纸塑复合减塑用双向拉伸聚丙烯薄膜及其制备方法和应用与流程

本发明涉及纸塑覆膜，特别是涉及一种纸塑复合减塑用双向拉伸聚丙烯薄膜及其制备方法和应用。

背景技术：

1、纸塑覆膜工艺是印刷之后的一种表面加工工艺，又被人们称为印后过塑、印后裱胶或印后贴膜，是指用覆膜机在印刷的纸制品表面覆盖一层12-20 μm厚度的透明塑料薄膜，形成一种纸塑合一的产品加工技术。

2、基于纸塑覆膜的主要目的是为了防止水或水蒸气进入印刷纸制品的内部，防止印刷纸制品因受潮而导致印刷油墨变色和机械强度大幅度下降，于此，绝大部分印刷后的纸制品均需纸塑覆膜工艺来保护。然而减少塑料的使用成为主要的环保趋势之一。因此，如何减少纸塑覆膜工艺中塑料薄膜的使用成为研究热点。

3、乙烯-双环庚烯共聚物具有远优于聚丙烯的阻氧阻湿性能，作为覆膜基材，有利于保护印刷纸制品的油墨不受氧气氧化变色，同时阻隔水蒸气进入纸制品内部，保证了纸制品的力学性能。然而，乙烯-双环庚烯共聚物的价格昂贵，远远高于聚丙烯。若12-20 μm厚度的塑料薄膜的原料全部采用乙烯-双环庚烯共聚物，则会导致成本大大增加。

技术实现思路

1、基于此，本发明的目的在于，提供一种纸塑复合减塑用双向拉伸聚丙烯薄膜，其应用在纸塑覆膜中能够减少印刷纸制品表面的塑料薄膜的使用量，同时在纸塑复合后能够回收该薄膜中的部分塑料进行二次利用。

2、为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、一种纸塑复合减塑用双向拉伸聚丙烯薄膜，包括依次设置的支撑层、连接层和减塑层；所述支撑层包括≥99 wt%聚丙烯；所述连接层与所述减塑层可层间剥离，所述连接层与所述减塑层的层间结合力为1-5 n/15mm；所述连接层由丙烯-乙烯共聚物组成，所述丙烯-乙烯共聚物中丙烯的含量为90-99 mol%、乙烯的含量为1-10 mol%；所述减塑层由乙烯-双环庚烯共聚物组成，所述乙烯-双环庚烯共聚物中双环庚烯的含量为63-80 mol%、乙烯的含量为20-37 mol%；所述支撑层的厚度为8-10 μm；所述连接层的厚度为1-2 μm；所述减塑层的厚度为1-2 μm。

4、本发明所述的纸塑复合减塑用双向拉伸聚丙烯薄膜，通过对所述支撑层、所述连接层和所述减塑层的组分进行设计，保证所述纸塑复合减塑用双向拉伸聚丙烯薄膜在制造生产时的顺畅性；同时，当所述纸塑复合减塑用双向拉伸聚丙烯薄膜用于纸塑复合时，利用复合技术（例如粘合剂或热熔胶）使薄膜的减塑层与印刷纸制品紧密粘合后，所述连接层和所述减塑层之间可层间剥离，使所述减塑层保留在印刷纸制品表面作为保护层保护印刷纸制品；而剥离下来的薄膜部分（含“支撑层-连接层”的一体结构）则回收进行二次利用。因此，本发明所述的纸塑复合减塑用双向拉伸聚丙烯薄膜，用于纸塑覆膜后，能够减少在印刷纸制品表面的塑料使用量，达到减塑、环保的效果。

5、所述纸塑复合减塑用双向拉伸聚丙烯薄膜中，所述支撑层采用不低于99 wt%的聚丙烯，并设置所述支撑层的厚度为8-10 μm，使得所述支撑层为整个所述纸塑复合减塑用双向拉伸聚丙烯薄膜提供良好的力学性能，支撑所述连接层和所述减塑层，便于在薄膜生产中，提高生产顺畅性；所述连接层采用以丙烯为主体、共聚单体为乙烯通过共聚组成的丙烯-乙烯共聚物，并设置所述连接层的厚度为1-2 μm，使得所述连接层能够与所述支撑层稳定粘接，同时保证所述连接层能够与所述减塑层粘接且在生产过程中不出现分层的问题，起到临时连接所述支撑层和所述减塑层的作用；所述减塑层采用乙烯和双环庚烯两种单体共聚组成的乙烯-双环庚烯共聚物，所述乙烯-双环庚烯共聚物具有非常优异的水蒸气阻隔性能，与印刷纸制品复合后，所述减塑层能够防止水蒸气渗透到印刷纸制品内影响印刷纸制品的力学性能，同时所述乙烯-双环庚烯共聚物也具有非常优异的氧气阻隔性能，能够防止印刷纸制品油墨氧化变色。基于成本和结合力考虑，所述减塑层的厚度设置为1-2 μm。

