专利名称：聚苯乙烯扭结膜的制造方法
技术领域：
本发明涉及一种包装材料的制造方法，具体是用于食品包装的无回弹性 聚苯乙烯扭结膜的制造方法。
背景技术：
目前食品包装使用的扭结膜是PVC扭结膜、玻璃纸和PET扭结膜。PVC 扭结膜具有良好的化学稳定性，不容易被酸碱腐蚀，但对光、热不稳定，容 易受光、热特别是紫外线作用放出氯化氢和析出增塑剂，污染被包装物；另 外，PVC材料难以回收利用，焚烧也无法转换成可利用热源，作为垃圾填埋 处理时污染土壤和地下水，焚烧处理则产生二恶英致癌物质，对人体和环境 造成不利影响，因此PVC薄膜的使用受到世界范围的批评。玻璃纸本身虽没 有毒性，但其生产过程和造纸一样会出现大量废物废水，对环境造成极大的 影响，玻璃纸价格也较高。PET扭结膜在环保方面优于PVC扭结膜和玻璃纸， 但材料密度大，价格高，且扭结性能差。
聚苯乙烯材料无味无毒，价格低，回收工艺简单，使用过的制品可以回 收循环使用，在回收处理焚烧过程中不产生对人体有害的物质，是取代PVC 扭结膜、玻璃纸和PET扭结膜的首选材料。但由于聚苯乙烯扭结膜的生产工 艺难以掌握，聚苯乙烯扭结膜的生产方法至今仍未见报道。用于包装的聚苯 乙烯热收縮膜虽然是一种公知的产品，但由于回弹性过大，不能作为扭结膜 使用。
发明内容
本发明的目的是提供一种无回弹性的聚苯乙烯扭结膜的制造方法，从而 实现以无毒、低成本的聚苯乙烯扭结膜替代PVC扭结膜、玻璃纸或PET扭
结膜作为包装材料。
本发明包括下列步骤
A. 按重量百分比配制物料60 97。/。熔融指数0.6 5g/10min，维卡软化 点102 108。C的聚苯乙烯树脂、高抗冲聚苯乙烯树脂或改性聚苯乙烯树脂的 一种或多种，1~10%增韧剂，0 30%回收料，物料均匀混合，在一台或一台 以上挤出机塑化熔融，然后按设定的流量在T形模头挤出形成设定厚度的单 层或多层叠合共挤膜片，膜片在45 9(TC的冷却辊上急冷定型；
B. 经100 14(TC预热辊预热后的膜片进行1 : 1.5 5倍的纵向拉伸，用 60 95"C的冷却辊冷却定型；
C. 纵向拉伸后的膜片在110 14(TC的烘箱中预热后进行1 : 3 6倍的横 向拉伸，再在70 卯'C下冷却定型，切边，进行电晕处理，收巻成为成品。
本发明中，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。
高抗冲聚苯乙烯是在聚苯乙烯中加入丁二烯橡胶、丁苯橡胶或丁腈橡胶 的一种或多种进行共混接枝改性，形成的聚苯乙烯连续相和橡胶分散相的共 混组合物。优选是重量比卯~95%通用级聚苯乙烯和5 10%丁二烯橡胶的共 混组合物。
改性聚苯乙烯是苯乙烯和丁二烯、异戊二烯、丙烯腈、马来酸酐、甲基
、
丙烯酸酯、马来酰亚胺中的一种或一种以上形成的均聚、嵌段或接枝共聚物，
优选的是丁二烯-苯乙烯共聚物、异戊二烯-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-马来酸酐共聚物、苯乙烯-马来酰亚胺共聚物、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。
增韧剂包括苯乙烯-顺丁二烯共聚物，苯乙烯-异戊二烯共聚物，苯乙烯-
顺丁二烯-丙烯腈共聚物，聚苯乙烯-聚顺丁二烯共混组合物。优选的是
