CN113696563A - 一种印刷覆膜技术的环保材料及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种印刷覆膜技术的环保材料及制备方法，环保材料包括内层膜和表层膜，内层膜包括：12～25份的淀粉，20～60份的聚乙烯醇，1～3份的壳聚糖，2～6份的明胶，1～3份的纤维素，10～15份的地瓜粉，120～250份的水，0.3～0.8份的纳米二氧化钛粉末，0.2～0.4份的纳米二氧化硅粉末，0.1份的氧化镁粉末，10～16份的乳化剂，1～2份的没食子酸，0.5～0.8份的炭黑，1～1.5份的植物油，0.2～0.3份的分散剂、0.8～1.8份的交联剂；表层膜包括：35～65份的聚乙烯醇，20～30份的聚碳酸酯，2～6份的明胶，12～20份的纳米三氧化二铝粉末，2～6份的纳米二氧化硅粉末，1～3份的氧化钙粉末。本发明覆膜结构分为内层膜和外层膜，均由可降解原料组成，内层膜中掺入了强化膜强度的材料，在确保覆膜具有可降解特性的同时，提高了覆膜的拉伸强度。

Description

一种印刷覆膜技术的环保材料及制备方法
技术领域
本发明属于印刷覆膜材料技术领域，更具体地说，本发明涉及一种印刷覆膜技术的环保材料及制备方法。
背景技术
覆膜工艺是印刷之后的一种表面加工工艺，又被人们称为印后过塑、印后裱胶，是指用覆膜机在印品的表面覆盖一层0.012～0.020mm厚的透明塑料薄膜而形成一种纸塑合一的产品加工技术。一般来说，根据所用工艺可分为即涂膜、预涂膜两种，根据薄膜材料的不同分为亮光膜、亚光膜两种。由于覆膜处理后的印刷品表面更加平滑、光亮、耐污、耐水、耐磨，书刊封面的色彩更加鲜艳夺目且不易被损坏，印刷品的耐磨性、耐折性、抗拉性和耐湿性都得到了很大程度得到加强，保护了各类印刷品的外观效果，提高了使用寿命。最制得一提的就是，覆膜可以很大程度弥补印刷产品的质量缺陷，许多在印刷过程中出现的表观缺陷，经过覆膜以后，都可以被遮盖。由于覆膜工艺处理后的印刷品具有上述优点，所以目前国内大多数图书、期刊、纸箱、挂历和海报等都在印刷完成后进行覆膜处理。但是覆膜后的印刷纸类产品也存在一些问题，例如由于纸面上进行了覆膜处理，且现有的覆膜难以降解，这就对纸张的回收再利用带来了难题，若要进行回收再利用就需要将纸张和塑料覆膜分离；如果选择不回收再利用，直接将纸张当成垃圾处理，又会造纸张的浪费，造成无法估计的经济损失；同时，在覆膜加工生产中也会造成环境污染，并且会产生大量难以降解的废料。
因此，为了减少覆膜纸张对环境造成的污染，使印刷覆膜更加利于环保，就需要对印刷覆膜的材料进行改进。塑料膜的降解率与含碳量成反比，即塑料膜的含碳量越高，降解率就越低，反之越高。向塑料薄膜中添加一定量改性淀粉、壳聚糖、玉米蛋白质或者改性纤维素后，薄膜的降解率会有一定程度的提高，目前降解塑料膜的降解率水平在16％左右，而向塑料薄膜中添加一定量的改性淀粉后，塑料薄膜的降解率总体为30％左右。但是目前加入上述物质的可降解薄膜在加工性能、机械强度、拉伸强度、保护性能方面和普通塑料薄膜相比，存在明显不足。正是由于目前的可降解塑料薄膜的加工性能、机械强度和拉伸强度存在不足，因而目前的各类可降解塑料薄膜很难被运用到印刷覆膜工艺中。因此，就需要一种加工性能、机械强度和拉伸强度好，能够运用到印刷覆膜工艺中的可降解塑料薄膜。
发明内容
本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。
为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种印刷覆膜技术的环保材料，包括内层膜和粘接在内层膜外部的表层膜，其中所述内层膜包括以下重量份的原料：
12～25份的淀粉，20～60份的聚乙烯醇，1～3份的壳聚糖，2～6份的明胶，1～3份的纤维素，10～15份的地瓜粉，120～250份的水，0.3～0.8份的纳米二氧化钛粉末，0.2～0.4份的纳米二氧化硅粉末，0.1份的氧化镁粉末，10～16份的乳化剂，1～2份的没食子酸，0.5～0.8份的炭黑，1～1.5份的植物油，0.2～0.3份的分散剂、0.8～1.8份的交联剂；