6、本发明的所述纸塑复合减塑用双向拉伸聚丙烯薄膜，充分考虑到薄膜在制造过程中所述连接层与所述减塑层能够相互粘合不分层，以及薄膜用于纸塑复合后所述连接层与所述减塑层可层间剥离之间的平衡，通过对各层组分的设计使所述支撑层与连接层的层间结合力远大于所述连接层与所述减塑层的层间结合力，且所述减塑层与所述连接层之间的层间结合力为1-5 n/15mm。其中，本发明对所述连接层和所述减塑层进行协同设计，设计所述连接层中所述丙烯-乙烯共聚物中丙烯的含量为90-99 mol%、乙烯的含量为1-10 mol%，根据本领域的技术常识可知，所述连接层中丙烯的含量≥90 mol%，使得支撑层与连接层之间具有足够的层间结合力，是无法层间剥离的；并设计所述减塑层中所述乙烯-双环庚烯共聚物中双环庚烯的含量为63-80 mol%、乙烯的含量为20-37 mol%。一方面，本发明通过协同设计所述连接层和所述减塑层组分中的乙烯含量，即设计所述连接层中所述丙烯-乙烯共聚物中乙烯的含量为1-10 mol%并协同设计所述减塑层中所述乙烯-双环庚烯共聚物中乙烯的含量为20-37 mol%，使得所述减塑层与所述连接层之间的层间结合力为1-5 n/15mm，既满足薄膜在制造过程中所述连接层和减塑层能够相互粘合不出现分层的问题，保证生产顺畅性；又保证薄膜用于纸塑复合后，施加较小作用力即可将所述连接层和所述减塑层层间剥离。另一方面，所述连接层中，所述丙烯-乙烯共聚物中丙烯的含量为90-99 mol%，保证所述支撑层与连接层的层间结合力远大于所述连接层与所述减塑层的层间结合力，保证生产顺畅性；同时保证薄膜用于纸塑复合后，在剥离时所述支撑层与连接层能够一体与所述减塑层分离，以便于一体将所述支撑层和所述连接层回收进行二次利用。再一方面，所述减塑层中，所述乙烯-双环庚烯共聚物中双环庚烯的含量为63-80 mol%，若双环庚烯含量高于80 mol%，玻璃化转变温度高于158 ℃，所述减塑层在双向拉伸加工过程中，由于拉伸温度一般不高于158℃，使得乙烯-双环庚烯共聚物不能很好的软化，所述减塑层容易拉裂；若所述双环庚烯含量低于63 mol%，玻璃化转变温度低于65 ℃，减塑层在生产和复合过程中表面过软，容易擦伤，导致外观异常。

7、本发明所述的纸塑复合减塑用双向拉伸聚丙烯薄膜，利用所述连接层来调整所述减塑层与所述支撑层的层间结合力，使得所述连接层与所述支撑层的层间结合力远大于所述连接层与所述减塑层的层间结合力，这样所述连接层与所述减塑层较为容易层间剥离，同时，在纸塑复合时，通过对所述减塑层表面电晕处理和涂布粘合剂的协同粘合作用，使得所述减塑层与印刷纸制品的结合力远大于所述减塑层与所述连接层的层间结合力，通过剥离设备，把所述支撑层和所述连接层的一体结构与所述减塑层进行剥离回收再利用。

8、作为上述方案的一种改进，本发明的所述纸塑复合减塑用双向拉伸聚丙烯薄膜还包括热熔胶层、消光层；所述热熔胶层设置在所述减塑层的表面，所述热熔胶层包括乙烯-醋酸乙烯酯共聚物，所述乙烯-醋酸乙烯酯共聚物中乙烯的含量为67-85 mol%、醋酸乙烯酯的含量为15-33 mol%；所述消光层设置在所述支撑层的表面，所述消光层包括42-50 wt%高密度聚乙烯和50-58 wt%无规聚丙烯；所述热熔胶层的厚度为2-10 μm；所述消光层的厚度为1.5-4 μm。

