CN112793272A - 一种复合包装膜及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种复合包装膜及其制备方法和应用，所述复合包装膜包括依次设置的印刷层、第一粘合层、第一分离层、阻隔层、第二分离层、第二粘合层和热封层；所述第一分离层、第二分离层的材料为水溶性高分子材料。通过在隔离层和粘合层之间设置分离层，使得所述复合包装膜通过沉浮分离法(水床)进行分离时，几十分钟之内即可完成复合膜中各层的分离，提高了各层材料的回收率；且所述分离层的设置，在内容物不含水以及使用过程中不接触水的情况下，具有与传统复合包装膜相同的性能，不需要用户进行转换，方便且环保。
Description
技术领域
本发明属于包装材料技术领域，具体涉及一种复合包装膜及其制备方法和应用。
背景技术
纸铝塑复合软包装应用广泛，是目前工业、食品、药品、医疗器械包装生产中的常用方式，其结构是由多种材质通过双组份粘合剂或锚涂剂结合熔融树脂复合而成，大多是在基底纸层结构中复合纯铝箔或高阻隔涂布或金属化薄膜、可热封薄膜，结合了三种材料的各自优点而成的一种多层包装材料，是一种应用广泛的包装材料。
CN106218049A公开了一种纸铝塑复合膜，包括：从外往内依次设置的印刷层、外膜层、第一粘合胶层、铝箔层、第二粘合胶层和热封层，所述第一粘合胶层和第二粘合胶层均包括下列重量份的组份：对苯二酚5～8份、丁腈胶20～28份、β-萘磺酸甲醛低缩合物3～5份、涤纶丝2～4份、负离子添加剂2～5份、马来酸酐接枝三元乙丙橡胶20～30份、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸酯钠盐3～5份、硼酸镁晶须1～3份，通过这个配方，可以使得粘合胶层抗老化性能好，提升了包装膜整体的使用寿命。
CN104594133A公开了一种纸铝塑复合易撕包装膜，包括依次紧贴的基底纸层、铝箔层和薄膜层，纸张层和铝箔层之间具有粘合树脂膜层；内层热封膜层表面贴覆水性热封胶层，所述内层热封膜层底面贴覆水性底涂层，并且内层面采用特殊的内封膜结合水性热封胶，开发了一种全新的包装易膜，使封口强度维持在一个恒定均匀的范围，保证撕口的易撕性、洁净性和完整性，是医疗辅助用品包装领域一个新的创新。
CN106364104A公开了一种纸铝塑复合无菌包装材料，包括铝箔，在所述铝箔的一面有第一粘合层，在铝箔的另一面有第二粘合层和聚乙烯热封层，在所述第一粘合层远离铝箔的一面粘合有纸质层，纸质层为不能直接提供印刷所需白度和平滑度指标的纸，在所述纸质层远离第一粘合层的一面设置有色聚烯烃层，选用不能直接提供印刷所需白度和平滑度指标的纸作为纸质层，并在纸质层远离第一粘合层的一面设置有色聚烯烃层，从而提供了一种不易破裂、印刷效果好、更加环保的纸铝塑复合无菌包装材料，具有构思巧妙、生产容易和生产成本低等特点。
但是，上述三种纸铝塑包装膜结构都包括粘合层，因为需要使用粘合层将隔离层、热封层等连接，形成热固型交联，进而形成不溶不融的连接层；这就导致包装废弃物材质间分离困难，无法回收，尤其是在塑料废弃物自动分离筛选设备上无法处理，包装废弃物只能通过化学法进行处理，受到纸张纤维类型、粘合剂类型等诸多因素的限制，且能耗高，使用范围窄；更多的则是采用焚烧处理，无法进行材料的循环利用。
因此，开发一种回收方便且性能优异的复合包装膜，提高复合包装膜中各层材料的回收率，是一项利国利民的技术革新。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种复合包装膜及其制备方法和应用，所述复合包装膜通过在粘合层和隔离层之间设置分离层，利用分离层的材料在水中溶解速度快的特点，提高了所述复合包装膜中印刷层、阻隔层和热封层材料的分离回收率；且具有与传统复合包装膜相同的机械性能，不需要用户进行包装材料的使用转换，具有很高的应用价值。
为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供一种复合包装膜，所述复合包装膜包括依次设置的印刷层、第一粘合层、第一分离层、阻隔层、第二分离层、第二粘合层和热封层；所述第一分离层、第二分离层的材料为水溶性高分子材料。