所述表层膜包括以下重量份的原料：
35～65份的聚乙烯醇，20～30份的聚碳酸酯，2～6份的明胶，12～20份的纳米三氧化二铝粉末，2～6份的纳米二氧化硅粉末，1～3份的氧化钙粉末。
优选的是，其中，所述淀粉为玉米淀粉、马铃薯淀粉、红薯淀粉、小麦淀粉、魔芋淀粉中的一种；
所述植物油为花生油、茉莉花精油、橄榄油中的一种；
所述分散剂为石蜡、乙烯基双硬脂酰胺、硬脂酸但甘油酯中的一种；
所述交联剂为聚乙二醇、丙烯酸、丙烯酸羟乙酯、苯乙烯中的一种。
优选的是，其中，所述内层膜先以预涂膜的方式覆盖在纸张表面，然后将表层膜通过热压粘接的方式粘接在内层膜的表面。
一种印刷覆膜技术的环保材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、制备内层膜；将淀粉、纤维素、地瓜粉、炭黑充分混合，得到第一混合粉末；将水加热至40℃～60℃，然后将第一混合粉末加入水中，对水和第一混合粉末的组成的混合物进行水浴加热至65℃～75℃，然后向混合物中加入没食子酸，不断搅拌，搅拌时间为2～6h，最后冷却至室温，密封静置8h；
步骤二、将明胶、壳聚糖溶解于水中，得到明胶-壳聚糖溶液；对步骤一中静置后的混合物进行蒸发浓缩，蒸发浓缩完成后得到第一固体混合物，然后将明胶-壳聚糖溶液加入第一固体混合物中，搅拌混合均匀，再次进行蒸发浓缩，得到第二固体混合物；
步骤三、将纳米二氧化钛粉末、纳米二氧化硅粉末、氧化镁粉末混合，得到氧化物混合粉末，向氧化物混合粉末中不断加入丙酮溶液，对氧化物混合粉末进行冲洗，洗去氧化物混合粉末中的有机物脂质；将洗净后的氧化物混合粉末进行干燥处理，然后使用液压粉末压制机将干燥充分的氧化物混合粉末压制为薄片结构，薄片的厚度为0.08mm～0.1mm；将压制成型的薄片放在盛放框架中，盛放框架倾斜放置，倾斜角度为25°～50°；将装有氧化物薄片的盛放框架放置在抽真空的密闭罐体中，密闭罐体的真空度为7.8×10-9Pa～9.6×10-9Pa；使用起弧电源使阴极放电枪产生稳定电压，同时向阴极放电枪中的中空电极管中通入氩气或氦气，氩气或氦气在稳定电压的作用下在中空电极管中电离产生低温等离子体，低温等离子在直线磁场的作用下被输运到氧化物薄片的表面，低温等离子体对氧化物薄膜进行辐照改性，改性时间为40～70min，低温等离子体的温度为400℃～530℃；
步骤四、从密闭罐体内将辐照改性后的氧化物薄片取出，并对氧化物薄片进行机械粉碎；将步骤二制得的第二固体混合物与聚乙烯醇、植物油、分散剂和交联剂混合，随后加入水，然后滴加质量分数为10％的稀盐酸，调节pH至4.2～4.8，最后磁力搅拌9～12h，得到胶状物混合液；将粉碎后得到的氧化物混合粉末加入至胶状混合液中，搅拌2～4h，随后浓缩蒸发，蒸发掉其中的水分，得到膜粗料；
步骤五、将膜粗料加入至造粒机中进行造粒处理，将造粒的粗膜料放入至吹膜机中进行吹膜处理，吹膜厚度为0.01～0.014mm，这样就制得了内层膜；将制得的内层膜表面涂覆上胶液，然后复卷，将上胶复卷的内层膜粘接在印刷好的纸张表面，然后裁切掉边角料；
步骤六、制备表层膜；将聚乙烯醇，聚碳酸酯，明胶，纳米三氧化二铝粉末，纳米二氧化硅粉末，氧化钙粉末混合，机械搅拌均匀，然后向混合物中加入水，再次搅拌，搅拌时间为1.5～3h，得到表层膜混合物；将搅拌后的表层膜混合物放入至造粒机中造粒，将造粒后的表层膜混合物放入至吹膜机中吹膜，吹膜厚度为0.006～0.01mm，这样就制得了表层膜，对表层膜进行裁切，裁切尺寸根据纸张和内层膜的尺寸而定。
优选的是，其中，所述步骤三中氧化物薄膜辐照改性后，将氧化物薄膜取出放入退火炉对其进行退火处理，且退火氛围为在充满氮气的环境下，退火时间为30min～45min。
优选的是，其中，所述步骤三中氩气的通入流速为12～16sccm，氦气的通入流速为24～30sccm。
优选的是，其中，所述步骤三中在对氧化物薄膜进行辐照时，密封罐体外部周向固定设置有多组周向排布的永磁体组，永磁体组在密封罐体中产生约束磁场对低温等离子体进行约束；其中，每组永磁体组包括四个永磁体，沿靠近盛放框架的方向，永磁体组产生约束磁场的磁感应强度逐组递减。
