CN115401977A - 一种可降解纸打包带及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种可降解纸打包带及其制备方法，属于纸打包制品生产的技术领域。其中，一种纸打包带，结构为复合片层，复合片层包括至少两层高纤维纸以及设置在两相邻高纤维纸之间的玻璃纤维夹层，玻璃纤维夹层包括沿着纸打包带的宽度方向间隔排布的至少两束玻璃纤维束，且玻璃纤维束沿着纸打包带的长度方向延伸，两相邻高纤维纸以及位于两相邻高纤维纸之间的玻璃纤维束三者之间通过胶水粘接。本发明提供的纸打包带在具有良好的降解性能的同时，也具有高纵向拉伸强度和瞬间极限抗拉能力，符合物品打包时对打包带的强度以及韧性要求。

Description

一种可降解纸打包带及其制备方法
技术领域
本发明属于纸打包制品生产的技术领域，尤其涉及一种可降解纸打包带及其制备方法。
背景技术
打包带，又称捆扎带，既可用于瓦楞纸箱的封箱捆扎、热轧钢卷捆扎以及冷轧钢卷捆扎，还可以用于捆扎玻璃、管材、素材、水果等物品，在实际中用量巨大。
由于打包带对于强度和韧性均具有较高的要求，因而一般采用聚乙烯、聚丙烯树脂以及聚对苯二甲酸乙二醇酯等作为生产打包带的主要原料。但是，聚乙烯、聚丙烯树脂以及聚对苯二甲酸乙二醇酯等高分子在自然条件下难以被降解或者降解速度慢，打包带的大量使用会带来环境污染的问题。
发明内容
本发明的目的是为了提供一种同时具有高强度、高韧性以及高可降解性的打包带，提供一种可降解纸打包带及其制备方法。
第一方面，本发明提供的一种纸打包带采用以下的技术方案：
一种纸打包带，结构为复合片层，所述复合片层包括至少两层高纤维纸以及设置在两相邻高纤维纸之间的玻璃纤维夹层，所述玻璃纤维夹层包括沿着纸打包带的宽度方向间隔排布的至少两束玻璃纤维束，且所述玻璃纤维束沿着纸打包带的长度方向延伸，两相邻所述高纤维纸以及位于两相邻高纤维纸之间的玻璃纤维束三者之间通过胶水粘接。
通过采用上述技术方案，纸打包带中主体部分的材质具有良好的降解性能，通过在高纤维纸之间加入玻璃纤维束实现提高纸打包纵向带拉伸性能以及横向撕裂性能的效果，使得纸打包的力学强度能够满足物品打包的要求，具有复合片层结构的纸打包带在具有良好的降解性能的同时也具有良好的强度和韧性，可替代现有的打包带，减少打包带大量使用所带来的环境污染的问题。
进一步地，所述复合片层包括三层高纤维纸和两层玻璃纤维夹层；
任选的，所述高纤维纸为长纤维牛皮纸，优选的，所述长纤维牛皮纸由纤维长度为7～50mm的针叶木浆加工制得；
任选的，所述玻璃纤维夹层中，所述玻璃纤维束的直径为1-1.5mm；
任选的，所述玻璃纤维束的克重为2.5～3.5kg/km；
任选的，所述玻璃纤维夹层中，两相邻所述玻璃纤维束的间隔为2～10mm；
优选的，两相邻所述玻璃纤维束的间隔为2～5mm。
任选的，所述胶水为快干淀粉胶；
优选的，所述快干淀粉胶的粘度为1000～5000cps。
通过采用上述技术方案，使用长纤维牛皮纸，减少纸打包带因胶水出现的发皱、变形等问题，使得纸打包带复合片层结构中层与层之间的结合稳定，提高制备得到的纸打包的质量；同时，将玻璃纤维夹层中两相邻的玻璃纤维束之间的距离控制在2～5mm，可提高纸打包带的纵向拉伸强度，同时有效地提高纸打包带的瞬间极限抗拉能力，使得纸打包带能够适用于高强度需求的打包场景，提高了纸打包带的产品性能。