40 85wt。/o苯乙烯和15 60wt。/。顺丁二烯共聚而成的聚合度1000 3000的共聚 物；或者60 80wt。/。苯乙烯、10 25wt。/。顺丁二烯和10 20wt。/。丙烯腈共聚而 成的聚合度为500-1500的共聚物；或者40 85wt。/。聚苯乙烯和15 60wt。/。聚 顺丁二烯的共混物，其中聚苯乙烯聚合度500 2500，聚顺丁二烯的聚合度为 200 1500。更优选是重量比70 80wt。/。苯乙烯和20 30wt。/。丁二烯共聚形成的 共聚物。
本发明聚苯乙烯树脂、高抗冲聚苯乙烯树脂或改性聚苯乙烯树脂，以及 增韧剂最好使用透明材料以便形成易于被人们接受的透明薄膜。本发明优选 的苯乙烯树脂、高抗冲聚苯乙烯树脂或改性聚苯乙烯树脂的熔融指数为 1.2~2.5g/10min，维卡软化点为104-106°C。
回收料是双向拉伸后的膜片经切边出现的边角料，经粉碎，过滤，造粒 制成的清洁PS颗粒。加入一定量的回收料，可以降低生产成本。
本发明中，膜片优选由三层或三层以上构成，相应地需要两台或两台以 上的挤出机，其中上下两个表面层可使用一台挤出机完成物料的塑化熔融。 表层物料中还可以加入0.05~1% (重量)的润滑剂，中间一层或一层以上还 可以加入1~5% (重量)的抗静电剂。润滑剂可使用市售用于PS塑料加工的 润滑剂，如C12~C2Q的高级脂肪醇，以降低薄膜摩擦系数。抗静电剂也可使 用市售用于PS塑料加工的抗静电剂，如聚氧乙烯基季铵乙内盐氧化物、离 子型表面活性剂，加入后可以改善薄膜抗静电性能。
本发明中，纵向拉伸和横向拉伸的预热温度优选125~135°C，纵向拉伸 倍率优选是1 : 1.5-3倍，横向拉伸倍率优选是1 : 4~5倍。
在所述步骤A中，冷却辊温度优选65 75'C。步骤B中，冷却定型温度 优选65 75。C。步骤C中，冷却定型温度优选70 80。C。
本发明在纵向和横向拉伸过程使聚合物分子链在这两个方向拉长、定向，
获得较好的机械特性，强度高，刚性大，无回弹性，拉伸强度高(纵向MD ^35MPa，横向TD》50MPa)，弹性模量大(纵向MD》1800MPa，横向TD 》1800MPa)，雾度小(《2.9%)，光泽度高(45°)(》121%)，是一种较好 的扭结膜，薄膜厚度15 50pm，其中表面层3 10jim，与PVC扭结膜相比， 本发明无毒性，易降解，扭结性强，镀铝效果好，有良好的光泽度和透明度， 与玻璃纸相比价格约低1/3,可以替代PVC扭结膜、玻璃纸或PET扭结膜作 为包装材料使用。
具体实施例方式
实施例1
所用材料
高抗冲聚苯乙烯透明，熔融指数1.5g/10min，维卡软化点105°C，按
重量比92%聚苯乙烯和8%丁二烯橡胶共混组合物；
增韧剂荷兰飞利浦公司KR-03型号的K树脂，透明，是由75°/。苯乙
烯和25%丁二烯共聚形成的平均分子量约1.8><105的产品；
抗静电剂中国汕头帝威斯公司生产的型号为AMS-576产品； 润滑剂美国埃克森公司生产的型号为CASS112产品。 上述材料按重量比配制中间层物料92°/。高抗冲聚苯乙烯，5%增韧剂，
，
3°/。抗静电剂；表面层物料94.5%高抗冲聚苯乙烯，5%增韧剂，0.5。/。润滑齐!j。 各层物料均匀混合后，分别经过金属分离器，将物料中夹带的金属屑或 颗粒分离出来，然后送至两台双螺杆挤出机(也可以是单螺杆挤出机)分别 塑化熔融，熔融温度210°C，熔体在螺杆高速旋转下被均匀混炼和输送。在 输送过程，熔体中气化的低分子物质和分解出来的气体通过挤出机的排气孔， 由真空泵抽吸入冷凝系统，使低分子物质分离出去。再过滤除去塑化不良的
