CN106515117A - 一种evoh基七层熔融共挤出高阻隔石头纸及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种EVOH基七层熔融共挤出高阻隔石头纸及其制备方法，包括高阻隔层，以及从里到外依次设置在高阻隔层两外表面的粘合层、石头纸层和热封层。通过制备石头纸层母粒、热封层原料，再将各层熔融挤出后，计量分配至对应的挤入层；将上述各挤入层的熔融胶状物通过同一模头挤出发泡，得到七层叠加熔融状挤出物，通过激冷辊得到膜片，冷却定型后涂硅处理、收卷，即得到EVOH基七层熔融共挤出高阻隔石头纸。采用该方法制备的石头纸，对气体、气味、香料、溶剂等具有优异的阻断作用，可实现被包装食品保鲜、保香和延长食品保存期限等功能。

Description

一种EVOH基七层熔融共挤出高阻隔石头纸及其制备方法
技术领域
本发明属于石头造纸技术领域，具体涉及一种EVOH基七层熔融共挤出高阻隔石头纸及其制备方法。
背景技术
近年来，食品、药品安全问题频繁发生，引起社会各界的广泛关注。在此背景下，高阻隔性能包装材料成为环保、安全包装物的首选。高阻隔复合材料是欧美、日本等发达国家常用的食品包装材料，具有保鲜、保香、保质的特性。目前市场上采用的高阻隔材料多采用铝箔和聚偏氯乙烯（PVDC）乳液作为阻隔层。采用铝箔作高阻隔层与其它材料复合，废料回收困难，且成本高；采用聚偏氯乙烯（PVDC）乳液涂层由于含有氯元素，在废料处理时不符合环保标准，已被限制使用。EVOH树脂为乙烯/乙烯醇共聚物(Ethylene vinyl alcoholcopolymer)，是一种具有链式分子结构的结晶性聚合物。EVOH树脂最显著的特点是气体阻隔性高，可以有效地阻止氧气、二氧化碳、氮气、氦气等其他气体的渗透。用它制成包装材料时，既可防止氧气等从外部渗入，避免所包装的食品、饮料等被侵蚀、变质，也可向内部冲入氮气或CO2，以保护食品。但EVOH树脂对大多数高分子聚合物的附着力差，且成本高，在线回收困难，限制了其推广使用。
当前，材料的高、中、低阻隔性能一般按照25μm厚的薄膜透气量划分，透气量小于5cm3/m2•24h•0.1MPa的材料称为高阻隔性包装材料，透气量在5～200cm3/m2•24h•0.1MPa之间的材料称为阻隔性包装材料，透气量大于200 cm3/m2•24h•0.1MPa的称为低阻隔性包装材料。
石头纸是采用最新的环保技术，以碳酸钙粉为主要原料代替纸浆，掺和少量的高分子树脂和助剂，造出与传统木浆纸功能相似的新纸张，具有较好的印刷性能。但现今的石头纸多为HDPE石头纸或PP石头纸，多为单层、双层结构，其阻隔性差，不能够满足高阻隔包装要求。
发明内容
为克服现有技术的缺陷，本发明提供一种EVOH基七层熔融共挤出高阻隔石头纸及其制备方法，该石头纸成本低、符合环保标准、易推广使用。
本发明通过下列技术方案实现：一种EVOH基七层熔融共挤出高阻隔石头纸，包括高阻隔层，以及从里到外依次设置在高阻隔层两外表面的粘合层、石头纸层和热封层。
所述EVOH基七层熔融共挤出高阻隔石头纸的总厚度为0.10～2mm；热封层的总厚度占EVOH基七层熔融共挤出高阻隔石头纸总厚度的10～20%，石头纸层的总厚度占EVOH基七层熔融共挤出高阻隔石头纸总厚度的60～80%，粘合层的总厚度占EVOH基七层熔融共挤出高阻隔石头纸总厚度的6～10%，高阻隔层占EVOH基七层熔融共挤出高阻隔石头纸总厚度的4～10%。
所述高阻隔层为EVOH，是乙烯含量为38～44%、熔体指数≥3g/10min的EVOH，起阻氧作用。
所述粘合层为马来酸酐接枝改性聚乙烯或马来酸酐接枝改性聚丙烯，其接枝率≥0.8%，熔体指数为1.5～3.5g/10min，起粘接作用。
所述石头纸层由下列质量百分比的原料组成：聚烯烃20～78%、碳酸钙粉20～75%、加工助剂2～5%；石头纸层的熔体指数在1.5～3.5g/10min为最佳熔体；石头纸层起降低成本，增加强度、提升产品的耐温性作用。