9、为了简化所述纸塑复合减塑用双向拉伸聚丙烯薄膜与印刷纸制品的纸塑复合工艺，本发明将所述纸塑复合减塑用双向拉伸聚丙烯薄膜进一步设置成五层结构。通过在所述减塑层上远离所述连接层的表面上设置所述热熔胶层，使所述纸塑复合减塑用双向拉伸聚丙烯薄膜能够通过所述热熔胶层直接与印刷纸制品的印刷表面复合，简化复合工序（例如简化上述三层结构的薄膜在减塑层表面涂布粘合剂进行纸塑覆膜的工序）。所述热熔胶层采用由乙烯为主体、共聚单体为醋酸乙烯酯组成的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物，即所述乙烯-醋酸乙烯酯共聚物中乙烯的含量为67-85 mol%、醋酸乙烯酯的含量为15-33 mol%，一方面所述热熔胶层能够与所述减塑层稳定粘接，保证所述减塑层与所述热熔胶层的层间结合力远大于所述减塑层与所述连接层的层间结合力，另一方面所述热熔胶层又能在纸塑复合时与印刷纸制品稳定粘合，从而以便于薄膜用于纸塑复合并将所述连接层和所述减塑层层间剥离后，所述减塑层和所述热熔胶层能够保留在印刷纸制品表面作为保护层保护印刷纸制品，而剥离出的薄膜部分（即“消光层-支撑层-连接层”的一体结构）则回收进行二次利用。所述乙烯-醋酸乙烯酯共聚物中乙烯的含量不低于67 mol%，防止所述乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的熔点过低导致难以加工；乙烯的含量不高于85 mol%，防止醋酸乙烯酯的含量过低导致所述热熔胶层与印刷纸制品的粘合力不足。所述热熔胶层的厚度要求不低于2 μm，如果低于2 μm，层厚过低，粘合力不足，导致所述减塑层容易从印刷纸制品表面剥离，达不到覆膜要求，所述热熔胶的厚度要求不高于10 μm，如果高于10 μm，不但覆膜成本过高，而且达不到减塑效果。

10、在设置所述热熔胶层的基础上，本发明设置消光层的目的是通过所述消光层的凹凸不平的形貌，减少薄膜本身在收卷或解卷过程中与所述热熔胶层的接触面积来降低常温粘合力，达到收卷和解卷顺畅的目的。由于所述热熔胶层在常温下有一定的粘合力，尤其是为了提高所述热熔胶层与印刷纸制品的粘合性能，需在所述热熔胶层的表面进行电晕处理来增加所述热熔胶层的粘合性能。而所述热熔胶层的粘合力过大容易导致所述纸塑复合减塑用双向拉伸聚丙烯薄膜在制造过程中，特别是在薄膜收卷和解卷的过程中，出现难以收卷和解卷的问题。因此，本发明在所述支撑层的表面设置消光层，以使所述热熔胶层作为薄膜的一个外表面，所述消光层作为薄膜的一个外表面。所述消光层采用42-50 wt%高密度聚乙烯和50-58 wt%无规聚丙烯，两者均匀共混后能够形成凹凸不平的形貌，通过所述消光层的凹凸不平的形貌，减少薄膜在收卷或解卷过程中与所述热熔胶层的接触面积来降低常温粘合力，达到收卷和解卷顺畅的目的。生产薄膜的横幅一般在8米以上，所述消光层的厚度若低于1.5 μm，容易导致薄膜两侧消光不均，如果高于4 μm，会导致挤出机负载过大，容易发生电机故障。

11、作为一种优选的方案，所述支撑层中，所述聚丙烯为等规聚丙烯，所述等规聚丙烯的等规度为95-99%，熔融指数为2-4 g/10min（测试条件：230 ℃，2.16 kg），密度为：0.905g/cm3。采用上述等规度、熔融指数、密度的聚丙烯，有利于保证薄膜整体优良的力学性能。

12、作为一种优选的方案，所述支撑层还包括0.1-1 wt%抗静电剂。本发明通过在所述支撑层中加入抗静电剂改善薄膜性能，若所述支撑层中所述抗静电剂的含量低于0.1 wt%，起不到抗静电效果，容易吸尘，污染薄膜；若所述支撑层中所述抗静电剂的含量高于1 wt%，抗静电剂过多容易析出到薄膜表面，使薄膜表面容易产生一层油脂状物质，容易影响薄膜与印刷纸制品的粘合牢度，同时在制膜过程中基于抗静电剂的部分降解，容易引起生产烟雾，影响生产顺畅性。优选的，所述抗静电剂为丙三醇单油酸酯。

