CN103774490A - 一种聚乳酸涂塑纸的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种聚乳酸涂塑纸的制备方法，包括以下步骤：（1）以聚乳酸颗粒作为涂布颜料，加入水溶性树脂、水、分散剂、消泡剂及脱模剂，配制成涂料；（2）采用步骤（1）制备的涂料，对纸进行机内或机外涂布，干燥后得到涂布纸，对涂布纸进行热压处理，得到聚乳酸涂塑纸；在进行步骤（2）之后，还可以进行以下步骤：对步骤（2）得到的聚乳酸涂塑纸进行在100～120℃进行退火处理，处理时间为1～3小时。与现有技术相比，本发明可避免VOC问题，可与造纸工艺相结合，省去专门设备，节约了成本。

Description

一种聚乳酸涂塑纸的制备方法
技术领域
本发明涉及特种纸制备领域，特别涉及一种聚乳酸涂塑纸的制备方法。
背景技术
聚乳酸是以有机酸乳酸为原料生产的新型脂肪族聚酯材料，是一种植物基的热塑性高分子材料，可完全生物降解，其最终降解产物是二氧化碳和水。聚乳酸具有无毒、强度高、良好的可塑性、易加工、生物相容性等特点。但由于聚乳酸还存在韧性差、加工温度范围较窄、成本高的缺点，在包装领域的应用受到限制。通过与纸结合，即在纸或纸板上涂覆聚乳酸材料可替代目前广泛使用的不能完全降解的聚乙烯涂层纸。已存在若干聚乳酸与纸基结合的专利。
中国发明专利ZL99252343.5、ZL99125782.0、ZL00263400.7、和ZL200410011366.5涉及纸塑复合结构的包装用复合材料，其外层为（改性）聚乳酸层或聚乳酸共聚物层。
中国发明专利ZL200710079372.8、ZL200710127504.X是伟盟工业股份有限公司的一系列关于聚乳酸-纸复合包装材料的专利，涉及聚乳酸复合纸板的板材、容器、复合方法及加工装置。
上述专利涉及到的聚乳酸与纸基结合的制备方法有溶剂涂布法和熔融涂布法（淋膜法）。其中，溶剂涂布法是将树脂溶于有机溶剂中配成溶液，再将溶液涂于纸张表面，通过挥发干燥成膜，该过程用到有机溶剂，存在VOC问题，不够安全、环保。淋膜法是成熟的纸塑复合方法，是通过螺杆挤出机将树脂熔融，通过一个机头挤出薄膜覆在纸张表面，冷却固化，该过程需要在熔融温度之上对树脂进行热处理，聚乳酸在有水分存在的情况下热稳定性不太好，而且，在此过程中需要添加助剂，这些都对产品的最终性能有一定的影响；另外，对于纸张而言，淋膜法属于机外加工，需要用到专门的设备。
发明内容
为了克服现有技术的上述缺点与不足，本发明的目的在于提供一种聚乳酸涂塑纸的制备方法，可避免VOC问题，可与造纸工艺相结合，省去专门设备，节约了成本。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种聚乳酸涂塑纸的制备方法，包括以下步骤：
（1）按以下质量比称量物料：
Figure BDA0000462720190000021
以聚乳酸颗粒作为涂布颜料，加入水溶性树脂、水、分散剂、消泡剂及脱模剂，配制成涂料；
（2）采用步骤（1）制备的涂料，对纸进行机内或机外涂布，干燥后得到涂布纸，对涂布纸进行热压处理，得到聚乳酸涂塑纸。
在进行步骤（2）之后，进行以下步骤：
对步骤（2）得到的聚乳酸涂塑纸进行在100～120℃进行退火处理，处理时间为1～3小时。
步骤（1）所述水溶性胶黏剂为聚乙烯醇溶液或壳聚糖水溶液。
所述分散剂为十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）。
