CN110183984A - 生物降解封箱胶带 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种生物降解封箱胶带。该生物降解封箱胶带包括依次层叠的离型层、基材层和胶粘层，所述基材层为PLA/PCL复合薄膜。该生物降解封箱胶带的基材层及胶粘层均选用生物降解材料，既能够在很大程度上减少环境污染，满足环保需求，整个覆膜过程无VOC排放，绿色环保，可以更大程度的降低环境污染；又能够简化生物降解封箱胶带的制备工艺，在双向拉伸形成基材层的工艺期间间涂布离型剂，利用双向拉伸时的热量同时对离型剂进行热固化形成离型层，同时制得复合了基材层与离型层的复合薄膜，相对传统加工工艺具有简单高效低能耗的特点。

Description

生物降解封箱胶带
技术领域
本发明涉及生物降解封箱胶带技术领域，特别是涉及一种生物降解封箱胶带。
背景技术
生物降解封箱胶带市场应用广泛，日常生产生活中很多行业都离不开生物降解封箱胶带，特别是在物流行业蓬勃发展的今天，生物降解封箱胶带需求量激增。然而市面上大部分生物降解封箱胶带仍为非降解材料制得的，存在着严重的环境污染问题。而可降解材料PLA的玻璃化转变温度只有60℃，如果薄膜双向拉伸后再进行热加工，会对薄膜性能造成严重影响。此外，生物降解封箱胶带一般包括依次层叠的离型层、基材薄膜和胶粘层，离型层是为确保使用时能够顺畅地一层层剥开成卷的生物降解封箱胶带而设置的。为确保收卷时不产生互粘需提前在基材薄膜一面复合离型层，再在基材薄膜的另一面复合胶粘层。传统制备工艺上，往往在100-200℃下先对基材薄膜进行双向拉伸，得到力学性能优良的基材薄膜，冷却，然后喷涂离型剂，在100-200℃，甚至更高温度下，固化得到离型层。传统的工艺死板且繁琐，而且非必要耗能较大。
发明内容
基于此，有必要提供一种既能解决现有生物降解封箱胶带对环境造成污染的问题，又能降低生产耗能的生物降解封箱胶带。
一种生物降解封箱胶带，包括依次层叠的离型层、基材层和胶粘层，所述基材层为PLA/PCL复合薄膜。
在其中一个实施例中，所述PLA/PCL复合薄膜由PLA颗粒、PCL颗粒和增塑剂经熔融塑炼、双向拉伸制得。
在其中一个实施例中，所述PLA颗粒与PCL颗粒的质量比为1:10-10:1。
在其中一个实施例中，所述熔融塑炼的温度为70℃-200℃。
在其中一个实施例中，所述离型层由离型剂热固化制得，所述离型剂包括混合均匀的热固化水性聚硅氧烷树脂和水性热引发剂。
在其中一个实施例中，所述热固化水性聚硅氧烷树脂为环氧基团或者丙烯酸酯基封端的水性聚硅氧烷，所述水性热引发剂的用量为1-6wt％。
在其中一个实施例中，所述离型层由离型剂利用基材层双向拉伸的温度固化制得。
在其中一个实施例中，所述离型层由离型剂利用基材层纵向拉伸时的温度固化制得。
在其中一个实施例中，所述纵向拉伸的温度为70℃-200℃。
在其中一个实施例中，所述胶粘层由涂布于基材层表面的可降解天然橡胶胶粘剂形成。
上述的生物降解封箱胶带既能解决现有生物降解封箱胶带对环境造成污染的问题，又能降低生产耗能。本发明的生物降解封箱胶带的基材层采用生物降解材料PLA/PCL复合薄膜，解决了现有技术中生物降解封箱胶带难以降解造成环境污染的问题，其中，聚乳酸(PLA)具有良好的生物降解性能和生物相容性能，但纯PLA存在热变形温度较低，硬而脆，耐冲击强度偏低、撕裂强度过低的缺点，若未进行改性处理，难以单独加工和使用。为此，本发明通过加入柔性组分制备改性PLA薄膜，优选PLA/PCL复合薄膜。聚ε-己内酯(PCL)熔点为61℃，玻璃化转变温度为-60℃，室温下为橡胶态，柔韧性优良，拉伸强度大，而且断裂伸长率高达1000％。因此选择PCL与PLA混合改性来制备生物可降解薄膜作为生物降解封箱胶带的基材层。
本发明的生物降解封箱胶带的基材层及胶粘层均选用生物降解材料，既能够在很大程度上减少环境污染，满足环保需求，整个覆膜过程无VOC排放，绿色环保，可以更大程度的降低环境污染；又能够简化生物降解封箱胶带的制备工艺，在双向拉伸形成基材层的工艺期间间涂布离型剂，利用双向拉伸时的热量同时对离型剂进行热固化形成离型层，同时制得复合了基材层与离型层的复合薄膜，相对传统加工工艺具有简单高效低能耗的特点。