材料和杂质，保证熔体的高度纯洁。熔体在T形模头中按各层设定的流量通 过模唇的定型面层合挤出，成为由三层构成的均匀膜片，再经过高度光洁，
温度为7crc的冷却辊急冷定型成为膜片并进行测厚。膜片厚度由模头调节确定。
急冷定型后的膜片经13(TC的多道预热辊预热，利用慢速辊和快速辊的 速差按1 : 2.5的拉伸倍率一次拉伸成型，经7(TC冷却辊冷却定型，完成纵向 拉伸。
纵向拉伸后的膜片预热至130°C，利用可调轨道由链夹牵引膜片，按1 :4.5的拉伸倍率完成横向拉伸，然后在75t:下冷却定型。横向拉伸过程要 控制拉伸后的膜片的厚度，经在线测厚仪测定不合格的，作为废品处理。
经过拉伸的薄膜，先用切边机将其两边切除，然后用电晕机进行高频电 晕处理，以增加印刷油墨的附着力和摩擦力。经电晕处理后的薄膜在收巻机 上收巻成捆，然后自然放置一段时间，进行时效处理，使产品的性能趋向稳 定。
经时效处理后的双向拉伸聚苯乙烯薄膜，利用分切机分切成用户要求的 规格，然后进行包装，即得到双向拉伸聚苯乙烯扭结膜成品。
上述扭结膜厚度40pmi，其中上下两表面层厚度各5pm,成品经检测， 拉伸强度纵向MD: 56.3MPa，横向TD: 77.1MPa，弹性模量纵向MD: 2899MPa，横向TD: 3439MPa，雾度2.9%，光泽度(45。) 121%，不具 有回弹性，是性能较好的扭结膜。
实施例2
所用材料
改性聚苯乙烯透明，熔融指数2.5g/10min，维卡软化点105°C，按重 量比70%苯乙烯、20°/。丁二烯和10%丙烯腈的共聚物；
回收料拉伸后的产品经切边得到成品后剩余的边角料，经粉碎，熔融、
过滤，造粒制成的清洁PS颗粒；
增韧剂、抗粘连剂、抗静电剂、润滑剂与实施例l相同。 上述材料按重量比配制中间层物料75%改性聚苯乙烯，8%增韧剂，15%
回收料，2。/。抗静电齐U;表面层物料91.5%改性聚苯乙烯，8%增韧剂，0.5%
润滑剂。
工艺步骤与实施例l相同，拉伸条件 T形模头挤出后的冷却辊温度70°C;
纵向拉伸预热辊温度135°C，拉伸倍率1 : 2.0，纵向拉伸冷却定型温度
70 °C;
横向拉伸预热温度135°C，拉伸倍率1 :4.5，横向拉伸冷却定型温度 75°C。
制得的扭结膜厚度2^m，其中上下两表面层厚度各5)im，成品经检测， 拉伸强度纵向MD: 52.8MPa，横向TD: 75.2MPa，弹性模量纵向MD: 2853MPa，横向TD: 3408MPa，雾度2.8%,光泽度(45°): 122.5%。
实施例3
所用材料
高抗冲聚苯乙烯透明，熔融指数2.5g/10min，维卡软化点105。C，按
、
重量比90°/。苯乙烯和10%顺丁二烯的共聚物，聚合度1500。
回收料、增韧剂、抗粘连剂、抗静电剂、润滑剂与实施例2相同。 上述材料按重量比配制中间层物料75.5%高抗冲聚苯乙烯，8%增韧剂，
10%回收料，4%抗静电剂，0.5%润滑剂。
由一台双螺杆挤出机塑化熔融挤出形成单层膜片，其它工艺步骤与实施
例1相同，拉伸条件 T形模头挤出后的冷却辊温度70°C;
纵向拉伸预热辊温度135°C，拉伸倍率1 : 2.0，纵向拉伸冷却定型温度 70°C;
横向拉伸预热温度135°C，拉伸倍率1 : 4.5，横向拉伸冷却定型温度 75°C。
制得的扭结膜厚度30jam，成品经检测，拉伸强度纵向MD: 53.5MPa， 横向TD: 74.3MPa，弹性模量纵向MD: 2898MPa，横向TD: 3512MPa，雾 度2.9%，光泽度(45°): 122%。
实施例4
所用材料