传统的复合包装膜没有分离层，通过粘合层来复合各层材料，层与层之间形成永久、牢固的结合，在包装物被废弃后，由于粘合层不能溶解，也不能被熔化，即使被粉碎成细小的碎片也保持了原有的多层复合结构，自动化筛选机无法利用密度和材料的均质特性将废弃物进行分离、筛选，所以被认为是无法进行物理分离的不可回收包装。而用化学法进行处理，受到纸张纤维类型、粘合剂类型等诸多因素的限制，且能耗高，使用范围窄。
然而，本发明提供的复合包装膜在所述第一粘合层和阻隔层、第二粘合层和阻隔层之间分别设置第一分离层和第二分离层，所述分离层具有很好的水溶性，可以使所述复合包装膜废弃粉碎后，通过沉浮分离法(水床)进行分离时，几十分钟之内完成复合膜中阻隔层、印刷层和热封层材料的分离，分离后的热封层由于比水轻，漂浮在介质溶液(常用自来水)的表面，而印刷层和阻隔层沉在底部，自然进行了分离，然后可通过不同密度的介质溶液来实现分离其他各层，尽管分离后的热封层、印刷层、隔离层的表面虽然仍残留有部分粘合剂和水溶性涂层，但其含量已经不超过材料本体的5％，完全在可处理的范围内。
另外，本发明中分离层表面张力高，在成膜后仍具有很高的表面张力，可以接受聚氨酯、丙烯酸酯等粘合剂和其他的涂层，在内容物不含水以及使用过程中不接触水的情况下，具有与传统复合包装膜相同的性能，不需要用户进行包装材料的使用转换。
本发明所述分离层涵盖第一分离层和第二分离层；下文涉及到相同描述，均具有相同的含义。
优选地，所述印刷层的克重为40～80g/m2，例如43g/m2、46g/m2、49g/m2、52g/m2、55g/m2、58g/m2、61g/m2、64g/m2、67g/m2、70g/m2、73g/m2、76g/m2或79g/m2，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
优选地，所述印刷层的材料包括铜版纸、双胶纸、医用纸或牛皮纸中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述第一粘合层和第二粘合层的厚度各自独立地为1～20μm，例如1.5μm、2μm、2.5μm、3μm、3.5μm、4μm、4.5μm、5μm、7μm、9μm、10μm、13μm、15μm、17μm或19μm，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
优选地，所述第一粘合层和第二粘合层的材料各自独立地包括聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、乙烯-丙烯酸共聚物、聚氨酯或沙林树脂中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述第一分离层和第二分离层的厚度各自独立地为0.5～3μm，例如0.7μm、0.9μm、1.1μm、1.3μm、1.5μm、1.7μm、1.9μm、2.1μm、2.5μm、2.7μm或2.9μm，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
优选地，所述第一分离层和第二分离层的材料包括聚乙烯醇。
作为本发明优选技术方案，分离层的材料选择聚乙烯醇，聚乙烯醇在成膜后具有很高的表面张力，可以接受聚氨酯、丙烯酸酯等粘合剂和其他的涂层，在内容物不含水以及使用过程中不接触水的情况下，具有与传统纸铝塑复合包装相同的机械性能，不需要用户进行转换，且聚乙烯醇还具有一定阻隔性能，可以提高所复合包装膜的阻气性。
优选地，所述阻隔层的厚度为5～30μm，例如7μm、9μm、11μm、13μm、15μm、19μm、21μm、23μm、25μm、27μm或29μm，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
优选地，所述阻隔层包括金属箔。
优选地，所述金属箔包括铝箔。
优选地，所述阻隔层还包括含有高阻隔涂层的聚酯薄膜和/或聚烯烃膜。
优选地，所述阻隔层还包括金属化的聚酯薄膜和/或聚烯烃膜。
