CN111907178A - 一种高阻隔环保可降解咖啡胶囊盖膜及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及包装材料领域，具体涉及一种高阻隔环保可降解咖啡胶囊盖膜及其制备方法，解决了传统咖啡胶囊盖膜不能降解、对环境污染大的问题。其中，一种高阻隔环保可降解咖啡胶囊盖膜，由下至上包括无纺布层、设于无纺布层上的胶黏层、设于胶黏层上的纸基层以及设于纸基层上的水性阻隔层；所述无纺布层由聚乳酸无纺布制成；所述胶黏层由水性胶黏剂制成，所述水性胶黏剂为聚醋酸乙烯酯类胶黏剂；所述纸基层由牛皮纸制成；所述水性阻隔层由水性阻隔涂料制成，所述水性阻隔涂料为聚乙烯醇类涂料。本发明的高阻隔环保可降解咖啡胶囊盖膜具有环保可降解性以及高阻隔水氧性的优点。

Description

一种高阻隔环保可降解咖啡胶囊盖膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及包装材料技术领域，更具体的说，它涉及一种高阻隔环保可降解咖啡胶囊盖膜及其制备方法。
背景技术
咖啡胶囊英文名为coffee capsule，其与药用胶囊类似，是在咖啡胶囊的杯体中装入咖啡粉，与咖啡机配合使用。由于咖啡胶囊的杯体的质地较为坚硬，在高温下很好的保持原型，因此可以将高压水蒸气注入胶囊中，从而使咖啡在压力的作用下完全析出带有咖啡脂的、浓郁的浓缩咖啡。
咖啡胶囊一般是由塑料杯体及盖膜制成，为了保证咖啡胶囊在高温下仍能保持原型以及保留胶囊内部咖啡的香气，现有的咖啡胶囊的杯体通常是由具有很好阻隔性的聚丙烯材料制成的，但是由于咖啡胶囊属于一次性使用产品，咖啡胶囊使用后会产生大量的废弃塑料，对环境造成污染，因此，人们致力于研究可降解的咖啡胶囊；目前，已有可降解的咖啡胶囊杯体，然而咖啡胶囊的盖膜仍为铝箔材质，这就导致了使用咖啡胶囊时仍然会产生大量的不可降解物，造成环境污染。因此，研发一种可降解的咖啡胶囊盖膜材料是一个亟需解决的问题。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的第一个目的在于提供一种高阻隔环保可降解咖啡胶囊盖膜，其具有环保可降解性以及高阻隔水氧性的优点。
本发明的第二个目的在于提供一种高阻隔环保可降解咖啡胶囊盖膜的制备方法，其具有操作简单、生产效率高的优点。
为实现上述第一个目的，本发明提供了如下技术方案：一种高阻隔环保可降解咖啡胶囊盖膜，由下至上包括无纺布层、设于无纺布层上的胶黏层、设于胶黏层上的纸基层以及设于纸基层上的水性阻隔层；
所述无纺布层由聚乳酸无纺布制成；
所述胶黏层由水性胶黏剂制成，所述水性胶黏剂为聚醋酸乙烯酯类胶黏剂；
所述纸基层由牛皮纸制成；
所述水性阻隔层由水性阻隔涂料制成，所述水性阻隔涂料为聚乙烯醇类涂料。
通过采用上述技术方案，本发明的咖啡胶囊盖膜由无纺布层、胶黏层、纸基层以及阻隔层构成，聚乳酸无纺布是一种生物基材料，是由聚乳酸与天然纤维混纺，具有很好的可降解性；牛皮纸是以硫酸盐针叶木浆为原料制得的，同样具有很好的可降解性；聚乳酸无纺布与牛皮纸通过水性胶黏剂粘合，而牛皮纸上涂覆有具有高阻隔性的水性阻隔涂料，相较于传统的铝箔盖膜，其具有可降解性的优点，可以极大的缓解铝箔盖膜废弃物对环境的污染，而且设置的水性阻隔层具有很好的水氧阻隔性能，可以解决聚乳酸无纺布以及牛皮纸透水、透气性高的缺陷。将本发明制备材料用于咖啡胶囊盖膜时，同时具有可降解性以及阻隔水氧性的优点，从而有利于缓解环境污染的压力。
进一步地，所述聚乳酸无纺布的规格为20-50g/m2；所述牛皮纸的规格为40-100g/m2。
