CN114085626A - 一种生态友好的离型材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种生态友好的离型材料，包括基底层，所述基底层的单面或双面设有生物可降解淋膜层，所述生物可降解淋膜层的表面设有离型剂层，所述基底层为可生物降解材料，所述生物可降解淋膜层为可生物降解原料通过前段热熔涂布后段UV固化制得。该离型材料可以在环境中自然降解，并且机械性能优良，水汽透过率低，环保性和实用性俱佳。还公开了其制备方法，其特定的淋膜方式使淋膜层树脂内部产生适度的交联，有一定的内聚强度同时比较柔软，更适合离型纸的淋膜需求，兼具环保特性和实用性。

Description

一种生态友好的离型材料及其制备方法
技术领域
本发明属于离型材料技术领域，更具体地，涉及一种生态友好的离型材料及其制备方法。
背景技术
工业胶粘剂，工业胶带产品特别是双面胶带产品在使用前常常需要隔离粘性，主要的功能是防止胶粘剂结合在一起便于解卷后展开后使用，即常见的离型材料(含特殊防粘涂层的高分子薄膜，纸张等)，作为工业胶带产品常见的功能层，一种典型的设计是采用高分子聚合物薄膜聚酯材料等(25～100μm)涂布有硅油(0.2～0.5g/m2)，或者聚乙烯淋膜(10～20g/m2)的涂布有机硅油的离型纸，但经常由于在胶带产品的胶面粘贴到被粘贴体后撕掉后无法回收，特别是一些高分子聚酯离型材料，淋膜离型纸等多次使用后，由于含有有机硅油涂层无法分离，作为塑料回收含有杂质很难分离，循环价值不大，作为废弃物填埋或者焚烧，不利于绿色循环经济。
离型纸上常用的淋膜材料为石油来源的聚乙烯(PE)，极性较低，淋膜与纸张的结合力较差，容易发生脱层的现象。聚乳酸(PLA)作为最成熟的商业化可生物降解材料与聚乙烯(PE)淋膜材料相比，也主要存在2个问题：1.PLA的柔顺性较差，比较刚脆，具有良好的透气性，可以作为食品包装和纸杯等硬度大淋膜量高的应用场景，但是不适合胶粘剂涂布行业相对柔软基底较低淋膜量要求；2.聚乳酸PLA的吸湿率较高(10％左右)，作为离型材料的覆盖层防潮性较差。
发明内容
本发明的目的是针对以上不足，提供一种生态友好的离型材料，可在可在填埋或者废弃之后在自然界生物降解(堆肥降解)或者在一定物理化学条件下降解，绿色环保，同时这些离型材料具有正常的材料使用功能，具有较好的耐湿气性和强度，保留实用的功能性和模切性，解决了一般生物降解材料强度差无法兼顾性能的问题。
为实现上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：
一种生态友好的离型材料，包括基底层，所述基底层的单面或双面设有生物可降解淋膜层，所述生物可降解淋膜层的表面设有离型剂层，所述基底层为可生物降解材料，所述生物可降解淋膜层为可生物降解原料通过前段热熔涂布后段UV固化制得。
优选的，所述可降解淋膜层的可生物降解原料包括树脂基体、光引发剂和抗氧化剂。其中，所述树脂基体可以为可生物降解的或者生物来源的聚乳酸、赛璐酚、聚乙烯醇、聚丁二酸丁二醇酯或聚氨酯中的一种，所述生物来源可以是来源于植物，比如聚乳酸来源于玉米提取的淀粉发酵，赛璐酚来自桉树或者其他植物纤维。进一步优选的，所述树脂基体采用可生物降解的聚乳酸。
优选的，所述离型剂层为有机硅油层或生物来源的有机硅层，所述生物来源的有机硅可以是来源于硅藻、放射虫和海绵骨针等。
优选的，所述基底层可以为天然纤维，或由天然纤维构成的不织布，或由天然纤维构成的再生纸纤维层。进一步优选的，所述天然纤维为棉花纤维、桑蚕纤维或其他植物纤维，既能满足生态友好，又来源广泛成本低。
