專利名稱：彩色聚酯薄膜及其制備方法
技術領域：
本發明涉及薄膜技術，尤其涉及一種彩色聚酯薄膜及其制備方法。
背景技術：
在金屬包裝行業中，飲料和食品等灌裝內容物由于自身的色彩而對金屬罐內壁涂覆物有色彩要求(使飲料或食品看起來更能調動消費者食欲)，而現有的普通彩色聚酯薄膜無法滿足液態、流體食品的衛生安全、色彩穩定性及對金屬的貼合等性能的要求。目前，國內主要采用涂料涂布金屬罐內壁，而涂料固化后硬而脆，涂料的延展性、 抗沖擊性較差，用它涂布后的金屬板不能進行形變較大的成型加工，因此形變較大的二片罐通常在罐成型后對材料進行噴涂，工藝相對復雜。此外，涂料金屬罐雖然具有一定的耐腐蝕能力，但是在涂料固化的過程中需要蒸發大量的溶劑，要在180 220°C的烘箱中烘烤 10 20分鐘，這不僅需要消耗大量的能源，而且可能將有機溶劑帶入空氣中而污染環境， 對操作工人也將造成身體傷害。專利CN 1126139A介紹了一種用于金屬薄層聚酯薄膜，該薄膜采用添加10%以上的氧化鈦，得到完全遮光的聚酯薄膜。但是此類薄膜中顏料分散力差，不能有效的分散顏料分子來制備低顏料含量的彩色聚酯薄膜，需要添加大量的顏料(質量百分含量10 30% ) 才能滿足白色均勻的要求；且薄膜層中均含有二氧化鈦，會對薄膜生產設備造成較大污染， 增加了清潔難度。專利CN U84913A(杜邦公司)介紹了一種低顏料含量的聚酯薄膜及制備方法，其顏料為二氧化鈦，由于該薄膜其發明的主要目的是為了制備不透明性高的薄膜，典型含量也達到了 IOwt %，幾乎沒有透光性。此外，該制備方案也不能有效分散顏料分子來制備低顏料含量及有機顏料的聚酯薄膜。專利JP-A_^90539 (Diafoil Hoechst公司)公開了一種適合作為磁性記錄媒介的薄膜。該專利中薄膜內層包含螢光細微粒而外層包含白色顏料的聚酯薄膜，薄膜含有兩個不同添加劑層。此而，該類薄膜其設計目的主要是為了滿足磁性記錄媒介方面的應用，不具備對金屬的良好貼合性。專利CN 101195685A介紹了一種全消光彩色絕緣聚酯薄膜及其生產工藝，該薄膜采用將消光膜級聚酯切片、彩色色母粒和含二氧化硅聚酯母粒混合干燥擠出來制備單一結構聚酯薄膜，以滿足在電子、線材、電氣等絕緣的應用。但是該專利中薄膜兩面都帶有顏料會嚴重污染機械設備，造成清洗困難及降低薄膜生產設備的利用率的缺陷。即使提高了生產成本，也不能滿足對表面有顏料遷移要求的食品包裝領域，特別是液體包裝領域；此外， 該薄膜采用普通聚酯，不能適合的貼合金屬；薄膜中使用了大量的二氧化硅消光劑，薄膜表面光澤度低。綜上，現有薄膜均不能滿足熱貼金屬板、有效阻止顏料遷移到食品中，并且保持薄膜色彩光澤的耐久性的需要。普遍存在，顏料需求量大、含有有毒有害物質、生產成本高、生產工藝和設備復雜、薄膜與金屬貼合效果差的缺點。
發明內容