所述加工助剂为铝酸酯偶联剂、硬脂酸、石蜡或抗氧化剂等。
所述热封层由下列质量百分比的原料组成：聚丙烯75%、茂金属25%；热封层的熔体指数在2～8g/10min为最佳；热封层起阻隔水以及热封作用，并具备卫生性。
本发明的另一目的在于提供一种EVOH基七层熔融共挤出高阻隔石头纸的制备方法，经过下列各步骤：
（1）制备石头纸层母粒：
按下列质量百分比的原料备料：聚烯烃20～78%、碳酸钙粉20～75%、加工助剂2～5%；
将碳酸钙粉在80～120℃下进行高速搅拌（转速是1000～2000转/分钟）10～15分钟，再加入加工助剂，3～5分钟后加入聚烯烃，通过挤出机熔融挤出，切粒后得石头纸层母粒；
（2）按下列质量百分比的原料备料：聚丙烯75%、茂金属25%；并将聚丙烯和茂金属混合后得到热封层原料；
（3）将步骤（2）所得热封层原料通过挤出机熔融挤出后，计量分配至1层和7层的挤入层；将石头纸层母粒通过挤出机熔融挤出后，计量分配至2层和6层的挤入层；将粘合层通过挤出机熔融挤出后，计量分配至3层和5层的挤入层；将高阻隔层通过挤出机熔融挤出后，计量分配至4层的挤入层；
（4）将上述各挤入层的熔融胶状物通过同一模头挤出发泡，得到七层叠加熔融状挤出物，通过激冷辊得到膜片，冷却定型后涂硅处理、收卷，即得到EVOH基七层熔融共挤出高阻隔石头纸。
本发明具备的优点及效果：与现有的石头纸相比，在石头纸层的基础上增加了阻隔层、粘合层和热封层，实现了石头纸的功能化应用。采用该方法制备的石头纸，对气体、气味、香料、溶剂等具有优异的阻断作用，可实现被包装食品保鲜、保香和延长食品保存期限等功能。可替代玻璃和金属容器应用于食品包装、药品包装、无菌包装等硬包装领域。与现有软包装高阻隔膜相比，具有成本低、性价比好等优势，有利于产品的市场推广。阻隔层仅占整个复合材料总厚度的4～10%，阻隔性能好，其氧气透过量在0.6～1.12cm3/cm2·24h·0.1MPa，水蒸气透过量在2～2.7g/cm2·24h，达到了超高阻隔材料标准要求。粘接树脂的使用，确保了不分层。热封层的设置，确保了热熔焊接需要，采用该方法制备的石头纸，符合食品包装用原纸卫生标准要求。
1、本发明的七层熔融共挤出高阻隔石头纸，其氧气透过量≤2cm3/cm2·24h·0.1MPa,水蒸气透过量≤3g/cm2·24h，层次分明，厚度均匀，无任何溶剂残留，符合高阻隔材料标准要求，且能够满足食品和药品的包装要求；
2、粘接树脂的使用，很好的解决了EVOH树脂对大多数高分子聚合物的附着力差等特点。
3、其制备方法工艺简单，生产成本低，具有高效、高成品率的优点，由于大量碳酸钙粉使用，降低了成本，且价格昂贵的EVOH层仅占厚度的4%，就可满足高阻隔材料要求，采用此工艺生产相同结构的高阻隔复合包装材料比其他工艺可以节省30%的生产成本，可满足工业化生产需求。
4、用该材料包装的产品，可延长保质期至18～24个月，极大的增强被包装产品的竞争力。
5、采用本工艺既可生产应用于软包装市场0.10～0.25mm厚度的高阻隔石头纸，应用于软包装市场，又可生产的0.25～2mm厚度的石头纸片材，应用于薄壁包装容器。
附图说明
图1为本发明制备工艺流程图；
图2为本发明EVOH基七层熔融共挤出高阻隔石头纸的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图通过实施例对本发明作进一步说明：
实施例1
EVOH基七层熔融共挤出高阻隔石头纸，包括高阻隔层，以及从里到外依次设置在高阻隔层两外表面的粘合层、石头纸层和热封层。
所述EVOH基七层熔融共挤出高阻隔石头纸的总厚度为0.1mm；热封层的总厚度占EVOH基七层熔融共挤出高阻隔石头纸总厚度的10%，石头纸层的总厚度占EVOH基七层熔融共挤出高阻隔石头纸总厚度的80%，粘合层的总厚度占EVOH基七层熔融共挤出高阻隔石头纸总厚度的6%，高阻隔层占EVOH基七层熔融共挤出高阻隔石头纸总厚度的4%。
EVOH基七层熔融共挤出高阻隔石头纸的制备方法，经过下列各步骤：
（1）制备石头纸层母粒：
