CN112172372B - 一种无塑涂层复膜工艺以及无塑涂层复膜纸 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及纸张涂层复膜的技术领域，具体公开了一种无塑涂层复膜工艺以及无塑涂层复膜纸。一种无塑涂层复膜工艺包括以下工艺步骤：制膜、涂层、热压、回收；一种无塑涂层复膜纸通过该无塑涂层复膜工艺生产获得。本申请一种无塑涂层复膜纸可用于纸质彩色印刷品及纸盒，其具有易降解、易回收利用、耐用耐磨的优点；另外，本申请的制备方法具有工艺简单、节能环保、废料易处理的优点。
Description
技术领域
本申请涉及纸张涂层复膜的技术领域，更具体地说，它涉及一种无塑涂层复膜工艺以及无塑涂层复膜纸。
背景技术
西汉初年，政治稳定，思想文化活跃，人们对信息传播的需求日益增长，于是纸作为一种新型的书写材料应运而生。从古至今，纸一直扮演着传播信息的载体的角色，是文明的发展与传播不可或缺的一环。在现代社会商业化的推动下，纸张出现了各种各样的形式，有印刷纸、新闻纸、版纸等等，它们分别承担着各种各样的功能。
在商业社会中，为了提升商品外观的吸引力，常常会在商品表面印刷上一些美观的、引人注目的图案，而为了保护纸张表面的油墨不被刮落、更加耐用，一种涂层复膜工艺就应运而生，该工艺是通过在纸张油墨层表面紧密地复上一层耐刮的保护膜，实现对油墨层进行保护的效果。
然而，相关技术一般采用相对较廉价的PP膜对纸张进行复膜，而这种复有PP膜的纸张难以通过填埋与生物方法进行降解，也难以通过人工进行回收再利用，发明人认为这种纸张在倡导绿色生产、环保生活的今天将被逐渐淘汰，因此改进这种纸张势在必行。
发明内容
为了改善现有的涂层复膜纸难降解、难回收利用的问题，倡导绿色生产、环保生活的理念，本申请提供一种无塑涂层复膜工艺以及无塑涂层复膜纸。
第一方面，本申请提供一种无塑涂层复膜工艺，采用如下的技术方案：
一种无塑涂层复膜工艺，包括以下工艺步骤：
S1、制膜：制备特制薄膜；
S2、涂层：将所需要印刷的图案直接预涂或打印至所述特质薄膜上；
S3、热压：将所述特制薄膜对裱待印刷白纸，送入复膜机进行热压，图案转移至白纸上，获得纸张；
S4、回收：将热压后的纸张与所述特制薄膜分离，剥离回收所述特制薄膜，同时收卷印刷完毕的纸张；
其中，所述特制薄膜为PP-PU薄膜，由聚丙烯、聚氨酯制备而成，聚丙烯的质量分数为55-70%，聚氨酯的质量分数为30-45%。
通过采用上述技术方案，由于采用具有热转印能力的PP-PU薄膜对白纸进行复膜，使得预涂在薄膜上的图案能够转印至白纸上，完成对白纸的印刷，同时PP-PU薄膜剥离强度良好，剥离后纸张表面无粘结，涂层具有较强的耐刮耐磨性能，原因可能如下：PP-PU薄膜具有一定的热固性，同时存在一定的热塑性，当PP-PU薄膜接近软化点的时候，由于分子间的热运动较为活泼，PP-PU薄膜中的PU成分扩散至油墨层表面并固化为一层极性分子膜，而由于PP-PU薄膜基材以非极性的PP为主，使得纸张表面的形成的PU分子层与PP-PU薄膜间存在疏水作用力，PP-PU薄膜与纸张的剥离强度适中，便于PP-PU薄膜的剥离，将PU分子层固定于油墨层表面，从而使得纸张表面的油墨层得到了保护，耐刮耐磨。同时由于该特制薄膜具有易剥离的特性，能实现成品纸张上不存在复膜的效果，因此当纸张使用完毕进行废弃的时候，由于纸张为普通植物纤维纸张，相比于普通具有复膜存在的纸张，本申请公开的无塑涂层复膜工艺所生产的纸张更易于降解与回收再利用。同时，本申请公开的无塑涂层复膜工艺步骤简单，且在生产过程中将后续所需要处理的废料复膜预先进行剥离，如此便于直接对废料复膜进行再生或降解处理，从而获得了工艺简单、废料易处理的效果。
优选的，所述PP-PU薄膜中的聚丙烯的质量分数为62-66%，聚氨酯的质量分数为34-38%，所述PP-PU薄膜的比重为0.91-0.925，厚度为0.015-0.018mm。