本发明的生物降解封箱胶带的离型层由离型剂热固化制得，离型剂包括混合均匀的热固化水性聚硅氧烷树脂和水性热引发剂，热固化水性聚硅氧烷可以80℃-120℃下由引发剂引发聚合，迅速完成固化交联，形成表面能极低的离型层。
本发明摒弃传统的生物降解封箱胶带制备工艺，所述离型层由离型剂利用基材层双向拉伸的温度固化制得，在对基材层进行双向拉伸的过程中利用双向拉伸的温度在基材层上表面固化形成离型层，完成基材层双向拉伸后便得到包括基材层与离型层的复合薄膜，简化了传统工艺，加工生产效率及能源利用率得到大大提高。
本发明的生物降解封箱胶带的胶粘层也选用生物降解材料来制备，胶粘层由涂布于基材层表面的可降解天然橡胶胶粘剂形成，如水性天然胶乳、阿拉伯树胶胶粘剂等，有利于更大程度的消除环境污染。
附图说明
图1为生物降解封箱胶带侧面示意图；
图2为生物降解封箱胶带的制备工艺流程图；
图3为实施例1中采用生物降解封箱胶带制备设备进行制备生物降解封箱胶带流程图。
附图标记说明
10、生物降解封箱胶带；100：离型层；200：基材层；300：胶粘层；20：挤出机；30：模头；40：横拉机；50：第一涂胶机；51：第一进胶口；60：纵拉机；70：第二涂胶机；71：第二进胶口；80：收卷机。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接固定在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。当一个元件被认为是“安装在”另一个元件，它可以是直接安装在另一个元件或者可能同时存在居中元件。当一个元件被认为是“设在”另一个元件，它可以是直接设在另一个元件或者可能同时存在居中元件。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
参见图1所示，本发明一实施例提供了一种生物降解封箱胶带10，其包括依次层叠的离型层100、基材层200和胶粘层300。基材层200为PLA/PCL复合薄膜。
PLA/PCL复合薄膜由PLA颗粒、PCL颗粒和增塑剂经熔融塑炼、双向拉伸制得。熔融塑炼的温度为70℃-200℃，如70℃、100℃、150℃、200℃或者其他非整数度数。PLA颗粒与PCL颗粒的质量比为1:10-10:1，例如PLA颗粒与PCL颗粒的质量比为1:10、5:10、1:1、5:1、10:1或者其他比例等，PLA颗粒与PCL颗粒的质量比优选为1:1。
在一具体示例中，离型层100由离型剂热固化制得，离型剂包括混合均匀的热固化水性聚硅氧烷树脂和水性热引发剂。
在一具体示例中，热固化水性聚硅氧烷树脂为环氧基团或者丙烯酸酯基封端的水性聚硅氧烷，水性热引发剂的用量为占热固化水性聚硅氧烷树脂和水性热引发剂总质量的1-6wt％。
在一具体示例中，离型层100由离型剂利用基材层200双向拉伸的温度固化制得。
在一具体示例中，基材层200双向拉伸包括横向拉伸和纵向拉伸，离型层100由离型剂利用基材层200纵向拉伸的温度固化制得。纵向拉伸的温度为70℃-200℃，例如纵向拉伸的温度70℃、100℃、200℃或者其他非整数度数等。本发明的生物降解封箱胶带10的离型层100由离型剂热固化制得，离型剂包括混合均匀的热固化水性聚硅氧烷树脂和水性热引发剂，热固化水性聚硅氧烷可以80℃-120℃下由引发剂引发聚合，迅速完成固化交联，形成表面能极低的离型层100。
胶粘层300由涂布于基材层200表面的可降解天然橡胶胶粘剂形成，如水性天然胶乳、阿拉伯树胶胶粘剂等，可降解天然橡胶胶粘剂制成的胶粘层300有利于更大程度的消除环境污染。本发明的生物降解封箱胶带10的胶粘层300也选用生物降解材料来制备，胶粘层300由涂布于基材层200表面的可降解天然橡胶胶粘剂形成，如水性天然胶乳、阿拉伯树胶胶粘剂等，有利于更大程度的消除环境污染。
离型层100的厚度为14μm-28μm，例如离型层100的厚度为14μm、15μm、20μm、28μm或者其他非整数数值等，离型层100的厚度优选20μm。
