一种用于液体食品无菌灌装的多层复合膜及其制备工艺的制作方法

本发明涉及灌封包装技术领域，更具体地说，它涉及一种用于液体食品无菌灌装的多层复合膜及其制备工艺。

背景技术：

在包装工业发展的基础上，物品的包装也得到相应的发展。从简单纸包装，到单层塑料薄膜包装，发展到复合材料的广泛使用。复合膜能使包装内含物具有保湿、保香、美观、保鲜、避光、防渗透、延长货架期等特点，因而得到迅猛发展。

在公告号为cn103770422a的中国发明专利中公开了一种高挺度耐穿刺低摩擦系数复合膜及其制备工艺，包括kpet薄膜层、聚酰胺薄膜层和高挺度耐穿刺pe薄膜层，kpet薄膜层、聚酰胺薄膜层和高挺度耐穿刺pe薄膜层的厚度比为(10～15):(20～30):(95～105)，高挺度耐穿刺pe薄依次包括复合层、中间层和热封层，所述复合层、中间层和热封层的厚度比为(4～6):(9～11):(6～8)，以重量份计，所述复合层包括23～27份低密度聚乙烯、45～55份茂金属线性低密度聚乙烯和0.1～0.5份加工助剂；所述中间层包括23～27份高密度聚乙烯、45～55份茂金属线性低密度聚乙烯和0.1～0.5份加工助剂；所述热封层包括23～27份低密度聚乙烯、45～55份茂金属线性低密度聚乙烯、0.5～1.5份有机滑爽剂、1～2份无机抗粘剂、0.1～0.5份加工助剂和1.5～2.5份无机滑爽剂。

上述专利中，将复合层树脂、中间层树脂和热封层树脂进行熔融吹膜，得到高挺度耐穿刺pe薄膜，再将kpet薄膜、聚酰胺薄膜、高挺度耐穿刺pe薄膜以及胶粘剂通过无溶剂复合工艺进行复合，但茂金属线性低密度聚乙烯的熔融指数较高，导致采用吹膜法得到的高挺度耐穿刺pe薄膜具有较高的热封温度，进而导致高挺度耐穿刺低摩擦系数复合膜的热封温度较高，在使用过程中不利于进行高速热封，且热封效果较差，因此，需要提出一种新的方案来解决上述问题。

技术实现要素：

针对现有技术中在高速灌装热封过程中因复合膜的热封温度较高导致其整体热封效果不佳的问题，本发明的目的一在于提供一种用于液体食品无菌灌装的多层复合膜，通过在茂金属线性低密度聚乙烯中添加高导热填料，并通过挤压复合涂布在用吹膜法制得的薄膜表面，以解决上述技术问题，其具有较低的热封温度，且在进行高速灌装热封过程中具有良好的热封效果。

为实现上述目的一，本发明提供了如下技术方案：

一种用于液体食品无菌灌装的多层复合膜，包括如下重量份数的组分：

低密度聚乙烯35～45份；

茂金属线性低密度聚乙烯36～45份；

乙烯-乙烯醇共聚物8～10份；

tie粘结层树脂5～8份；

高导热填料3～7份。

通过采用上述技术方案，乙烯-乙烯醇共聚物具有良好的加工性，且对气体、香味、香料、溶剂具有良好的阻断作用，使用于液体食品无菌灌装的多层复合膜具有较低的透氧率，有利于对液体食品进行存储。低密度聚乙烯具有良好的耐腐蚀和抗老化作用，是一种良好的包覆材料，对乙烯-乙烯醇共聚物起到良好的隔离和保护作用。tie粘结层树脂能够与低密度聚乙烯、乙烯-乙烯醇共聚物发生化学反应，具有良好的粘接强度，在吹膜共挤过程中，有利于得到稳定的多层共挤膜。

茂金属线性低密度聚乙烯具有良好的光学应能、冲击性能和热封性能，且撕裂强度和穿刺强度较高，使用于液体食品无菌灌装的多层复合膜在实际使用过程中具有优良的性能。茂金属线性低密度聚乙烯与传统的线性低密度聚乙烯相比，结晶温度可以低10度以上，且在较低温度下却能达到较高的洁净度，同时，茂金属线性低密度聚乙烯具有良好的流动性，使其在生产过程中具有良好的加工性能。高导热填料具有较高的导热系数，能够快速传导热量，当用于液体食品无菌灌装的多层复合膜在进行高速热封的过程中，能够快速热封，使其既具有较低的热封温度，还能在高速灌装热封过程中具有良好的热封效果。

