CN103275630B

CN103275630B - 具有吸附性的极性膜材料以及单向逆止阀和充气袋

Info

Publication number: CN103275630B
Application number: CN201310154050.0A
Authority: CN
Inventors: 须建明
Original assignee: 须建明
Current assignee: Lattice packaging technology (Jiangsu) Co., Ltd.
Priority date: 2013-04-28
Filing date: 2013-04-28
Publication date: 2014-03-26
Anticipated expiration: 2033-04-28
Also published as: CN103275630A

Abstract

本发明公开了一种具有吸附性的极性膜材料以及单向逆止阀和充气袋，构成充气袋单向逆止阀的具有吸附性的极性膜材料，是在PE基材的一侧面复合有自粘层，自粘层是在EVA中添加有马来酸酐接枝的PE。这种材料吸附均匀性好，能够改善现有单向逆止阀的气密效果。

Description

具有吸附性的极性膜材料以及单向逆止阀和充气袋

技术领域

本发明涉及一种包装材料，具体来说是一种用于商品防潮、防震、防挤压、防冲击的充气袋包装材料。充气袋充气后可作物品包装填充材料使用，也可做物品包装箱内部六面防护垫用，更可以做物品外包装袋直接做成产品的零售包装。

背景技术

许多商品特别是电子产品、易碎产品等在仓储、运输时需要采用发泡聚苯乙烯、聚乙烯气泡垫等垫在包装箱和商品之间，或者用发泡材料直接包装商品，以达到防震、防挤压、防冲击效果，避免商品在储运时损坏。传统的发泡聚苯乙烯（EPS）及聚乙烯泡沫塑料（EPE）类制品，必须在生产厂家发泡成型或经过加工处理后才能运输给用户使用，成型后的泡沫塑料体积庞大，非常不便于运输及仓储。为了方便运输而开发的现场发泡类材料，主要是利用聚氨酯泡沫塑料制品，在内容物旁边发泡膨胀并形成保护模型。但是，材料的价格相对较高并对现场的设备有一定要求，在工人效率及工作强度要求上也不适合大规模流水线产品如电子产品的内包装。同时，发泡聚苯乙烯（EPS）类制品的诸多弊端日显严重，已经成为人皆恶之的“白色污染”。相对只在运输环节短期使用的缓冲产品，永久性聚苯发泡包装的废弃物处理给环境带来严重污染，如燃烧会产生有毒气体，而堆埋因不能腐蚀而产生地质结构的破坏。

近年来出现的一种改进的充气袋包装制品，包括一气袋并具有一单向逆止阀，通过单向止逆阀向袋内充气并防止袋内气体回流漏出，充足气的气袋具有很好的吸收冲击能量的缓冲效果，用充气后的气袋包裹商品或填充在商品与包装箱之间，以保护商品不被损坏。这种充气袋生产和运输时未充气，只有在包装商品时才充气，而且用完后可回收利用，因此克服了传统发泡材料的前述缺点。目前这种充气袋所用单向逆止阀大多为两片具有自吸功能的膜片构成，充气时两膜片分离形成进气通道，充气完成后膜片相互之间的自吸力以及袋内气体压力使膜片贴合在一起，将进气通道关闭，达到密闭的效果。这种单向逆止阀与机械式逆止阀相比不但结构简单，通过热封在制作充气袋同时完成单向逆止阀的制作和装配，且为柔性可折叠结构，而且气密性更好。构成逆止阀的膜片为PE材料，为提高自吸附能力在PE中还添加有一定量EVA，将PE与EVA混合均匀通过挤出机挤出吹塑成膜。然而这种膜构成的止逆阀，其气密性仍然不理想，在使用一段时间后还是会有空气慢慢泄露。为解决这一问题，目前的解决思路均是从阀体结构上做文章，例如CN102689743A公开的自粘膜止回阀，通过在构成逆止阀的两膜片之间增加一短止回密封膜，形成两重密封结构，但这种方式增加了加工难度。

发明内容

针对目前充气袋单向逆止阀存在的密封效果不好的问题，基于本发明人的长期研究，本发明改变传统只能从阀体结构上进行改良的固有观念，提供一种新型的具有吸附性的极性膜材料，从自吸膜材料入手以提高该类单向逆止阀的气密能力。