优选的是，其中，所述阴极放电枪的结构包括：
安装法兰，其固定安装在所述密封罐体的前端，所述安装法兰上固定设置有密封管，密封管的前端开设有气体引入端口；
起弧电极板，其安装在所述安装法兰中，所述安装法兰中还安装有阴极板，所述起弧电极板位于气体引入端口和阴极板之间；
中空电极管，其固定设置在所述安装法兰上，且中空电极管的中心轴线与起弧电极板和阴极板的中线轴线相重合，且所述中空电极管、密封管与安装法兰为同轴设置；所述中空电极管的一端朝向气体引入端口，另一端朝向密封罐体的内部；
阳极板，其呈环形结构，所述阳极板固定设置在所述密封罐体内部，且所述阳极板与中空电极管同轴设置。
优选的是，其中，所述密封罐体的后端设置有用于装载、拿取盛放框架的密封舱门；
所述密封罐体的前端罐体为倾斜设置，所述密封罐体的后端罐体为水平设置，且前端罐体的中心轴线垂直于盛放框架的表面，所述永磁体组固定设置在前端罐体的外部；所述密封罐体通过管道连接有真空罗茨泵。
优选的是，其中，所述起弧电极板、阴极板和安装法兰中均设置有冷却水道，所述起弧电极板、阴极板外部均设置有绝缘层。
本发明至少包括以下有益效果：
本发明提供的印刷覆膜的环保材料将覆膜结构分为内层膜和粘接在内层膜表面的外层膜，且内层膜主要由容易降解的淀粉、聚乙烯醇、壳聚糖、明胶、纤维素、地瓜粉构成，外层膜也主要由容易降解的聚乙烯醇、聚碳酸酯、明胶构成，保证了最后制得覆膜的可降解性；同时，这种双层覆膜的设计方式，外层膜由于不含淀粉等物质，强度较大，可以有效保护内层膜，提升整体覆膜的强度；
本发明的内层膜中掺入了纳米二氧化钛粉末、纳米二氧化硅粉末和氧化镁粉末，这三种粉末掺入至淀粉、聚乙烯醇、地瓜粉等原料中后，提高了内层膜的拉伸强度和断裂伸长率，有效解决了淀粉制膜强度和抗拉伸强度不足的问题，从而能够对书本、纸张形成有效的保护；并且在将纳米二氧化钛粉末、纳米二氧化硅粉末和氧化镁粉末与淀粉、地瓜粉等原料进行混合前，先将纳米二氧化钛粉末、纳米二氧化硅粉末和氧化镁粉末压制为氧化物薄片，并且对氧化膜薄片使用阴极放电枪进行低温等离子体改性处理，有效提高了纳米二氧化钛粉末、纳米二氧化硅粉末和氧化镁粉末组成的氧化物粉末的分散性，使得氧化物粉末与淀粉、地瓜粉和聚乙烯醇的混合结合更紧密，氧化物粉末在内层膜中的分散也更为均匀，使得制成的内层膜各部分色泽、均一度和强度均保持一致；
本发明提供的阴极放电枪被用作纳米二氧化钛粉末、纳米二氧化硅粉末、氧化镁粉末组成的氧化物薄片的改性设备，阴极放电枪放电将氩气或氦气电离生成低温等离子体，对低温等离子体在多组永磁体组的约束、输运下，轰击至氧化物薄片的表面，从而达到了对氧化物薄片的改性目的，提高了纳米二氧化钛粉末、纳米二氧化硅粉末和氧化镁粉末在内成膜中的分散性能和与淀粉、地瓜粉混合的均匀性。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
图1为本发明提供的密封罐体、盛放框架和阴极放电枪的组成结构示意图；
图2为阴极放电枪的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通，对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
如图1-2所示：本发明的一种用于对氧化膜薄片进行低温等离子体辐照改性的装置，包括密封罐体1，其外部周向固定设置有三组周向排布的永磁体组，永磁体组在密封罐体1中产生约束磁场对低温等离子体进行加速和约束；密封罐体1内部倾斜放置有盛放框架3；其中，每组永磁体组包括四个永磁体21，沿靠近盛放框架3的方向，永磁体组产生约束磁场的磁感应强度逐组递减。
阴极放电枪，其结构包括：
安装法兰4，其固定安装在所述密封罐体1的前端，所述安装法兰4上固定设置有密封管5，密封管5的前端开设有气体引入端口51；
起弧电极板6，其安装在所述安装法兰4中，所述安装法兰4中还安装有阴极板7，所述起弧电极板6位于气体引入端口51和阴极板7之间；