通过采用上述技术方案，在使用咖啡胶囊时，将咖啡胶囊置于咖啡机中，通过咖啡机的萃取头刺穿盖膜，水以高压的状态注入胶囊中，经由穿孔的盖膜，注入咖啡杯中，由一个塑料圆盘推穿胶囊上的盖膜，施以压力，将制好的咖啡注入杯子中。本发明的聚乳酸无纺布的规格为20-50g/m2，牛皮纸的规格为40-100g/m2，其克重与材料的厚度以及挺度有关，通过控制聚乳酸无纺布以及牛皮纸的厚度以及挺度，调整盖膜整体厚度，使其可以代替铝箔盖膜配合传统咖啡机，具有使用的广泛性。
进一步地，所述水性胶黏剂由如下重量份的原料制成：乙烯-醋酸乙烯酯共聚乳液40-45份、聚乙烯醇5-10份、聚乙烯醇缩丁醛2-3份、聚乙烯吡咯烷酮2-3份、邻羟基苯甲酸苯酯0.3-0.5份、消泡剂0.2-0.4份、杀菌剂0.06-0.1份、无水乙醇10-12份以及水20-25份。
通过采用上述技术方案，水性胶黏剂由乙烯-醋酸乙烯酯共聚物为主要原料，通过聚乙烯醇、聚乙烯醇缩丁醛、聚乙烯吡咯烷酮、邻羟基苯甲酸苯酯、消泡剂以及杀菌剂配合，制得水基胶黏剂，其对无纺布以及牛皮纸均具有很好的粘结性能，并且水性胶黏剂具有很好的防缩性能，在其干燥脱水后，无纺布以及牛皮纸仍然具有很好的硬挺性以及平整性，使得盖膜具有很好的外观平整性。
进一步地，所述水性胶黏剂采用如下方法制备：按照比例，将水加热至95-98℃，边搅拌边加入无水乙醇、乙烯-醋酸乙烯酯共聚乳液、聚乙烯醇、聚乙烯醇缩丁醛、聚乙烯吡咯烷酮以及邻羟基苯甲酸苯酯，以200-300r/min的速度搅拌20-30min，然后加入杀菌剂以及消泡剂，继续搅拌5-10min，冷却后，得到水性胶黏剂。
通过采用上述技术方案，将水加热后，与各组分共混，经搅拌得到水性胶黏剂，制备方法简单易操作。
进一步地，所述消泡剂为有机硅消泡剂。
通过采用上述技术方案，有机硅消泡剂的加入可以去除水性胶黏剂搅拌过程中产生的气泡，提高成膜性，从而有利于提高胶黏层的平整性。
进一步地，所述水性阻隔涂料由如下重量份的原料制成：聚乙烯醇30-35份、纳米蒙脱土3-5份、纳米二氧化钛2-3份、六偏磷酸钠0.05-0.1份、聚乙烯醇缩丁醛2-4份、乙醇溶液10-15份、阿拉伯胶1-2份、聚羟基脂肪酸酯2-4份、马来酸0.2-0.4份、消泡剂0.1-0.2份以及水。
进一步地，所述水性阻隔涂料采用如下方法制备：①以重量份数计，取30-35份聚乙烯醇以及50-60份水，升温至95-98℃，以200-300r/min的速度搅拌1-2h，得到聚乙烯醇溶液；取3-5份纳米蒙脱土、2-3份纳米二氧化钛、0.05-0.1份六偏磷酸钠以及20-30份水，以1000-2000r/min的速度搅拌20-40min，得到纳米悬浮液；取2-4份聚乙烯醇缩丁醛以及10-15份无水乙醇，以200-300r/min的速度搅拌20-30min，得到聚乙烯醇缩丁醛溶液；取1-2份阿拉伯胶以及8-10份水，升温至70-80℃，以100-200r/min搅拌20-30min，得到阿拉伯胶液；②取聚乙烯醇溶液，开启搅拌，调节转速为200-300r/min，在90-95℃的温度下，边搅拌边加入纳米悬浮液，搅拌20-30min后，加入聚乙烯醇缩丁醛溶液，继续搅拌10-20min后，加入阿拉伯胶液，搅拌20-30min；然后再加入2-4份聚羟基脂肪酸酯、0.2-0.4份马来酸以及0.1-0.2份消泡剂，在70-80℃的温度下，保温搅拌2-4h，冷却后，得到水性阻隔涂料。
