酸奶八连杯、制造酸奶八连杯的改性PP片材及其制备方法与流程

酸奶八连杯、制造酸奶八连杯的改性pp片材及其制备方法
技术领域
1.本发明涉及一种酸奶八连杯、制造酸奶八连杯的pp片材及其制备方法，特别涉及一种pp材质的酸奶八连杯、用于制造酸奶八连杯的改性pp片材及其制备方法。


背景技术：

2.目前市面上常用的酸奶杯形式，主要分为单杯和连杯两种形式。在单杯酸奶杯中使用的材料，主要包括：纸塑、玻璃、聚丙烯pp、聚苯乙烯ps等；而在连杯酸奶杯中使用的材料，主要为聚苯乙烯ps。
3.酸奶杯的制备工艺因酸奶杯形式的不同而各有差异。例如，单杯纸塑酸奶杯的制备工艺：将淋膜纸杯身热合，与底纸进行套合，杯口卷边处理，再与盖膜进行封合；单杯玻璃酸奶杯的制备工艺：采用吹管将熔制好的玻璃在模型中吹成瓶状，再用pp盖子，将其密封；单杯pp酸奶杯的制备工艺：采用吸塑的工艺，将pp片材按一定造型，吸塑成杯，再与盖膜进行封合；单杯ps酸奶杯的制备工艺：采用吸塑的工艺，将ps片材按一定造型，吸塑成杯，再与盖膜进行封合。然而，连杯ps酸奶杯的制备工艺，则主要为：采用中空吹塑的工艺，将ps片材按一定造型，吸塑成杯，再与盖膜进行封合。
4.酸奶八连杯是市面上酸奶杯的一种流行的形式，其片材材质为ps；酸奶八连杯的杯成型，通常采用在线成型的方式，片材采用中空吹塑工艺在线成杯，进而灌装酸奶、封盖膜。现有的酸奶八连杯制备工艺存在以下问题：ps成本较高，且回收路径单一(仅可作为填充料，用于木质相框)。


技术实现要素：

5.为了解决现有技术中存在的所述缺陷，本发明提供了一种pp材质的酸奶八连杯、用于制造酸奶八连杯的改性pp片材及其制备方法。
6.本发明要解决的技术问题包括：用聚丙烯pp代替聚苯乙烯ps作为主要材料，大幅降低了材料成本(每吨价格差1000～1500元)，并且，回收路径多(包括周转箱、注塑件等)，提升材料的循环利用率，更加绿色环保。市面上从未出现pp材质的酸奶八连杯，也没有相关的专利或文献公开。
7.聚苯乙烯ps和聚丙烯pp的具体差异包括以下方面：从性能上比较，ps的加热软化温度为120-140℃，pp的加热软化温度为160-190℃；ps的刚性好，弹性模量可达3000mpa，而pp韧性好，弹性模量一般为1300mpa左右。从成本上比较，市面上ps原料价格一般为12000-13000元/吨，pp原料价格一般为9000-10000元/吨。从回收路径上比较，ps回收路径单一，出厂前的边角料可作为片材的中间层，也有做画框的(代替木制画框)；pp回收路径较为丰富，凡是采用注塑工艺制成的塑料制品，均可由pp做原料，包括塑料箱、塑料盆等各种塑料制品。
8.目前市面上采用pp材质作为酸奶杯的，只是用在单杯产品上(主要采用注塑工艺制成)，而对于在线成型的连杯工艺(一般包括“中空吹塑”+“刀具裁断”)，还未有过合适的
解决方案。主要难点包括：pp韧性大，刀具很难裁断，进而使成品连杯掰不断，等等。
9.本申请涉及以下内容：
10.一种改性pp片材，其由包括聚丙烯pp、高刚pp和色母料的原料制备而成。
11.一方面，所述聚丙烯pp为主要原料，其熔融指数为1-6g/10min(优选为2.5-3.5g/10min)，其弯曲模量为1000-1800mpa(优选为1200-1400mpa)；其用量占原料总重量百分比为50～70％(上述熔融指数是在260℃下2.16kg的载荷试验条件下测定的)。
12.一方面，所述高刚pp的熔融指数为15-40g/10min(优选为20-25g/10min)，其弯曲模量为1250-2600mpa(优选为1850-2050mpa)；其用量占原料总重量百分比为25～47％(上述熔融指数是在260℃下2.16kg的载荷试验条件下测定的)。
13.另一方面，所述色母料的用量占原料总重量百分比为3～5％。
14.一方面，所述聚丙烯pp的熔融指数为2.5-3.5g/10min，其密度为0.85-0.95g/cm3；其拉伸屈服强度为25-40mpa，其弯曲模量为1200-1400mpa，其冲击强度25-40j/m；其用量占原料总重量百分比为50～70％(上述熔融指数是在260℃下2.16kg的载荷试验条件下测定的)。
15.优选地，所述聚丙烯pp的牌号为t30h、和/或t30s。
16.另一方面，所述高刚pp的熔融指数为20-25g/10min，其密度为1.1-1.2g/cm3；其拉伸屈服强度为34-38mpa，其弯曲模量为1850-2050mpa，其冲击强度4.2-5.5j/m；其用量占原料总重量百分比为25～47％(上述熔融指数是在260℃下2.16kg的载荷试验条件下测定的)。
17.优选地，所述高刚pp的牌号为pp68。
18.另一方面，所述色母料为白色pe，优选为牌号为l2009白、和/或e38253的pe粒料。
19.一方面，改性pp片材的弯曲模量为2100-2450mpa，优选为2400mpa；优选地，冲击强度为3.5-4.2j/m，更优选为3.7j/m；优选地，拉伸屈服强度为35-38mpa，更优选为36.8mpa；优选地，尺寸变化率为4-5.5％，更优选为5％。
20.另一方面，改性pp片材通过共混挤出的方式制备而成；优选地，所述共混挤出的挤出温度为170-230℃。
21.前面所述改性pp片材的制备方法，包括以下步骤：