本发明的技术方案为：一种具有吸附性的极性膜材料，包括PE膜基材，在PE基材的一侧面复合有自粘层，自粘层是在EVA中添加有马来酸酐接枝的PE。

申请人经过长期试验研究发现，造成现有极性膜材料密封效果不好的原因是由于EVA在PE中添加量非常少，造成分布不均匀，自然引起吸附性分布的不均匀，导致两片薄膜吸附在一起时有水印会气泡存在，是密封效果不好的原因。增加EVA增大了吸附力，吸附力过大使得充气时变困难，在能够请允许的添加量下，提高EVA用量对吸附力均匀性改善不大。本发明将极性材料单独形成自粘层使其在PE基材表面复合，从体分布方式变为面分布，能够分布的非常均匀，因此不易产生气泡或水印等粘合瑕疵，较好地解决了现有技术存在的密封不好问题。

所述自粘层中，其中EVA用量占整个极性膜材料总质量的2-4%，马来酸酐接枝的PE占整个极性膜材料总质量的0.5-1%，提高马来酸酐接枝的PE含量可提高膜材料自吸附力。

所述PE膜基材，可以采用如下结构，由与自粘层复合的一侧起依次为LDPE层，HDPE层或MLDPE（茂金属LDPE）层，和LDPE层，形成多层复合膜。HDPE或MLDPE用量为整个极性膜材料总质量的0.2-0.5%。由于HDPE和MLDPE比LDPE材料刚性高，本发明在LDPE中复合一层HDPE层或MLDPE层，调节膜的刚性，使膜平整度增加，这样有利于后期印刷时印刷精度的提高和复合分切等工作，从而保证单向逆止阀热合部分和充气通道部位结构精度，也有利于提高单向逆止阀在充完气后自吸合时的平整贴合，提高密封的可靠性。将相同量的HDPE混入LDPE中与本发明在LDPE中复合一层HDPE相比，则难以达到这种效果。

为提高材料的抗老化性能，在自粘层中还可以添加抗氧剂，挤氧剂优选占整个极性膜材料总质量0.3-1%的酚类抗氧剂，酚类抗氧剂为极性，也有利于改善自吸附性。在最外层LDPE中添加有占整个极性膜材料总质量0.5-1%的抗氧化剂，优选TNPP（三（4-壬苯基）亚磷酸酯）。

进一步地，最外层LDPE亦可采用双层复合结构，TNPP添加于最外面的LDPE层中，与HDPE或MLDPE层相邻的LDPE层不含有TNPP。

为便于成膜，在邻近自粘层的LDPE层内还添加有润滑脱模剂，添加量为整个极性膜材料总质量的0.5-1%，润滑膜模剂优选油酸酰胺或芥酸酰胺。

进一步地，提供一种采用上述具有吸附性的极性膜材料形成的充气袋单向逆止阀，构成单向逆止阀的两片具有吸附性的极性膜材料采用自粘层一侧相对的方式。

在所述单向逆止阀的两片具有吸附性的极性膜材料中，其中构成内外部空间阻隔层的一片极性膜材料的厚度是另一片极性膜材料厚度的100-135%，即厚度相同或略厚，采用增厚的结构，则可以大大减缓内部空气与外界空气置换，延长空气等介质在袋内保存时间。这了满足不同的产品需求，可以按照实际的需要，调节厚度差异比例，承载重量越大，保持时间越长，宜提高厚度差异比例。

一种采用所述单向逆止阀的充气袋，包括由两张较宽的两层塑料薄膜构成的袋体和如前所述的具有吸附性的极性膜材料形成的充气袋单向逆止阀。

所述的袋体可以为一个单独的充气空间构成，也可以为多个独立的充气空间构成。采用多个充气空间时，在袋体上设置有笛型通道，笛型通道通过所述单向逆止阀与各独立充气空间相通。

本发明具有如下有益效果：

（1）在PE基材的一侧复合自粘层，自粘层是在EVA中添加有马来酸酐接枝的PE，使得自粘层为一薄层极性材料，吸附力均匀。用作单向逆止阀时自粘层相对，吸附紧密不易有漏隙。

（2）自粘层是在EVA中添加有马来酸酐接枝的PE，通过调整马来酸酐接枝的PE用量，能够方便地调整自吸附力大小；控制EVA用量占整个极性膜材料总质量的2-4%，马来酸酐接枝的PE占整个极性膜材料总质量的0.5-1%，能够取得0.8N～2N/cm²的最佳吸附强度，以适应不同承载能力充气袋要求。

（3）PE基材采用LDPE与HDPE或MLDPE复合层复合的结构，能够用较少的HDPE或MLDPE改善极性膜材料的刚度，以便于提高耐高温油墨印刷精度以及复合、分切，同时保证单向逆止阀膜片吸合时平整无水印。