优选地，所述热封层的厚度为25～150μm，例如30μm、40μm、50μm、60μm、70μm、80μm、90μm、100μm、110μm、120μm、130μm或140μm，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
优选地，所述热封层的材料包括聚丙烯和/或聚乙烯。
第二方面，本发明提供一种如第一方面所述复合包装膜的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
(1)将第一分离层和第二分离层的材料分别涂覆在阻隔层的两个表面，得到分离包装膜；将第一粘合层的材料涂覆在印刷层的表面，得到粘合印刷膜；
(2)将步骤(1)得到的分离包装膜的第一分离层和步骤(1)得到的粘合印刷膜的第一粘合层复合，得到多层复合膜；
(3)将第二粘合层的材料涂敷在步骤(2)得到的多层复合膜的第二分离层表面，得到初生包装膜；
(4)将步骤(3)得到的初生包装膜的第二粘合层与热封层复合，得到所述复合包装膜。
第三方面，本发明提供一种如第一方面所述复合包装膜在日化或工业包装中的应用。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
本发明提供的复合包装膜通过在隔离层和粘合层之间设置分离层，所述分离层的材料具有很好的水溶性，使得所述复合包装膜在废弃粉碎后，通过水床进行分离时，在30min内即可实现热封层和印刷层的完全分离，回收率可达100％，而现有技术提供的复合包装膜的分离时间大于60min，无法进行分离进而回收率为0％，可以说明本发明提供的复合包装膜可以提高各层材料的回收率；
另一方面，本发明提供的复合包装膜在内容物不含水以及使用过程中不接触水的情况下具有与传统复合包装膜相同的机械性能，不需要用户进行包装材料的使用转换，具有很高的应用价值。
附图说明
图1为本发明提供的复合包装膜的剖面结构示意图，其中，1-印刷层，2-第一粘合层，3-第一分离层，4-阻隔层，5-第二分离层，6-第二粘合层，7-热封层。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
实施例1
一种复合包装膜，剖面结构示意图如图1所示，其中，包括依次设置的印刷层1、第一粘合层2、第一分离层3、阻隔层4、第二分离层5、第二粘合层6和热封层7；
印刷层1为克重为60g/m2的铜版纸(Stora Enso，Lumiflex)；第一粘合层2为厚度为15μm的聚乙烯层(上海紫江彩印包装有限公司)；第一分离层3为厚度为1μm的聚乙烯醇涂层(日合成，EXCEVAL)；阻隔层4为厚度为15μm的铝箔(夏顺，AA8079/O)；第二分离层5为厚度为1μm的聚乙烯醇涂层(日合成，EXCELVAL)；第二粘合层6为厚度为15μm的聚乙烯层(上海紫江彩印包装有限公司)；热封层7为厚度为100μm的聚丙烯膜(美丰，MFF011)；
制备方法包括：
(1)将聚乙烯醇分别涂覆在阻隔层的两个表面，得到分离包装膜；将粘合层材料涂覆在印刷层的表面，得到粘合印刷膜；
(2)将步骤(1)得到的分离包装膜的第一分离层和步骤(1)得到的粘合印刷膜的第一粘合层复合，得到多层复合膜；
(3)将粘合层材料涂覆在步骤(2)得到的多层复合膜的第二分离层表面，得到初生包装膜；
(4)将步骤(3)得到的初生包装膜的第二粘合层与热封层复合，得到所述复合包装膜。
实施例2
一种复合包装膜，剖面结构与实施例1相同；
印刷层为克重为40g/m2的医用纸(Sappi，40gsm)；第一粘合层为厚度为10μm的乙烯-醋酸乙烯共聚物层(上海紫江彩印包装有限公司)；第一分离层为厚度为0.5μm的聚乙烯醇涂层(日合成，EXCEVAL)；阻隔层为厚度为12μm的金属化聚酯薄膜(通达，FW)；第二分离层为厚度为0.5μm的聚乙烯醇涂层(日合成，EXCEVAL)；第二粘合层为厚度为10μm的乙烯-醋酸乙烯共聚物层(上海紫江彩印包装有限公司)；热封层为厚度为25μm的聚乙烯层；
其制备方法与实施例1相同。
实施例3
一种复合包装膜，其剖面结构与实施例1相同；