通过采用上述技术方案，本发明的水性阻隔涂料的原料安全、低毒，作为食品包装材料不会对人体产生危害；聚乙烯醇、纳米蒙脱土以及纳米二氧化硅作为主要原料，其具有很好的水氧阻隔性；聚乙烯醇缩丁醛具有很好的附着力以及耐水性；阿拉伯胶是一种安全无害的增稠剂，具有很好的亲水亲油性；聚羟基脂肪酸酯是一种天然高分子生物可降解材料，并且与聚乳酸不同，其具有良好的气体阻隔性；由聚乙烯醇、纳米蒙脱土、纳米二氧化钛、六偏磷酸钠、阿拉伯胶、聚乙烯醇缩丁醛、乙醇、聚羟基脂肪酸酯、马来酸复配得到的水性阻隔涂料具有很好的阻隔水氧的作用，将其涂覆于牛皮纸上可以提高牛皮纸的阻隔水氧的能力，从而有效提高盖膜的水氧隔绝性能；并且由水性阻隔涂料形成的水性阻隔层具有一定的耐水性，当咖啡胶囊置于咖啡机中时，萃取头经过水性阻隔层并穿过盖膜，高压水注入盖膜的穿孔，而由于水性阻隔涂层具有一定的耐水性，短时间内可以防止水浸湿牛皮纸，从而使得牛皮纸仍然保持一定的挺性。
为实现上述第二个目的，本发明提供了如下技术方案：一种高阻隔环保可降解咖啡胶囊盖膜的制备方法，包括如下步骤：
S1、以牛皮纸为纸基层，在牛皮纸的一侧涂布水性阻隔涂料，将涂布有水性阻隔涂料的牛皮纸置于45-55℃的温度，固化24-48h，得到水性阻隔层；
S2、在牛皮纸远离水性阻隔层的一侧涂布水性胶黏剂，使其在60-70℃的温度下，干燥10-20min得到胶黏层；
S3、将聚乳酸无纺布覆合于牛皮纸的胶黏层上，然后使其在110-120℃的温度下，干燥2-4h，得到无纺布层；冷却、收卷、切割后得到咖啡胶囊盖膜。
通过采用上述技术方案，将牛皮纸预先涂布水性阻隔涂料得到水性阻隔层，使其牛皮纸具有阻隔水氧以及耐水性，然后在牛皮纸的另一侧涂布水性胶黏剂，在60-70℃的温度下，使得水性胶黏剂预干燥，形成胶黏层，然后将聚乳酸贴合于牛皮纸上，使得聚乳酸无纺布覆在牛皮纸的胶黏层，经过干燥后使得二者充分结合，从而得到具有可降解且有高阻隔性的咖啡胶囊。
进一步地，S1水性阻隔涂料的涂布量为1-3g/m2，S2水性胶黏剂的涂布量5-10g/m2。
通过采用上述技术方案，通过控制涂布量可以控制牛皮纸与无纺布之间的粘结强度。
进一步地，S3的覆合是指：使聚乳酸无纺布以100-200m/min的速度与牛皮纸的胶黏层接触，然后向聚乳酸无纺布施压，施压压力为0.15-0.25MPa。
通过采用上述技术方案，将聚乳酸无纺布覆合到牛皮纸上，将二者覆合，施压压力过小，则二者的粘结强度过低，施压压力过大，则易损坏无纺布以及牛皮纸。
综上所述，本发明相比于现有技术具有以下有益效果：
1.本发明的咖啡胶囊盖膜由无纺布层、胶黏层、纸基层以及阻隔层构成，相较于传统的铝箔盖膜，其具有可降解性的优点，可以极大的缓解铝箔盖膜废弃物对环境的污染，而且设置的水性阻隔层具有很好的水氧阻隔性能，可以解决聚乳酸无纺布以及牛皮纸透水、透气性高的缺陷；
2.本发明的水性胶黏剂对无纺布以及牛皮纸均具有很好的粘结性能，并且水性胶黏剂具有很好的防缩性能，在其干燥脱水后，无纺布以及牛皮纸仍然具有很好的硬挺性以及平整性，使得盖膜具有很好的外观平整性；此外水性胶黏剂的原料安全、低毒，不会对包装食品造成危害，将其咖啡胶囊用于咖啡机时，在高压热水的作用下，水性胶黏剂仍然具有很好的粘结性能，仍然很好的将无纺布以及牛皮纸粘结，使得盖膜具有很好的使用性能；
3.本发明在普通牛皮纸上涂布的水性阻隔涂料具有很好的阻隔水氧的作用，将其涂覆于牛皮纸上可以提高牛皮纸的阻隔水氧的能力，从而有效提高盖膜的水氧隔绝性能；并且由水性阻隔涂料形成的水性阻隔层具有一定的耐水性，当咖啡胶囊置于咖啡机中时，萃取头经过水性阻隔层并穿过盖膜，高压水注入盖膜的穿孔，而由于水性阻隔涂层具有一定的耐水性，短时间内可以防止水浸湿牛皮纸，从而使得牛皮纸仍然保持一定的挺性。
附图说明