按下列质量百分比的原料备料：聚烯烃20%、碳酸钙粉75%、铝酸酯偶联剂5%；
将碳酸钙粉在80℃下进行高速搅拌（转速是1000转/分钟）15分钟，再加入加工助剂，3分钟后加入聚烯烃，通过挤出机熔融挤出，切粒后得石头纸层母粒；
（2）按下列质量百分比的原料备料：聚丙烯75%、茂金属25%；并将聚丙烯和茂金属混合后得到热封层原料；
（3）将步骤（2）所得热封层原料通过挤出机熔融挤出后，计量分配至1层和7层的挤入层；将石头纸层母粒通过挤出机熔融挤出后，计量分配至2层和6层的挤入层；将粘合层（马来酸酐接枝改性聚乙烯或马来酸酐接枝改性聚丙烯）通过挤出机熔融挤出后，计量分配至3层和5层的挤入层；将EVOH通过挤出机熔融挤出后，计量分配至4层的挤入层；
（4）将上述各挤入层的熔融胶状物通过同一模头挤出发泡，得到七层叠加熔融状挤出物，通过激冷辊得到膜片，冷却定型后涂硅处理、收卷，即得到EVOH基七层熔融共挤出高阻隔石头纸。
实施例2
EVOH基七层熔融共挤出高阻隔石头纸，包括高阻隔层，以及从里到外依次设置在高阻隔层两外表面的粘合层、石头纸层和热封层。
所述EVOH基七层熔融共挤出高阻隔石头纸的总厚度为0.25mm；热封层的总厚度占EVOH基七层熔融共挤出高阻隔石头纸总厚度的15%，石头纸层的总厚度占EVOH基七层熔融共挤出高阻隔石头纸总厚度的70%，粘合层的总厚度占EVOH基七层熔融共挤出高阻隔石头纸总厚度的8%，高阻隔层占EVOH基七层熔融共挤出高阻隔石头纸总厚度的7%。
EVOH基七层熔融共挤出高阻隔石头纸的制备方法，经过下列各步骤：
（1）制备石头纸层母粒：
按下列质量百分比的原料备料：聚烯烃78%、碳酸钙粉20%、硬脂酸2%；
将碳酸钙粉在100℃下进行高速搅拌（转速是1500转/分钟）12分钟，再加入加工助剂，4分钟后加入聚烯烃，通过挤出机熔融挤出，切粒后得石头纸层母粒；
（2）按下列质量百分比的原料备料：聚丙烯75%、茂金属25%；并将聚丙烯和茂金属混合后得到热封层原料；
（3）将步骤（2）所得热封层原料通过挤出机熔融挤出后，计量分配至1层和7层的挤入层；将石头纸层母粒通过挤出机熔融挤出后，计量分配至2层和6层的挤入层；将粘合层（马来酸酐接枝改性聚乙烯或马来酸酐接枝改性聚丙烯）通过挤出机熔融挤出后，计量分配至3层和5层的挤入层；将EVOH通过挤出机熔融挤出后，计量分配至4层的挤入层；
（4）将上述各挤入层的熔融胶状物通过同一模头挤出发泡，得到七层叠加熔融状挤出物，通过激冷辊得到膜片，冷却定型后涂硅处理、收卷，即得到EVOH基七层熔融共挤出高阻隔石头纸。
实施例3
EVOH基七层熔融共挤出高阻隔石头纸，包括高阻隔层，以及从里到外依次设置在高阻隔层两外表面的粘合层、石头纸层和热封层。
所述EVOH基七层熔融共挤出高阻隔石头纸的总厚度为2mm；热封层的总厚度占EVOH基七层熔融共挤出高阻隔石头纸总厚度的20%，石头纸层的总厚度占EVOH基七层熔融共挤出高阻隔石头纸总厚度的60%，粘合层的总厚度占EVOH基七层熔融共挤出高阻隔石头纸总厚度的10%，高阻隔层占EVOH基七层熔融共挤出高阻隔石头纸总厚度的10%。
EVOH基七层熔融共挤出高阻隔石头纸的制备方法，经过下列各步骤：
（1）制备石头纸层母粒：
按下列质量百分比的原料备料：聚烯烃32%、碳酸钙粉65%、石蜡3%；
将碳酸钙粉在120℃下进行高速搅拌（转速是2000转/分钟）10分钟，再加入加工助剂，5分钟后加入聚烯烃，通过挤出机熔融挤出，切粒后得石头纸层母粒；
（2）按下列质量百分比的原料备料：聚丙烯75%、茂金属25%；并将聚丙烯和茂金属混合后得到热封层原料；
（3）将步骤（2）所得热封层原料通过挤出机熔融挤出后，计量分配至1层和7层的挤入层；将石头纸层母粒通过挤出机熔融挤出后，计量分配至2层和6层的挤入层；将粘合层（马来酸酐接枝改性聚乙烯或马来酸酐接枝改性聚丙烯）通过挤出机熔融挤出后，计量分配至3层和5层的挤入层；将EVOH通过挤出机熔融挤出后，计量分配至4层的挤入层；