22.配料：将原料混合后，在搅拌釜里搅拌，使其充分共混；优选地，搅拌时间为10-30min；
23.挤出：将共混后的粒料用挤出机加热、输送、压缩，使得粒料熔体化，将熔体分层挤出成型。
24.一方面，在挤出步骤后，还包括压片、冷却、和/或定型步骤。
25.另一方面，在上述步骤后，还包括切边、自然冷却、和/或收卷片材步骤。
26.一种酸奶八连杯包装，其包括杯体和盖膜。其中，所述杯体的材质为改性pp。
27.一方面，所述杯体的材质为前面所述的改性pp片材。
28.另一方面，所述盖膜的材质为bopp/vmpet/cpe复合膜；优选地，所述盖膜为bopp双向拉伸聚丙烯薄膜、vmpet镀铝聚酯薄膜、cpe聚乙烯薄膜三层薄膜复合制成。
29.一方面，所述包装还包括纸环标；优选地，所述纸环标由纸和胶组成。
30.一种酸奶八连杯包装的制备方法，其包括以下步骤：
31.盖膜的制备：原膜
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印刷
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复合
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熟化
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分切
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封箱；
32.盖膜与pp杯体封合：将盖膜高温加热，热封层软化，与pp层贴合冷却，完成盖膜与pp杯体封合。所述pp杯体的材质为前面所述的改性pp片材。
33.改性pp片材
34.聚丙烯，简称pp。本发明通过调整pp片材的配方和制备工艺，制得了可满足酸奶八连杯生产及使用的改性pp片材。本发明从改性pp片材的原料、生产工艺、成品规格三个方面，来设计了具体的解决方案。
35.该改性pp片材的原料，主要由三种原料组成：1)主要原料：pp，可采用t30h、t30s等牌号的粒料，用量占比：50～70％(重量百分比)，优选60～70％(重量百分比)；2)提升刚性的原料：高刚pp，可采用pp68，用量占比：25～47％(重量百分比)，优选25～37％(重量百分比)；3)色母料(使酸奶杯成白色)：白色pe，可采用l2009白、e38253等牌号的粒料，用量占比：3～5％(重量百分比)。
36.主要原料pp，例如，t30h的相关指标：熔融指数3g/10min(熔融指数是按260℃，2.16kg载荷试验条件)；拉伸屈服强度34mpa；弯曲模量1380mpa；冲击强度32j/m。例如，t30s的相关指标：熔融指数：2.9-3.5g/10min；拉伸屈服强度35mpa；弯曲模量1350mpa。
37.原料高刚pp，例如，pp68相关指标(按重量比，85％pp-t30h+15％pp68)：熔融指数22g/10min；(熔融指数是按260℃，2.16kg载荷试验条件)；拉伸屈服强度35.5mpa；弯曲模量1905mpa；冲击强度4.7j/m。
38.采用改性pp片材代替传统的ps片材，弯曲模量提升，冲击强度下降，使得“酸奶连杯易掰断”成为趋势(酸奶连杯一般是通过用户徒手掰断，实现单杯与单杯之间分离)。
39.上述内容中各项指标的测试标准如下：
40.熔融指数，参照gb/t 3682《热塑性塑料熔体质量流动速率和熔体体积流动速率的测定》
41.拉伸屈服强度，参照gb/t 1040.3《塑料拉伸性能的测试》
42.弯曲模量，参照gb/t 9341《塑料弯曲性能的测定》
43.冲击强度，参照gb/t 9639.1《塑料薄膜和薄片抗冲击性能试验方法》
44.改性pp片材的生产工艺
45.生产流程：粒料
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配料
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拌料
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上料
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挤出(挤出温度：170-230℃)
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成型
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在线检验
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切边
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收卷
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包装。
46.例如，粒料：三种原料，按一定比例备好。配料：共混后，在搅拌釜里搅拌10-30min。
47.具体操作如下：
48.粒料
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配料