图1是本实施例1的咖啡胶囊盖膜的层结构剖面示意图。
图中，1、无纺布层；2、胶黏层；3、纸基层；4、水性阻隔层。
具体实施方式
以下对本发明作进一步详细说明。
水性胶黏剂的制备例
以下制备例中的乙烯-醋酸乙烯酯共聚乳液选自北京东方是有化工有限公司提供的型号为BJ-707的VAE乳液；聚乙烯醇选自中国石化提供的牌号为1799的PVA100-27；聚乙烯醇缩丁醛选自德国可乐丽提供的型号为B30H的聚乙烯醇缩丁醛；聚乙烯吡咯烷酮选自江苏圣仑化工科技有限公司提供的K30聚乙烯吡咯烷酮；邻羟基苯甲酸苯酯由武汉华翔科洁生物技术有限公司提供；杀菌剂选自三河市霍夫曼化学品制造有限公司提供的型号为DefrosQB20的特殊功效杀菌剂；消泡剂选自济南宇涛化工有限公司提供的型号为YT-50B的有机硅消泡剂。
水性胶黏剂的制备例1：取20kg水，将其加热至95℃，边搅拌边加入10kg无水乙醇、40kg乙烯-醋酸乙烯酯共聚乳液、5kg聚乙烯醇、2kg聚乙烯醇缩丁醛、2kg聚乙烯吡咯烷酮以及0.3kg邻羟基苯甲酸苯酯，以200r/min的速度搅拌20min，然后加入0.06kg杀菌剂以及0.2kg消泡剂，继续搅拌5min，冷却后，得到水性胶黏剂。
水性胶黏剂的制备例2：取22.5kg水，将其加热至97℃，边搅拌边加入11kg无水乙醇、42.5kg乙烯-醋酸乙烯酯共聚乳液、7.5kg聚乙烯醇、2.5kg聚乙烯醇缩丁醛、2.5kg聚乙烯吡咯烷酮以及0.4kg邻羟基苯甲酸苯酯，以250r/min的速度搅拌25min，然后加入0.08kg杀菌剂以及0.3kg消泡剂，继续搅拌8min，冷却后，得到水性胶黏剂。
水性胶黏剂的制备例3：取25kg水，将其加热至98℃，边搅拌边加入12kg无水乙醇、45kg乙烯-醋酸乙烯酯共聚乳液、10kg聚乙烯醇、3kg聚乙烯醇缩丁醛、3kg聚乙烯吡咯烷酮以及0.5kg邻羟基苯甲酸苯酯，以300r/min的速度搅拌30min，然后加入0.1kg杀菌剂以及0.4kg消泡剂，继续搅拌10min，冷却后，得到水性胶黏剂。
水性阻隔涂料的制备例
以下制备例中的聚乙烯醇选自中国石化提供的牌号为1799的PVA100-27；纳米蒙脱土由山东泗水圣锋膨润土有限公司提供；纳米二氧化钛选自济南宝利金化工有限公司提供；六偏磷酸钠由山东振华工业股份有限公司提供的含量为68％；聚乙烯醇缩丁醛选自德国可乐丽提供的型号为B30H的聚乙烯醇缩丁醛；阿拉伯胶选自浙江中团生物技术有限公司提供的食品级阿拉伯胶；聚羟基脂肪酸酯为武汉华士特工业生物技术开发有限公司提供的聚羟基丁酸酯；消泡剂选自济南宇涛化工有限公司提供的型号为YT-50B的有机硅消泡剂。
水性阻隔涂料的制备例1：选自授权公告号为CN103382677B的中国专利，一种用于内衬纸涂布的高阻隔聚乙烯醇涂料及其制备方法的实施例1，首先将12千克聚乙烯醇加入81.5千克去离子水中，开启搅拌，转速为200转/分，升温到85℃保持1.5小时，使其完全溶解；然后降温至65℃，加入0.01千克乙醇、0.005千克磷酸、0.01千克马来酸和2.2千克甲醚化三聚氰胺树脂，反应2小时；再次降温至38℃，并将搅拌速度提至800转/分钟，继续添加2.19千克木聚糖及1.6千克甲醚化三聚氰胺树脂，0.8小时后反应完全；最后添加0.235千克乙烯亚胺、0.25千克二氧化硅，充分搅拌2小时后，静置，冷却，出料。
水性阻隔涂料的制备例2：①取10kg聚乙烯醇以及50kg水，升温至95℃，以200r/min的速度搅拌1h，得到聚乙烯醇溶液；取3kg纳米蒙脱土、2kg纳米二氧化钛、0.05kg六偏磷酸钠以及20kg水，以1000r/min的速度搅拌20min，得到纳米悬浮液；取2kg聚乙烯醇缩丁醛以及10kg无水乙醇，以200r/min的速度搅拌20min，得到聚乙烯醇缩丁醛溶液；取1kg阿拉伯胶以及8kg水，升温至70℃，以100r/min搅拌20min，得到阿拉伯胶液；
