酸奶八连杯、制造酸奶八连杯的改性PP片材及其制备方法

摘要

本发明涉及了一种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。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；实现了包装物料成本的大幅下降，整体上节省了16％‑30％；回收路径更多(包括周转箱、注塑件等)，提升了材料的循环利用率，更加绿色环保；降低了盖膜成本。并且，从使用效果上看，PP酸奶八连杯与市面上的PS酸奶八连杯没有明显的差异。

说明书

技术领域

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

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。

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。

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)。

发明内容

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。

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。

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。

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。

本申请涉及以下内容：

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。

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)。

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)。

另一方面，所述色母料的用量占原料总重量百分比为3～5％。

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)。

优选地，所述聚丙烯PP的牌号为T30H、和/或T30S。

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)。

优选地，所述高刚PP的牌号为PP68。

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。

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％。

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℃。

前面所述改性PP片材的制备方法，包括以下步骤：

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；

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。

一方面，在挤出步骤后，还包括压片、冷却、和/或定型步骤。

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。

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。

一方面，所述杯体的材质为前面所述的改性PP片材。

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。

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。

一种酸奶八连杯包装的制备方法，其包括以下步骤：

盖膜的制备：原膜---印刷---复合---熟化---分切---封箱；

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。

改性PP片材

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。

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)。

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。

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。

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)。

上述内容中各项指标的测试标准如下：

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》

拉伸屈服强度，参照GB/T 1040.3《塑料拉伸性能的测试》

弯曲模量，参照GB/T 9341《塑料弯曲性能的测定》

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》

改性PP片材的生产工艺

生产流程：粒料---配料---拌料---上料---挤出(挤出温度：170-230℃)★---成型---在线检验---切边---收卷---包装。

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。

具体操作如下：

粒料---配料---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。

上料---挤出---成型---在线检验---切边---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℃)---粒料熔体化，再以稳定压力输入过滤器和平挤模头---熔体均质稳定流动---熔体在模头内均匀分流---定量稳定分层挤出---片材成型---三辊压片、冷却、定型---切废边---制成要求幅宽尺寸---自然冷却输送片材---收卷废边---稳定牵引片材—收卷片材。

改性PP片材成品及其性能测试

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。)

改性PP片材的性能测试

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％。

上述内容中各项指标的测试标准如下：

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》

拉伸屈服强度，参照GB/T 1040.3《塑料拉伸性能的测试》

弯曲模量，参照GB/T 9341《塑料弯曲性能的测定》

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》

酸奶八连杯及其生产工艺

生产流程：片材上机---片材牵引---片材预热(160-190℃)---中空吹塑成型---灌装酸奶---封盖膜---切刀裁切---单组八连杯。

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。

PP酸奶八连杯的包装由三部分组成：盖膜、纸环标、杯：

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)；

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。

纸环标材质：纸/胶。

杯材质：PP。

盖膜的制备工艺：原膜(例如：BOPP、VMPET、CPE)---印刷---复合---熟化---分切---封箱。

盖膜与PP杯封合：盖膜高温加热---热封层(例如CPE)软化---与PP层贴合冷却---盖膜与PP杯封合。

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。

有益效果

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。

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：

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)；

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；

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。

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

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)。

各项指标的测试方法如下：

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》，

拉伸屈服强度，参照GB/T 1040.3《塑料拉伸性能的测试》，

弯曲模量，参照GB/T 9341《塑料弯曲性能的测定》，

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》。

实施例1

【可同目前PS酸奶八连杯效果】

(1)具体配方：

①主要原料(牌号：T30H)，用量占比：60％；

②提升刚性的原料(牌号：PP68)，用量占比：37％；

③白色母料(牌号：L2009白)，用量占比：3％；

(2)片材成型：

①三种原料共混后(10min搅拌)；

②由片材成型机(加工温度170℃)，挤出片材；

(3)片材规格：

①宽度398mm；

②厚度0.9mm；

(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。

实施例2

【可同目前PS酸奶八连杯效果】

⑴具体配方：

①主要原料(牌号：T30S)，用量占比：65％；

②提升刚性的原料(牌号：PP68)，用量占比：30％；

③白色母料(牌号：L2009白)，用量占比：5％；

⑵片材成型

①三种原料共混后(20min搅拌)；

②由片材成型机(加工温度180℃)，挤出片材；

⑶片材规格：

①宽度398mm；

②厚度1.0mm；

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。

实施例3

【可同目前PS酸奶八连杯效果】

⑴具体配方：

①主要原料(牌号：T30S)，用量占比：70％；

②提升刚性的原料(牌号：PP68)，用量占比：25％；

③白色母料(牌号：L2009白)，用量占比：5％；

⑵片材成型

①三种原料共混后(20min搅拌)；

②由片材成型机(加工温度180℃)，挤出片材；

⑶片材规格：

①宽度398mm；

②厚度1.1mm；

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。

表1各实施例片材的相关数据

表2各实施例八连杯的相关数据

对比例1

【接近PS酸奶八连杯效果，但有毛边】

⑴具体配方：

①主要原料(牌号：T30H)，用量占比：70％；

②提升刚性的原料(牌号：PP68)，用量占比：27％；

③白色母料(牌号：E38253白)，用量占比：3％；

⑵片材成型

①三种原料共混后(30min搅拌)；

②由片材成型机(加工温度190℃)，挤出片材；

⑶片材规格：

①宽度398mm；

②厚度1.3mm；

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。

对比例2

【无法实现酸奶八连杯的掰断】

⑴具体配方：

①主要原料(牌号：T30S)，用量占比：80％；

②提升刚性的原料(牌号：PP68)，用量占比：15％；

③白色母料(牌号：E38253白)，用量占比：5％；

⑵片材成型

①三种原料共混后(30min搅拌)；

②由片材成型机(加工温度190℃)，挤出片材；

⑶片材规格：

①宽度398mm；

②厚度1.1mm；

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。

对比例3

【无法实现酸奶八连杯的掰断】

⑴具体配方：

①主要原料(牌号：T30S)，用量占比：95％；

②白色母料(牌号：E38253白)，用量占比：5％；

⑵片材成型

①两种原料共混后(30min搅拌)；

②由片材成型机(加工温度190℃)，挤出片材；

⑶片材规格：

①宽度398mm；

②厚度1.1mm；

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。

对比例4：

【酸奶连杯无法成型】

⑴具体配方：

①主要原料(牌号：T30S)，用量占比：80％；

②提升刚性的原料(牌号：PP68)，用量占比：15％；

③白色母料(牌号：E38253白)，用量占比：5％；

⑵片材成型

①三种原料共混后(30min搅拌)；

②由片材成型机(加工温度150℃)，挤出片材；

⑶片材规格：

①宽度398mm；

②厚度1.1mm；

⑷实现效果：酸奶杯无法成型，中空吹塑有气泡孔洞

对比例5：

【酸奶连杯的盖膜材质更换，无法封合】

⑴具体配方：

①主要原料PS(牌号：HI-425EP)，用量占比：96％；

②白色母料(牌号：M007白)，用量占比：4％；

⑵片材成型

①两种原料共混后(30min搅拌)；

②由片材成型机(加工温度150℃)，挤出片材；

⑶片材规格：

②宽度398mm；

②厚度0.9mm；

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。

表3各对比例片材的相关数据

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；

表4各对比例八连杯的相关数据