优选的，在基底层表面还可以设置底涂层，既能增加淋膜层与基材的粘接力，又能防止离型剂向基材渗透或者迁移。
进一步优选的，所述底涂层为聚乙烯醇、羧甲基纤维素或淀粉。
上述生态友好的离型材料的制备方法，包括以下步骤：
将可生物降解原料混合后热熔，得到熔融状态的聚合物；
将熔融状态的聚合物涂布到基底层表面，涂布后段采用UV固化得到可降解的淋膜层，淋膜量为5～30g/m2；
涂布离型剂，固化为离型剂层。
优选的，所述可生物降解原料的树脂基体选用可降解的聚乳酸，原料采用以下方法进行混合热熔：
将20～90重量份的乳酸低聚物(重均分子量1000～5000)，10～30重量份的乳酸，0.01～1重量份的光引发剂，0.1～2重量份的抗氧化剂，混合搅拌，采用氮气保护5～10分钟，加热至185～195℃，得到熔融状态的聚乳酸，避光保持30～60分钟，使得聚乳酸一直处于熔融状态，以备后续淋膜涂布。热熔的聚乳酸提高了聚乳酸网状高分子的交联度，改善其性能。
所述的乳酸为L-乳酸，D-乳酸，DL-乳酸或者他们的混合物中的任何一种。
所述的光引发剂为1-羟基-环已基-苯甲酮，安息香醚，α-羟基苯乙酮，2，4，6-三甲基苯甲酰基磷氧化物，香豆素酮，卤化1,3,5-三嗪环类衍生物中的一种。
所述的抗氧化剂为抗氧剂1076，抗氧剂168，抗氧剂626，抗氧剂1010，抗氧剂1520中的一种或者他们的混合物。
本发明所述涂布方法可采用狭缝涂布，螺杆挤出方式或逗号轮涂布中的任意一种，优选狭缝涂布，将上述的聚乳酸熔融物保温至160～180℃，调节好料液的泵速和涂布速度，将基底层放在放卷轴上，设定好放卷和收卷张力，打开烘箱的风机，打开冷却的装置，调节好狭缝的距离和流速，将上述的聚乳酸熔融物通过狭缝涂布转移到基底层表面，冷却后收卷。
优选的，所述UV固化步骤可以在装有紫外辐照设备的热熔涂布机上进行，一般为紫外灯，紫外灯的波长端在UV-C段，220～280nm，设定的辐射剂量为10～100mJ/cm2,最佳辐射量为25mJ/cm2。
优选的，所述离型剂的涂布固化可以为无溶剂热固化体系、紫外光固化体系、溶剂热固化体系，或者其他辐照交联体系。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)本发明所提供的离型材料，其组成材料均为可生物降解或生物来源的材料，可以实现整个离型材料在环境中自然降解，并且机械性能优良，水汽透过率低，环保性和实用性俱佳。
(2)本发明所述离型材料的结构设计及其实现的工艺，包含生物来源，有利于绿色循环经济，减少CO2的排放。
(3)本发明通过前段热熔挤出后段固UV固化的淋膜方式，使淋膜层树脂内部产生适度的交联，有一定的内聚强度同时比较柔软，更适合离型纸的淋膜需求，该合成方式、交联方式，以及后端淋膜的特性，兼具环保特性和实用性。
附图说明
图1为实施例1提供的一种离型材料的膜层设置图。
图中：1-基底层，2-生物可降解淋膜层，3-离型剂层。
具体实施方式
下面将结合具体实施例更详细地描述本发明的优选实施方式。
实施例1
一种聚乳酸淋膜的离型纸，包括基底层，所述基底层的双面均设有生物可降解淋膜层，所述生物可降解淋膜层的表面设有离型剂层，所述基底层为可生物降解材料。所述基底层为再生纸纤维层，所述生物可降解淋膜层基体材料为可生物降解的聚乳酸，所述离型剂层为有机硅油层。
本实施例所述离型纸的制备方法如下：
将原料按重量计，包括聚乳酸低聚物80份，乳酸20份，1份1-羟基-环已基-苯基甲酮(巴斯夫BASF IRGACURE 184)，1份抗氧化剂(包括质量比为2:1的抗氧化剂168和抗氧化剂1076)。在氮气保护下加热到180℃保温，得到熔融状态的聚乳酸。避光保持45分钟，使得聚乳酸熔融物一直处于熔融状态，准备下一步的淋膜和UV固化过程。