②取聚乙烯醇溶液，开启搅拌，调节转速为200r/min，在90℃的温度下，边搅拌边加入纳米悬浮液，搅拌20min后，加入聚乙烯醇缩丁醛溶液，继续搅拌10min后，加入阿拉伯胶液，搅拌20min；然后再加入2kg聚羟基脂肪酸酯、0.2kg马来酸以及0.1kg消泡剂，在70℃的温度下，保温搅拌2h，冷却后，得到水性阻隔涂料。
水性阻隔涂料的制备例3：①取12.5kg聚乙烯醇以及55kg水，升温至97℃，以250r/min的速度搅拌1.5h，得到聚乙烯醇溶液；取4kg纳米蒙脱土、2.5kg纳米二氧化钛、0.075kg六偏磷酸钠以及25kg水，以1500r/min的速度搅拌30min，得到纳米悬浮液；取3kg聚乙烯醇缩丁醛以及12.5kg无水乙醇，以250r/min的速度搅拌25min，得到聚乙烯醇缩丁醛溶液；取1.5kg阿拉伯胶以及9kg水，升温至75℃，以150r/min搅拌25min，得到阿拉伯胶液；
②取聚乙烯醇溶液，开启搅拌，调节转速为250r/min，在93℃的温度下，边搅拌边加入纳米悬浮液，搅拌25min后，加入聚乙烯醇缩丁醛溶液，继续搅拌15min后，加入阿拉伯胶液，搅拌25min；然后再加入3kg聚羟基脂肪酸酯、0.3kg马来酸以及0.15kg消泡剂，在75℃的温度下，保温搅拌3h，冷却后，得到水性阻隔涂料。
水性阻隔涂料的制备例4：①取15kg聚乙烯醇以及60kg水，升温至98℃，以300r/min的速度搅拌2h，得到聚乙烯醇溶液；取5kg纳米蒙脱土、3kg纳米二氧化钛、0.1kg六偏磷酸钠以及30kg水，以2000r/min的速度搅拌40min，得到纳米悬浮液；取4kg聚乙烯醇缩丁醛以及15kg无水乙醇，以300r/min的速度搅拌30min，得到聚乙烯醇缩丁醛溶液；取2kg阿拉伯胶以及10kg水，升温至80℃，以200r/min搅拌30min，得到阿拉伯胶液；
②取聚乙烯醇溶液，开启搅拌，调节转速为300r/min，在95℃的温度下，边搅拌边加入纳米悬浮液，搅拌30min后，加入聚乙烯醇缩丁醛溶液，继续搅拌20min后，加入阿拉伯胶液，搅拌30min；然后再加入4kg聚羟基脂肪酸酯、0.4kg马来酸以及0.2kg消泡剂，在80℃的温度下，保温搅拌4h，冷却后，得到水性阻隔涂料。
实施例
以下实施例中的聚乳酸无纺布由浙江恒月新材料股份有限公司提供的规格为20-50g/m2的聚乳酸无纺布；牛皮纸由东莞市昊疆合纸业有限公司提供的规格为40-100g/m2的食品级白牛皮纸。
实施例1：一种高阻隔环保可降解咖啡胶囊盖膜，参见图1，由下至上包括无纺布层1、设于无纺布层1上的胶黏层2、设于胶黏层2上的纸基层3以及设于纸基层3上的水性阻隔层4；无纺布层1由聚乳酸无纺布制成；胶黏层2由水性胶黏剂制成；纸基层3由牛皮纸制成；水性阻隔层4由水性阻隔涂料制成。
一种高阻隔环保可降解咖啡胶囊盖膜采用如下方法制备而得：
S1、以牛皮纸为纸基层，在牛皮纸的一侧涂布水性阻隔涂料，涂布量为1g/m2，将涂布有水性阻隔涂料的牛皮纸置于45℃的温度，固化24h，得到水性阻隔层；
S2、在牛皮纸远离水性阻隔层的一侧涂布水性胶黏剂，涂布量为5g/m2，使其在60℃的温度下，干燥10min得到胶黏层；