通过采用上述技术方案，纸张表面的图案完整度高，美观性强，原因可能是因为该比例下的PP-PU薄膜于油墨层间的结合强度较高，当剥离PP-PU薄膜后，纸张表面固化的PU分子层的分子间引力小于油墨层分子间的斥力，使得图案保持完整。
优选的，所述步骤S1包括以下步骤：
S1.1、将PP基材加热至黏流态，并与PU基材混合均匀，得到PP-PU混合基材；
S1.2、将所述PP-PU混合基材通过挤出、流延、拉膜，得到所述PP-PU薄膜，挤出温度为120-140℃，流延温度为130-140℃，拉伸速率为5-5.3m/min，拉伸应变为400-500%。
由于PP属于缩聚物，PU属于加聚物，原本两者需要通过嵌段或接枝的方式进行性能优化与结合，而通过采用上述技术方案，能保持PP-PU薄膜的结合力，同时也保持了二者结合的不稳定性，使得PP-PU薄膜在热压的步骤中实现转印图案并固化PU分子层的效果。
优选的，所述步骤S1.1包括以下步骤：
S1.1.1、在保护气体气氛下将PP基材加热至黏流态；
S1.1.2、在保护气体气氛下预热PU基材；
S1.1.3、在保护气体气氛下一边将PU基材均匀加入至黏流态的PP基材中，一边进行搅拌，得到PP-PU黏流态混合基材；
所述步骤S1.2包括以下步骤：
S1.2.1、将所述PP-PU黏流态混合基材挤出、流延、拉膜，得到厚度均匀的PP-PU薄膜，挤出温度为120-140℃，流延温度为130-140℃，拉伸速率为5-5.3m/min，拉伸应变为400-500%。
通过采用上述技术方案，增加了PP和PU的结合度，并提高了PP-PU薄膜的延展性，降低了PP-PU薄膜的厚度，同时减小了PP和PU的消耗量，降低了生产成本，并实现了节能环保的效果。
优选的，所述复膜机在热压之前进行预热，预热温度为90-100℃。
通过采用上述技术方案，避免了送料时白纸与PP-PU薄膜等待升温时间，加快了工艺速率，同时也提高了PP-PU薄膜与油墨间的结合力，使得成品纸张的表面质量更佳。
优选的，其特征在于：所述步骤S3中，复膜机的热压温度为93-96℃。
通过采用上述技术方案，一方面，复膜刚好能与纸张发生粘结实现转印效果，同时也避免了由于过高的温度使得纸张出现卷曲的现象；另一方面，相比于常规的热转印工艺所需要的130-150℃的热压温度，本申请公开的无塑涂层复膜工艺所需要的热压温度更低，具有节能环保的效果。
优选的，所述步骤S3中，送样速度为40-50m/min。
通过采用上述技术方案，既保证了复膜转印的效果，也保证了生产效率。
第二方面，本申请提供一种无塑涂层复膜纸，采用如下的技术方案：
一种无塑涂层复膜纸，通过本申请公开的一种无塑涂层复膜工艺制得。
通过采用上述技术方案，生产出的无塑涂层复膜纸具有易降解、易回收利用、耐用耐磨的优点。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、本申请的一种无塑涂层复膜工艺，通过简单的工艺步骤印刷复膜纸张并剥离复膜纸张上的复膜，使得复膜便于后续处理，且纸张易于降解与回收再利用，因此获得了工艺简单、废料易处理的效果；
2、由于本申请采用PP-PU薄膜作为特制薄膜进行复膜，由于PP-PU薄膜具有一定的热固性，同时存在一定的热塑性，当PP-PU薄膜接近软化点的时候，由于分子间的热运动较为活泼，PP-PU薄膜中的PU成分扩散至油墨层表面并固化为一层极性分子膜，而由于PP-PU薄膜基材以非极性的PP为主，使得纸张表面的形成的PU分子层与PP-PU薄膜间存在疏水作用力，PP-PU薄膜与纸张的剥离强度适中，便于PP-PU薄膜的剥离，将PU分子层固定于油墨层表面，从而获得了保护纸张表面的油墨层的效果；
3、本申请中优选采用93-96℃的热压温度、40-50m/min的送样速度，由于热压温度相对更低，同耗能下印刷量更大，因此获得了节能环保的效果。
具体实施方式
以下结合实施例1-12与对比例1-6对本申请作进一步详细说明。
