甲苯磺酸和2. 4kg溴化雙酚A型環氧 樹脂，恒溫2小時，充分攪拌，攪拌速度為140轉/分，降至室溫后過濾出料，待下一道工序 使用。
[0034] 改性自粘性聚乙烯醇溶液：由180kg的自粘性聚乙烯醇乳液與6kg棕櫚蠟滑爽劑 和14kg二氧化娃防粘劑制得；
[0035] 稱取180 kg改性聚乙烯醇乳液加入不銹鋼容器中，再一邊攪拌一邊依次加入棕櫚 蠟滑爽劑6 kg，二氧化硅防粘劑14 kg，攪拌均勻后成改性自粘性聚乙烯醇溶液，待下一道工 序使用。
[0036] 將BOPP基材薄膜放卷后進行電暈處理，再通過逆轉輥吻式涂布方式將改性自粘 性聚乙烯醇溶液均勻涂在基材薄膜上，涂布量為0. 7g/m2,涂布速度為300m/min ;涂布完成 后經過遠紅外線烘干，烘干溫度為l〇〇°C，烘干時間為15秒；烘干完畢后，收卷下機，固化48 小時，固化溫度為55°C，制得基材單面涂覆有改性聚乙烯醇涂層的涂布薄膜。測試其氧氣透 過率為1.0 ml/m2 · 24h，復合后測試剝離強度為2. 1N/I4mm。
[0037] 實施例二
[0038] 基材：BOPP，厚度為 28 μ m。
[0039] 自粘性聚乙烯醇乳液：由24kg聚乙烯醇、0. SkgN-甲基烯丙基胺、2. 6kg溴化雙酚 A型環氧樹脂、20g二甲苯磺酸、4g有機硅消泡劑、172kg去離子水改性制得；
[0040] 稱取24kg聚乙稀醇與172kg去離子水混合攪拌，攪拌速度為100轉/分鐘，加熱 至95°C，恒溫1小時后加入4g有機硅消泡劑，降溫至55°C，緩慢滴加0. SkgN-甲基烯丙基 胺，滴加完畢后升溫至75°C恒溫2小時，再次加入20g二甲苯磺酸和2. 6kg溴化雙酚A型環 氧樹脂，恒溫1. 5小時，充分攪拌，攪拌速度為120轉/分，降至室溫后過濾出料，待下一道 工序使用。
[0041] 改性自粘性聚乙烯醇溶液：由182kg的自粘性聚乙烯醇乳液與4kg棕櫚蠟滑爽劑 和14kg二氧化娃防粘劑制得；
[0042] 稱取182 kg自粘性聚乙烯醇乳液加入不銹鋼容器中，再一邊攪拌一邊依次加入棕 櫚蠟滑爽劑4 kg，二氧化硅防粘劑14 kg，攪拌均勻后成改性自粘性聚乙烯醇溶液，待下一道 工序使用。
[0043] 將BOPP基材薄膜放卷后，進行電暈處理，再通過逆轉輥吻式涂布方式將改性自粘 性聚乙稀醇溶液均勾涂于基材薄膜上，涂布量為0. 8g/m2,涂布速度為300m/min ;涂布完成 后經過遠紅外線烘干，烘干溫度為l〇〇°C，烘干時間為20秒；烘干完畢后，收卷下機，固化48 小時，固化溫度為55°C，制得基材單面涂覆有改性聚乙烯醇涂層的涂布薄膜。測試其氧氣透 過率為0. 8ml/m2 · 24h，復合后測試剝離強度為2. 2N/14mm。
[0044] 實施例三
[0045] 基材：PET，厚度為 12 μ m。
[0046] 自粘性聚乙烯醇乳液：由26kg聚乙烯醇、IkgN-甲基烯丙基胺、2. 6kg溴化雙酚A 型環氧樹脂、30g二甲苯磺酸、4g有機硅消泡劑、170. 36kg去離子水改性制得；
[0047] 稱取26kg聚乙稀醇與170. 36kg去離子水混合攪拌，攪拌速度為120轉/分鐘，加 熱至96°