进一步地，所述复合片层还包括设置在纸打包带外侧面的可降解热熔胶层。
进一步地，所述可降解热熔胶层由可降解热熔胶冷却成膜制得，所述可降解热熔胶包括以下质量分数的原料：50～60％的热塑性淀粉、10～40％的PBAT树脂颗粒、10～40％的PLA颗粒、0.05～0.5％的多环氧基聚酯扩链剂、0.1～0.5％的硬脂酸锌、0.1～0.5％的抗氧剂以及2～5％的滑石粉；
任选的，所述热塑性淀粉为梨山醇改性的热塑性淀粉和/或聚酯塑化剂改性的热塑性淀粉；
任选的，所述PBAT树脂颗粒的熔融指数为3～5g/10min；
优选的，所述PBAT树脂颗粒的相对分子质量大于80000；
更优选的，所述PBAT树脂颗粒通过二步法聚合工艺生产制得；
任选的，所述PLA颗粒的熔融指数为8～10g/10min；
任选的，所述多环氧基聚酯扩链剂为扩链剂ADR 4468；
优选的，所述多环氧基聚酯扩链剂的粒径为100～200目。
通过采用上述技术方案，纸打包带上不同位置的可降解热熔胶层可通过高频摩擦生热粘合在一起，无需在进行加热或加湿来达到粘合的效果，便于纸打包带的使用；同时可降解热熔胶层具有一定的延展性，可实现提高纸打包的韧性的效果；
以热塑性淀粉作为可降解热熔胶的基体，并添加PBAT树脂颗粒对热塑性淀粉进行改性，可提高热熔胶的成膜性能，且扩大可降解热熔胶的使用范围；而PLA颗粒的加入，可降低可降解热熔胶的熔融温度，使得热熔胶可以在高速摩擦下熔化产生一定的粘性，PBAT树脂颗粒和PLA颗粒协同发挥作用，使得该可降解热熔胶可在纸打包带表面形成一层可降解热熔胶层，在纸打包带表面起到耐刮保护层作用的同时，也可作为快速粘合剂使用，快速摩擦使得纸打包带表面上不同部位的可降解热熔胶热热合，冷却后实现纸打包的粘接；硬质酸锌在提高可降解热熔胶热稳定的同时，能够在不影响可降解热熔胶熔体强度的情况下，提高材料的流动性；而滑石粉可作为PLA颗粒的成核剂，并且进一步改善可降解热熔胶的流动性；
使用梨山醇或聚酯塑化剂对热塑性淀粉进行改性，可提高生产得到的可降解热熔胶的稳定性，减少热熔胶出现析油问题的可能；选用通过二步法聚合工艺生产制得的PBAT树脂颗粒可提高可降解热熔胶带的均匀性以及稳定性，进而提高其的耐常温降解性能；并且，将多环氧基聚酯扩链剂的粒径控制在100～200目可减少可降解热熔胶晶点的产生，进而提高可降解热熔胶的性能稳定性。
进一步地，所述可降解热熔胶的制备具体包括以下步骤：
S1、将所述多环氧基扩链剂破碎成细度为100～200目的粉体；
S2、将所述热塑性淀粉、PBAT树脂颗粒、PLA颗粒、硬质酸锌、抗氧化剂以及滑石粉加入S1制备得到的粉体中，在80℃下以25r/s的搅拌速度搅拌3min，得到混合物；
S3、对通过所述S2制备得到的混合物进行改性造粒，得到可降解热熔胶颗粒。
进一步地，所述纸打包带的表面上设置有第一压花纹，所述第一压花纹呈网格状；
优选的，所述第一压花纹的交叉线夹角为45～90°，且相邻两交点间距为2～5mm；
任选的，所述纸打包带的表面还设置有第二压花纹，所述第二压花纹为相对设置的沿着纸打包带长度方向延伸的直线和/或曲线；
优选的，所述第二压花纹与纸打包带边缘最近的距离为0.8～1.2mm；
任选的，所述第一压花纹的深度为0.2-0.5mm，第二压花纹的深度为0.4-0.6mm。