印刷层1为克重为80g/m2的牛皮纸(合和、赤松)；第一粘合层为厚度为5μm的聚氨酯粘合剂涂层(NOVACOTE，SF2930)；第一分离层为厚度为3μm的聚乙烯醇涂层(日合成，EXCEVAL)；阻隔层为厚度为18μm的金属化聚烯烃膜(Jindal，MM488)；第二分离层为厚度为3μm的聚乙烯醇涂层(日合成，EXCEVAL)；第二粘合层为厚度为5μm的聚氨酯粘合剂涂层(NOVACOTE，SF735A/CA478)；热封层为厚度为150μm的聚乙烯膜(上海紫江彩印包装有限公司)；
其制备方法与实施例1相同。
实施例4
一种复合包装膜，其剖面结构与实施例1相同；
印刷层为克重为80g/m2的双胶纸(合和、金鹰)；第一粘合层为厚度为15μm的聚乙烯层；第一分离层为厚度为3μm的聚乙烯醇涂层(日合成，EXCEVAL)；阻隔层为厚度为15μm的铝箔(夏顺，AA8079/O)；第二分离层为厚度为3μm的聚乙烯醇涂层(日合成，EXCEVAL)；第二粘合层为厚度为5μm的聚氨酯粘合剂涂层(NOVACOTE，SF735A/CA478)；热封层为厚度为80μm的聚乙烯膜(上海紫江彩印包装有限公司)；
其制备方法与实施例1相同。
对比例1
一种复合包装膜，包括依次设置的印刷层(克重为60g/m2的铜版纸(Stora Enso，Lumiflex))，第一粘合层(厚度为15μm的聚乙烯层(上海紫江彩印包装有限公司))；阻隔层(厚度为15μm的铝箔(夏顺，AA8079/O))；第二粘合层(厚度为10μm的聚乙烯层(上海紫江彩印包装有限公司))和热封层(厚度为100μm的聚丙烯层(美丰，MFF011))；
制备方法包括：利用粘合层的材料将印刷层、阻隔层和热封层依次连接，得到所述复合包装膜。
对比例2
一种复合包装膜，包括依次设置的印刷层(克重为60g/m2的铜版纸(Stora Enso，Lumiflex))；第一粘合层(厚度为10μm的聚乙烯层(上海紫江彩印包装有限公司))；分离层(厚度为1μm的聚乙烯醇涂层(日合成，EXCEVAL))；阻隔层(厚度为15μm的铝箔(夏顺，AA8079/O))，第二粘合层(厚度为15μm的聚乙烯层(上海紫江彩印包装有限公司))和热封层(厚度为100μm的聚丙烯膜(美丰，MFF011))；
制备方法包括：将分离层的材料涂覆在在阻隔层的表面，通过第一粘合层将印刷层与阻隔层的分离层一侧进行粘结；通过第二粘合层将阻隔层的另一侧与热封层进行粘结，得到所述复合包装膜。
对比例3
一种复合包装膜，包括依次设置的印刷层(克重为60g/m2的铜版纸(Stora Enso，Lumiflex))；第一粘合层(厚度为15μm的聚乙烯膜(上海紫江彩印包装有限公司))；阻隔层(厚度为15μm的铝箔(夏顺，AA8079/O))；分离层(厚度为1μm的聚乙烯醇(日合成，EXCEVAL))；第二粘合层(厚度为15μm的聚乙烯(上海紫江彩印包装有限公司))和热封层(厚度为100μm的聚丙烯(美丰，MFF011))；
制备方法包括：将分离层的材料涂覆在阻隔层的表面，通过第一粘合层将印刷层与阻隔层的非分离层面进行粘接，通过第二粘合层将阻隔层的分离层面与热封层进行粘结，得到所述复合包装膜。
性能测试：
(1)剥离强度：按照GB/T 8808《软质复合塑料材料剥离试验方法热封强度》进行测试；
(2)热封强度：按照QB/T 2358《塑料薄膜包装袋热合强度试验方法》进行测试；
(3)分离时间、回收率和分离效果：①样品制备：取50cm×50cm的样品，样品从宽幅材料的左、中、右部位取样，将每张样品裁剪成100张0.5cm×5cm的样条，合计300张样条；分别在左、中、右部位的样条中任意取50张合计150张，混合后作为测试样条待用；②测试步骤：在安装有搅拌器的超级恒温槽中加入自来水，温度设定为25℃，开启搅拌器同时加热，待温度恒定至25±1℃时停止搅拌；加入待用的150张样条，开启搅拌器，设定搅拌速度为300rpm，按照每搅拌2min停止1min的重复方式运行；每次搅拌器停止时观察水面上是否有内层热封层单膜漂浮，恒温槽底部是否有阻隔层和纸张单膜，记录出现第一次漂浮物或纸张单膜的运行时间；连续运行60min后停止搅拌；将水面漂浮的内层热封层单膜收集并计数，数据为n；以第一次水面上出现内层热封层单膜且恒温槽底部出现有阻隔层铝箔和纸张单膜的时间作为分离时间T；以N＝n/150所得百分数N作为回收率；③综合分离时间和回收率来评价分离效果，评价标准如表1所示下：