中空电极管8，其固定设置在所述安装法兰4上，且中空电极管8的中心轴线与起弧电极板6和阴极板7的中线轴线相重合，且所述中空电极管8、密封管5与安装法兰4为同轴设置；所述中空电极管8的一端朝向气体引入端口51，另一端朝向密封罐体1的内部；
阳极板9，其呈环形结构，所述阳极板9固定设置在所述密封罐体1内部，且所述阳极板9与中空电极管8同轴设置。
所述密封罐体1的后端设置有用于装载、拿取盛放框架3的密封舱门10；
所述密封罐体1的前端罐体101为倾斜设置，所述密封罐体1的后端罐体102为水平设置，且前端罐体101的中心轴线垂直于盛放框架3的表面，所述永磁体组固定设置在前端罐体101的外部；所述密封罐体1通过管道连接有真空罗茨泵11。
所述起弧电极板6、阴极板7和安装法兰4中均设置有冷却水道12，所述起弧电极板6、阴极板7外部均设置有绝缘层13。
工作原理：将纳米二氧化钛粉末、纳米二氧化硅粉末和氧化镁粉末压制成氧化物薄片结构后，将氧化物薄片放在盛放框架3中，打开密封舱门10，将盛放框架3倾斜放置在密封罐体1中的支撑底座103上，然后关闭密封舱门10，同时确保将安装法兰4安装在密封罐体1的前端，以确保整个密封罐体1内部的密封性能；使用真空罗茨泵对密封后的密封罐体1进行抽真空，真空度确保在7.8×10-9Pa～9.6×10-9Pa之间；抽真空完毕后，将装有氩气或氦气的气罐通过气管与密封管的气体引入端口51相接，然后向中空电极管8中通入氩气或氦气；通入的氩气或氦气流量稳定后，给起弧电极板6、阴极板7以及阳极板9板接入电压，起弧电极板6与阴极板7之间产生起弧电压，中空电极管8的氩气或氦气被起弧电压电离产生低温等离子体；在中空电极管8中产生的低温等离子体迅速运动至阳极板9，这是由于阳极板9与阴极板7之间的电压对低温等离子体具有加速作用，同时在永磁体组的作用下，低温等离子体被在密封罐体1中被加速，又由于沿靠近盛放框架3的方向上，各组永磁体组产生磁场的磁感应强度逐渐减小，因此低温等离子体被约束的运动半径逐渐变大，密集的低温等离子体速逐渐变为扩散束状，扩散束状的低温等离子体轰向氧化物薄片表面，从而对氧化物薄片进行改性处理。在整个过程中，冷却水道12中均通入了流动的冷却水分别对起弧电极板6、阴极板7和安装法兰4进行冷却，对起弧电极板6、阴极板7和安装法兰形4成保护，防止阴极放电枪温度过高。由于盛放框架3在密封罐体1呈25°～50°的倾斜放置，为了使氧化物薄片与低温等离子体有最大接触面积，因此密封罐体1的前端罐体101也倾斜设置，且前端罐体101的中心轴线垂直于盛放框架3的表面。
实施例1
通过向原料中掺入纳米二氧化钛粉末、纳米二氧化硅粉末和氧化镁粉末，并对掺入的纳米二氧化钛粉末、纳米二氧化硅粉末和氧化镁粉末进行改性的方法制备覆膜材料，具体步骤包括：
步骤一、制备内层膜；按重量份，将12份魔芋淀粉、1份纤维素、10份地瓜粉、0.5份炭黑充分混合，得到第一混合粉末；将水加热至40℃～60℃，然后将第一混合粉末加入水中，对水和第一混合粉末的组成的混合物进行水浴加热至65℃，然后向混合物中加入1.2份没食子酸，不断搅拌，搅拌时间为2～6h，最后冷却至室温，密封静置8h；
步骤二、将2份明胶、1.5份壳聚糖溶解于水中，得到明胶-壳聚糖溶液；对步骤一中静置后的混合物进行蒸发浓缩，蒸发浓缩完成后得到第一固体混合物，然后将明胶-壳聚糖溶液加入第一固体混合物中，搅拌混合均匀，再次进行蒸发浓缩，得到第二固体混合物；
步骤三、将0.3份纳米二氧化钛粉末、0.25份纳米二氧化硅粉末、0.1份氧化镁粉末混合，得到氧化物混合粉末，向氧化物混合粉末中不断加入丙酮溶液，对氧化物混合粉末进行冲洗，洗去氧化物混合粉末中的有机物脂质；将洗净后的氧化物混合粉末进行干燥处理，然后使用液压粉末压制机将干燥充分的氧化物混合粉末压制为薄片结构，薄片的厚度为0.08mm；将压制成型的薄片放在盛放框架中，盛放框架倾斜放置，倾斜角度为25°；将装有氧化物薄片的盛放框架放置在抽真空的密闭罐体中，密闭罐体的真空度为7.8×10-9Pa；使用起弧电源使阴极放电枪产生稳定电压，同时向阴极放电枪中的中空电极管中通入氦气，氦气通入流速为24sccm，氦气在稳定电压的作用下在中空电极管中电离产生低温等离子体，低温等离子在直线磁场的作用下被输运到氧化物薄片的表面，低温等离子体对氧化物薄膜进行辐照改性，改性时间为40min，低温等离子体的温度为420℃；