表1 原料、型号与来源
| 原料 | 型号 | 来源 |
| 聚丙烯 | CAS：9003-07-0 | 湖北诺纳科技有限公司 |
| 聚氨酯 | CAS：51852-81-4 | 上海曙灿实业有限公司 |
| 液体石蜡 | CAS：8042-47-5 | 武汉华翔科洁生物技术有限公司 |
| 玉米淀粉 | 工业级 | 吴江天诚化工有限公司 |
| 聚乳酸 | 5032097TZ | 美国NatureWorks |
| 硬脂酸锌 | X66 | 石家庄江恒化工科技有限公司 |
| 复膜机 | HM-FM-F3300X10000MM | 苏州海曼机械设备有限公司 |
原料和/或中间体的制备例
制备例1
一种PP-PU薄膜，通过以下步骤制成：
S1、按质量比55:45取PP母粒和PU，在氮气气氛下将PP基材加热至黏流态，同时预热PU至相同温度；
S2、在氮气气氛下一边将PU基材均匀加入至黏流态的PP基材中，一边进行搅拌，得到PP-PU黏流态混合基材；
S3、采用流延法，将PP-PU黏流态混合基材在120℃下挤出制膜，流延温度为130℃，拉伸速率为5m/min，拉伸应变为500%，得到厚度为0.018mm、比重为0.925的PP-PU薄膜。
制备例2
与制备例1不同之处在于，PP母粒与PU的质量比为70:30，挤出温度为115℃，流延温度为124℃，拉伸速率为5m/min，拉伸应变为500%。
制备例3
与制备例1不同之处在于，PP母粒与PU的质量比为62:38，挤出温度为116℃，流延温度为126℃，拉伸速率为5m/min，拉伸应变为500%。
制备例4
与制备例1不同之处在于，PP母粒与PU的质量比为64:36，挤出温度为118℃，流延温度为127℃，拉伸速率为5m/min，拉伸应变为500%。
制备例5
与制备例1不同之处在于，PP母粒与PU的质量比为66:34，挤出温度为119℃，流延温度为128℃，拉伸速率为5m/min，拉伸应变为500%。
制备例6
一种PP-淀粉接枝薄膜，按重量份数，通过如下步骤制成：
S1、取80份PP母粒、5份液体石蜡，混合2min，得到混合物A；
S2、在80℃下干燥玉米淀粉4h，取干燥后玉米淀粉20份，加入混合物A中混合3min，得到混合物B；
S3、向混合物B中加入3份相容剂、2份偶联剂，混合3min，得到混合物C；
S4、将混合物C加入挤出机，采用流延法在170℃下，对混合物C进行挤出制膜，流延温度为176℃，拉伸速率为2.4m/min，拉伸应变为200%，得到PP-淀粉接枝薄膜。
制备例7
一种PLA-PP薄膜，按重量份数，通过如下步骤制成：
S1、在75℃下干燥PLA 6h，在80℃下干燥PP 2h，取70份干燥后PLA、20份干燥后PP、1.5份硬脂酸锌高速混合15min，得到混合物X；
S2、将混合物X在180℃下熔融后，加入挤出机，采用流延法对混合物X进行挤出制膜，流延温度为190℃，拉伸速率为3.8m/min，拉伸应变为400%，得到PLA-PP薄膜。
实施例
实施例1
一种无塑涂层复膜纸，由以下步骤制成：
S1、调制涂料，搅拌均匀；
S2、在计算机上设定好需要印刷的图案或图片；
S3、将图案或图片打印至制备例1中的PP-PU薄膜上；
S4、将PP-PU薄膜对裱待印刷的白纸，送入复膜机中进行热压，热压温度为100℃，送样速度为53m/min；
S5、利用回收装置将复膜机出料口的纸张与PP-PU薄膜分离，剥离回收PP-PU薄膜的同时收卷印刷完毕的纸张，得到无塑涂层复膜纸。
实施例2
与实施例1的不同之处在于，步骤S3中所用的PP-PU薄膜为制备例2中的PP-PU薄膜。
实施例3
与实施例1的不同之处在于，步骤S3中所用的PP-PU薄膜为制备例3中的PP-PU薄膜。
实施例4
与实施例1的不同之处在于，步骤S3中所用的PP-PU薄膜为制备例4中的PP-PU薄膜。
实施例5
与实施例1的不同之处在于，步骤S3中所用的PP-PU薄膜为制备例5中的PP-PU薄膜。
