專利名稱：聚苯乙烯窗口膜的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種包裝材料的制造方法，具體是用于封閉商業(yè)信函、光盤 包裝、食品包裝等包裝物上的透明窗口的聚苯乙烯薄膜或片材的制造方法。
背景技術(shù)：
大量商業(yè)信函、光盤包裝袋，某些食品如巧克力的包裝袋或包裝盒都開 設(shè)有視窗。視窗的封閉一般使用堅挺度和透明度較高的薄膜。雙向拉伸聚苯 乙烯薄膜由于比重小，堅挺度優(yōu)于其他材料，不易褶皺，是一種優(yōu)選的窗口 膜。但由于聚苯乙烯窗口膜加工難度大，目前世界上只有少數(shù)企業(yè)能加工生
產(chǎn)這種產(chǎn)品，而且現(xiàn)有的這些產(chǎn)品堅挺度仍不高，彈性模量只有2000Mpa左 右，因此需要制成40微米以上的厚度，產(chǎn)品透明度還較低，霧度達(dá)到8%以 上，提高產(chǎn)品的堅挺度和透明度是本領(lǐng)域所要攻克的技術(shù)難關(guān)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種厚度小，堅挺度高的聚苯乙烯窗口膜的制造方法。
本發(fā)明包括下列步驟
按重量百分比配制物料65 97%熔融指數(shù)0.6~5g/10min，維卡軟化點(diǎn) 102 108。C的聚苯乙烯樹脂、高抗沖聚苯乙烯樹脂或改性聚苯乙烯樹脂的一 種或多種，2 15%增韌劑，0 20%回收料，0.05~0.3%抗靜電劑，0~0.03%潤 滑劑；物料混合后，在擠出機(jī)塑化熔融擠出，經(jīng)T形模頭形成均勻膜片，膜 片在45 9(TC的冷卻輥上急冷定型；
B.膜片經(jīng)100 14(TC的預(yù)熱輥預(yù)熱后進(jìn)行1 : 1.5~5倍的縱向拉伸，然 后用60 95"C的冷卻輥冷卻定型；
C.縱向拉伸后的膜片在110 140'C的烘箱內(nèi)預(yù)熱后進(jìn)行1 : 3~6倍的橫 向拉伸，再用70 9(TC冷卻定型，經(jīng)切邊，電暈處理，收巻成為成品。
在上述步驟A中，還可以加入上下面層材料，面層材料在另外的擠出機(jī) 熔融擠出后，在所述T形模頭與所述物料層合擠出形成具有上下面層的層合 膜片；所述面層材料重量百分比組成為87.97~95.994%所述聚苯乙烯樹脂、 高抗沖聚苯乙烯樹脂或改性聚苯乙烯樹脂的一種或多種，4~12%增韌劑， 0.006~0.03%潤滑劑。流經(jīng)所述T形模頭中的上面層材料、中間層物料和下面 層材料的流量比為1 : 2 6 : 1。
本發(fā)明中，聚苯乙烯包括苯乙烯、甲基苯乙烯、苯乙烯衍生物的均聚物 或者共聚物。
高抗沖聚苯乙烯是在聚苯乙烯中加入丁二烯橡膠、丁苯橡膠或丁腈橡膠 一種或多種進(jìn)行共混接枝改性形成的聚苯乙烯連續(xù)相和橡膠分散相的共混組 合物。優(yōu)選是重量比90~95%通用級聚苯乙烯和5 10%丁二烯橡膠的共混組 合物。
改性聚苯乙烯是苯乙烯和丁二烯、異戊二烯、丙烯腈、馬來酸酐、甲基 丙烯酸酯等改性單體形成的嵌段或接枝共聚物，包括:丁二烯-苯乙烯共聚物、 異戊二烯-苯乙烯共聚物，丙烯腈-苯乙烯共聚物、甲基丙烯酸酯-丁二烯-苯 乙烯共聚物、甲基丙烯酸酯-苯乙烯共聚物、苯乙烯-馬來酸酐共聚物、苯乙 烯-馬來酰亞胺共聚物、甲基丙烯酸甲酯-丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、丙 烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物。
本發(fā)明中，聚苯乙烯、高抗沖聚苯乙烯、改性聚苯乙烯的用量配比可以 根據(jù)客戶對產(chǎn)品透明度的要求隨時調(diào)整。高抗沖聚苯乙烯或改性聚苯乙烯含 量10%以下，余量為聚苯乙烯時，可制成高透明窗口膜。高抗沖聚苯乙烯或 改性聚苯乙烯含量逐步增加后，產(chǎn)品透明度降低。高抗沖聚苯乙烯或改性聚