步骤四、从密闭罐体内将辐照改性后的氧化物薄片取出，将氧化物薄膜取出放入退火炉对其进行退火处理，且退火氛围为在充满氮气的环境下，退火时间为30min，然后对氧化物薄片进行机械粉碎；将步骤二制得的第二固体混合物与25份聚乙烯醇、1份茉莉花精油、0.2份石蜡和0.8份聚乙二醇混合，随后加入水，然后滴加质量分数为10％的稀盐酸，调节pH至4.2，最后磁力搅拌9h，得到胶状物混合液；将粉碎后得到的氧化物混合粉末加入至胶状混合液中，搅拌2h，随后浓缩蒸发，蒸发掉其中的水分，得到膜粗料；
步骤五、将膜粗料加入至造粒机中进行造粒处理，将造粒的粗膜料放入至吹膜机中进行吹膜处理，吹膜厚度为0.01mm，这样就制得了内层膜；将制得的内层膜表面涂覆上胶液，然后复卷，将上胶复卷的内层膜粘接在印刷好的纸张表面，然后裁切掉边角料；
步骤六、制备表层膜；按重量份，将35份聚乙烯醇，20份聚碳酸酯，3份明胶，12份纳米三氧化二铝粉末，2份纳米二氧化硅粉末，1份氧化钙粉末混合，机械搅拌均匀，然后向混合物中加入水，再次搅拌，搅拌时间为1.5h，得到表层膜混合物；将搅拌后的表层膜混合物放入至造粒机中造粒，将造粒后的表层膜混合物放入至吹膜机中吹膜，吹膜厚度为0.01mm，这样就制得了表层膜，对表层膜进行裁切，裁切尺寸根据纸张和内层膜的尺寸而定。
实施例2
通过向原料中掺入纳米二氧化钛粉末、纳米二氧化硅粉末和氧化镁粉末，并对掺入的纳米二氧化钛粉末、纳米二氧化硅粉末和氧化镁粉末进行改性的方法制备覆膜材料，具体步骤包括：
步骤一、制备内层膜；按重量份，将25份魔芋淀粉、2份纤维素、14份地瓜粉、0.6份炭黑充分混合，得到第一混合粉末；将水加热至60℃，然后将第一混合粉末加入水中，对水和第一混合粉末的组成的混合物进行水浴加热至75℃，然后向混合物中加入1.8份没食子酸，不断搅拌，搅拌时间为6h，最后冷却至室温，密封静置8h；
步骤二、将5份明胶、3份壳聚糖溶解于水中，得到明胶-壳聚糖溶液；对步骤一中静置后的混合物进行蒸发浓缩，蒸发浓缩完成后得到第一固体混合物，然后将明胶-壳聚糖溶液加入第一固体混合物中，搅拌混合均匀，再次进行蒸发浓缩，得到第二固体混合物；
步骤三、将0.8份纳米二氧化钛粉末、0.4份纳米二氧化硅粉末、0.1份氧化镁粉末混合，得到氧化物混合粉末，向氧化物混合粉末中不断加入丙酮溶液，对氧化物混合粉末进行冲洗，洗去氧化物混合粉末中的有机物脂质；将洗净后的氧化物混合粉末进行干燥处理，然后使用液压粉末压制机将干燥充分的氧化物混合粉末压制为薄片结构，薄片的厚度为0.08mm；将压制成型的薄片放在盛放框架中，盛放框架倾斜放置，倾斜角度为25°；将装有氧化物薄片的盛放框架放置在抽真空的密闭罐体中，密闭罐体的真空度为8.6×10-9Pa；使用起弧电源使阴极放电枪产生稳定电压，同时向阴极放电枪中的中空电极管中通入氦气，氦气通入流速为24sccm，氦气在稳定电压的作用下在中空电极管中电离产生低温等离子体，低温等离子在直线磁场的作用下被输运到氧化物薄片的表面，低温等离子体对氧化物薄膜进行辐照改性，改性时间为60min，低温等离子体的温度为420℃；
步骤四、从密闭罐体内将辐照改性后的氧化物薄片取出，将氧化物薄膜取出放入退火炉对其进行退火处理，且退火氛围为在充满氮气的环境下，退火时间为40min，然后对氧化物薄片进行机械粉碎；将步骤二制得的第二固体混合物与55份聚乙烯醇、1份茉莉花精油、0.2份石蜡和1份聚乙二醇混合，随后加入水，然后滴加质量分数为10％的稀盐酸，调节pH至4.2，最后磁力搅拌10h，得到胶状物混合液；将粉碎后得到的氧化物混合粉末加入至胶状混合液中，搅拌2h，随后浓缩蒸发，蒸发掉其中的水分，得到膜粗料；
步骤五、将膜粗料加入至造粒机中进行造粒处理，将造粒的粗膜料放入至吹膜机中进行吹膜处理，吹膜厚度为0.01mm，这样就制得了内层膜；将制得的内层膜表面涂覆上胶液，然后复卷，将上胶复卷的内层膜粘接在印刷好的纸张表面，然后裁切掉边角料；