（4）在自粘层或最外层LDPE中添加合适的抗氧剂，用少量抗氧剂可以提高膜材料的耐老化性。

（5）本发明的单向逆止阀和采用该单向逆止阀的充气袋，气密性得到提高。

附图说明

图1为本发明的具有吸附性的极性膜材料剖面图；

图2为充气袋充气密封状态剖面图；

图3为多格充气袋示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明，以助于理解本发明的内容。

实施例1具有吸附性的极性膜材料

具有吸附性的极性膜材料为一种复合膜结构，由多层复合成，如图1所示，是在PE基材6的一侧面复合有自粘层5，形成单面自吸附膜材料。自粘层是在EVA中添加有马来酸酐接枝的PE。采用一层PE基材一层自粘层为最基本的具有吸附性的极性膜材料结构。

进一步地，PE基材也可以采用多层复合材料，如图1所示，由与自粘层5复合的一侧起依次为LDPE层4，HDPE层或MLDPE层3，LDPE层2，LDPE+TNPP构成的防老化保护层1。其中HDPE层或MLDPE层3由于材料强度、刚性高于LDPE，因此能够使这种极性膜材料具有适度的刚性，使膜平整不易起皱，有利于后续耐高温油墨的精确印刷和分切，以及两层极性膜材料构成单向逆止阀自吸附时平整贴合无水印。

最外层采用LDPE+TNPP复合层，使用少量的TNPP可以达到改善表面与空气接触时耐氧化性能。同样，在自粘层内也添加抗氧剂，采用极性较好的酚类抗氧剂，添加量为整个极性膜材料总质量的0.5-1%。由于极性膜材料只是表面与空气接触，本发明只有两最外层添加抗氧剂，能够达到在使用较少量抗氧剂时获得较好的抗老化效果。更特别的是，如果这种膜材料未被回收而遗弃，在环境中表面含抗氧剂的部分老化后，其内部塑料老化速度会较快，降解增速，有利于减少对环境的危险时间。

这种复合膜采用多层共挤复合，产品中各组份的含量通过原料用量来加以控制，因此本发明原组份含量是按原料比例来计算，而不是按各层中比例计算，将更有利于生产控制。本发明中，自粘层1中EVA用量占整个极性膜材料总质量的2-4%，马来酸酐接枝的PE占整个极性膜材料总质量的0.5-1%，极性材料虽然只占整个极性膜材料的很低比例，但由于是复合在PE基材表面，能够形成均匀的薄膜层。酚类抗氧剂占整个极性膜材料总质量0.3-1%。所述HDPE层或MLDPE层中HDPE或MLDPE用量为整个极性膜材料总质量的0.2-0.5%。TNPP占整个极性膜材料总用料质量0.5-1%。这种分层结构使得较小的助剂用量取得比较明显抗老化和自吸附效果。

实施例2单向逆止阀

如图2所示，单向逆止阀由两片具有吸附性的极性膜材料21、22以自粘层一侧相对方式构成，具有吸附性的极性膜材料21、22均采用实施例1中方案。两片极性膜材料21、22均通过图中热合部位K分别与构成袋体的塑料膜11、12熔融热合为一体。两片极性膜材料相对一侧通过印刷有耐高温油墨，使得热合时两片极性膜材料之间形成进气通道的部位不会熔融粘合在一起。当向充气袋体内充气时，空气沿图2中充气通道T进入极性膜材料21、22之间印刷有油墨的隐性密封部分，空气压力克服两片极性膜材料21、22自粘层之间的吸附力，使本来粘贴在一起的极性膜材料21、22分离形成进入通道，气体进入袋体内，使构成袋体的塑料膜11、12分离并膨胀，直到袋体充满空气，形成如图2所示气柱C。停止充气时，在两极性膜片之间的自吸附力和袋内空气压力作用下，两极性膜片21、22又吸附贴合在一起，将通道关闭，使袋内气体无法从两极性膜材料21、22之间泄漏。

其中构成内外部空间阻隔层的一片极性膜材料22的厚度是另一片极性膜材料21厚度的100%-135%，根据需要采用不同厚度差比例的极性膜材料。

实施例3充气袋

充气袋结构如图2所示，包括由两张较宽的两层塑料薄膜11、12通过热封构成的袋体，两片具有吸附性的极性膜材料21、22形成的充气袋单向逆止阀。

上述可以存放空气等介质的气柱C，可以是单独的一个空间。也可以为多个独立的充气空间构成，如图3所示，上述可以存放空气等介质的多个气柱C，顶部有一笛形进气总通道7，笛型通道7通过所述单向逆止阀K与各独立充气空间相通，充气时形成多个相连的气柱。再通过不同的折叠和二次热封，则可以形成不同形状和功能的气柱袋。

