專利名稱：：吹氣用非鹵素薄膜及其制備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明關(guān)于一種吹氣用非鹵素薄膜及其制備，該薄膜為不含鹵素的環(huán)保材料，且可重復(fù)回收再利用，物性不會受影響。本發(fā)明吹氣用非鹵素薄膜在特性上，如手感、回彈性、抗延伸強度及高周波熔接性，與習用聚氯乙烯(PVC)吹氣用薄膜特性相近，可取代PVC在充氣/充水產(chǎn)品應(yīng)用，例如吹氣玩具、充氣家具、充氣床、水袋及水床等。
背景技術(shù)：
：塑料制品已經(jīng)廣泛使用于日常生活中，而聚氯乙烯(PVC)具有非常良好的高周波加工性，以高周波方式加工可大幅提高熔接的快速性與方便性，所以PVC習用的熔接方式為高周波加工，又PVC物性良好、價格低廉，因此PVC的應(yīng)用非常廣泛。在充氣/充水產(chǎn)品的應(yīng)用上，因軟質(zhì)PVC手感佳、回彈性好、抗拉強度佳、又有良好的高周波熔接性，在沒有環(huán)保的訴求下，充氣/充水產(chǎn)品幾乎都以軟質(zhì)PVC為主。但因PVC本身含鹵素，且軟質(zhì)聚氯乙烯需添加可塑劑(如鄰苯二甲酸二辛酯)及含重金屬(如鉛、鎘)的安定劑；當PVC使用完后進行垃圾掩埋時會有可塑劑及重金屬污染環(huán)境問題，垃圾焚化時也會產(chǎn)生戴奧辛(dioxin)，嚴重影響環(huán)境及健康。雖然聚氨基甲酸甲酯(TPU)在物性上及高周波加工性上可與PVC相提并論，可以取代PVC在充氣/充水產(chǎn)品的應(yīng)用，但其價格昂貴，同時使用上有黃變與水解的問題，用途受到限制。除了PVC、TPU之外，EVA(乙烯-醋酸乙烯酯共聚物)也被用來以高周波加工。雖然EVA在價格上比TPU廉價許多，但EVA的物性相較于PVC、TPU都要來的差，尤其在充氣/充水產(chǎn)品的應(yīng)用上，必須要有良好的回彈性及抗延伸強度，而EVA在此特性上較差，自然受到許多限制。目前搜尋之后尚無發(fā)現(xiàn)相關(guān)聚烯烴類塑料材料應(yīng)用在充氣/充水產(chǎn)品的相關(guān)技術(shù)，市場上也還沒有發(fā)現(xiàn)聚烯烴類塑料材料在充氣/充水產(chǎn)品的應(yīng)用，主要是因為一般聚烯烴類塑料材料沒有回彈性，也不適合高周波熔接加工。本發(fā)明吹氣用非鹵素薄膜為聚烯烴類塑料材料，且具有良好的回彈性及抗延伸強度，又可以高周波烙接方式加工，突破傳統(tǒng)高周波熔接方式加工，只適用在極性塑料材料的限制。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于，提供一種吹氣用非鹵素薄膜及其制備，其薄膜為不含鹵素及可回收再利用的環(huán)保材料，且特性與PVC吹氣用薄膜相近，可取代傳統(tǒng)PVC在充氣/充水產(chǎn)品的應(yīng)用，例如吹氣玩具、充氣家具、充氣床、水袋及水床等。本發(fā)明吹氣用非鹵素薄膜，是以熱塑性聚烯烴彈性體2080phr、聚烯烴聚合物8020phr、高周波熔接改質(zhì)材料150phr、滑劑0.15phr、抗氧化劑0.15phr、填充劑050phr、著色劑015phr等材料組合起來，依吹氣薄膜要求的特性及其加工性做適當?shù)恼{(diào)整。本發(fā)明所采用的熱塑性聚烯烴彈性體，其密度介于0.85g/cm3到0.95g/cm3，熔融流率(MFR)或熔融指數(shù)(MI)則介于1.0g/10min與30g/10min之間，依吹氣產(chǎn)品要求的特性來作選擇。本發(fā)明使用聚烯烴聚合物來調(diào)整薄膜的軟硬度、提升其抗延伸強度、改善其加工時對金屬表面的黏著性、改善薄膜表面的平滑性、增加薄膜極性。本發(fā)明所采用的聚烯烴聚合物，為聚乙烯單聚合物、聚丙烯單聚合物、聚丙烯-乙烯共聚合物、聚乙烯接枝共聚合物或聚丙烯接枝共聚合物，其熔融流率(MFR)或熔融指數(shù)(MI)則介于0.4g/10min與25g/10min之間；其中接枝共聚合物內(nèi)的接枝單體可為丙烯酸甲酯(methylacrylate、MA)、甲基丙烯酸甲酯(methylmethacrylate、MMA)或醋酸乙烯酯(vinylacetate、VA);聚烯烴聚合物需配合熱塑性聚烯烴彈性體的加工性及薄膜要求的特性來作選用。