进一步优选为，所述高导热填料包括氮化硼和氮化铝，且氮化硼和氮化铝的重量份数比为1:(0.6～0.8)。

通过采用上述技术方案，氮化硼和氮化铝具有较高的导热能力，其能够使多层复合膜表面所吸收的热量快速的在其内部扩散开来，可以快速完成热封，且在高速热封过程中能够起到良好的热封效果。氮化硼和氮化铝的密度较小，整体重量较轻，其应用于多层复合膜中，有利于使其整体保持较轻的质量，具有良好的应用效果。同时，氮化硼和氮化铝具有较高的强度，有利于使用于液体食品无菌灌装的多层复合膜整体具有良好的耐摩擦性能，且在使用过程中不易发生破损，具有良好的稳定性。

进一步优选为，所述氮化硼的粒径在d50的标准下为3～5μm，所述氮化铝的粒径在d50的标准下为2～5μm。

通过采用上述技术方案，氮化硼和氮化铝的粒径都比较小，且氮化硼的密度小于氮化铝的密度，氮化硼的粒径大于氮化铝的粒径，使氮化硼和氮化铝的颗粒重量基本相同，有利于使其在生产过程中充分的分散开来，且选用粒径大小不同的氮化硼和氮化铝，使其在使用过程中起到良好的互补效果，并能起到良好的导热效果，有利于使用于液体食品无菌灌装的多层复合膜进行快速热封。

本发明的目的二在于提供一种用于液体食品无菌灌装的多层复合膜的制备工艺，采用该方法制备的用于液体食品无菌灌装的多层复合膜具有较低的热封温度，且在进行高速灌装热封过程中具有良好的热封效果。

为实现上述目的二，本发明提供了如下技术方案，包括以下步骤：

步骤一，共挤吹膜，将相应重量份数的低密度聚乙烯、乙烯-乙烯醇共聚物和tie粘结层树脂投入共挤吹膜机中，得到结构为低密度聚乙烯/tie粘结层树脂/乙烯-乙烯醇共聚物/tie粘结层树脂/低密度聚乙烯的基材；

步骤二，制备混合料，将相应重量份数的茂金属线性低密度聚乙烯进行熔融后加入相应重量份数的高导热填料，混合均匀，得到热封混合料；

步骤三，涂覆压合，将热封混合料采用挤出复合的工艺涂布在基材的正反两面，得到结构为茂金属线性低密度聚乙烯/低密度聚乙烯/tie粘结层树脂/乙烯-乙烯醇共聚物/tie粘结层树脂/低密度聚乙烯/茂金属线性低密度聚乙烯的用于液体食品无菌灌装的多层复合膜。

通过采用上述技术方案，乙烯-乙烯醇共聚物不易与茂金属线性低密度聚乙烯直接进行挤压复合，因此采用共挤吹膜的方法，将其与低密度聚乙烯、tie粘结层树脂制成基材，且茂金属线性低密度聚乙烯具有较高的熔融指数，用吹膜法无法进行加工，而将茂金属线性低密度聚乙烯和导热填料混合的热封混合料涂布在基材的表面，即可以解决这一问题，并使用于液体食品无菌灌装的多层复合膜具有良好的低温热封性。

进一步优选为，所述低密度聚乙烯的熔融指数为2～10g/10min，挤出树脂温度为180～350℃。

通过采用上述技术方案，熔融指数是指一定时间内挤出的热塑性物料的量，也即熔体每10min通过标准口模毛细管的质量。低密度聚乙烯的熔融指数为2～10g/10min，且挤出树脂温度为180～350℃时，能够使低密度聚乙烯具在熔融状态具有良好的粘流性，使其在挤压吹膜的过程中具有良好的可加工性，使得到的基材具有良好的质量。