实施例6
与实施例3的不同之处在于，步骤S4包括以下步骤：
S4.1、预热复膜机，预热温度为90℃；
S4.2、调试复膜机，送样速度为5m/min；
S4.3、送入复膜机中进行热压，热压温度为100℃，送样速度为53m/min。
实施例7
与实施例6的不同之处在于，步骤S4.3中，热压温度为93℃。
实施例8
与实施例6的不同之处在于，步骤S4.3中，热压温度为94.5℃。
实施例9
与实施例6的不同之处在于，步骤S4.3中，热压温度为96℃。
实施例10
与实施例7的不同之处在于，步骤S4.3中，送样速度为40m/min。
实施例11
与实施例7的不同之处在于，步骤S4.3中，送样速度为45m/min。
实施例12
与实施例7的不同之处在于，步骤S4.3中，送样速度为50m/min。
对比例
对比例1
一种无塑涂层复膜纸，由以下步骤制成：
S1、在空白纸面上涂布环氧树脂粘结剂，得到预涂纸；
S2、将PP薄膜覆盖在预涂纸纸面上，用毛刷、批刀或滚筒驱除PP薄膜下方的空气，将PP薄膜压平；
S3、待PP薄膜和预涂纸面粘结后，再在PP薄膜的表面上施涂PU涂料；
S4、剥离PP薄膜，得到无塑涂层复膜纸。
对比例2
一种无塑涂层复膜纸，由印刷机直接对空白纸张印刷制得。
对比例3
一种无塑涂层复膜纸，与实施例12的不同之处在于，在步骤S3中将图案或图片打印至制备例6中的PP-淀粉接枝薄膜上。
对比例4
一种无塑涂层复膜纸，与实施例12的不同之处在于，在步骤S3中将图案或图片打印至制备例7中的PLA-PP薄膜上。
对比例5
一种无塑涂层复膜纸，与实施例12的不同之处在于，在步骤S3中将图案或图片打印至空白纸张上。
对比例6
一种无塑涂层复膜纸，由以下步骤制成：
S1、将热转印膜固定在热转印机上，进行热转印，热压温度为200℃，热压30s，得到印膜；
S2、将印膜转印在空白纸面，然后撕去印膜，得到半成品纸张；
S3、将半成品纸张放置于80℃的烘箱内进行热固化1h，得到无色涂层复膜纸。
性能检测试验
按照GB/T7705-2008中的墨层光泽度检验方法、墨层耐磨性、墨层上光后印面的耐磨性检验方法对实施例1-12、对比例1-6中所有的复膜纸样品进行检验；
检测方法/试验方法
电脑上原设图案与样品印面图案比对，进行图案完整性记录，完整记为“完整”，变形记为“变形”，缺失记为“缺失”；
对样品印面图案裂纹数量进行记录并统计。
表2 样品光泽度、耐磨性、完整度与裂纹数统计
| 样品来源 | 光泽度（%） | 耐磨性（%） | 完整度 | 裂纹数 |
| 实施例1 | 51 | 94 | 变形 | 3 |
| 实施例2 | 53 | 98 | 完整 | 1 |
| 实施例3 | 64 | 99 | 完整 | 0 |
| 实施例4 | 64 | 99 | 完整 | 0 |
| 实施例5 | 63 | 99 | 完整 | 0 |
| 实施例6 | 68 | 99 | 完整 | 0 |
| 实施例7 | 73 | 99 | 完整 | 0 |
| 实施例8 | 73 | 99 | 完整 | 0 |
| 实施例9 | 74 | 99 | 完整 | 0 |
| 实施例10 | 79 | 99 | 完整 | 0 |
| 实施例11 | 79 | 99 | 完整 | 0 |
| 实施例12 | 79 | 99 | 完整 | 0 |
| 对比例1 | 13 | 0 | 缺失 | 无法统计 |
| 对比例2 | 33 | 32 | 完整 | 0 |
| 对比例3 | 20 | 0 | 缺失 | 无法统计 |
| 对比例4 | 38 | 0 | 缺失 | 无法统计 |
| 对比例5 | 79 | 99 | 变形 | 0 |
| 对比例6 | 75 | 53 | 完整 | 0 |
结合实施例1和对比例1-2并结合表2可以看出，通过本申请公开的复膜工艺生产无塑涂层复膜纸，可以提高纸张的光泽度与耐磨性，这是因为本申请公开的工艺生产的无塑涂层复膜纸在纸张表面形成了一层PU分子层，其具有良好光泽度与对油墨的优秀的保护能力。