S3、使聚乳酸无纺布以100m/min的速度与牛皮纸的胶黏层接触，然后向聚乳酸无纺布施压，施压压力为0.15MPa，使聚乳酸无纺布覆合于牛皮纸的胶黏层上，然后使其在110℃的温度下，干燥2h，得到无纺布层；冷却、收卷、切割后得到咖啡胶囊盖膜；其中，聚乳酸无纺布的规格为20g/m2；所述牛皮纸的规格为40g/m2；水性阻隔涂料选自可乐丽提供的型号为EXCEVALAQ-4104的聚乙烯醇氧气阻隔涂料；水性胶黏剂选自芜湖市星光合成材料有限公司提供的型号为WX-505聚醋酸乙烯酯乳液。
实施例2：一种高阻隔环保可降解咖啡胶囊盖膜采用如下方法制备而得：
S1、以牛皮纸为纸基层，在牛皮纸的一侧涂布水性阻隔涂料，涂布量为2g/m2，将涂布有水性阻隔涂料的牛皮纸置于50℃的温度，固化36h，得到水性阻隔层；
S2、在牛皮纸远离水性阻隔层的一侧涂布水性胶黏剂，涂布量为7.5g/m2，使其在65℃的温度下，干燥15min得到胶黏层；
S3、使聚乳酸无纺布以150m/min的速度与牛皮纸的胶黏层接触，然后向聚乳酸无纺布施压，施压压力为0.20MPa，使聚乳酸无纺布覆合于牛皮纸的胶黏层上，然后使其在115℃的温度下，干燥3h，得到无纺布层；冷却、收卷、切割后得到咖啡胶囊盖膜；其中，聚乳酸无纺布的规格为35g/m2；所述牛皮纸的规格为70g/m2；水性阻隔涂料选自可乐丽提供的型号为EXCEVALAQ-4104的聚乙烯醇氧气阻隔涂料；水性胶黏剂选自芜湖市星光合成材料有限公司提供的型号为WX-505聚醋酸乙烯酯乳液。
实施例3：一种高阻隔环保可降解咖啡胶囊盖膜采用如下方法制备而得：
S1、以牛皮纸为纸基层，在牛皮纸的一侧涂布水性阻隔涂料，涂布量为3g/m2，将涂布有水性阻隔涂料的牛皮纸置于55℃的温度，固化48h，得到水性阻隔层；
S2、在牛皮纸远离水性阻隔层的一侧涂布水性胶黏剂，涂布量为10g/m2，使其在70℃的温度下，干燥20min得到胶黏层；
S3、使聚乳酸无纺布以200m/min的速度与牛皮纸的胶黏层接触，然后向聚乳酸无纺布施压，施压压力为0.25MPa，使聚乳酸无纺布覆合于牛皮纸的胶黏层上，然后使其在120℃的温度下，干燥4h，得到无纺布层；冷却、收卷、切割后得到咖啡胶囊盖膜；其中，聚乳酸无纺布的规格为50g/m2；所述牛皮纸的规格为100g/m2；水性阻隔涂料选自可乐丽提供的型号为EXCEVALAQ-4104的聚乙烯醇氧气阻隔涂料；水性胶黏剂选自芜湖市星光合成材料有限公司提供的型号为WX-505聚醋酸乙烯酯乳液。
实施例4：本实施例与实施例1的不同之处在于，水性阻隔涂料选自水性阻隔涂料的制备例1制备而得。
实施例5：本实施例与实施例1的不同之处在于，水性阻隔涂料选自水性阻隔涂料的制备例2制备而得。
实施例6：本实施例与实施例1的不同之处在于，水性阻隔涂料选自水性阻隔涂料的制备例3制备而得。
实施例7：本实施例与实施例1的不同之处在于，水性阻隔涂料选自水性阻隔涂料的制备例4制备而得。
实施例8：本实施例与实施例1的不同之处在于，水性胶黏剂选自连云港市映辉胶业有限公司提供的型号为BRJ-3904聚醋酸乙烯酯乳液。
实施例9：本实施例与实施例1的不同之处在于，水性胶黏剂选自水性胶黏剂的制备例1制备而得。
实施例10：本实施例与实施例1的不同之处在于，水性胶黏剂选自水性胶黏剂的制备例2制备而得。
实施例11：本实施例与实施例1的不同之处在于，水性胶黏剂选自水性胶黏剂的制备例3制备而得。
实施例12：本实施例与实施例1的不同之处在于，水性阻隔涂料选自水性阻隔涂料的制备例2制备而得，水性胶黏剂选自水性胶黏剂的制备例1制备而得。
性能测试
将实施例1-12制备的咖啡胶囊盖膜按照如下方法，对其性能进行测试，将测试结果示于表1。