通过采用上述技术方案，在纸打包带的表面上压印有第一压花纹和第二压花纹，一方面提高纸打包带的表面粗糙程度，便于在打包时拉紧打包带，实现更好的打包效果；另一方面，第一压花纹和第二压花纹会使纸打包带的边缘出现一定的弯曲，可减少纸打包带边缘出现撕裂现象的可能，进而提高了其的拉伸强度以更好地满足打包物品的要求。
进一步地，所述纸打包带的拉伸率为2％，拉伸强度为130KN/m，横向撕裂指数为50Mn*m2/g任选的，所述纸打包带中可完全可降解材料含量不低于95wt％。
第二方面，本发明提供的上述任一所述的纸打包带的制备方法采用以下的技术方案：
一种纸打包带的制备方法，具体包括以下步骤：S1、将所述胶水涂布于高纤维纸的一面上，所述胶水涂布量为10～20g/m2，并对涂布有所述胶水的高纤维纸在23～30℃以10～15m/min的风速进行初步风干5～20min；
S2、经过所述初步风干的高纤维纸、玻璃纤维束以及另一张高纤维纸通过橡胶轮压合在一起，尾端修边收卷；
S3、根据所述复合片层中高纤维纸的层数，重复所述S1和S2操作N次，制备得到具有N+1层所述高纤维纸的复合片层，N为整数且N≥1。
进一步地，所述S1中，所述胶水为快干淀粉胶；所述快干淀粉胶的制备为，将改性淀粉与蒸馏水按照1：(3～5)的质量比例混合，200～300r/min下搅拌20～30min，制备得到粘度为1000～5000cps的所述快干淀粉胶的；
任选的，所述S2中，橡胶轮温度为75～85℃，橡胶轮沿着高纤维纸输送方向间隔设置有4～6个，且相邻两橡胶轮之间的间距为0.8～1.2m；
任选的，经过所述S3得到的复合片层的含水量为10～11wt％；
进一步地，还包括S4，所述S4具体包括以下步骤：
(1)将熔融的可降解热熔胶涂布于通过所述S3制备得到的复合片层的一面上，所述可降解热熔胶涂布量为30～45g/m2；
(2)涂布有所述可降解热熔胶的复合片层在0～5℃下冷却，在所述复合片层的其中一面上形成一层可降解热熔胶层；
(3)重复所述(1)和(2)的操作，在所述复合片层的另外一面上形成一层可降解热熔胶层，制备得到两面结合有所述可降解热熔胶层的纸打包带；
(4)将经过所述(3)处理的纸打包带置于55～65℃、湿度为99～100％的环境中烘烤3.5～4.5h。
任选的，还包括S5，所述S5具体包括以下步骤：
对所述S3制备得到的复合片层或经过所述S4处理过的纸打包带进行压纹处理，使得所述纸打包带的两侧面上形成所述第一压花纹和第二压花纹；
优选的，所述压纹处理中，施加的压力为100N，时间0.012s。
通过采用上述技术方案，在纸打包带的生产制备过程中，使用风干工艺对涂布有胶水的长纤维牛皮纸进行处理，使得长纤维牛皮纸上的胶水表面呈现半干发粘状态，便于与玻璃纤维束以及另一长纤维牛皮纸进行粘合，使得纸打包带中层与层之间具有更好的结合力，提高了复合片层的粘合剥离率。
有益效果：
(1)本发明提供的纸打包带通过长纤维牛皮纸与玻璃纤维束通过快干淀粉胶复合制备得到，玻璃纤维束的加入提高了纸打包带的纵向拉伸强度，有效提高了纸打包带的瞬间极限抗拉能力，使得纸打包带具有高强度和高韧性能满足物品打包的要求，并且纸打包带具有良好的降解性能，也可减少环境污染的问题；本发明制备的纸打包带参照GB/T19277-2011的堆肥标准，在六个月内降解在90wt％以上，具有极好的环保优势。
(2)在纸打包带的制备过程中，以风干工艺代替常规的高温烘烤的处理方法，有利于提高复合片层中层与层之间的结合力，进一步提高纸打包的强度和韧性；