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拌料：将三种原料，依照：ppt30h、pp68、pe白色母的顺序，分别向搅拌缸里投入原料，搅拌30min，使其充分共混。
49.上料
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挤出
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成型
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在线检验
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切边
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收卷：用挤出机将共混粒料加热、输送、压缩(共分8段温度：177℃、207℃、209℃、212℃、215℃、215℃、217℃、217℃、217℃)
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粒料熔体化，再以稳定压力输入过滤器和平挤模头
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熔体均质稳定流动
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熔体在模头内均匀分流
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定量稳定分层挤出
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片材成型
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三辊压片、冷却、定型
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切废边
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制成要求幅宽尺寸
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自然冷却输送片材
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收卷废边
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稳定牵引片材—收卷片材。
50.改性pp片材成品及其性能测试
51.成品规格：1)宽度200-800mm；2)厚度：0.7-1.2mm。目前应用于蒙牛酸奶八连杯的片材方案。(片材经第三方检测报告，完全满足食品安全要求；且各原料均有第三方食品安全要报告。)
52.改性pp片材的性能测试
53.测试的相关参数如下：弯曲模量2100-2450mpa，优选2300-2400mpa，更优选2400mpa；冲击强度3.5-4.2j/m，优选3.5-3.7j/m，更优选3.7j/m；拉伸屈服强度35-38mpa，优选36-37mpa，更优选36.8mpa；尺寸变化率4-5.5％，优选5-5.5％，更优选5％。
54.上述内容中各项指标的测试标准如下：
55.尺寸变化率，参照gb/t 6673《塑料薄膜和薄片长度和宽度的测定》
56.拉伸屈服强度，参照gb/t 1040.3《塑料拉伸性能的测试》
57.弯曲模量，参照gb/t 9341《塑料弯曲性能的测定》
58.冲击强度，参照gb/t 9639.1《塑料薄膜和薄片抗冲击性能的试验方法》
59.酸奶八连杯及其生产工艺
60.生产流程：片材上机
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片材牵引
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片材预热(160-190℃)
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中空吹塑成型
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灌装酸奶
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封盖膜
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切刀裁切
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单组八连杯。
61.酸奶连杯包装由杯子和杯盖组成，本发明的杯子材质由常规的ps改为pp，其盖膜的热封层材质，也可以同步更改；由于pp的热封性好于ps，所以，不再需要必须使用针对ps杯体材质的盖膜热封层eva类材质；采用常规的pe膜，也可完成与pp杯的封合，进而降低盖膜成本。
62.pp酸奶八连杯的包装由三部分组成：盖膜、纸环标、杯：
63.盖膜材质：bopp/vmpet/cpe(其中，bopp：双向拉伸聚丙烯薄膜；vmpet：镀铝聚酯薄膜；cpe：聚乙烯薄膜；将三层薄膜进行复合，制成bopp/vmpet/cpe复合膜)；