进一步优选为，所述茂金属线性低密度聚乙烯的熔融指数为7～15g/10min，挤出树脂温度为250～350℃。

通过采用上述技术方案，当茂金属线性低密度聚乙烯的熔融指数为7～15g/10min，挤出树脂温度为250～350℃使，能够与高导热填料具有良好的相容性，能够使高导热填料充分的分散在熔融的茂金属线性低密度聚乙烯中，使得到的热封混合料能够在基材的表面上均匀的展开，使得到的用于液体食品无菌灌装的多层复合膜具有良好的品质。

进一步优选为，所述茂金属线性低密度聚乙烯的单面涂布量为10～20g/m²，所述低密度聚乙烯的单面涂布量为10～20g/m²,所述高导热填料的单面涂布量为2～5g/m²。

通过采用上述技术方案，茂金属线性低密度聚乙烯的单面涂布量为10～20g/m²，使多层复合膜具有良好的低温热封性，低密度聚乙烯的单面涂布量为10～20g/m²，使其与茂金属线性低密度聚乙烯结合时，对乙烯-乙烯醇共聚物具有良好的保护和固定作用，而高导热填料的单面涂布量为2～5g/m²，不仅能够使多层复合膜在热封时能够快速封合，还能使其整体具有较轻的质量。

进一步优选为，所述结构为低密度聚乙烯/tie粘结层树脂/乙烯-乙烯醇共聚物/tie粘结层树脂/低密度聚乙烯的基材，其厚度为30～40μm。

通过采用上述技术方案，使基材的厚度维持在30～40μm，使基材整体保持良好的韧性和结构强度，在后期将热封混合料涂布在基材的表面时，并进行挤出复合时，能够使用于液体食品无菌灌装的多层复合膜具有良好的厚度。使其保持良好的品质。

综上所述，与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)通过在原料组分中加入高导热填料，使多层复合膜在进行热封的过程中，能够将多层复合膜表面的热量快速扩散到其内部，能够快速热封，且茂金属线性低密度聚乙烯使其既具有较低的热封温度，使多层复合膜在高速灌装热封过程中具有良好的热封效果；

(2)高导热填料包括氮化硼和氮化铝，氮化硼和氮化铝均具有较小的粒径且粒径大小不同，氮化硼和氮化铝具有较高的导热能力，可以使多层复合膜在使用时能够快速完成热封，且在高速热封过程中能够保持良好的热封效果，并能提高多层复合膜的整体结构强度；

(3)先采用共挤吹膜的方法，将乙烯-乙烯醇共聚物与低密度聚乙烯、tie粘结层树脂制成基材，再将茂金属线性低密度聚乙烯和导热填料混合的热封混合料涂布在基材的表面，使多层复合膜不仅具有良好的低温热封性，还具有良好的热封效果，且生产较为简单方便，有利于提高生产效率，并具有良好的应用性。

附图说明

图1为本发明的工艺流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明进行详细描述。

实施例1：一种用于液体食品无菌灌装的多层复合膜，各组分及其相应的重量份数如表1所示，并通过如下步骤制备获得：

步骤一，共挤吹膜，将相应重量份数的低密度聚乙烯、乙烯-乙烯醇共聚物和tie粘结层树脂投入共挤吹膜机中，得到结构为低密度聚乙烯/tie粘结层树脂/乙烯-乙烯醇共聚物/tie粘结层树脂/低密度聚乙烯的基材，低密度聚乙烯的熔融指数为为2g/10min，挤出树脂温度为180℃，低密度聚乙烯的单面涂布量为10g/m²，基材的厚度为30μm；

步骤二，制备混合料，将相应重量份数的茂金属线性低密度聚乙烯进行熔融后加入相应重量份数的高导热填料，混合均匀，得到热封混合料，茂金属线性低密度聚乙烯的熔融指数为7g/10min，挤出树脂温度为250℃；

步骤三，涂覆压合，将热封混合料采用挤出复合的工艺涂布在基材的正反两面，得到结构为茂金属线性低密度聚乙烯/低密度聚乙烯/tie粘结层树脂/乙烯-乙烯醇共聚物/tie粘结层树脂/低密度聚乙烯/茂金属线性低密度聚乙烯的用于液体食品无菌灌装的多层复合膜，茂金属线性低密度聚乙烯的单面涂布量为10g/m²，高导热填料的单面涂布量为2g/m²。