為改善高周波熔接性，本發(fā)明使用高周波熔接改質(zhì)材料為帶有極性的無機礦石粉末，即含有氧化鈉、氧化鉀、氧化鋁或氧化硅(Na20、K20、八1203或Si02)的礦石，例如沸石粉(zeolitepowder)、分子篩(molecularsiere)或黏土(day)。此無機礦石粉末帶有極性的結(jié)構(gòu)，在高周波加工時會受高周波的誘導(dǎo)產(chǎn)生共振摩擦生熱，進而軟化甚至熔融樹脂，達到高周波熔接的目的。添加此高周波熔接改質(zhì)材料，可使高周波熔接的時間縮短及降低高周波設(shè)備的耗能。本發(fā)明為避免在加工過程，分子間的相互剪切作用，發(fā)生熱量導(dǎo)致混合物的黏度下降甚至聚合物鏈接斷裂，進而黏著設(shè)備影響加工成型，以及為避免聚合物對金屬表面的直接黏著與防止成型品間相互粘結(jié)作用，需添加適當?shù)幕瑒?。本發(fā)明使用的滑劑，例如聚烯烴臘、氧化聚乙烯臘、硬脂酸、金屬皂鹽或脂肪酸酰胺；依制程需要選擇一種或多種添加，添加量以不影響加工及薄膜所需的物性為原則。本發(fā)明吹氣用非鹵素薄膜添加的抗氧化劑，例如一次抗氧化劑、二次抗氧化劑及復(fù)合型抗氧化劑；其中一次抗氧化劑為受阻酚類(hinderedphenols)或受阻胺類(hinderedamines),二次抗氧化物為有機磷化合物或有機硫化合物，復(fù)合型抗氧化劑為一次抗氧化劑及二次抗氧化劑的復(fù)合物。添加抗氧化劑的主要目的為避免在高溫加工過程中，樹脂或添加劑產(chǎn)生裂解造成黃變、物性變差、黏輪；可選擇一種或多種添加，添加量以不影響加工及薄膜所需的物性為原則。本發(fā)明吹氣用非鹵素薄膜添加的填充劑，主要目的為降低成本及改善加工性，可使用碳酸鈣、氫氧化鎂、氫氧化鋁及其它無機添加物，依產(chǎn)品特性要求添加，或不添加，或少量添加，以不影響薄膜所需的物性為原則。本發(fā)明吹氣用非鹵素薄膜，因應(yīng)產(chǎn)品的美觀需求，可選擇添加著色劑，如色料(例如聚烯烴為載體的色母粒)，使用上以不影響薄膜所需的物性為原則。本發(fā)明吹氣用非鹵素薄膜制程詳如圖1所示。制程說明如下(1)將上述的原料包括熱塑性聚烯烴彈性體、聚烯烴聚合物、高周波熔接改質(zhì)材料、滑劑及抗氧化劑，必要時添加填充劑、著色劑，依設(shè)計的配方秤取后，依序投入捏合/混練裝置中混練成混合物。捏合/混練裝置可使用萬馬力機、擠壓機、混練機、單螺桿捏合機或雙螺桿捏合機。(2)之后將上述的混合物以連續(xù)操作的方式喂入操作溫度為120220°C的壓延機，經(jīng)輾壓制成0.150.50mm厚度的熱熔融膠膜。(3)將上述的熱熔融膠膜引出經(jīng)一組壓花裝置，在其表面形成成品所需的紋路。(4)壓紋后再經(jīng)過冷卻、巻取，即為吹氣用非鹵素薄膜成品。圖1為本發(fā)明吹氣用非鹵素薄膜制程示意圖。圖2為吹氣用非鹵素薄膜/織布的貼合材制程示意圖。具體實施例方式實施例(一)設(shè)計配方如下表l:<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>于膠布機在線試制，將原料依表1設(shè)計配方秤取后，依序投入捏合/混練作用的萬馬力機(banburymixer)中膠化熟成，操做時間90秒，之后將熟成的膠料送至設(shè)定溫度為15(TC的混練機(軋輪機)中予以均勻混練，之后再將膠料以連續(xù)操作的方式喂入操作溫度為16019(TC的壓延機中，經(jīng)輾壓成厚度為0.30mm的熱熔融膠膜，再經(jīng)由壓花輪壓，再以冷卻輪冷卻至室溫，最后由巻取機巻取，得到吹氣用非鹵素薄膜產(chǎn)品。設(shè)計配方如下表2:<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>將原料依表2的配方秤取后，在實驗室，以軋輪機(tworollmil)混練加工，滾輪溫度前輪145。