64.与市面上的ps八连杯盖膜材质(bopp/vmpet/cps)(其中，bopp：双向拉伸聚丙烯薄膜；vmpet：镀铝聚酯薄膜；cps：适用于封合ps酸奶杯的薄膜(需添加eva成份)，制成bopp/vmpet/cps复合膜)不同。
65.纸环标材质：纸/胶。
66.杯材质：pp。
67.盖膜的制备工艺：原膜(例如：bopp、vmpet、cpe)
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印刷
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复合
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熟化
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分切
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封箱。
68.盖膜与pp杯封合：盖膜高温加热
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热封层(例如cpe)软化
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与pp层贴合冷却
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盖膜与pp杯封合。
69.若改为pp八连杯，盖膜材质可用bopp/vmpet/cps，也可更改为：bopp/vmpet/cpe；cpe比cps的适用面更广(用量大)，进而使得盖膜成本下降。
70.有益效果
71.酸奶八连杯是市面上酸奶杯的一种流行的形式，其材质通常为ps；酸奶八连杯的杯成型，通常采用在线成型的方式，片材采用中空吹塑工艺在线成杯，进而灌装酸奶、封盖膜。现有的酸奶八连杯制备工艺存在以下问题：ps成本较高，且回收路径单一(仅可作为填充料，用于木质相框)。为了解决现有技术中存在的所述缺陷，本发明提供了一种pp材质的酸奶八连杯、用于制造酸奶八连杯的改性pp片材及其制备方法。
72.本发明采用聚丙烯pp代替聚苯乙烯ps作为酸奶八连杯的主要材料；从使用效果上看，pp酸奶八连杯与现行的ps酸奶八连杯没有明显的差异；主要实现了以下优点：
73.1)包装物料的成本下降，整体上节省了16％-30％(市面上，ps原料吨价12000-13000元/吨，pp原料吨价9000-10000元/吨)；
74.2)pp材质比ps材质，更环保，更易回收，更适合循环使用；具体来说，ps回收路径单一，出厂前的边角料可作为片材的中间层，也有做画框的(代替木制画框)；pp回收路径较多，凡是采用注塑工艺制成的塑料制品，均可由pp做原料，塑料箱、塑料盆等；
75.3)间接的有益效果包括，降低了盖膜成本；酸奶八连杯包装由杯子和杯盖组成，当杯子材质由常规的ps改为pp时，其盖膜的热封层材质，也可以同步更改；由于pp的热封性好于ps，所以，不再需要必须使用针对ps杯体材质的盖膜热封层eva类材质；采用常规的pe膜，也可完成与pp杯的封合，进而降低盖膜成本。
76.由此可见，本发明所提供的改性pp材质的酸奶八连杯，大幅降低了材料成本(每吨价格差1000～1500元)，并且，回收路径多(包括周转箱、注塑件等)，提升材料的循环利用率，更加绿色环保。
具体实施方式
77.在各个实施例和对比例中，实施例3和对比例5，盖膜的材质采用：bopp/vmpet/cpe，其他均采用bopp/vmpet/cps(现行酸奶ps连杯的盖膜)。
78.各项指标的测试方法如下：
79.尺寸变化率，参照gb/t 6673《塑料薄膜和薄片长度和宽度的测定》，
80.拉伸屈服强度，参照gb/t 1040.3《塑料拉伸性能的测试》，
81.弯曲模量，参照gb/t 9341《塑料弯曲性能的测定》，
82.冲击强度，参照gb/t 9639.1《塑料薄膜和薄片抗冲击性能试验方法》。
83.实施例1
84.【可同目前ps酸奶八连杯效果】
85.(1)具体配方：
86.①
主要原料(牌号：t30h)，用量占比：60％；
87.②
提升刚性的原料(牌号：pp68)，用量占比：37％；
88.③
白色母料(牌号：l2009白)，用量占比：3％；
89.(2)片材成型：
90.①
三种原料共混后(10min搅拌)；
91.②
由片材成型机(加工温度170℃)，挤出片材；
92.(3)片材规格：
93.①
宽度398mm；
94.②
厚度0.9mm；
95.(4)实现效果：该片材，经中空吹塑成型设备，其酸奶八连杯产品可实现掰断(弯曲模量2400mpa)，且外观无毛边，杯挺度良好，杯与盖膜的热封封膜牢固。
96.实施例2
97.【可同目前ps酸奶八连杯效果】
98.⑴
具体配方：
99.①
主要原料(牌号：t30s)，用量占比：65％；
100.②
提升刚性的原料(牌号：pp68)，用量占比：30％；
101.③
白色母料(牌号：l2009白)，用量占比：5％；
102.⑵
片材成型
103.①
三种原料共混后(20min搅拌)；
104.②