上述的生物降解封箱胶带10既能解决现有生物降解封箱胶带10对环境造成污染的问题，又能降低生产耗能。本发明的生物降解封箱胶带10的基材层200采用生物降解材料PLA/PCL复合薄膜，解决了现有技术中生物降解封箱胶带10难以降解造成环境污染的问题，其中，聚乳酸(PLA)具有良好的生物降解性能和生物相容性能，但纯PLA存在热变形温度较低，硬而脆，耐冲击强度偏低、撕裂强度过低的缺点，若未进行改性处理，难以单独加工和使用。为此，本发明通过加入柔性组分制备改性PLA薄膜，优选PLA/PCL复合薄膜。聚ε-己内酯(PCL)熔点为61℃，玻璃化转变温度为-60℃，室温下为橡胶态，柔韧性优良，拉伸强度大，而且断裂伸长率高达1000％。因此本发明选择PCL与PLA混合改性来制备生物可降解薄膜作为生物降解封箱胶带10的基材层200。
本发明的生物降解封箱胶带10的基材层200及胶粘层300均选用生物降解材料，既能够在很大程度上减少环境污染，满足环保需求，整个覆膜过程无VOC排放，绿色环保，可以更大程度的降低环境污染；又能够简化生物降解封箱胶带10的制备工艺，在双向拉伸形成基材层200的工艺期间间涂布离型剂，利用双向拉伸时的热量同时对离型剂进行热固化形成离型层100，同时制得复合了基材层200与离型层100的复合薄膜，相对传统加工工艺具有简单高效低能耗的特点。
本实施例还提供了一种生物降解封箱胶带制备方法来制备得到的生物降解封箱胶带10。该生物降解封箱胶带制备方法包括如下步骤：
参见图2所示，S1：取基材层200，基材层200为改性PLA薄膜。步骤S1中的基材层200的制备方法包括如下步骤：将PLA颗粒、PCL颗粒和增塑剂熔融塑炼后制成PLA/PCL复合薄膜，即基材层200。PLA颗粒与PCL颗粒的质量比为1:10-10:1。PLA颗粒、PCL颗粒和增塑剂在70℃-200℃下熔融塑炼。
S2：将步骤S1中的基材层200进行横向拉伸，然后在其上表面涂布离型剂，再进行纵向拉伸，离型剂在纵向拉伸的温度下固化形成离型层100，离型层100与基材层200形成复合层；纵向拉伸的温度为70℃-200℃。步骤S2中的离型剂的制备方法包括如下步骤：将环氧基团或丙烯酸酯基封端的水性聚硅氧烷与水性热引发剂混合均匀，制得热固化水性聚硅氧烷，即离型剂。水性热引发剂的用量为1-6wt％。水性聚硅氧烷与水性热引发剂通过超声混合均匀。
S3：在步骤S2制得的复合层的下表面涂布胶粘剂形成胶粘层300。胶粘剂包括可降解天然橡胶胶粘剂，如水性天然胶乳、阿拉伯树胶胶粘剂等。
S4：收卷。
在其中一个实施例中，离型层100的厚度为14μm-28μm；胶粘层300的厚度为20μm-30μm。
实施例1
参见图3所示，本实施例通过生物降解封箱胶带10制备设备进行制备生物降解封箱胶带10。生物降解封箱胶带10制备设备包括顺序排列的挤出机20、模头30、横拉机40、第一涂胶机50、纵拉机60、第二涂胶机70以及收卷机80。具体包括如下步骤：
(1)配制离型剂
按表1中的配方取一定质量水性热固化聚硅氧烷，一定质量热引发剂，超声混合均匀，制备得到热固化聚硅氧烷树脂，即离型剂。其中过硫酸钾和过硫酸铵为自由基热引发剂。各配方对应的热固化硅氧烷树脂性能试验数据如表2。
表1热固化聚硅氧烷树脂的配方
表2不同配方热固化聚硅氧烷树脂的性能参数
(1)制备PLA/PCL片状材料
按表3配方取一定质量比的PLA颗粒、PCL颗粒以及增塑剂投入挤出机20中，在150℃下熔融塑炼，一段时间后挤出进去制片模具，出模冷却，制得PLA/PCL片状材料。其中邻苯二甲酸辛酯、邻苯二甲酸二异葵酯和甘油三乙酸酯为增塑剂。不同配方的PLA/PCL片状材料性能试验数据如表4。
表3制备PLA/PCL片状材料的配方
注：带*的配方为对照组。
表4不同配方的PLA/PCL片状材料的性能参数
在对照组SAM-20-1中，PLA组分用量的过多，导致适合片状材料进行双向拉伸的温度过高；而对照组SAM-1-20中，PLA组分用量的过少，导致了适合片状材料进行双向拉伸的温度过低，这样过高或过低的温度难以与热固化聚硅氧烷树脂固化温度匹配，不利于采用本发明封箱胶带制备方法制备封箱胶带。