(3)在纸打包带上设置可降解热熔胶层，一方面便于纸打包带的使用，通过摩擦纸打包带使得可降解热熔胶层热熔实现粘合，而不需要额外的加热或加湿；另一方面，可降解热熔胶层也可作为纸打包带的耐刮保护层，提高纸打包带的韧性和强度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本发明的一些实施例，而非对本发明的限制。
图1是本发明实施例11提供的纸打包带的结构示意图；
图2是本发明实施例11提供的纸打包带制备过程中，长纤维牛皮纸与玻璃纤维束压合处理的示意图；
图3是本发明实施例14提供的纸打包带的结构示意图；
图4是本发明实施例15提供的纸打包带的结构示意图；
图5是本发明实施例18提供的纸打包带表面压花纹的示意图。
具体实施方式
下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。在下面的实施例中，如未明确说明，“％”均指重量百分比。
实施例1.一种可降解热熔胶及其制备方法
本实施例提供了一种可降解热熔胶，其包括以下重量份的组分：50份的梨山醇改性的热塑性淀粉、10份的PBAT树脂颗粒、20份的PLA颗粒、0.2份的多环氧基聚酯扩链剂、0.1份的硬质酸锌、0.25份的抗氧化剂basf1076以及3份的滑石粉。
其中，梨山醇改性的热塑性淀粉种淀粉含量为80％；PBAT树脂颗粒的熔融指数为3g/10min，分子量为80000；PLA颗粒的熔融指数为8g/10min；滑石粉的粒径大小为2500目。
本实施例还提供了可降解热熔胶的制备方法，具体包括以下的步骤：
S1、将环氧基扩链剂于高速混料机中以30r/s的搅拌速度搅拌5min，将环氧基扩链剂破碎成细度为100目的粉体；
S2、将山梨醇改性的热塑性淀粉、PBAT树脂颗粒、PLA颗粒、硬质酸锌、抗氧化剂以及滑石粉加入S1制备得到的粉体中，在80℃下以25r/s的搅拌速度搅拌3min，得到混合物；
S3、将通过S2制备得到的混合物加入双螺杆改性机中，按照表1的程序进行改性造粒，得到可降解热熔胶。
表1.可降解热熔胶的改性造粒条件
送料段 加热段1 加热段2 加热段3 压缩段4 加热段5 加热段6 挤出段 模头
90℃ 120℃ 130℃ 140℃ 140℃ 130℃ 130℃ 130℃ 140℃
实施例2.一种可降解热熔胶及其制备方法
本实施例与实施例1提供的可降解热熔胶及其制备方法基本相同，不同之处在于，可降解热熔胶包括以下重量分数的组分：50份的梨山醇改性的热塑性淀粉、20份的PBAT树脂颗粒、20份的PLA颗粒、0.2份的多环氧基聚酯扩链剂、0.1份的硬质酸锌、0.25份的抗氧化剂basf1076以及3份的滑石粉。
实施例3.一种可降解热熔胶及其制备方法
本实施例与实施例1提供的可降解热熔胶及其制备方法基本相同，不同之处在于，可降解热熔胶包括以下重量分数的组分：50份的梨山醇改性的热塑性淀粉、30份的PBAT树脂颗粒、20份的PLA颗粒、0.2份的多环氧基聚酯扩链剂、0.1份的硬质酸锌、0.25份的抗氧化剂basf1076以及3份的滑石粉。
实施例4.一种可降解热熔胶及其制备方法
本实施例与实施例1提供的可降解热熔胶及其制备方法基本相同，不同之处在于，可降解热熔胶包括以下重量分数的组分：50份的梨山醇改性的热塑性淀粉、50份的PBAT树脂颗粒、20份的PLA颗粒、0.2份的多环氧基聚酯扩链剂、0.1份的硬质酸锌、0.25份的抗氧化剂basf1076以及3份的滑石粉.