步骤六、制备表层膜；按重量份，将55份聚乙烯醇，25份聚碳酸酯，3份明胶，16份纳米三氧化二铝粉末，5份纳米二氧化硅粉末，2份氧化钙粉末混合，机械搅拌均匀，然后向混合物中加入水，再次搅拌，搅拌时间为2.5h，得到表层膜混合物；将搅拌后的表层膜混合物放入至造粒机中造粒，将造粒后的表层膜混合物放入至吹膜机中吹膜，吹膜厚度为0.01mm，这样就制得了表层膜，对表层膜进行裁切，裁切尺寸根据纸张和内层膜的尺寸而定。
实施例3
通过向原料中掺入纳米二氧化钛粉末、纳米二氧化硅粉末和氧化镁粉末的方法制备覆膜材料，具体步骤包括：
步骤一、制备内层膜；按重量份，将25份魔芋淀粉、2份纤维素、14份地瓜粉、0.6份炭黑充分混合，得到第一混合粉末；将水加热至60℃，然后将第一混合粉末加入水中，对水和第一混合粉末的组成的混合物进行水浴加热至75℃，然后向混合物中加入1.8份没食子酸，不断搅拌，搅拌时间为6h，最后冷却至室温，密封静置8h；
步骤二、将5份明胶、3份壳聚糖溶解于水中，得到明胶-壳聚糖溶液；对步骤一中静置后的混合物进行蒸发浓缩，蒸发浓缩完成后得到第一固体混合物，然后将明胶-壳聚糖溶液加入第一固体混合物中，搅拌混合均匀，再次进行蒸发浓缩，得到第二固体混合物；
步骤三、将0.8份纳米二氧化钛粉末、0.4份纳米二氧化硅粉末、0.1份氧化镁粉末混合，得到氧化物混合粉末，向氧化物混合粉末中不断加入丙酮溶液，对氧化物混合粉末进行冲洗，洗去氧化物混合粉末中的有机物脂质；将洗净后的氧化物混合粉末进行干燥处理；
步骤四、将步骤二制得的第二固体混合物与55份聚乙烯醇、1份茉莉花精油、0.2份石蜡和1份聚乙二醇混合，随后加入水，然后滴加质量分数为10％的稀盐酸，调节pH至4.2，最后磁力搅拌10h，得到胶状物混合液；将氧化物混合粉末加入至胶状混合液中，搅拌2h，随后浓缩蒸发，蒸发掉其中的水分，得到膜粗料；
步骤五、将膜粗料加入至造粒机中进行造粒处理，将造粒的粗膜料放入至吹膜机中进行吹膜处理，吹膜厚度为0.01mm，这样就制得了内层膜；将制得的内层膜表面涂覆上胶液，然后复卷，将上胶复卷的内层膜粘接在印刷好的纸张表面，然后裁切掉边角料；
步骤六、制备表层膜；按重量份，将55份聚乙烯醇，25份聚碳酸酯，3份明胶，16份纳米三氧化二铝粉末，5份纳米二氧化硅粉末，2份氧化钙粉末混合，机械搅拌均匀，然后向混合物中加入水，再次搅拌，搅拌时间为2.5h，得到表层膜混合物；将搅拌后的表层膜混合物放入至造粒机中造粒，将造粒后的表层膜混合物放入至吹膜机中吹膜，吹膜厚度为0.01mm，这样就制得了表层膜，对表层膜进行裁切，裁切尺寸根据纸张和内层膜的尺寸而定。
实施例4
通过向原料中仅掺入纳米二氧化钛粉末的方法制备覆膜材料，具体步骤包括：
步骤一、制备内层膜；按重量份，将25份魔芋淀粉、2份纤维素、14份地瓜粉、0.6份炭黑充分混合，得到第一混合粉末；将水加热至60℃，然后将第一混合粉末加入水中，对水和第一混合粉末的组成的混合物进行水浴加热至75℃，然后向混合物中加入1.8份没食子酸，不断搅拌，搅拌时间为6h，最后冷却至室温，密封静置8h；
步骤二、将5份明胶、3份壳聚糖溶解于水中，得到明胶-壳聚糖溶液；对步骤一中静置后的混合物进行蒸发浓缩，蒸发浓缩完成后得到第一固体混合物，然后将明胶-壳聚糖溶液加入第一固体混合物中，搅拌混合均匀，再次进行蒸发浓缩，得到第二固体混合物；
步骤三、向1.3份纳米二氧化钛粉末中不断加入丙酮溶液，对三氧化二铝粉末进行冲洗，洗去三氧化二铝粉末中的有机物脂质；将洗净后的三氧化二铝粉末进行干燥处理；
步骤四、将步骤二制得的第二固体混合物与55份聚乙烯醇、1份茉莉花精油、0.2份石蜡和1份聚乙二醇混合，随后加入水，然后滴加质量分数为10％的稀盐酸，调节pH至4.2，最后磁力搅拌10h，得到胶状物混合液；将三氧化二铝粉末加入至胶状混合液中，搅拌2h，随后浓缩蒸发，蒸发掉其中的水分，得到膜粗料；
步骤五、将膜粗料加入至造粒机中进行造粒处理，将造粒的粗膜料放入至吹膜机中进行吹膜处理，吹膜厚度为0.01mm，这样就制得了内层膜；将制得的内层膜表面涂覆上胶液，然后复卷，将上胶复卷的内层膜粘接在印刷好的纸张表面，然后裁切掉边角料；