所述消泡剂为有机硅类消泡剂。
所述脱模剂为硬脂酸镁。
所述聚乙烯醇溶液的浓度为2～10%w/v。
所述壳聚糖水溶液的浓度为1～2%w/v。
步骤（2）所述热压处理，具体为：
使干燥后的涂布纸通过一对可加热的钢辊，在160～170℃的温度下、1～10kN/m的线压力下使涂层中的聚乳酸颗粒熔合成连续树脂膜层。
与现有技术相比，本发明具有以下优点和有益效果：
（1）本发明的制备方法以聚乳酸颗粒为颜料，以水溶性树脂为胶乳，制备类似于涂布纸板的涂料，采用机内涂布、压光的方法制造纸塑复合纸，与溶剂法相比，可避免VOC问题，与淋膜法相比，避免了聚乳酸材料在螺杆挤出机内的处理过程，只是在最后对涂布层进行热压处理，尽量减少聚乳酸材料在加工过程中的热降解，也避免了提高其加工性的助剂，并且可与造纸工艺相结合，省去专门设备，节约了成本。
（2）本发明的制备方法可根据具体需要，在热压之后可进行退火处理，可以改变树脂涂层的结晶性、柔韧性。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
本实施例的聚乳酸涂塑纸的制备方法，包括以下步骤：
（1）按以下质量比称量物料：
Figure BDA0000462720190000031
以聚乳酸颗粒作为涂布颜料，加入水溶性树脂、水、分散剂、消泡剂及脱模剂，配制成涂料；所述分散剂为十六烷基三甲基溴化铵；所述消泡剂为有机硅类消泡剂；所述脱模剂为硬脂酸镁；
（2）采用步骤（1）制备的涂料，对纸进行机内或机外涂布，干燥后得到涂布纸，使干燥后的涂布纸通过一对可加热的钢辊，在160℃的温度下、1kN/m的线压力下使涂层中的聚乳酸颗粒熔合成连续树脂膜层，得到聚乳酸涂塑纸。
在进行步骤（2）之后还可进行以下步骤：对步骤（2）得到的聚乳酸涂塑纸进行在100℃进行退火处理，处理时间为3小时。退火处理前后的聚乳酸涂塑纸性能测试结果见表1。可见退火纸样在各项性能方面的提高，主要是因为退火可以改善树脂膜的结晶性。而且，退火工艺可以消除膜层中残留的应力，均可提高膜材的柔韧性。
表1退火处理前后的聚乳酸涂塑纸性能测试结果
Figure BDA0000462720190000032
实施例2
本实施例的聚乳酸涂塑纸的制备方法，包括以下步骤：
（1）按以下质量比称量物料：
Figure BDA0000462720190000041
以聚乳酸颗粒作为涂布颜料，加入水溶性树脂、水、分散剂、消泡剂及脱模剂，配制成涂料；所述分散剂为十六烷基三甲基溴化铵；所述消泡剂为有机硅类消泡剂；所述脱模剂为硬脂酸镁。
（2）采用步骤（1）制备的涂料，对纸进行机内或机外涂布，干燥后得到涂布纸，使干燥后的涂布纸通过一对可加热的钢辊，在160℃的温度下、10kN/m的线压力下使涂层中的聚乳酸颗粒熔合成连续树脂膜层，得到聚乳酸涂塑纸。
本实施例制备得到聚乳酸涂塑纸的性能指标与实施例1相近，在此不再赘述。
实施例3
一种聚乳酸涂塑纸的制备方法，包括以下步骤：
（1）按以下质量比称量物料：
Figure BDA0000462720190000042
以聚乳酸颗粒作为涂布颜料，加入水溶性树脂、水、分散剂、消泡剂及脱模剂，配制成涂料；所述分散剂为十六烷基三甲基溴化铵；所述消泡剂为有机硅类消泡剂；所述脱模剂为硬脂酸镁；
（2）采用步骤（1）制备的涂料，对纸进行机内或机外涂布，干燥后得到涂布纸，对涂布纸进行热压处理，得到聚乳酸涂塑纸；所述热压处理具体为：
使干燥后的涂布纸通过一对可加热的钢辊，在170℃的温度下、1kN/m的线压力下使涂层中的聚乳酸颗粒熔合成连续树脂膜层。