1、剥离性能：根据GB/T8808-1988《软质复合塑料材料剥离试验方法》的A法对材料的剥离力进行测试，其试样调试环境温度为23±2℃，湿度为45％RH。
2、耐高温高湿性能：在试验之前，预先在试样置于湿度为85％RH、温度为60℃的温度下放置24h，然后根据GB/T8808-1988《软质复合塑料材料剥离试验方法》的A法，对其剥离力进行测试。
3、氧气透过率：根据GB/T19789-2005《包装材料塑料薄膜和薄片氧气透过性试验库伦计检测法》进行测试。
4、水蒸气透过率：根据GB/T21529-2008《塑料薄膜和薄片水蒸气透过率的测定》进行测试。
5、生物降解率：根据HJ/T209-2005《环境标志产品技术要求包装制品》测定16周后盖膜的生物降解率。
表1实施例1-12中咖啡胶囊盖膜性能测试表
Figure BDA0002502854580000091
Figure BDA0002502854580000101
根据表1数据可知，本发明制备的咖啡胶囊盖膜具有很好的生物降解性，在4个月的降解率可以达到95％以上，并且盖膜的氧气透过率小于0.7cm3/(m2·24h·0.1mPa)，水蒸气透过率小于0.5g/(m2·24h)，说明本发明的咖啡胶囊盖膜具有很好的水氧阻隔性能。
实施例5-7的水性阻隔涂料分别选自本发明水性阻隔涂料的制备例2-制备例4制备而得，相较于实施例1，盖膜的氧气透过率以及水蒸气透过率明显降低，并且生物降解率有所提高，说明本发明的水性阻隔涂料不仅具有很好的阻隔水氧的作用，而且其成分安全、易于被生物降解。
实施例8的水性胶黏剂为市售产品，实施例9-11的水性胶黏剂分别采用本发明的水性胶黏剂的制备例1-制备例3制备而得，本发明的盖膜由聚乳酸无纺布以及白牛皮纸粘合而成，相较于实施例1，盖膜的剥离力明显提高，尤其是高温高湿环境下的剥离力明显提高，在常温下以及高温高湿的环境下，仍然保持较好的剥离力，说明本发明的水性胶黏剂在常温以及高温高湿的环境下仍然具有很好的粘结力，适合咖啡胶囊的高温高湿的环境下使用；说明本发明的水性胶黏剂相较于传统胶黏剂，具有较高的粘结强度，尤其是在高温高湿环境下的粘结强度明显高于传统胶黏剂。此外，实施例8-实施例11中的氧气透过率以及水蒸气透过率略有下降，说明本发明的水性胶黏剂相较于传统胶黏剂，其对水氧具有一定的阻隔效果。
实施例12的水性阻隔涂料选自水性阻隔涂料的制备例2制备而得，水性胶黏剂选自水性胶黏剂的制备例1制备而得，相较于实施例1，盖膜不仅具有较低的水氧透过率以及生物降解性，而且盖膜在常温以及高温高湿环境下均具有优异的剥离力，说明同时采用本发明水性阻隔涂料的制备例2以及水性胶黏剂的制备例1时，盖膜的综合性能最佳。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (10)

1.一种高阻隔环保可降解咖啡胶囊盖膜，其特征在于：由下至上包括无纺布层、设于无纺布层上的胶黏层、设于胶黏层上的纸基层以及设于纸基层上的水性阻隔层；
所述无纺布层由聚乳酸无纺布制成；
所述胶黏层由水性胶黏剂制成，所述水性胶黏剂为聚醋酸乙烯酯类胶黏剂；
所述纸基层由牛皮纸制成；
所述水性阻隔层由水性阻隔涂料制成，所述水性阻隔涂料为聚乙烯醇类涂料。
2.根据权利要求1所述的一种高阻隔环保可降解咖啡胶囊盖膜，其特征在于：所述聚乳酸无纺布的规格为20-50g/m2；所述牛皮纸的规格为40-100g/m2。
3.根据权利要求1所述的一种高阻隔环保可降解咖啡胶囊盖膜，其特征在于：所述水性胶黏剂由如下重量份的原料制成：乙烯-醋酸乙烯酯共聚乳液40-45份、聚乙烯醇5-10份、聚乙烯醇缩丁醛2-3份、聚乙烯吡咯烷酮2-3份、邻羟基苯甲酸苯酯0.3-0.5份、消泡剂0.2-0.4份、杀菌剂0.06-0.1份、无水乙醇10-12份以及水20-25份。