表1
| 分离效果 | 优秀 | 良好 | 合格 | 不合格 |
| 分离时间T(min) | ≤28 | 28<V≤42 | 42<V≤60 | >60 |
| 回收率N(％) | ≥90 | 90>N≥70 | 70>N≥50 | <50 |
按照上述测试方法，对实施例1～4和对比例1～3提供的复合包装膜进行测试，测试结果如表2所示：
表2
按照表2数据可以看出：
本发明提供的复合包装膜通过设置第一分离层和第二分离层；一方面，使得所述复合包装膜具有很好的分离效果，在30min内即可实现热封层和印刷层的完全分离，且回收率可达100％；而现有技术(对比例1)提供的复合包装膜的分离时间大于60min，无法进行分离进而回收率为0％；对比例1和对比例2提供的复合包装膜因只包含一层分离层，无法完全将印刷层或热封层进行分离，进而分离时间也大于60min，并且只能回收印刷层(对比例1)或热封层(对比例2)的材料；
另一方面，通过比较实施例1～4和对比例1～3可以看出，通过在所述复合包装膜中设置分离层并不影响其剥离强度和热封强度；因此可以说明本发明提供的复合包装膜具有与传统复合包装膜相同的机械性能，不需要用户进行包装材料的使用转换，具有很高的应用价值。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明一种复合包装膜及其制备方法和应用的工艺方法，但本发明并不局限于上述工艺步骤，即不意味着本发明必须依赖上述工艺步骤才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (10)
1.一种复合包装膜，其特征在于，所述复合包装膜包括依次设置的印刷层、第一粘合层、第一分离层、阻隔层、第二分离层、第二粘合层和热封层；
所述第一分离层和第二分离层的材料为水溶性高分子材料。
2.根据权利要求1所述的复合包装膜，其特征在于，所述印刷层的克重为40～80g/m2；
优选地，所述印刷层的材料包括铜版纸、双胶纸、医用纸或牛皮纸中的任意一种或至少两种的组合。
3.根据权利要求1或2所述的复合包装膜，其特征在于，所述第一粘合层和第二粘合层的厚度各自独立地为1～20μm；
优选地，所述第一粘合层和第二粘合层的材料各自独立地包括聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、乙烯-丙烯酸共聚物、聚氨酯或沙林树脂中的任意一种或至少两种的组合。
4.根据权利要求1～3任一项所述的复合包装膜，其特征在于，所述第一分离层和第二分离层的厚度各自独立地为0.5～3μm。
5.根据权利要求1～4任一项所述的复合包装膜，其特征在于，所述第一分离层和第二分离层的材料包括聚乙烯醇。
6.根据权利要求1～5任一项所述的复合包装膜，其特征在于，所述阻隔层的厚度为5～30μm。
7.根据权利要求1～6任一项所述的复合包装膜，其特征在于，所述阻隔层包括金属箔；
优选地，所述金属箔包括铝箔；
优选地，所述阻隔层还包括含有高阻隔涂层的聚酯薄膜和/或聚烯烃膜；
优选地，所述阻隔层还包括金属化的聚酯薄膜和/或聚烯烃膜。
8.根据权利要求1～7任一项所述的复合包装膜，其特征在于，所述热封层的厚度为25～150μm；
优选地，所述热封层的材料包括聚丙烯和/或聚乙烯。
9.一种如权利要求1～8任一项所述复合包装膜的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
(1)将第一分离层和第二分离层的材料分别涂覆在阻隔层的两个表面，得到分离包装膜；将第一粘合层的材料涂覆在印刷层的表面，得到粘合印刷膜；
(2)将步骤(1)得到的分离包装膜的第一分离层和步骤(1)得到的粘合印刷膜的第一粘合层复合，得到多层复合膜；
(3)将第二粘合层的材料涂敷在步骤(2)得到的多层复合膜的第二分离层表面，得到初生包装膜；
(4)将步骤(3)得到的初生包装膜的第二粘合层与热封层复合，得到所述复合包装膜。
10.一种如权利要求1～8任一项所述复合包装膜在日化和工业包装中的应用。
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