调节聚乳酸熔融物保温至160-180℃，采用狭缝涂布机，调节好料液的泵速和涂布速度10m/min，将基底层放在放卷轴上，设定好放卷和收卷张力为分别为10Kg和15Kg，打开烘箱的风机，打开冷却装置，调节好狭缝的距离和流速，将上述的聚乳酸熔融物通过狭缝涂布转移到基底层表面，所述狭缝涂布机的后段安装有紫外灯对涂布的聚乳酸进行UV固化；固化完成后冷却后收卷，完成单面淋膜，重复上述操作完成双面淋膜。
本实施例所述紫外灯的波长端在UV-C段，220-280nm，设定的辐射剂量为25mJ/cm2。
在淋膜层表面涂布有机硅油离型剂，固化为离型剂层。
离型剂的涂布按照如下方法，将原料按重量计，采用商品化的道康宁无溶剂SYL-OFFTM SL 9106 92.3，SYL-OFFTM SL 7689交联剂3.4，SYL-OFFTM 4000催化剂2.3，按照SYL-OFFTM 9176锚固添加剂2.0，利用涂布机将硅油面液体均匀涂在底材表面，烘干后形成离型剂层。
实施例2
一种聚乳酸淋膜的离型纸，结构同实施例1，其淋膜层的原料按照重量计，包括聚乳酸低聚物70份，乳酸30份，0.5份1-羟基-环已基-苯基甲酮(巴斯夫BASF IRGACURE 184)，1份抗氧化剂为混合物(包括质量比为2:1的抗氧化剂168和抗氧化剂1076)，其余制备方法均同实施例1。
实施例3
与实施例1类似，但是其制备原料按照重量计，包括聚乳酸低聚物90份，乳酸10份，0.5份1-羟基-环已基-苯基甲酮(巴斯夫BASF IRGACURE 184)，1.5份抗氧化剂(包括质量比为2:1的抗氧化剂168和抗氧化剂1076)，其余制备方法均同实施例1。
对比例1
一种聚乳酸淋膜的离型纸，结构同实施例1，其淋膜层的原料按照重量计，包括聚乳酸低聚物80份，乳酸20份，0份1-羟基-环已基-苯基甲酮，1份抗氧化剂为混合物(包括质量比为2:1的抗氧化剂168和抗氧化剂1076)，其余制备方法均同实施例1。
对比例2
一种聚乳酸淋膜的离型纸，结构同实施例1，其淋膜层的原料按照重量计，包括聚乳酸低聚物90份，乳酸10份，1份1-羟基-环已基-苯基甲酮，0份抗氧化剂，其余制备方法均同实施例1。
对比例3
一种聚乳酸离型纸，与实施例1类似，起始原料采用传统的商品化的聚乳酸3001D(natureworks)，平均分子量10万，淋膜过程跟实施例1类似，但是无后段UV固化，离型剂涂布过程类似。
对比例4
与实施例1类似，起始原料采用商品化的聚烯烃(LDPE)粒子，陶氏EC 7080，平均分子量5万，淋膜过程类似，采用单螺杆挤出(长径比30：1)，模头温度调节至200-300℃，挤出涂布纸张表面，无后段UV固化，离型剂涂布过程类似。
对比例5
与实施1类似，起始原料采用商品化聚乳酸3001D(natureworks)，平均分子量10万，商品化的聚烯烃(LDPE)粒子，陶氏EC 7080，平均分子量5万，按照重量计，比例为90：10，共混合后，淋膜过程类似，模头温度调节至200-300℃，无后段UV固化，离型剂涂布过程类似。
性能评价
将上述实施例和对比例制备的材料按照以下测试方法测试各项性能技术指标，基底层纸重量80g，淋膜量20g/m2每面。
外观检测按照人眼对照强光灯灯观察离型纸淋膜面是否有明显的气泡，针孔，脆断面，纹路和发黄，透明度，柔软性等判断。
离型膜撕裂强度按照ASTM D1424埃尔曼多夫落锤仪测试机器涂布方向的数值，测试结果记录在表1。