由片材成型机(加工温度180℃)，挤出片材；
105.⑶
片材规格：
106.①
宽度398mm；
107.②
厚度1.0mm；
108.⑷
实现效果：该片材，经中空吹塑成型设备，其酸奶八连杯产品可实现掰断(弯曲模量2250mpa)，且外观无毛边，杯挺度良好，杯与盖膜的热封封膜牢固。
109.实施例3
110.【可同目前ps酸奶八连杯效果】
111.⑴
具体配方：
112.①
主要原料(牌号：t30s)，用量占比：70％；
113.②
提升刚性的原料(牌号：pp68)，用量占比：25％；
114.③
白色母料(牌号：l2009白)，用量占比：5％；
115.⑵
片材成型
116.①
三种原料共混后(20min搅拌)；
117.②
由片材成型机(加工温度180℃)，挤出片材；
118.⑶
片材规格：
119.①
宽度398mm；
120.②
厚度1.1mm；
121.⑷
实现效果：该片材，经中空吹塑成型设备，其酸奶八连杯产品可实现掰断(弯曲模量2100mpa)，且外观无毛边，杯挺度良好，杯与盖膜的热封封膜牢固。
122.表1各实施例片材的相关数据
[0123][0124]
表2各实施例八连杯的相关数据
[0125]
[0126]
对比例1
[0127]
【接近ps酸奶八连杯效果，但有毛边】
[0128]
⑴
具体配方：
[0129]
①
主要原料(牌号：t30h)，用量占比：70％；
[0130]
②
提升刚性的原料(牌号：pp68)，用量占比：27％；
[0131]
③
白色母料(牌号：e38253白)，用量占比：3％；
[0132]
⑵
片材成型
[0133]
①
三种原料共混后(30min搅拌)；
[0134]
②
由片材成型机(加工温度190℃)，挤出片材；
[0135]
⑶
片材规格：
[0136]
①
宽度398mm；
[0137]
②
厚度1.3mm；
[0138]
⑷
实现效果：该片材，经中空吹塑成型设备，其酸奶八连杯产品可实现掰断(弯曲模量2105mpa)，但会有毛边，杯挺度良好，杯与盖膜的热封封膜牢固。
[0139]
对比例2
[0140]
【无法实现酸奶八连杯的掰断】
[0141]
⑴
具体配方：
[0142]
①
主要原料(牌号：t30s)，用量占比：80％；
[0143]
②
提升刚性的原料(牌号：pp68)，用量占比：15％；
[0144]
③
白色母料(牌号：e38253白)，用量占比：5％；
[0145]
⑵
片材成型
[0146]
①
三种原料共混后(30min搅拌)；
[0147]
②
由片材成型机(加工温度190℃)，挤出片材；
[0148]
⑶
片材规格：
[0149]
①
宽度398mm；
[0150]
②
厚度1.1mm；
[0151]
⑷
实现效果：该片材，经中空吹塑成型设备，其酸奶八连杯产品无法实现掰断(弯曲模量1905mpa)，无毛边，杯挺度良好，杯与盖膜的热封封膜牢固。
[0152]
对比例3
[0153]
【无法实现酸奶八连杯的掰断】
[0154]
⑴
具体配方：
[0155]
①
主要原料(牌号：t30s)，用量占比：95％；
[0156]
②
白色母料(牌号：e38253白)，用量占比：5％；
[0157]
⑵
片材成型
[0158]
①
两种原料共混后(30min搅拌)；
[0159]
②
由片材成型机(加工温度190℃)，挤出片材；
[0160]
⑶
片材规格：
[0161]
①
宽度398mm；
[0162]
②
厚度1.1mm；
[0163]
⑷
实现效果：该片材，经中空吹塑成型设备，其酸奶八连杯产品无法实现掰断(弯曲模量1350mpa)，杯挺度软，杯与盖膜的热封封膜牢固。
[0164]
对比例4：
[0165]
【酸奶连杯无法成型】
[0166]
⑴
具体配方：
[0167]
①
主要原料(牌号：t30s)，用量占比：80％；
[0168]
②
提升刚性的原料(牌号：pp68)，用量占比：15％；
[0169]
③
白色母料(牌号：e38253白)，用量占比：5％；
[0170]
⑵
片材成型
[0171]
①
三种原料共混后(30min搅拌)；
[0172]
②
由片材成型机(加工温度150℃)，挤出片材；
[0173]
⑶
片材规格：
[0174]
①
宽度398mm；
[0175]
②
厚度1.1mm；
[0176]
⑷
实现效果：酸奶杯无法成型，中空吹塑有气泡孔洞
[0177]
对比例5：
[0178]
【酸奶连杯的盖膜材质更换，无法封合】
[0179]
⑴
具体配方：
[0180]
①
主要原料ps(牌号：hi-425ep)，用量占比：96％；
[0181]
②
白色母料(牌号：m007白)，用量占比：4％；
[0182]
⑵
片材成型
[0183]
①
两种原料共混后(30min搅拌)；
[0184]
②
由片材成型机(加工温度150℃)，挤出片材；
[0185]
⑶
片材规格：
[0186]
②
宽度398mm；
[0187]
②
厚度0.9mm；
[0188]
⑷
实现效果：酸奶杯可成型，但无法与盖膜(材质：bopp/vmpet/cpe)实现牢固封合。
[0189]
表3各对比例片材的相关数据
[0190]
备注：片材成杯温度与对比例2相比，低40℃(为150℃)，配方比例不变；
[0191][0192]
表4各对比例八连杯的相关数据
[0193]
[0194]