(3)制备生物降解封箱胶带10
如图2-3所示，
按SAM-1-1配方也即PLA颗粒、PCL颗粒各500g，增塑剂邻苯二甲酸二辛酯100g，取好原料，投入挤出机20中，在150℃下熔融塑炼，一段时间后经模头30挤出，制得PLA/PCL片状材料，冷却后PLA/PCL片状材料通过横拉机40预热，在100℃，1mm/min下进行横向拉伸；
在第一涂胶机50的第一进胶口51加入PA-2热固化聚硅氧烷丙烯酸树脂，在PLA/PCL片状材料经横向拉伸后，在其上表面滚布20um的离型剂，进入纵拉机60，在100℃，1mm/min下，进行纵向拉伸，得到基材层200，其中离型剂固化形成离型层100，基材层200与离型层100形成复合层；
在第二涂胶机70的第二进胶口71加入可降解天然橡胶胶粘剂，在复合层的下表面辊覆25um的橡胶胶粘剂，固化形成粘连层，离型层100、基材层200以及粘连层组成生物降解封箱胶带10，如图1所示，生物降解封箱胶带10最后经收卷机80收卷。
上述的生物降解封箱胶带制备方法工艺简单、能够减少对薄膜性能产生影响。本发明的生物降解封箱胶带制备方法在双向拉伸形成基材层200的工艺期间涂布离型剂，利用双向拉伸时的热量同时对离型剂进行热固化形成离型层100，同时制得复合了基材层200与离型层100的复合层，最后涂布形成胶粘层300，相对传统的加工工艺，本发明的生物降解封箱胶带制备方法具有简单高效低能耗的特点，并且能够减少对薄膜性能产生影响。
本发明的生物降解封箱胶带制备方法制备得到的生物降解封箱胶带10的基材层200及胶粘层300均选用生物降解材料，如基材层200的改性PLA薄膜、离型剂的热固化水性聚硅氧烷，既能够满足本发明生物降解封箱胶带制备方法的要求，又能够在很大程度上减少环境污染，满足环保需求。本发明的生物降解封箱胶带制备方法无VOC排放，绿色环保，可以更大程度的降低环境污染。
本发明摒弃传统的生物降解封箱胶带10制备工艺，离型层100由离型剂利用基材层200双向拉伸的温度固化制得，在对基材层200进行双向拉伸的过程中利用双向拉伸的温度在基材层200上表面固化形成离型层100，完成基材层200双向拉伸后便得到包括基材层200与离型层100的复合薄膜，简化了传统工艺，加工生产效率及能源利用率得到大大提高。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种生物降解封箱胶带，其特征在于，包括依次层叠的离型层、基材层和胶粘层，所述基材层为PLA/PCL复合薄膜。
2.根据权利要求1所述的生物降解封箱胶带，其特征在于，所述PLA/PCL复合薄膜由PLA颗粒、PCL颗粒和增塑剂经熔融塑炼、双向拉伸制得，所述双向拉伸水平方向上的横向拉升和纵向拉升。
3.根据权利要求2所述的生物降解封箱胶带，其特征在于，所述PLA颗粒与PCL颗粒的质量比为1:10-10:1。
4.根据权利要求2所述的生物降解封箱胶带，其特征在于，所述熔融塑炼的温度为70℃-200℃。
5.根据权利要求2所述的生物降解封箱胶带，其特征在于，所述离型层由离型剂热固化制得，所述离型剂包括混合均匀的热固化水性聚硅氧烷树脂和水性热引发剂。
6.根据权利要求5所述的生物降解封箱胶带，其特征在于，所述热固化水性聚硅氧烷树脂为环氧基团或者丙烯酸酯基封端的水性聚硅氧烷，所述水性热引发剂的用量为1-6wt％。
7.根据权利要求5所述的生物降解封箱胶带，其特征在于，所述离型层由离型剂利用基材层双向拉伸的温度固化制得。
8.根据权利要求7所述的生物降解封箱胶带，其特征在于，所述离型层由离型剂利用基材层纵向拉伸时的温度固化制得。
9.根据权利要求8所述的生物降解封箱胶带，其特征在于，所述纵向拉伸的温度为70℃-200℃。
10.根据权利要求1-9任一项所述的生物降解封箱胶带，其特征在于，所述胶粘层由涂布于基材层表面的可降解天然橡胶胶粘剂形成。
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