纸张结合度测试：将离型纸样品裁成10cm*10cm尺寸5片，用钢板或者PC板压合1Kg砝码，放置65±5℃，95±5％相对湿度环测箱(HITACHI EC-26MHHP)，168hrs后测试是否分层，测试结果记录在表1。
水汽透过率按照ASTM D3833测试方法，采用WV-100水汽铝制水蒸气杯，将样品用单面胶封装在容器表面，测试结果记录在表1
堆肥降解率参照GBT 19277-2003修改的方法，实验时间10天，观察频率每天。
表1实施例及对比例所制材料性能指标
Figure BDA0003262946450000071
通过上述对比可以得知，本发明提供了一种热熔涂布聚乳酸UV后段固化的方法生产淋膜离型纸，制得的离型纸具有很好的机械性能和外观，可以达到传统聚烯烃(PE)的淋膜纸的强度，较好的纸张的结合牢固程度和接近的水汽透过率，并且具有较好生物堆肥降解率，兼具环保性和实用性。
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和技术原理的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的，这些修改和变更也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种生态友好的离型材料，其特征在于，包括基底层，所述基底层的单面或双面设有生物可降解淋膜层，所述生物可降解淋膜层的表面设有离型剂层，所述基底层为可生物降解材料，所述生物可降解淋膜层为可生物降解原料通过前段热熔涂布后段UV固化制得。
2.根据权利要求1所述的生态友好的离型材料，其特征在于，所述可降解淋膜层的可生物降解原料包括树脂基体、光引发剂和抗氧化剂。
3.根据权利要求2所述的生态友好的离型材料，其特征在于，所述生物可降解淋膜层的树脂基体包括可生物降解的或者生物来源的聚乳酸、赛璐酚、聚乙烯醇、聚丁二酸丁二醇酯或聚氨酯中的一种。
4.根据权利要求1或2所述的生态友好的离型材料，其特征在于，所述离型剂层为有机硅油层或生物来源的有机硅层。
5.根据权利要求1或2所述的生态友好的离型材料，其特征在于，所述基底层为天然纤维，或由天然纤维构成的不织布，或由天然纤维构成的再生纸纤维层。
6.根据权利要求5所述的生态友好的离型材料，其特征在于，所述天然纤维为棉花纤维、桑蚕纤维或其他植物纤维。
7.根据权利要求1或2所述的生态友好的离型材料，其特征在于，所述基底层表面设有底涂层。
8.根据权利要求7所述的生态友好的离型材料，其特征在于，所述底涂层为聚乙烯醇、羧甲基纤维素或淀粉。
9.权利要求1或2所述的生态友好的离型材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将可生物降解原料混合后热熔，得到熔融状态的聚合物；
将熔融状态的聚合物涂布到基底层表面，涂布后段采用UV固化得到生物可降解淋膜层，淋膜量为5～30g/m2；
涂布离型剂，固化为离型剂层。
10.根据权利要求9所述的生态友好的离型材料的制备方法，其特征在于，所述可生物降解原料的树脂基体为可降解的聚乳酸，采用以下方法进行混合热熔：
将20～90重量份的重均分子量为1000～5000的乳酸低聚物，10～30重量份的乳酸，0.01～1重量份的光引发剂，0.1～2重量份的抗氧化剂，混合搅拌，采用氮气保护5～10分钟，加热至185～195℃，得到熔融状态的聚乳酸，避光保持30～60分钟。
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