注：上述步骤中的高导热填料包括氮化硼和氮化铝，且氮化硼和氮化铝的重量份数比为1:0.6，氮化硼的粒径在d50的标准下为3μm，氮化铝的粒径在d50的标准下为2μm。

实施例2-8：一种用于液体食品无菌灌装的多层复合膜，与实施例1的不同之处在于，各组分及其相应的重量份数如表1所示。

表1实施例1-8中各组分及其重量份数

实施例9：一种用于液体食品无菌灌装的多层复合膜，与实施例1的不同之处在于，高导热填料包括氮化硼和氮化铝，且氮化硼和氮化铝的重量份数比为1:0.7，氮化硼的粒径在d50的标准下为3μm，氮化铝的粒径在d50的标准下为2μm。

实施例10：一种用于液体食品无菌灌装的多层复合膜，与实施例1的不同之处在于，高导热填料包括氮化硼和氮化铝，且氮化硼和氮化铝的重量份数比为1:0.8，氮化硼的粒径在d50的标准下为3μm，氮化铝的粒径在d50的标准下为2μm。

实施例11：一种用于液体食品无菌灌装的多层复合膜，与实施例1的不同之处在于，高导热填料包括氮化硼和氮化铝，且氮化硼和氮化铝的重量份数比为1:0.6，氮化硼的粒径在d50的标准下为5μm，氮化铝的粒径在d50的标准下为5μm。

实施例12：一种用于液体食品无菌灌装的多层复合膜，与实施例1的不同之处在于，高导热填料包括氮化硼和氮化铝，且氮化硼和氮化铝的重量份数比为1:0.6，氮化硼的粒径在d50的标准下为4μm，氮化铝的粒径在d50的标准下为3.5μm。

实施例13：一种用于液体食品无菌灌装的多层复合膜，与实施例1的不同之处在于，步骤一具体包括如下步骤，将相应重量份数的低密度聚乙烯、乙烯-乙烯醇共聚物和tie粘结层树脂投入共挤吹膜机中，得到结构为低密度聚乙烯/tie粘结层树脂/乙烯-乙烯醇共聚物/tie粘结层树脂/低密度聚乙烯的基材，低密度聚乙烯的熔融指数为为10g/10min，挤出树脂温度为265℃，低密度聚乙烯的单面涂布量为15g/m²，基材的厚度为40μm。

实施例14：一种用于液体食品无菌灌装的多层复合膜，与实施例13的不同之处在于，步骤一具体包括如下步骤，将相应重量份数的低密度聚乙烯、乙烯-乙烯醇共聚物和tie粘结层树脂投入共挤吹膜机中，得到结构为低密度聚乙烯/tie粘结层树脂/乙烯-乙烯醇共聚物/tie粘结层树脂/低密度聚乙烯的基材，低密度聚乙烯的熔融指数为为6g/10min，挤出树脂温度为350℃，低密度聚乙烯的单面涂布量为15g/m²，基材的厚度为35μm。

实施例15：一种用于液体食品无菌灌装的多层复合膜，与实施例13的不同之处在于，步骤一具体包括如下步骤，将相应重量份数的低密度聚乙烯、乙烯-乙烯醇共聚物和tie粘结层树脂投入共挤吹膜机中，得到结构为低密度聚乙烯/tie粘结层树脂/乙烯-乙烯醇共聚物/tie粘结层树脂/低密度聚乙烯的基材，低密度聚乙烯的熔融指数为为2g/10min，挤出树脂温度为265℃，低密度聚乙烯的单面涂布量为20g/m²，基材的厚度为35μm。

实施例16：一种用于液体食品无菌灌装的多层复合膜，与实施例15的不同之处在于，步骤二具体包括如下步骤，将相应重量份数的茂金属线性低密度聚乙烯进行熔融后加入相应重量份数的高导热填料，混合均匀，得到热封混合料，茂金属线性低密度聚乙烯的熔融指数为15g/10min，挤出树脂温度为300℃。

实施例17：一种用于液体食品无菌灌装的多层复合膜，与实施例16的不同之处在于，步骤二具体包括如下步骤，将相应重量份数的茂金属线性低密度聚乙烯进行熔融后加入相应重量份数的高导热填料，混合均匀，得到热封混合料，茂金属线性低密度聚乙烯的熔融指数为11g/10min，挤出树脂温度为350℃。