苯乙烯含量20%以上時，可制成消光窗口膜。
本發(fā)明優(yōu)選的苯乙烯樹脂、高抗沖聚苯乙烯樹脂或改性聚苯乙烯樹脂熔
融指數(shù)1.5 3.0g/10min，維卡軟化點(diǎn)105~107°C。
增韌劑包括苯乙烯-順丁二烯共聚物，苯乙烯-異戊二烯共聚物，苯乙烯-順丁二烯-丙烯腈共聚物，聚苯乙烯-聚順丁二烯共混組合物。優(yōu)選的是按 重量比40~85%苯乙烯和15~60%順丁二烯共聚而成的聚合度1000~3000的共 聚物；或者60 80%苯乙烯、10~25%順丁二烯和10~20%丙烯腈共聚而成的 聚合度為500 1500的共聚物；或者40 85%聚合度500~2500的聚苯乙烯和 15~60%聚合度200~1500的聚順丁二烯的共混組合物。更優(yōu)選是按重量比 70~80%苯乙烯和20 30%順丁二烯共聚而成的聚合度1000-3000的共聚物。
回收料是雙向拉伸后的膜片經(jīng)切邊出現(xiàn)的邊角料，經(jīng)粉碎，過濾，造粒 制成的清潔PS顆粒。拉伸過程中鏈夾牽引膜片，在鏈夾位置出現(xiàn)大量邊角 料，應(yīng)當(dāng)回收利用，降低生產(chǎn)成本。
抗靜電劑可以是市售用于PS塑料加工用的抗靜電劑，優(yōu)選是兩性型表 面活性劑如季銨內(nèi)鹽、丙胺酸鹽表面活性劑，或者離子型表面活性劑如季銨 鹽、胺鹽，磷酸鹽、磺酸鹽表面活性劑，或者非離子型表面活性劑如磷酸酯 表面活性劑中的一種?？轨o電劑加入后可大大降低窗口膜的表面電阻，改善 薄膜抗靜電性能?？轨o電劑預(yù)先與聚苯乙烯混煉制成塑料母粒，更利于在物 料混合體系中的分散。
潤滑劑也可使用市售PS塑料加工用的潤滑劑，優(yōu)選是Cn C3。的羧酸酰 胺，如油酰胺、芥酸酰胺、硬脂酰胺或乙撐雙硬脂酰胺，加入后可以降低窗 口膜的摩擦系數(shù)。潤滑劑預(yù)先與聚苯乙烯混煉制成塑料母粒，更利于在物料 中的分散。
本發(fā)明中，縱向拉伸或橫向拉伸的預(yù)熱溫度優(yōu)選125 135"C，步驟A的
冷卻輥溫度優(yōu)選65~75°C ，步驟B的冷卻定型溫度優(yōu)選65~75°C ，步驟C的 冷卻定型溫度優(yōu)選70 8(TC?？v向拉伸倍率優(yōu)選l :3 4，橫向拉伸倍率優(yōu)選 1 : 4 5。
本發(fā)明在縱向和橫向拉伸過程使聚合物分子鏈在這兩個方向拉長、定向，
獲得較好的機(jī)械特性，強(qiáng)度高，堅挺度大，彈性模量可達(dá)到2800Mpa以上， 拉伸強(qiáng)度高(縱向MD^50MPa，橫向TD》70MPa),因此薄膜厚度可減少 為20 3(Him，單位面積的薄膜使用的材料較少30°%。本發(fā)明表面電阻小于 1012Q，無毒性，易降解，可制成透明窗口膜或消光窗口膜。制成的透明窗口 膜霧度小于2%，光澤度高(45°)大于100%，主要應(yīng)用于商業(yè)信函，不但 可以讓客戶清晰看到信函封面內(nèi)容，在電子閱讀時也不容易出錯。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1
所用材料-
聚苯乙烯透明，熔融指數(shù)2.5g/10min，維卡軟化點(diǎn)106。C;
高抗沖聚苯乙烯透明，熔融指數(shù)1.5g/10min，維卡軟化點(diǎn)105°C，按 重量比92°/。聚苯乙烯和8%丁二烯橡膠共混組合物；
增韌劑荷蘭飛利浦公司KR-03型號的K樹脂，透明，是由75%苯乙 烯和25%順丁二烯共聚形成的平均分子量1.8xl05的產(chǎn)品；
抗靜電劑母粒汕頭帝威斯公司生產(chǎn)的型號為AMS-576產(chǎn)品，是重量百 分比含量5%的烷基磷酸乙酯和95%聚苯乙烯制成的塑料母粒。