本發明提供一種彩色聚酯薄膜，用以解決現有技術中的缺陷，實現結構簡單、原料易取易得、與食品接觸時不會發生顏料及添加劑遷移到食品中、安全衛生節能、色彩耐久性高、對金屬貼合性好，滿足食品、飲料金屬罐內外包裝需求。一種彩色聚酯薄膜，包括至少一層含顏料的聚酯層和至少一層無顏料的聚酯層， 且彩色聚酯薄膜的兩個外表面不同時為含顏料的聚酯層。所述無顏料的聚酯層包括重量比如下的各組分抗粘連無機添加劑300ppm 800ppm，余量為改性聚酯；所述含顏料的聚酯層包括重量比如下的各組分改性聚酯92% 99. 99%;分散劑0.01%。 3%;顏料或染料0.1%。 5%;抗粘連無機添加劑 300ppm 800ppm。進一步地，所述無顏料的聚酯層包括重量比如下的各組分抗粘連無機添加劑 300ppm 800ppm，余量為改性聚酯；所述含顏料的聚酯層包括重量比如下的各組分改性聚酯95% 99. 99%;分散劑0.01%。 2%;顏料或染料0.1%。 3%;抗粘連無機添加劑 300ppm 800ppm。進一步地，所述分散劑為有機分散劑。所述有機分散劑為聚烯烴。所述有機分散劑為聚乙烯、氧化聚乙烯、聚丙烯、白油和硅油中的一種或多種。進一步地，所述改性聚酯采用二元酸(如對苯二甲酸、間苯二甲酸、己二酸、癸二酸等)與多元醇(如乙二醇、丙二醇、丁二醇、一縮二乙二醇、新戊二醇、1.4-環己二甲醇、三羥甲基丙烷等)經酯化、縮聚而制得聚酯樹脂，具體為間苯二甲酸改性的聚對苯二甲酸乙二醇酯、丁二醇酯改性的聚對苯二甲酸乙二醇酯、丙二醇酯改性的聚對苯二甲酸乙二醇酯、 環己烷對二甲醇酯改性的聚對苯二甲酸乙二醇酯中的一種或多種。進一步地，所述改性聚酯中改性單體的摩爾百分含量為0. 01% 30%。所述改性聚酯中的改性單體為間苯二甲酸、丙二醇、丁二醇和環己烷對二甲醇中的一種或多種。進一步地，所述抗粘連無機添加劑為Si02、CaCO3和滑石粉中的一種或多種。進一步地，所述顏料或染料既可以是無機物也可以是有機物，尤其是符合GB-9685 食品容器、包裝材料用助劑使用衛生標準中的顏料或染料。本發明同時還提供了所述彩色聚酯薄膜的制備方法，以實現制備方法科學、設備簡單、工作效率高、可得到物性和形態俱佳的彩色聚酯薄膜。彩色聚酯薄膜的制備方法，包括如下步驟(1)將所述無顏料的聚酯層的組分和所述含顏料的聚酯層的組分分別混合、烘干、 通過擠出機擠出、鑄片；(2)所述鑄片經縱向拉伸、橫向拉伸成膜，然后將拉伸后的薄膜熱定型；
(3)熱定型后的薄膜進行冷卻、收卷和分切。進一步地，步驟(1)中所述烘干是在沸騰床上完成的，烘干溫度120°C 170°C，烘干時間不少于4小時。進一步地，所述擠出溫度為230°C 285°C。進一步地，所述鑄片厚度應控制在0. Imm 2mm，可使聚酯薄膜的厚度在10 μ m 60 μ m0進一步地，所述縱向拉伸預熱溫度為80°C 160°C，所述橫向拉伸預熱溫度為 90°C 140°C，拉伸比為2. 0 4. 8。進一步地，所述熱定型溫度為150°C 225°C，熱定型時間6S 18S。本發明可取代金屬罐包裝內表面上的酚醛環氧等涂料。一種金屬罐包裝，所述彩色聚酯薄膜熱貼在金屬上，所述彩色聚酯薄膜遠離金屬的一側為無顏料的聚酯層。本發明彩色聚酯薄膜原料易取易得，制備方法簡單科學，與現有技術相比較主要具有以下幾方面優點(1)所述彩色聚酯薄膜與飲料、食品接觸層不含顏料或染料，相對于其他調色方式顏料或染料保持更為穩定，不會遷移到食品中，色彩耐久性更高，更環保衛生健康；(2)所述彩色聚酯薄膜的一個外表面或兩個外表面不含顏料添加劑，降低了熔體樹脂及薄膜對機械設備的污染，減少了人工清洗的工作量和時間，提高了機器的使用效率；(3)所述彩色聚酯薄膜色彩均勻度高，同批產品色差Lab值Δ E小于0. 3，對金屬貼合性好，滿足食品、飲料金屬罐內外包裝需求。為新一代有色彩需求金屬包裝涂料替代材料。