4.根据权利要求3所述的一种高阻隔环保可降解咖啡胶囊盖膜，其特征在于：所述水性胶黏剂采用如下方法制备：按照比例，将水加热至95-98℃，边搅拌边加入无水乙醇、乙烯-醋酸乙烯酯共聚乳液、聚乙烯醇、聚乙烯醇缩丁醛、聚乙烯吡咯烷酮以及邻羟基苯甲酸苯酯，以200-300r/min的速度搅拌20-30min，然后加入杀菌剂以及消泡剂，继续搅拌5-10min，冷却后，得到水性胶黏剂。
5.根据权利要求3所述的一种高阻隔环保可降解咖啡胶囊盖膜，其特征在于：所述消泡剂为有机硅消泡剂。
6.根据权利要求1所述的一种高阻隔环保可降解咖啡胶囊盖膜，其特征在于：所述水性阻隔涂料由如下重量份的原料制成：聚乙烯醇30-35份、纳米蒙脱土3-5份、纳米二氧化钛2-3份、六偏磷酸钠0.05-0.1份、聚乙烯醇缩丁醛2-4份、乙醇溶液10-15份、阿拉伯胶1-2份、聚羟基脂肪酸酯2-4份、马来酸0.2-0.4份、消泡剂0.1-0.2份以及水。
7.根据权利要求6所述的一种高阻隔环保可降解咖啡胶囊盖膜，其特征在于：所述水性阻隔涂料采用如下方法制备：①以重量份数计，取30-35份聚乙烯醇以及50-60份水，升温至95-98℃，以200-300r/min的速度搅拌1-2h，得到聚乙烯醇溶液；取3-5份纳米蒙脱土、2-3份纳米二氧化钛、0.05-0.1份六偏磷酸钠以及20-30份水，以1000-2000r/min的速度搅拌20-40min，得到纳米悬浮液；取2-4份聚乙烯醇缩丁醛以及10-15份乙醇溶液，以200-300r/min的速度搅拌20-30min，得到聚乙烯醇缩丁醛溶液；取1-2份阿拉伯胶以及8-10份水，升温至70-80℃，以100-200r/min搅拌20-30min，得到阿拉伯胶液；
②取聚乙烯醇溶液，开启搅拌，调节转速为200-300r/min，在90-95℃的温度下，边搅拌边加入纳米悬浮液，搅拌20-30min后，加入聚乙烯醇缩丁醛溶液，继续搅拌10-20min后，加入阿拉伯胶液，搅拌20-30min；然后再加入2-4份聚羟基脂肪酸酯、0.2-0.4份马来酸以及0.1-0.2份消泡剂，在70-80℃的温度下，保温搅拌2-4h，冷却后，得到水性阻隔涂料。
8.一种如权利要求1-7任意一项所述的高阻隔环保可降解咖啡胶囊盖膜的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1、以牛皮纸为纸基层，在牛皮纸的一侧涂布水性阻隔涂料，将涂布有水性阻隔涂料的牛皮纸置于45-55℃的温度，固化24-48h，得到水性阻隔层；
S2、在牛皮纸远离水性阻隔层的一侧涂布水性胶黏剂，使其在60-70℃的温度下，干燥10-20min得到胶黏层；
S3、将聚乳酸无纺布覆合于牛皮纸的胶黏层上，然后使其在110-120℃的温度下，干燥2-4h，得到无纺布层；冷却、收卷、切割后得到咖啡胶囊盖膜。
9.根据权利要求8所述的一种高阻隔环保可降解咖啡胶囊盖膜的制备方法，其特征在于：S1水性阻隔涂料的涂布量为1-3g/m2，S2水性胶黏剂的涂布量5-10g/m2。
10.根据权利要求8所述的一种高阻隔环保可降解咖啡胶囊盖膜的制备方法，其特征在于：S3的覆合是指：使聚乳酸无纺布以100-200m/min的速度与牛皮纸的胶黏层接触，然后向聚乳酸无纺布施压，施压压力为0.15-0.25MPa。
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