实施例18：一种用于液体食品无菌灌装的多层复合膜，与实施例16的不同之处在于，步骤二具体包括如下步骤，将相应重量份数的茂金属线性低密度聚乙烯进行熔融后加入相应重量份数的高导热填料，混合均匀，得到热封混合料，茂金属线性低密度聚乙烯的熔融指数为7g/10min，挤出树脂温度为300℃。

实施例19：一种用于液体食品无菌灌装的多层复合膜，与实施例18的不同之处在于，步骤三具体包括如下步骤，将热封混合料采用挤出复合的工艺涂布在基材的正反两面，得到结构为茂金属线性低密度聚乙烯/低密度聚乙烯/tie粘结层树脂/乙烯-乙烯醇共聚物/tie粘结层树脂/低密度聚乙烯/茂金属线性低密度聚乙烯的用于液体食品无菌灌装的多层复合膜，茂金属线性低密度聚乙烯的单面涂布量为15g/m²，高导热填料的单面涂布量为3.5g/m²。

实施例20：一种用于液体食品无菌灌装的多层复合膜，与实施例19的不同之处在于，步骤三具体包括如下步骤，将热封混合料采用挤出复合的工艺涂布在基材的正反两面，得到结构为茂金属线性低密度聚乙烯/低密度聚乙烯/tie粘结层树脂/乙烯-乙烯醇共聚物/tie粘结层树脂/低密度聚乙烯/茂金属线性低密度聚乙烯的用于液体食品无菌灌装的多层复合膜，茂金属线性低密度聚乙烯的单面涂布量为20g/m²，高导热填料的单面涂布量为5g/m²。

实施例21：一种用于液体食品无菌灌装的多层复合膜，与实施例19的不同之处在于，步骤三具体包括如下步骤，将热封混合料采用挤出复合的工艺涂布在基材的正反两面，得到结构为茂金属线性低密度聚乙烯/低密度聚乙烯/tie粘结层树脂/乙烯-乙烯醇共聚物/tie粘结层树脂/低密度聚乙烯/茂金属线性低密度聚乙烯的用于液体食品无菌灌装的多层复合膜，茂金属线性低密度聚乙烯的单面涂布量为20g/m²，高导热填料的单面涂布量为3.5g/m²。

对比例1：一种用于液体食品无菌灌装的多层复合膜，与实施例1的不同之处在于，步骤二具体包括如下步骤，将相应重量份数的茂金属线性低密度聚乙烯进行熔融，混合均匀，得到热封混合料，茂金属线性低密度聚乙烯的熔融指数为7g/10min，挤出树脂温度为250℃。

对比例2：采用公告号为cn103770422a的中国发明专利中的实施例一获得的高挺度耐穿刺低摩擦系数复合膜。

对比例3：采用公告号为cn104691071a的中国发明专利中的实施例一获得的一种耐穿刺的包装膜。

试验一热封效果测试

试验样品：采用实施例1-21中获得的用于液体食品无菌灌装的多层复合膜作为试验样品1-21，采用对比例1-3中获得的用于液体食品无菌灌装的多层复合膜作为对照样品1-3。

试验方法：按照gb/t10004-2008《包装用塑料复合膜、袋干法复合、挤出复合》从试验样品1-21和照样品1-3中分别制作十块标准试样，采用hst-h3热封试验仪对标准试样进行热封，设定相同的热封压力，分别在100摄氏度下，设定热封时间为0.1s、0.2s、0.3s、0.4s、0.5s、0.6s、0.7s、0.8s、0.9s、1s，分别对每组样品中的标准试样进行热封，观察到标准试样热封后平整、无虚封、无明显起泡时，记录每组标准试样的最小热封时间。

试验结果：试验样品1-21和对照样品1-3的测试结果如表2所示。

表2试验样品1-21和对照样品1-3的测试结果

由表2可知，由试验样品1-21和对照样品1-3的测试结果对照可得，在原料组分中加入由氮化硼和氮化铝组成的高导热填料，使多层复合膜在进行热封的过程中，能够将多层复合膜表面的热量快速扩散到其内部，能够快速热封，并具有良好的热封效果。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。