实验例

按图1所示结构，即由LDPE+TNPP/LDPE/HDPE/LDPE+润滑脱模剂/EVA+酚类抗氧剂+马来酸酐接枝的PE构成的五层复合膜结构。按不同层中各组份占整个膜总质量的百分比计，其中TNPP为0.7%、HDPE为0.3%、酚类抗氧剂BHT用量为0.6%，油酸酰胺润滑脱模剂0.8%，EVA为3%，马来酸酐接枝的PE分别为0.3%、0.5%、0.7%、0.9%、1.1%，其余为LDPE，通过拱挤、吹塑形成马酸酸酐接枝的PE含量不同的自吸附极性膜样品1#-5#。

对比试样包括试样6#，将LDPE与5%的EVA混合挤出吹塑成膜，作为对比样。

1、1自吸附力测试

方法：1#-5#试样及对比样6#，每个样品各剪成50mm长，15mm宽的12个长条，形成6组样品，样品1#-5#每组中的两个长条以自粘层一侧相对重叠25mm，对比样品组中也将两个长条重叠25mm。各种组重量叠好后用橡胶棒碾压重叠部位来回3次，以排出搭接处空气，将制好的试样放置20分钟，观察外观是否平整和有气泡。然后在拉力试验机上夹住样品两端将每组试样拉伸，记录试样分开时的力，拉伸速度250±50mm/min。结果计算：

取6组的算术平均值，分别计算出横向和纵向的吸附强度，吸附剪切强度＝P/a×b（N/cm²）其中：a＝搭接长度，b＝搭接宽度，P为拉力。结果见表1

表1不同试样测试结果

由表1可以看出，试样1-5，重叠部经过三次碾压后，重叠部位没有气泡，说明试样吸附力均匀，贴合紧密，对比试样存在少量微小气泡，证明吸附力不均匀，局部翘曲说明刚性较低，吸附力也最低。通过自吸附力测试，试样1和对比样吸附剪切强度低，表明自吸附能力较弱，试样2-5吸附剪切强度为0.9-2.0N/cm²，作充气袋单向逆止阀最为合理，既不会因为吸附力过大不利于充气，又因为有足够吸附力且不存在气泡或水印，保证密封效果。

Claims

1.一种具有吸附性的极性膜材料，包括PE膜基材，其特征在于：在PE基材的一侧面复合有自粘层，自粘层是在EVA中添加有马来酸酐接枝的PE；其中EVA用量占整个极性膜材料总质量的2-3%，马来酸酐接枝的PE占整个极性膜材料总质量的0.5-1%。

2.如权利要求1所述的具有吸附性的极性膜材料，其特征在于：所述PE基材，从与自粘层复合的一侧起依次为LDPE层，HDPE层或MLDPE层，和LDPE层。

3.如权利要求2所述的具有吸附性的极性膜材料，其特征在于：所述HDPE层或MLDPE层中，HDPE或MLDPE用量为整个极性膜材料总质量的0.2-0.5%。

4.如权利要求1所述的具有吸附性的极性膜材料，其特征在于：在所述自粘层中还有占整个极性膜材料总质量0.3-1%的酚类抗氧剂。

5.如权利要求2所述的具有吸附性的极性膜材料，其特征在于:在邻近自粘层的LDPE层内还添加有占整个极性膜材料总质量0.5-1%的润滑脱模剂。

6.如权利要求2所述的具有吸附性的极性膜材料，其特征在于:最外层LDPE采用双层复合，表面LDPE层添加有占整个极性膜材料总质量0.5-1%的TNPP，与HDPE层或MLDPE层相邻的LDPE层不含有TNPP。

7.一种采用权利要求1-6中之一所述具有吸附性的极性膜材料形成的充气袋单向逆止阀，构成单向逆止阀的两片具有吸附性的极性膜材料采用自粘层一侧相对的方式。

8.如权利要求7所述的充气袋单向逆止阀，其特征在于：在所述两片具有吸附性的极性膜材料中，构成内外部空间阻隔层的一片极性膜材料的厚度是另一片极性膜材料厚度的100-135%。

9.一种采用权利要求7所述充气袋单向逆止阀的充气袋，包括由两张较宽的两层塑料薄膜构成的袋体，和权利要求7所述的具有吸附性的极性膜材料形成的充气袋单向逆止阀。