潤滑劑母粒重量百分比含量3%的芥酸酰胺和97%聚苯乙烯制成的塑 料母粒。
上述材料按重量比配制中間層物料85份聚苯乙烯，5份高抗沖聚苯乙 烯，5份增韌劑，5份抗靜電劑母粒；表面層材料89.5份聚苯乙烯， 抗沖聚苯乙烯，5份增韌劑，0.5份潤滑劑母粒。
中間層物料和表層材料分別均勻混合后，分別經(jīng)過金屬分離器，將物料 中夾帶的金屬屑或顆粒分離出來，然后各自送至一臺擠出機(jī)塑化熔融，熔融 溫度220°C，熔體在螺桿高速旋轉(zhuǎn)下被均勻混煉和輸送。在輸送過程，熔體 中氣化的低分子物質(zhì)和分解出來的氣體通過擠出機(jī)的排氣孔，由真空泵抽吸 入冷凝系統(tǒng)，使低分子物質(zhì)分離出去。再過濾除去塑化不良的材料和雜質(zhì)， 保證熔體的高度純潔。熔體在T形模頭中按上中下層3 : 14 : 3的流量比通 過模唇的定型面層合擠出，再經(jīng)過高度光潔，溫度為7(TC的冷卻輥急冷定型， 成為由三層構(gòu)成，厚度為0.36毫米的均勻膜片，膜片厚度由模頭調(diào)節(jié)確定。
急冷定型后的膜片經(jīng)13(TC的多道預(yù)熱輥預(yù)熱，利用慢速輥和快速輥的 速差按1 : 4的拉伸倍率一次拉伸成型，再經(jīng)7(TC冷卻輥冷卻定型，完成縱 向拉伸。
縱向拉伸后的膜片預(yù)熱至135°C，利用可調(diào)軌道由鏈夾牽引膜片，按1 :4.5的拉伸倍率完成橫向拉伸，然后用75'C冷卻定型。
經(jīng)過拉伸的薄膜，先用切邊機(jī)將其兩邊切除，然后用電暈機(jī)進(jìn)行高頻電 暈處理，以增加印刷油墨的附著力和摩擦力。經(jīng)電暈處理后的薄膜在收巻機(jī) 上收巻成捆，然后自然放置一段時間，進(jìn)行時效處理，使產(chǎn)品的性能趨向穩(wěn) 定。
經(jīng)時效處理后的雙向拉伸聚苯乙烯薄膜，利用分切機(jī)分切成用戶要求的 規(guī)格，然后進(jìn)行包裝，即得到雙向拉伸聚苯乙烯窗口膜成品。
上述成品經(jīng)檢測，總厚度20)im，其中上下兩表面層厚度各3pm，拉伸 強(qiáng)度縱向MD: 70.4MPa，橫向TD: 79.3MPa，彈性模量縱向MD: 3250MPa， 橫向TD: 3420MPa，霧度1.0%，光澤度(45°): 116%，表面電阻4.5x10110， 是性能很好的透明窗口膜。
實(shí)施例2
所用材料
聚苯乙烯透明，熔融指數(shù)2.5g/10min，維卡軟化點(diǎn)106。C; 改性聚苯乙烯透明，熔融指數(shù)2.5g/10min，維卡軟化點(diǎn)105°C，按重 量比70%苯乙烯、20%丁二烯和10%丙烯腈的共聚物；
回收料拉伸后的膜片經(jīng)切邊出現(xiàn)的邊角料，經(jīng)粉碎，過濾，造粒制成 的清潔PS顆粒；
增韌劑、抗靜電劑母粒、潤滑劑母粒與實(shí)施例l相同。
上述材料按重量比配制中間層物料72份聚苯乙烯，5份改性聚苯乙烯， 8份增韌劑，IO份回收料，5份抗靜電劑母粒；表面層物料86.5份聚苯乙 烯，5份改性聚苯乙烯，8份增韌劑，0.5份潤滑劑母粒。
工藝步驟與實(shí)施例l相同，拉伸條件
上中下層流量比為1:4:1， T形模頭擠出后膜片厚度為0.40毫米； T形模頭擠出后的冷卻輥溫度70°C;
縱向拉伸預(yù)熱輥溫度135°C，拉伸倍率1 : 3.0，縱向拉伸冷卻定型溫度
70°C;
橫向拉伸預(yù)熱溫度135"C，拉伸倍率1:4.5，橫向拉伸冷卻定型溫度75。C。
成品經(jīng)檢測，總厚度30jim，其中上下兩表面層厚度各5)am，拉伸強(qiáng)度 縱向MD: 65.5MPa，橫向TD: 73.8MPa，彈性模量縱向MD: 3087MPa，橫 向TD: 3223MPa，霧度1.8%，光澤度(45°): 115.5%，表面電阻4.1xlOuQ， 是性能很好的透明窗口膜。