13、作为一种优选的方案，所述连接层中，所述丙烯-乙烯共聚物的熔融指数为3-10g/10min（测试条件：230 ℃，2.16 kg）。采用上述熔融指数的丙烯-乙烯共聚物，有利于保证薄膜在制造过程中所述连接层和减塑层能够相互粘合不出现分层的问题，保证生产顺畅性；同时又使得所述连接层与支撑层的层间结合力远大于所述减塑层与所述连接层的层间结合力。

14、作为一种优选的方案，所述减塑层中，所述乙烯-双环庚烯共聚物的熔融指数为1-25 g/10min（测试条件：230 ℃，2.16 kg）。采用上述熔融指数的乙烯-双环庚烯共聚物，有利于使所述减塑层与所述连接层的层间结合力保持在适当范围内。

15、作为一种优选的方案，所述消光层中，所述高密度聚乙烯的熔融指数为9 g/10min（测试条件：190 ℃，21.6 kg）；所述无规聚丙烯的熔融指数为8 g/10min（测试条件：230℃，2.16 kg）。选择上述熔融指数的所述高密度聚乙烯和所述无规聚丙烯，能够在生产时混合均匀，形成均匀的凹凸不平的表面。

16、作为一种优选的方案，所述热熔胶层中，所述乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的熔融指数为15-33 g/10min（测试条件：190 ℃，2.16 kg）。选择上述熔融指数的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物能够分别与所述减塑层、以及印刷纸制品稳固粘接。

17、本发明还提供一种上述任一所述的纸塑复合减塑用双向拉伸聚丙烯薄膜的制备方法，包括以下步骤：将经过筛选的各层原料分别按设计配方预混，搅拌均匀，经称量计算投入的比例后，送入各个挤出机，并在挤出机挤出工序中塑化成熔体，熔体通过管道输送和过滤器过滤，经流道分配到模头进行共挤出，之后熔体通过激冷辊的骤冷工序形成厚片，厚片经过双向拉伸工序形成薄膜，其中双向拉伸工序可以是先纵向拉伸后横向拉伸的分步双向拉伸工艺，也可以是纵横向同步拉伸的同步双向拉伸工艺；薄膜经冷却、两边修边、牵引测厚、电晕和收卷后得到薄膜母卷，薄膜母卷经过时效分切工序后，最终形成薄膜成品。

18、本发明还提供上述任一所述的纸塑复合减塑用双向拉伸聚丙烯薄膜的应用，将所述纸塑复合减塑用双向拉伸聚丙烯薄膜复合在印刷纸制品表面，并将所述连接层和所述减塑层层间剥离，使所述减塑层作为保护层保留在纸质印刷品表面，剥离的薄膜部分则回收利用。

19、作为一种具体的方案，当所述纸塑复合减塑用双向拉伸聚丙烯薄膜为三层结构时，即所述纸塑复合减塑用双向拉伸聚丙烯薄膜包括依次设置的支撑层、连接层和减塑层，且用于纸塑复合时：在所述减塑层的表面进行电晕处理，然后在所述减塑层的表面涂布粘合剂，然后与印刷纸制品的印刷面复合，所述的粘合剂可采用油性胶水或水性胶水；通过在线剥膜装置，从复合后的印刷纸制品表面把“所述支撑层和所述连接层”一体结构与所述减塑层进行层间剥离，使剥离的薄膜部分即“所述支撑层和所述连接层”一体结构回收二次利用，而所述减塑层和粘合剂形成的粘合剂层留在印刷纸制品表面作为保护层，起着防止油墨氧化和印刷纸制品受潮的作用。

20、作为另一种具体的方案，当所述纸塑复合减塑用双向拉伸聚丙烯薄膜为五层结构时，即所述纸塑复合减塑用双向拉伸聚丙烯薄膜包括依次设置的消光层、支撑层、连接层、减塑层和热熔胶层，且用于纸塑复合时：使所述热熔胶层与印刷纸制品的印刷面复合，通过在线剥膜装置，从复合后的印刷纸制品表面把“所述消光层、所述支撑层和所述连接层”一体结构与所述减塑层进行层间剥离，使剥离的薄膜部分即“所述消光层、所述支撑层和所述连接层”一体结构回收二次利用，而所述减塑层和所述热熔胶层留在印刷纸制品表面作为保护层，起着防止油墨氧化和印刷纸制品受潮的作用。

21、为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本发明。