步骤六、制备表层膜；按重量份，将55份聚乙烯醇，25份聚碳酸酯，3份明胶，16份纳米三氧化二铝粉末，5份纳米二氧化硅粉末，2份氧化钙粉末混合，机械搅拌均匀，然后向混合物中加入水，再次搅拌，搅拌时间为2.5h，得到表层膜混合物；将搅拌后的表层膜混合物放入至造粒机中造粒，将造粒后的表层膜混合物放入至吹膜机中吹膜，吹膜厚度为0.01mm，这样就制得了表层膜，对表层膜进行裁切，裁切尺寸根据纸张和内层膜的尺寸而定。
分别检测实施例1、实施例2、实施例3、实施例4制得的印刷覆膜材料和实施例1、实施例2、实施例3和实施例4制得的内成膜的的断裂伸长率和拉绳强度，得到表1：
表1各实施例制得覆膜以及内层膜的拉伸强度和断裂伸长率
Figure BDA0003241977520000131
Figure BDA0003241977520000141
从上表可以看出：实施例1、实施例2制得的覆膜材料的拉伸强度和断裂伸长率均好于实施例3和实施例4制得的覆膜材料，且实施例1和实施例2制得的内层膜的拉伸强度、断裂伸长率也好于实施例3和实施例4制得的内层膜。对于实施例3和实施例4，实施例3和实施例4制得的覆膜和内层膜拉伸强度相近，由于实施例3和实施例4制膜时未进行低温等离子体改性处理，因此拉伸强度低于实施例1和实施例2制得的覆膜和内层膜；同时由于实施例4中制备内层膜时，只添加了纳米二氧化钛粉末，未添加纳米二氧化硅粉末和氧化镁粉末，结果表明实施例3制得的覆膜和内层膜的断裂伸长率略高于实施例4制得的覆膜和内层膜。
这里说明的设备数量和处理规模是用来简化本发明的说明的。对本发明的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (10)

1.一种印刷覆膜技术的环保材料，其特征在于，其包括内层膜和粘接在内层膜外部的表层膜，其中所述内层膜包括以下重量份的原料：
12～25份的淀粉，20～60份的聚乙烯醇，1～3份的壳聚糖，2～6份的明胶，1～3份的纤维素，10～15份的地瓜粉，120～250份的水，0.3～0.8份的纳米二氧化钛粉末，0.2～0.4份的纳米二氧化硅粉末，0.1份的氧化镁粉末，10～16份的乳化剂，1～2份的没食子酸，0.5～0.8份的炭黑，1～1.5份的植物油，0.2～0.3份的分散剂、0.8～1.8份的交联剂；
所述表层膜包括以下重量份的原料：
35～65份的聚乙烯醇，20～30份的聚碳酸酯，2～6份的明胶，12～20份的纳米三氧化二铝粉末，2～6份的纳米二氧化硅粉末，1～3份的氧化钙粉末。
2.如权利要求1所述的印刷覆膜技术的环保材料，其特征在于，所述淀粉为玉米淀粉、马铃薯淀粉、红薯淀粉、小麦淀粉、魔芋淀粉中的一种；
所述植物油为花生油、茉莉花精油、橄榄油中的一种；
所述分散剂为石蜡、乙烯基双硬脂酰胺、硬脂酸但甘油酯中的一种；
所述交联剂为聚乙二醇、丙烯酸、丙烯酸羟乙酯、苯乙烯中的一种。
3.如权利要求1所述的印刷覆膜技术的环保材料，其特征在于，所述内层膜先以预涂膜的方式覆盖在纸张表面，然后将表层膜通过热压粘接的方式粘接在内层膜的表面。
4.一种如权利要求1-3任一项所述的印刷覆膜技术的环保材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、制备内层膜；将淀粉、纤维素、地瓜粉、炭黑充分混合，得到第一混合粉末；将水加热至40℃～60℃，然后将第一混合粉末加入水中，对水和第一混合粉末的组成的混合物进行水浴加热至65℃～75℃，然后向混合物中加入没食子酸，不断搅拌，搅拌时间为2～6h，最后冷却至室温，密封静置8h；
步骤二、将明胶、壳聚糖溶解于水中，得到明胶-壳聚糖溶液；对步骤一中静置后的混合物进行蒸发浓缩，蒸发浓缩完成后得到第一固体混合物，然后将明胶-壳聚糖溶液加入第一固体混合物中，搅拌混合均匀，再次进行蒸发浓缩，得到第二固体混合物；