實(shí)施例3
所用材料
聚苯乙烯透明，熔融指數(shù)2.5g/10min，維卡軟化點(diǎn)106。C;
高抗沖聚苯乙烯透明，熔融指數(shù)2.5g/10min，維卡軟化點(diǎn)105°C，按 重量比90%苯乙烯和10%順丁二烯的共聚物，聚合度1500;
回收料、增韌劑、抗靜電劑母粒、潤滑劑母粒與實(shí)施例2相同。
上述材料按重量比物料45.5份聚苯乙烯，25份高抗沖聚苯乙烯，10 份增韌劑，15份回收料，4份抗靜電劑母粒，0.5份潤滑劑母粒。
由一臺雙螺桿擠出機(jī)塑化熔融擠出形成0.40毫米厚的單層膜片，其它工 藝步驟與實(shí)施例l相同，拉伸條件
T形模頭擠出后的冷卻輥溫度70°C;
縱向拉伸預(yù)熱輥溫度135°C，拉伸倍率1 : 3.5，縱向拉伸冷卻定型溫度
70 °C;
橫向拉伸預(yù)熱溫度135。C，拉伸倍率1:4.5，橫向拉伸冷卻定型溫度75。C。
成品經(jīng)檢觀U，厚度25pm，拉伸強(qiáng)度縱向MD: 58.2MPa，橫向TD: 64.7MPa， 彈性模量縱向MD: 2865MPa，橫向TD: 3119MPa，霧度22.3°/。，光澤度 (45°): 58%，表面電阻2.9x10110，是性能很好的消光窗口膜。 實(shí)施例4
所用材料
聚苯乙烯透明，熔融指數(shù)2g/10min,維卡軟化點(diǎn)105。C;
高抗沖聚苯乙烯透明，熔融指數(shù)2.5g/10min，維卡軟化點(diǎn)105°C，按 重量比90%苯乙烯和10%順丁二烯的共聚物，聚合度1500。
回收料、增韌劑、抗靜電劑母粒、潤滑劑母粒與實(shí)施例2相同。
上述材料按重量比配制中間層物料45份聚苯乙烯，25份高抗沖聚苯乙 烯，IO份增韌劑，15份回收料，5份抗靜電劑母粒；表面層物料59.5份聚苯乙烯，30份高抗沖聚苯乙烯，IO份增韌劑，0.5份潤滑劑母粒。 工藝步驟與實(shí)施例l相同，拉伸條件
上中下層流量比為4:17:4， T形模頭擠出后厚度為0.39毫米； T形模頭擠出后的冷卻輥溫度70°C;
縱向拉伸預(yù)熱輥溫度135°C，拉伸倍率1 : 3.5，縱向拉伸冷卻定型溫度
70 °C;
橫向拉伸預(yù)熱溫度135r，拉伸倍率1:4.5，橫向拉伸冷卻定型溫度75。C。
成品經(jīng)檢測，厚度25pm，其中上下兩表面層厚度各4pm，拉伸強(qiáng)度縱 向MD: 61MPa，橫向TD: 67.4MPa，彈性模量縱向MD: 2931MPa，橫向 TD: 3388MPa，霧度23,7%，光澤度(45°): 63 %，表面電阻3.4xlO"Q， 是性能很好的消光窗口膜。
權(quán)利要求
1.一種聚苯乙烯窗口膜的制造方法，其特征在于，包括下列步驟A.按重量百分比配制物料65～97％熔融指數(shù)0.6～5g/10min，維卡軟化點(diǎn)102～108℃的聚苯乙烯樹脂、高抗沖聚苯乙烯樹脂或改性聚苯乙烯樹脂的一種或多種，2～1 5％增韌劑，0～20％回收料，0.05～0.3％抗靜電劑，0～0.03％潤滑劑；物料混合后，在擠出機(jī)塑化熔融擠出，經(jīng)T形模頭形成均勻膜片，膜片在45～90℃的冷卻輥上急冷定型；B.膜片經(jīng)100～140℃的預(yù)熱輥預(yù)熱后進(jìn)行1∶1.5～5倍的縱向拉伸，然后用60～95℃的冷卻輥冷卻定型；C.縱向拉伸后的膜片在110～140℃的烘箱內(nèi)預(yù)熱后進(jìn)行1∶3～6倍的橫向拉伸，再用70～90℃冷卻定型，經(jīng)切邊，電暈處理，收卷成為成品；所述增韌劑是選自下列物質(zhì)的一種或多種苯乙烯-順丁二烯共聚物，苯乙烯-異戊二烯共聚物，苯乙烯-順丁二烯-丙烯腈共聚物，聚苯乙烯-聚順丁二烯共混組合物；所述回收料是雙向拉伸后的膜片經(jīng)切邊出現(xiàn)的邊角料，經(jīng)粉碎，過濾，造粒制成的清潔PS顆粒。