对比例1.一种可降解热熔胶(省略PBAT，其与条件与实施例5一致)
本对比例提供了一种可降解热熔胶，其包括以下重量份的组分：50份的梨山醇改性的热塑性淀粉、20份的PLA颗粒、0.2份的多环氧基聚酯扩链剂、0.1份的硬质酸锌、0.25份的抗氧化剂basf1076以及3份的滑石粉。
其中，梨山醇改性的热塑性淀粉种淀粉含量为80％；PLA颗粒的熔融指数为8g/10min；滑石粉的粒径大小为2500目。
本对比例还提供了可降解热熔胶的制备方法，具体包括以下的步骤：
S1、将环氧基扩链剂于高速混料机中以30r/s的搅拌速度搅拌5min，将环氧基扩链剂破碎成细度为100目的粉体；
S2、将山梨醇改性的热塑性淀粉、PLA颗粒、硬质酸锌、抗氧化剂以及滑石粉加入S1制备得到的粉体中，在80℃下以25r/s的搅拌速度搅拌3min，得到混合物；
S3、将通过S2制备得到的混合液体加入双螺杆改性机中，按照表3的程序进行改性造粒，得到可降解热熔胶。
对比例2.一种可降解热熔胶及其制备方法
本实施例与实施例4提供的可降解热熔胶及其制备方法基本相同，不同之处在于，可降解热熔胶还包括80份的PBAT树脂颗粒。
实验例1.
将实施例1-4以及对比例1和2提供的可降解热熔胶分别加入涂布机胶槽中，加温至140℃保温30min至完全熔融，将长纤维牛皮纸一面通过涂布轮，可降解热熔胶的涂布量为30g/m2，长纤维牛皮纸未涂覆胶水的一面立即通过一块冷却板，使长纤维牛皮纸迅速冷却收卷，冷却板的温度为0℃、长度为1.5m，制备得到一面结合有可降解热熔胶层的长纤维牛皮纸，再重复上述操作一遍便可在长纤维牛皮纸另一面上也形成可降解热熔胶层。
并测试长纤维牛皮纸涂布的可降解热熔胶的熔融指数、涂布克重偏差以及经过高温烘烤和低温对折后可降解热熔胶层的性能，测试结果如表2所示：
表2.可降解热熔胶的相关性能测试
Figure BDA0003848356370000111
由表2可知，实施例1-4与对比例1相比，可降解热熔胶中未加入有PBAT树脂颗粒不能成膜；且添加PBAT树脂颗粒能提高可降解热熔胶的耐高低温的性能，减少纸长纤维牛皮纸上可降解热熔胶层发粘合开裂问题的发生，进而使得可降解热熔胶层可适用的温度范围更宽；但是，PBAT树脂颗粒的加入量不能过高，如对比例2所示，当PBAT树脂颗粒的添加量为80重量份时影响了可降解热熔胶的流动性，其粘度太低导致涂布不均匀，导致可降解热熔胶层的质量稳定性。
实施例5.一种可降解热熔胶及其制备方法
本实施例与实施例2提供的可降解热熔胶及其制备方法基本相同，不同之处在于，可降解热熔胶包括以下重量分数的组分：50份的梨山醇改性的热塑性淀粉、20份的PBAT树脂颗粒、5份的PLA颗粒、0.2份的多环氧基聚酯扩链剂、0.1份的硬质酸锌、0.25份的抗氧化剂basf1076以及3份的滑石粉。
实施例6.一种可降解热熔胶及其制备方法
本实施例与实施例2提供的可降解热熔胶及其制备方法基本相同，不同之处在于，可降解热熔胶包括以下重量分数的组分：50份的梨山醇改性的热塑性淀粉、20份的PBAT树脂颗粒、10份的PLA颗粒、0.1份的多环氧基聚酯扩链剂、0.2份的硬质酸锌、0.15份的抗氧化剂basf1076以及2份的滑石粉。
实施例7.一种可降解热熔胶
本实施例与实施例2提供的可降解热熔胶及其制备方法基本相同，不同之处在于，可降解热熔胶包括以下重量分数的组分：50份的梨山醇改性的热塑性淀粉、20份的PBAT树脂颗粒、30份的PLA颗粒、0.4份的多环氧基聚酯扩链剂、0.3份的硬质酸锌、0.4份的抗氧化剂basf1076以及1份的滑石粉。