结合实施例1-2和实施例3-5并结合表2可以看出，当PP和PU的比例合适时，印刷的图案质量更高，不易发生变形或开裂，而且光泽度也得到了提升，这是因为合适的PP、PU配比可以增强PU分子层与油墨层的结合能力，使得印刷的图案更完整，强度更高，不易开裂。
结合实施例3和实施例6并结合表2可以看出，经过预热后PP-PU薄膜与纸张粘结更佳，使得纸张印面的光泽度得到了提高。
结合实施例6和实施例7-9并结合表2可以看出，选择适合的热压温度能提高PP-PU薄膜与纸张之间的粘结性能，使得纸张印面的光泽度得到了提高。
结合实施例7和实施例10-12并结合表2可以看出，送样速度不宜过快，适合的送样速度能保证PP-PU薄膜与纸张之间的粘结性能，使得纸张印面的光泽度得到保障。
结合实施例12和对比例3-4并结合表2可以看出，实施例12纸张样品的光泽度、耐磨性以及团完整度均优于对比例3-4，这是因为相比于实用PP-淀粉接枝薄膜或者PLA-PP薄膜，PP-PU薄膜具有更好的热转印能力和易剥离的特性。
结合实施例12和对比例5并结合表2可以看出，若不在薄膜上进行预涂，图案将会发生变形，这是由于PP-PU薄膜与位于纸面上的涂料的粘结力差于PP-PU薄膜与涂料直接接触的粘接力，因此按照指定工艺步骤进行加工能使成品无塑涂层复膜纸具有更佳的图案完整度，使其更具有商业价值。
结合实施例12和对比例6并结合表2可以看出，采用普通的热转印技术确实能生产无塑涂层复膜纸，但本申请公开的工艺所生产的无塑涂层复膜纸耐磨性要优于采用普通热转印技术所生产的无塑涂层复膜纸，且工艺中要求的热压温度更低，更佳节能环保。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，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，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (5)
1.一种无塑涂层复膜工艺，其特征在于，包括以下工艺步骤：
S1、制膜：制备PP-PU薄膜，所述PP-PU薄膜由聚丙烯、聚氨酯制备而成，聚丙烯的质量分数为62-66%，聚氨酯的质量分数为34-38%，所述PP-PU薄膜的比重为0.91-0.925，厚度为0.015-0.018mm；
S2、涂层：将所需要印刷的图案直接预涂或打印至所述PP-PU薄膜上；
S3、热压：将所述PP-PU薄膜对裱待印刷白纸，送入复膜机进行热压，图案转移至白纸上，获得纸张；
S4、回收：将热压后的纸张与所述PP-PU薄膜分离，剥离回收所述PP-PU薄膜，同时收卷印刷完毕的纸张；
其中，步骤S1中，PP-PU薄膜的制备具体包括以下步骤：
S1.1、按一定质量比取PP母粒和PU，在氮气气氛下将PP基材加热至黏流态，同时预热PU至相同温度；
S1.2、在氮气气氛下一边将PU基材均匀加入至黏流态的PP基材中，一边进行搅拌，得到PP-PU黏流态混合基材；
S1.3、采用流延法，将PP-PU黏流态混合基材在115-120℃下挤出制膜，流延温度为124-130℃，拉伸速率为5m/min，拉伸应变为500%。
2.根据权利要求1所述的一种无塑涂层复膜工艺，其特征在于：所述复膜机在热压之前进行预热，预热温度为90-100℃。
3.根据权利要求1所述的一种无塑涂层复膜工艺，其特征在于：所述步骤S3中，复膜机的热压温度为93-96℃。
4.根据权利要求1所述的一种无塑涂层复膜工艺，其特征在于：所述步骤S3中，复膜机的送样速度为40-50m/min。
5.一种无塑涂层复膜纸，其特征在于：通过权利要求1-4任一所述的一种无塑涂层复膜工艺制得。
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