C、后輪14(TC，混練時間IO分鐘，膠化熟成后，將兩輪間隙調(diào)小，使膠料輾壓成所需厚度，最后將薄膜抽出冷卻，制成厚度為0.30mm的吹氣用非鹵素薄膜。實施例(三)設(shè)計配方如下表3:<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>將原料依表3的配方秤取后，在實驗室，以軋輪機(tworollmil)混練加工，滾輪溫度前輪175t:、后輪170。C，混練時間IO分鐘，膠化熟成后，將兩輪間隙調(diào)小，使膠料輾壓成所需厚度，最后將薄膜抽出冷卻，制成厚度為0.30mm的吹氣用非鹵素薄膜。觀'j試1:分別測試本發(fā)明實施例(一)、(二)、(三)及實驗室抽制的各種薄膜PVC(含可塑劑鄰苯二甲酸二辛酯DOP45phr、shoreA90)、TPU(展宇HC-1190AFshoreA90)、EVA(亞聚EV101、shoreA87)、SBS(奇美PB-5300、shoreA88)、LLDPE(臺聚NAl12-27、shoreA93)。測試結(jié)果如下表4所示:<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>測試方法1、100%抗拉模數(shù)強度依據(jù)CNS13336K61015塑料薄膜及薄片抗拉性能試驗法，l號型試片、試驗速度H，計算規(guī)定應(yīng)變抗拉強度。2、延伸100%的回彈率依照CNS13336K61015塑料薄膜及薄片抗拉性能試驗法，1號型試片、試驗速度H;當延伸率達100%時放開夾具，待試片穩(wěn)定(30分鐘后)測量及計算其回彈率?；貜椔?〔l-(延伸后標線距離-100)/100〕X100%3、高周波熔接測試依據(jù)CNS10516S2109聚氯乙烯塑料雨衣檢驗法，2.9節(jié)熔接部黏接強度試驗；判定標準..黏接強度大于10N/cm以上才合格。由表4測試結(jié)果可知，習用充氣/充水產(chǎn)品的材料PVC及TPU，其抗拉模數(shù)強度、回彈率、高周波熔接性都相當優(yōu)異，但PVC因環(huán)保問題已逐漸被禁用，而TPU價格昂貴，且使用上有黃變與水解的問題。本發(fā)明實施例(一)、(二)、(三)所得的吹氣用非鹵素薄膜，為聚烯烴類的環(huán)保材料，無環(huán)保、水解的問題，且價格低廉；由表4測試結(jié)果可知本發(fā)明非鹵素薄膜的100%抗拉模數(shù)強度(5.3、4.8、5.0N/mm2)高于EVA(3.3N/匪2)及SBS(2.8N/mm2);本發(fā)明非鹵素薄膜的延伸100%回彈率(90.0、91.0、90.2%)高于EVA(85.4%)及LXDPE(訓(xùn)％);本發(fā)明非鹵素薄膜的高周波熔接測試(合格)優(yōu)于SBS(不合格)及LLDPE(不合格)。本發(fā)明吹氣用非鹵素薄膜，具有高周波熔接性、良好的回彈性、良好的抗拉模數(shù)強度、且無環(huán)保問題，可應(yīng)用在充氣/充水產(chǎn)品上，例如吹氣玩具、充氣家具、充氣床、水袋及水床等，為一項具有產(chǎn)業(yè)利用性的發(fā)明。本發(fā)明非鹵素薄膜可以與棉、麻、嫘縈、尼龍、聚酯、聚乙烯、聚丙烯或壓克力的織布，使用二液型膠水，經(jīng)貼合制成吹氣用非囟素薄膜/織布的貼合材，制程詳如圖2所示，制程說明如下(1)利用涂布機將二液型膠水涂布到織布上，再以溫度為50~150°C的高溫烘箱使織布干燥。(2)將原料包括熱塑性聚烯烴彈性體、聚烯烴聚合物、高周波熔接改質(zhì)材料、滑劑及抗氧化劑，必要時添加填充劑、著色劑，依設(shè)計的配方秤取后，依序投入捏合/混練裝置中混練成混合物。(3)之后將上述的混合物以連續(xù)操作的方式喂入操作溫度為120220°C的壓延機，經(jīng)輾壓制成0.15~0.50mm厚度的熱熔融膠膜。(4)將輾壓制成的熱熔融膠膜貼合到事先涂布二液型膠水的織布上。(5)將上述的熱熔融膠膜/織布經(jīng)一組壓花裝置，在其表面形成所需的紋路。