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述方法，其特征在于，所述步驟A中，還加入上下 面層材料，面層材料在另外的擠出機(jī)熔融擠出后，在所述T形模頭與所述物 料層合擠出形成具有上下面層的層合膜片；所述面層材料重量百分比組成為 87.97 95.994%所述聚苯乙烯樹脂、高抗沖聚苯乙烯樹脂或改性聚苯乙烯樹脂 的一種或多種，4~12%增韌劑，0.006~0.03%潤滑劑。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述方法，其特征在于，流經(jīng)所述T形模頭的上面層 材料、中間層物料和下面層材料的流量比為1 : 2 6 : 1。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述方法，其特征在于，所述聚苯乙烯樹脂、高 抗沖聚苯乙烯樹脂或改性聚苯乙烯樹脂的熔融指數(shù)為1.5 3.0g/10min，維卡軟 化點(diǎn)105 107°C。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述方法，其特征在于，所述增韌劑是按重量比 40~85%苯乙烯和15~60%順丁二烯或異戊二烯共聚而成的聚合度1000 3000 的共聚物；或者60~80%苯乙烯、10~25°/。順丁二烯和10~20%丙烯腈共聚而成 的聚合度為500~1500的共聚物；或者40~85%聚合度500 2500的聚苯乙烯和 15~60%聚合度200-1500的聚順丁二烯的共混組合物。
6. 據(jù)權(quán)利要求5所述方法，其特征在于，所述增韌劑是按重量比70~80% 苯乙烯和20~30%順丁二烯共聚而成的聚合度1000-3000的共聚物。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述方法，其特征在于，所述抗靜電劑選自下列 表面活性劑中的一種季銨內(nèi)鹽，丙胺酸鹽，季銨鹽，胺鹽，磷酸鹽、磺酸 鹽或磷酸酯。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述方法，其特征在于，所述膜片的縱向拉伸倍 率1 : 3~4倍，橫向拉伸倍率1 : 4 5倍。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述方法，其特征在于，所述縱向拉伸或橫向拉 伸預(yù)熱溫度為125 135°C。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述方法，其特征在于，所述步驟A的冷卻輥 溫度65~75°C，步驟B的冷卻定型溫度65~75°C，步驟C的冷卻定型溫度 70~80°C 。
全文摘要
本發(fā)明公開一種聚苯乙烯窗口膜的制造方法，由聚苯乙烯樹脂、高抗沖聚苯乙烯樹脂或改性聚苯乙烯樹脂，與增韌劑等助劑混合塑化熔融擠出，形成單層或多層膜片，經(jīng)縱向和橫向拉伸成為成品，獲得較好的機(jī)械特性，強(qiáng)度高，剛性大，表面電阻小，薄膜厚度可減少為20～30μm，單位面積的薄膜使用的材料較少30％，可制成透明窗口膜或消光窗口膜，主要用于封閉商業(yè)信函、光盤包裝、食品包裝等包裝物上的透明窗口。
文檔編號C08J5/18GK101186713SQ200710031368
公開日2008年5月28日 申請日期2007年11月8日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月8日
發(fā)明者揚(yáng) 楊, 洪之全, 陽 蘇, 陳文娜 申請人:廣東華業(yè)包裝材料有限公司