聚苯乙烯透明，熔融指数2g/10min,维卡软化点105。C。 回收料、增韧剂、抗粘连剂、抗静电剂、润滑剂与实施例2相同。 上述材料按重量比配制中间层物料75%高抗冲聚苯乙烯，10%增韧剂，
10%回收料，5%抗静电剂。表面层物料89.5%实施例1所述高抗冲聚苯乙
烯，10%增韧剂，0.5%润滑剂。
工艺步骤与实施例l相同，拉伸条件.-T形模头挤出后的冷却辊温度70'C;
纵向拉伸预热辊温度135'C，拉伸倍率1 : 2.0，纵向拉伸冷却定型温度
70°C;
横向拉伸预热温度135°C，拉伸倍率1 :4.5，横向拉伸冷却定型温度 75°C。
诺幌的扭结膜厚度20拜，其中上下两表面层厚度各3)am，成品经检测， 拉伸强度纵向MD: 52MPa，横向TD: 77.8MPa，弹性模量纵向MD: 2931MPa， 横向TD: 3388MPa，雾度2.7°/。，光泽度(45°): 123%。
权利要求
1.一种聚苯乙烯扭结膜的制造方法，其特征在于，包括下列步骤A.按重量百分比配制物料60～97％熔融指数0.6～5g/10min，维卡软化点102～108℃的聚苯乙烯树脂、高抗冲聚苯乙烯树脂或改性聚苯乙烯树脂的一种或多种，1～10％增韧剂，0～30％回收料，物料均匀混合，在一台或一台以上挤出机塑化熔融，然后按设定的流量在T形模头挤出形成设定厚度的单层或多层叠合共挤膜片，膜片在45～90℃的冷却辊上急冷定型；B.经100～140℃预热辊预热后的膜片进行1∶1.5～5倍的纵向拉伸，用60～95℃的冷却辊冷却定型；C.纵向拉伸后的膜片在110～140℃的烘箱中预热后进行1∶3～6倍的横向拉伸，再在70～90℃下冷却定型，切边，进行电晕处理，收卷成为成品；所述增韧剂是选自下列物质的一种或多种苯乙烯-顺丁二烯共聚物，苯乙烯-异戊二烯共聚物，苯乙烯-顺丁二烯-丙烯腈共聚物，聚苯乙烯-聚顺丁二烯共混组合物。
6. 根据权利要求4所述方法，其特征在于，所述增韧剂是按重量比70~80% 苯乙烯和20~30%顺丁二烯共聚形成的共聚物。
7. 根据权利要求l所述方法，其特征在于，所述膜片由三层或三层以上 构成，其中两个表面层物料中还含有0.05~1% (重量)的润滑剂，中间一层或 一层以上还含有1~5% (重量)的抗静电剂。
8. 根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述膜片的纵向拉伸倍率1 :1.5 3倍，横向拉伸倍率l : 4~5倍。
9. 根据权利要求l所述方法，其特征在于，所述纵向拉伸和横向拉伸预 热温度为125~135°C。
10. 根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述步骤A的冷却辊温度 65~75°C ，步骤B的冷却定型温度65 75°C ，步骤C的冷却定型温度70 80°C 。
全文摘要
本发明公开用于食品包装的无回弹性聚苯乙烯扭结膜的制造方法，由聚苯乙烯树脂、高抗冲聚苯乙烯树脂或改性聚苯乙烯树脂，与增韧剂等混合塑化熔融挤出，形成单层或多层膜片，经纵向和横向拉伸成为成品，获得较好的机械特性，强度高，刚性大，无回弹性，是一种较好的扭结膜，可以替代PVC扭结膜、玻璃纸或PET扭结膜作为包装材料使用。
文档编号B29K409/00GK101096129SQ200710028808
公开日2008年1月2日 申请日期2007年6月19日 优先权日2007年6月19日
发明者扬 杨, 洪之全, 阳 苏, 陈文娜 申请人:广东华业包装材料有限公司