(6)壓紋后再經(jīng)過冷卻、巻取，即為吹氣用非鹵素薄膜/織布的貼合材。權(quán)利要求1、一種吹氣用非鹵素薄膜，其組成包括熱塑性聚烯烴彈性體20～80phr、聚烯烴聚合物80～20phr、高周波熔接改質(zhì)材料1～50phr、滑劑0.1～5phr、抗氧化劑0.1～5phr、填充劑0～50phr、著色劑0～15phr；其中熱塑性聚烯烴彈性體，其密度介于0.85g/cm3到0.95g/cm3，熔融流率(MFR)或熔融指數(shù)(MI)則介于1.0g/10min與30g/10min之間；其中聚烯烴聚合物可為聚乙烯單聚合物、聚丙烯單聚合物、聚丙烯-乙烯共聚合物、聚乙烯接枝共聚合物或聚丙烯接枝共聚合物，其熔融流率(MFR)或熔融指數(shù)(MI)則介于0.4g/10min與25g/10min之間，接枝共聚合物內(nèi)的接枝單體可為丙烯酸甲酯(MA)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)或醋酸乙烯酯(VA)。2、如權(quán)利要求l所述的吹氣用非鹵素薄膜，其特征在于其中高周波熔接改質(zhì)材料可為帶有極性的無機礦石粉末，即含有氧化鈉、氧化鉀、氧化鋁或氧化硅(Na20、K20、Al203或Si02)的礦石。3、如權(quán)利要求2所述的吹氣用非鹵素薄膜，其特征在于其中無機礦石粉末可為沸石粉、分子篩或黏土。4、如權(quán)利要求l所述的吹氣用非鹵素薄膜，其特征在于其中滑劑可為聚烯烴臘、氧化聚乙烯臘、硬脂酸、金屬皂鹽、脂肪酸酰胺或其組5、如權(quán)利要求l所述的吹氣用非鹵素薄膜，其特征在于其中抗氧化劑可為一次抗氧化劑、二次抗氧化劑或復(fù)合型抗氧化劑；其中一次抗氧化劑可為受阻酚類(hinderedphenol)或受阻胺類(hinderedamines),二次抗氧化劑可為有機磷化合物或有機硫化合物，復(fù)合型抗氧化劑為一次抗氧化劑及二次抗氧化劑的復(fù)合物。6、如權(quán)利要求1所述的吹氣用非鹵素薄膜，其特征在于其中填充劑可為碳酸鈣、氫氧化鎂或氫氧化鋁。7、如權(quán)利要求1所述的吹氣用非鹵素薄膜，其特征在于其中色料可為聚烯烴為載體的色母粒。8、一種如權(quán)利要求1所述的吹氣用非鹵素薄膜的制法，其特征在于包括下列步驟(1)將如權(quán)利要求1所述的組成，經(jīng)捏合/混練裝置混練膠化均勻成混合物；(2)再將上述的混合物以連續(xù)操作的方式喂入壓延機，經(jīng)輾壓制成0.150.50rnrn厚度的熱熔融膠膜；(3)將前述熱熔融膠膜引出，再經(jīng)一組壓花裝置，在其表面形成成品所需的紋路；及(4)壓紋后再經(jīng)過冷卻、巻取，即形成吹氣用非鹵素薄膜成品。9、如權(quán)利要求8所述的制法，其特征在于其中步驟(1)的捏合/混練裝置可為萬馬力機、擠壓機、混練機、單螺桿捏合機、雙螺桿捏合機。10、如權(quán)利要求8所述的制法，其特征在于其中步驟(2)的壓延機的操作溫度為120220°C。全文摘要本發(fā)明提供一種吹氣用非鹵素薄膜及其制備，該薄膜是由熱塑性聚烯烴彈性體20～80phr(PartsperHundredofResin每百份樹脂所用的份數(shù))、聚烯烴聚合物80～20phr、高周波熔接改質(zhì)材料1～50phr、滑劑0.1～5phr、抗氧化劑0.1～5phr、填充劑0～50phr、著色劑0～15phr的配合料所制成。本發(fā)明的制備是將配合料，經(jīng)混合/混練裝置膠化且混合均勻后，以壓延機制成熱熔融膠膜，再冷卻卷取，制得吹氣用非鹵素薄膜。該薄膜為不含鹵素的環(huán)保材料，可回收再利用，可高周波熔接，具有與PVC(聚氯乙烯)吹氣用薄膜相似的特性，可取代傳統(tǒng)PVC吹氣用薄膜。文檔編號C08L51/06GK101293979SQ20071010200公開日2008年10月29日申請日期2007年4月26日優(yōu)先權(quán)日2007年4月26日發(fā)明者吳協(xié)金,李育奇,詹家亮,陳枝炎申請人:華夏海灣塑膠股份有限公司