步骤三、将纳米二氧化钛粉末、纳米二氧化硅粉末、氧化镁粉末混合，得到氧化物混合粉末，向氧化物混合粉末中不断加入丙酮溶液，对氧化物混合粉末进行冲洗，洗去氧化物混合粉末中的有机物脂质；将洗净后的氧化物混合粉末进行干燥处理，然后使用液压粉末压制机将干燥充分的氧化物混合粉末压制为薄片结构，薄片的厚度为0.08mm～0.1mm；将压制成型的薄片放在盛放框架中，盛放框架倾斜放置，倾斜角度为25°～50°；将装有氧化物薄片的盛放框架放置在抽真空的密闭罐体中，密闭罐体的真空度为7.8×10-9Pa～9.6×10-9Pa；使用起弧电源使阴极放电枪产生稳定电压，同时向阴极放电枪中的中空电极管中通入氩气或氦气，氩气或氦气在稳定电压的作用下在中空电极管中电离产生低温等离子体，低温等离子在直线磁场的作用下被输运到氧化物薄片的表面，低温等离子体对氧化物薄膜进行辐照改性，改性时间为40～70min，低温等离子体的温度为400℃～530℃；
步骤四、从密闭罐体内将辐照改性后的氧化物薄片取出，并对氧化物薄片进行机械粉碎；将步骤二制得的第二固体混合物与聚乙烯醇、植物油、分散剂和交联剂混合，随后加入水，然后滴加质量分数为10％的稀盐酸，调节pH至4.2～4.8，最后磁力搅拌9～12h，得到胶状物混合液；将粉碎后得到的氧化物混合粉末加入至胶状混合液中，搅拌2～4h，随后浓缩蒸发，蒸发掉其中的水分，得到膜粗料；
步骤五、将膜粗料加入至造粒机中进行造粒处理，将造粒的粗膜料放入至吹膜机中进行吹膜处理，吹膜厚度为0.01～0.014mm，这样就制得了内层膜；将制得的内层膜表面涂覆上胶液，然后复卷，将上胶复卷的内层膜粘接在印刷好的纸张表面，然后裁切掉边角料；
步骤六、制备表层膜；将聚乙烯醇，聚碳酸酯，明胶，纳米三氧化二铝粉末，纳米二氧化硅粉末，氧化钙粉末混合，机械搅拌均匀，然后向混合物中加入水，再次搅拌，搅拌时间为1.5～3h，得到表层膜混合物；将搅拌后的表层膜混合物放入至造粒机中造粒，将造粒后的表层膜混合物放入至吹膜机中吹膜，吹膜厚度为0.006～0.01mm，这样就制得了表层膜，对表层膜进行裁切，裁切尺寸根据纸张和内层膜的尺寸而定。
5.如权利要求4所述的印刷覆膜技术的环保材料的制备方法，其特征在于，所述步骤三中氧化物薄膜辐照改性后，将氧化物薄膜取出放入退火炉对其进行退火处理，且退火氛围为在充满氮气的环境下，退火时间为30min～45min。
6.如权利要求4所述的印刷覆膜技术的环保材料的制备方法，其特征在于，所述步骤三中氩气的通入流速为12～16sccm，氦气的通入流速为24～30sccm。
7.如权利要求4所述的印刷覆膜技术的环保材料的制备方法，其特征在于，所述步骤三中在对氧化物薄膜进行辐照时，密封罐体外部周向固定设置有多组周向排布的永磁体组，永磁体组在密封罐体中产生约束磁场对低温等离子体进行约束；其中，每组永磁体组包括四个永磁体，沿靠近盛放框架的方向，永磁体组产生约束磁场的磁感应强度逐组递减。
8.如权利要求4所述的印刷覆膜技术的环保材料的制备方法，其特征在于，所述阴极放电枪的结构包括：
安装法兰，其固定安装在所述密封罐体的前端，所述安装法兰上固定设置有密封管，密封管的前端开设有气体引入端口；
起弧电极板，其安装在所述安装法兰中，所述安装法兰中还安装有阴极板，所述起弧电极板位于气体引入端口和阴极板之间；
中空电极管，其固定设置在所述安装法兰上，且中空电极管的中心轴线与起弧电极板和阴极板的中线轴线相重合，且所述中空电极管、密封管与安装法兰为同轴设置；所述中空电极管的一端朝向气体引入端口，另一端朝向密封罐体的内部；
阳极板，其呈环形结构，所述阳极板固定设置在所述密封罐体内部，且所述阳极板与中空电极管同轴设置。
9.如权利要求7所述的印刷覆膜技术的环保材料的制备方法，其特征在于，所述密封罐体的后端设置有用于装载、拿取盛放框架的密封舱门；
所述密封罐体的前端罐体为倾斜设置，所述密封罐体的后端罐体为水平设置，且前端罐体的中心轴线垂直于盛放框架的表面，所述永磁体组固定设置在前端罐体的外部；所述密封罐体通过管道连接有真空罗茨泵。
10.如权利要求8所述的印刷覆膜技术的环保材料的制备方法，其特征在在于，所述起弧电极板、阴极板和安装法兰中均设置有冷却水道，所述起弧电极板、阴极板外部均设置有绝缘层。
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