具體實施例方式為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。一種彩色聚酯薄膜，包括至少一層含顏料的聚酯層和至少一層無顏料的聚酯層， 且彩色聚酯薄膜的兩個外表面不同時為含顏料的聚酯層。無顏料的聚酯層包括重量比如下的各組分抗粘連無機添加劑300ppm 800ppm，
余量為改性聚酯；含顏料的聚酯層包括重量比如下的各組分改性聚酯92% 99. 99%;分散劑0.01%。 3%;顏料或染料0.1%。 5%;抗粘連無機添加劑 300ppm 800ppm。彩色聚酯薄膜的制備即可以采用常規多層薄膜的制備方法，也可以采用以下方法(1)將無顏料的聚酯層組分和含顏料的聚酯層組分分別混合、烘干、通過螺桿擠出機擠出、粘連成為一體后冷卻成鑄片；其中原料的添加順序和混合方法對本發明沒有影響， 例如含顏料的聚酯的制備，既可以有各組分直接混合、烘干得到；也可以向制備好的無顏料的聚酯中添加顏料或染料、分散劑后，再混合、烘干得到。(2)鑄片經縱向拉伸、橫向拉伸成膜，然后將拉伸后的薄膜熱定型；(3)熱定型后的薄膜進行冷卻、收卷和分切。實施例1無顏料的聚酯層包括重量比如下的各組分400ppm SiO2粉體，其余為間苯二甲酸改性的聚對苯二甲酸乙二醇酯(其中間苯二甲酸的摩爾含量為15% )；含顏料的聚酯層包括重量比如下的各組分間苯二甲酸改性的聚對苯二甲酸乙二醇酯(其中間苯二甲酸的含量摩爾比為 15% ) 97% ；聚烯烴1%;顏料黃1472% ；SiO2 粉體400ppm。經檢測，間苯二甲酸改性的聚對苯二甲酸乙二醇酯的熔點為210°C 240°C，玻璃化轉變溫度在60°C 80°C。按照以上配比將各組分混合制備出無顏料的聚酯和含顏料的聚酯，然后將他們在在沸騰床上烘干，烘干溫度130°C，烘干時間4小時。其中也可通過向無顏料的聚酯中添加顏料和分散劑經混合、烘干制得含顏料的聚酯。彩色聚酯薄膜的制備方法將烘干后的無顏料的聚酯經A層模口相連的擠出機擠出；將含顏料的聚酯經B層模口的擠出機擠出，擠出機口模為兩層口模，無顏料的聚酯與含顏料的聚酯在擠出機口粘連在一起，急冷后形成具有雙層結構彩色聚酯薄膜鑄片，擠出機螺桿各段加熱溫度為245°C、255°C、260°C、265°C、27(rC (從喂料口至口模方向)，擠出機螺桿轉速為100轉/min，鑄片厚度為0. 20mm。鑄片首先縱向拉伸，縱拉預熱溫度為80°C，拉伸比2. 5，然后橫向拉伸，橫拉預熱溫度為1201，拉伸比3.4。拉伸后的薄膜在200°C熱定型， 熱定型時間10S，最后薄膜進行冷卻、收卷和分切。通過上述方法制得的彩色聚酯薄膜性能測試如表1所示表1實施例1彩色聚酯薄膜性能測試
權利要求
1.一種彩色聚酯薄膜，其特征在于，包括至少一層含顏料的聚酯層和至少一層無顏料的聚酯層，且彩色聚酯薄膜的兩個外表面不同時為含顏料的聚酯層；所述無顏料的聚酯層包括重量比如下的各組分抗粘連無機添加劑300ppm 800ppm， 余量為改性聚酯；所述含顏料的聚酯層包括重量比如下的各組分改性聚酯92% 99. 99%;分散劑0.01%。 3%;顏料或染料0.1%。 5%;抗粘連無機添加劑 300ppm 800ppm。