在进行步骤（2）之后还可进行以下步骤：对步骤（2）得到的聚乳酸涂塑纸进行在100～120℃进行退火处理，处理时间为1～3小时。退火处理前后的聚乳酸涂塑纸性能测试结果见表2。可见退火纸样在各项性能方面的提高，主要是因为退火可以改善树脂膜的结晶性。而且，退火工艺可以消除膜层中残留的应力，均可提高膜材的柔韧性。
表2 退火处理前后的聚乳酸涂塑纸性能测试结果
性能指标 透氧性（cm3/m2·24h·0.1MPa） 透湿性（g/m224h） 170℃热封性（N/15mm）
退火处理前 27.36 830.68 4.49
退火处理后 25.897 726.45 4.89
实施例4
一种聚乳酸涂塑纸的制备方法，包括以下步骤：
（1）按以下质量比称量物料：
Figure BDA0000462720190000051
以聚乳酸颗粒作为涂布颜料，加入水溶性树脂、水、分散剂、消泡剂及脱模剂，配制成涂料；所述分散剂为十六烷基三甲基溴化铵；所述消泡剂为有机硅类消泡剂；所述脱模剂为硬脂酸镁。
（2）采用步骤（1）制备的涂料，对纸进行机内或机外涂布，干燥后得到涂布纸，使干燥后的涂布纸通过一对可加热的钢辊，在160℃的温度下、8kN/m的线压力下使涂层中的聚乳酸颗粒熔合成连续树脂膜层，得到聚乳酸涂塑纸。
本实施例制备得到聚乳酸涂塑纸的性能指标与实施例3相近，在此不再赘述。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受所述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种聚乳酸涂塑纸的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）按以下质量比称量物料：
Figure FDA0000462720180000011
以聚乳酸颗粒作为涂布颜料，加入水溶性树脂、水、分散剂、消泡剂及脱模剂，配制成涂料；
（2）采用步骤（1）制备的涂料，对纸进行机内或机外涂布，干燥后得到涂布纸，对涂布纸进行热压处理，得到聚乳酸涂塑纸。
2.根据权利要求1所述的一种聚乳酸涂塑纸的制备方法，其特征在于，在进行步骤（2）之后，进行以下步骤：
对步骤（2）得到的聚乳酸涂塑纸进行在100～120℃进行退火处理，处理时间为1～3小时。
3.根据权利要求1所述的一种聚乳酸涂塑纸的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述水溶性胶黏剂为聚乙烯醇溶液或壳聚糖水溶液。
4.根据权利要求1所述的一种聚乳酸涂塑纸的制备方法，其特征在于，所述分散剂为十六烷基三甲基溴化铵。
5.根据权利要求1所述的一种聚乳酸涂塑纸的制备方法，其特征在于，所述消泡剂为有机硅类消泡剂。
6.根据权利要求1所述的一种聚乳酸涂塑纸的制备方法，其特征在于，所述脱模剂为硬脂酸镁。
7.根据权利要求3所述的一种聚乳酸涂塑纸的制备方法，其特征在于，所述聚乙烯醇溶液的浓度为2～10%w/v。
8.根据权利要求3所述的一种聚乳酸涂塑纸的制备方法，其特征在于，所述壳聚糖水溶液的浓度为1～2%w/v。
9.根据权利要求1所述的一种聚乳酸涂塑纸的制备方法，其特征在于，步骤（2）所述热压处理，具体为：
使干燥后的涂布纸通过一对可加热的钢辊，在160～170℃的温度下、1～10kN/m的线压力下使涂层中的聚乳酸颗粒熔合成连续树脂膜层。
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