（4）将上述各挤入层的熔融胶状物通过同一模头挤出发泡，得到七层叠加熔融状挤出物，通过激冷辊得到膜片，冷却定型后涂硅处理、收卷，即得到EVOH基七层熔融共挤出高阻隔石头纸。
将实施例1、2、3所得EVOH基七层熔融共挤出高阻隔石头纸进行产品性能检测，检测项目包括氧气透过量、水蒸气透过量、热封强度、拉伸性能。
氧气透过量按照GB1038-2000《塑料薄膜和片材气体通过性试验方法压差法》标准检验；
水蒸气透过量按照GB1037-1988《塑料薄膜和片材透水蒸气性能试验方法杯式法》标准检验；
拉伸性能按照GB/T1043.2-2008《塑料简支梁冲级性能的测定第1部份：非仪器化冲击试验试验方案》标准检测；
热封强度QB/T2358-1998《塑料薄膜包装袋热合强度试验方法》标准检测。
采用上述方法检测产品的性能，检测结果见下表：
产品卫生性检测：将实施例1、2、3所得EVOH基七层熔融共挤出高阻隔石头纸进行产品性能检测，检测项目包括蒸发残渣、高锰酸钾消耗量、重金属、脱色试验、微生物指标。
产品按照GB/T9688-1988《食品包装用聚丙烯出新品卫生标准》和GB/T11680-1989《食品包装用原纸卫生标准》检测。
采用上述方法检测产品的性能，检测结果见下表：

Claims (8)

1.一种EVOH基七层熔融共挤出高阻隔石头纸，其特征在于：包括高阻隔层，以及从里到外依次设置在高阻隔层两外表面的粘合层、石头纸层和热封层。
2.根据权利要求1所述的EVOH基七层熔融共挤出高阻隔石头纸，其特征在于：所述EVOH基七层熔融共挤出高阻隔石头纸的总厚度为0.10～2mm；热封层的总厚度占EVOH基七层熔融共挤出高阻隔石头纸总厚度的10～20%，石头纸层的总厚度占EVOH基七层熔融共挤出高阻隔石头纸总厚度的60～80%，粘合层的总厚度占EVOH基七层熔融共挤出高阻隔石头纸总厚度的6～10%，高阻隔层占EVOH基七层熔融共挤出高阻隔石头纸总厚度的4～10%。
3.根据权利要求1所述的EVOH基七层熔融共挤出高阻隔石头纸，其特征在于：所述高阻隔层为EVOH，是乙烯含量为38～44%、熔体指数≥3g/10min的EVOH。
4.根据权利要求1所述的EVOH基七层熔融共挤出高阻隔石头纸，其特征在于：所述粘合层为马来酸酐接枝改性聚乙烯或马来酸酐接枝改性聚丙烯，其接枝率≥0.8%，熔体指数为1.5～3.5g/10min。
5.根据权利要求1所述的EVOH基七层熔融共挤出高阻隔石头纸，其特征在于：所述石头纸层由下列质量百分比的原料组成：聚烯烃20～78%、碳酸钙粉20～75%、加工助剂2～5%。
6.根据权利要求5所述的EVOH基七层熔融共挤出高阻隔石头纸，其特征在于：所述加工助剂为铝酸酯偶联剂、硬脂酸、石蜡或抗氧化剂。
7.根据权利要求1所述的EVOH基七层熔融共挤出高阻隔石头纸，其特征在于：所述热封层由下列质量百分比的原料组成：聚丙烯75%、茂金属25%。
8.一种EVOH基七层熔融共挤出高阻隔石头纸的制备方法，其特征在于经过下列各步骤：
（1）制备石头纸层母粒：
按下列质量百分比的原料备料：聚烯烃20～78%、碳酸钙粉20～75%、加工助剂2～5%；
将碳酸钙粉在80～120℃下进行高速搅拌10～15分钟，再加入加工助剂，3～5分钟后加入聚烯烃，熔融挤出，切粒后得石头纸层母粒；
（2）按下列质量百分比的原料备料：聚丙烯75%、茂金属25%；并将聚丙烯和茂金属混合后得到热封层原料；
（3）将步骤（2）所得热封层原料通过挤出机熔融挤出后，计量分配至1层和7层的挤入层；将石头纸层母粒通过挤出机熔融挤出后，计量分配至2层和6层的挤入层；将粘合层通过挤出机熔融挤出后，计量分配至3层和5层的挤入层；将高阻隔层通过挤出机熔融挤出后，计量分配至4层的挤入层；
（4）将上述各挤入层的熔融胶状物通过同一模头挤出发泡，得到七层叠加熔融状挤出物，通过激冷辊得到膜片，冷却定型后涂硅处理、收卷，即得到EVOH基七层熔融共挤出高阻隔石头纸。
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