2.根據權利要求1所述的彩色聚酯薄膜，其特征在于，所述無顏料的聚酯層包括重量比如下的各組分抗粘連無機添加劑300ppm 800ppm，余量為改性聚酯；所述含顏料的聚酯層包括重量比如下的各組分改性聚酯95% 99. 99%;分散劑0.01%。 2%;顏料或染料0.1%。 3%;抗粘連無機添加劑 300ppm 800ppm。
3.根據權利要求1或2所述的彩色聚酯薄膜，其特征在于，所述分散劑為有機分散劑， 所述有機分散劑為聚乙烯、氧化聚乙烯、聚丙烯、白油和硅油中的一種或多種。
4.根據權利要求1或2所述的彩色聚酯薄膜，其特征在于，所述改性聚酯為間苯二甲酸改性的聚對苯二甲酸乙二醇酯、丁二醇酯改性的聚對苯二甲酸乙二醇酯、丙二醇酯改性的聚對苯二甲酸乙二醇酯、環己烷對二甲醇酯改性的聚對苯二甲酸乙二醇酯中的一種或多種。
5.根據權利要求1或2所述的彩色聚酯薄膜，其特征在于，所述改性聚酯中改性單體的摩爾百分含量為0.01% 30%。
6.根據權利要求1或2所述的彩色聚酯薄膜，其特征在于，所述抗粘連無機添加劑為 SiO2, CaCO3和滑石粉中的一種或多種。
7.權利要求1 6任一所述的彩色聚酯薄膜的制備方法，其特征在于，包括如下步驟(1)將所述無顏料的聚酯層組分和所述含顏料的聚酯層組分分別混合、烘干、通過螺桿擠出機擠出、粘連成為一體后冷卻成鑄片；(2)所述鑄片經縱向拉伸、橫向拉伸成膜，然后將拉伸后的薄膜熱定型；(3)熱定型后的薄膜進行冷卻、收卷和分切。
8.根據權利要求7所述的彩色聚酯薄膜的制備方法，其特征在于，步驟(1)中所述烘干是在沸騰床上完成的，烘干溫度120°C 170°C，烘干時間不少于4小時。
9.根據權利要求7所述的彩色聚酯薄膜的制備方法，其特征在于，所述鑄片厚度控制在 0. Imm 2mm。
10.根據權利要求7所述的彩色聚酯薄膜的制備方法，其特征在于，所述縱向拉伸預熱溫度為80°C 160°C，所述橫向拉伸預熱溫度為90°C 220°C，拉伸比為2. 0 4. 8。
11.根據權利要求7所述的彩色聚酯薄膜的制備方法，其特征在于，所述熱定型溫度為 150°C 225°C，熱定型時間6S 18S。
全文摘要
本發明公開了一種彩色聚酯薄膜及其制備方法，彩色聚酯薄膜包括至少一層含顏料的聚酯層和至少一層無顏料的聚酯層，且彩色聚酯薄膜的兩個外表面不同時為含顏料的聚酯層。無顏料的聚酯層包括重量比如下的各組分無機添加劑300ppm～800ppm，余量為改性聚酯；含顏料的聚酯層包括重量比如下的各組分改性聚酯92％～99.99％；分散劑0.01‰～3％；顏料或染料0.1‰～5％；無機添加劑300ppm～800ppm。本發明原料易取易得，制備工藝簡單科學，克服了現有技術的諸多缺點，實現了與食品接觸時顏料或添加劑不會遷移到食品中、安全衛生節能、色彩耐久性高、對金屬貼合性好。滿足食品、飲料罐內外包裝需求。
文檔編號B32B27/20GK102241177SQ201110076
公開日2011年11月16日 申請日期2011年3月29日 優先權日2011年3月29日
發明者葉強, 曾科, 趙宇暉 申請人:奧瑞金包裝股份有限公司