实施例8.一种可降解热熔胶及其制备方法
本实施例与实施例2提供的可降解热熔胶及其制备方法基本相同，不同之处在于，可降解热熔胶包括以下重量分数的组分：50份的梨山醇改性的热塑性淀粉、20份的PBAT树脂颗粒、50份的PLA颗粒、0.2份的多环氧基聚酯扩链剂、0.1份的硬质酸锌、0.25份的抗氧化剂basf1076以及3份的滑石粉。
对比例3.一种可降解热熔胶及其制备方法
本对比例提供了一种可降解热熔胶，其包括以下重量份的组分：50份的梨山醇改性的热塑性淀粉、20份的PBAT树脂颗粒、0.2份的多环氧基聚酯扩链剂、0.1份的硬质酸锌、0.25份的抗氧化剂basf1076以及3份的滑石粉。
该可降解热熔胶的制备与实施例1提供的制备方法相同。
对比例4.一种可降解热熔胶及其制备方法
本对比例提供了一种可降解热熔胶，其包括以下重量份的组分：50份的梨山醇改性的热塑性淀粉、20份的PBAT树脂颗粒、80份的PLA颗粒、0.2份的多环氧基聚酯扩链剂、0.1份的硬质酸锌、0.25份的抗氧化剂basf1076以及3份的滑石粉。
该可降解热熔胶的制备与实施例1提供的制备方法相同。
实验例2.
将实施例2和5-8以及对比例3和4提供的可降解热熔胶分别加入涂布机胶槽中，加温至140℃保温30min至完全熔融，将长纤维牛皮纸的一面通过涂布轮，可降解热熔胶的涂布量为30g/m2，长纤维牛皮纸未涂覆胶水的一面立即通过一块冷却板，使长纤维牛皮纸迅速冷却收卷，冷却板的温度为0℃、长度为1.5m，制备得到一面结合有可降解热熔胶层的长纤维牛皮纸，再重复上述操作一遍便可在长纤维牛皮纸的另一面上也形成可降解热熔胶层。
并测试长纤维牛皮纸的可降解热熔胶的熔融指数、经过高温烘烤和低温对折后可降解热熔胶层的性能以及表面硬度，测试结果如表3所示：
表3.可降解热熔胶的相关性能测试
Figure BDA0003848356370000131
Figure BDA0003848356370000141
由表3可知，实施例2以及5-8与对比例3相比，且添加PLA颗粒使得可降解热熔胶热合后可快速冷却粘合在一起，并且PLA颗粒具有良好的结晶性能和刚性，使得可降解热熔胶层也可作为纸打包带表面的耐刮保护层，减少纸打包带在生产过程中因刮擦导致质量不合格问题的发生，并且随着PLA颗粒添加量的增加，可降解热熔胶的流动性能、所形成的可降解热熔胶层的硬度以及耐刮性能也随之提高。但是，如对比例4所示，PLA颗粒加入量为80重量分时，添加量过高反而影响了所形成的可降解热熔胶层的低温性能，容易出现因可降解热熔胶层开裂而导致脱落现象的发生。
实施例9.一种可降解热熔胶
本实施例提供了一种可降解热熔胶，其包括以下重量份的组分：50份的梨山醇改性的热塑性淀粉、20份的PBAT树脂颗粒、20份的PLA颗粒、0.2份的多环氧基聚酯扩链剂、0.1份的硬质酸锌、0.25份的抗氧化剂basf1076以及3份的滑石粉。
其中，梨山醇改性的热塑性淀粉种淀粉含量为80％；PBAT树脂颗粒的熔融指数为3g/10min，分子量为80000；PLA颗粒的熔融指数为8g/10min；滑石粉的粒径大小为2500目。
本实施例还提供了可降解热熔胶的制备方法，具体包括以下的步骤：
S1、将环氧基扩链剂于高速混料机中以30r/s的搅拌速度搅拌5min，将环氧基扩链剂破碎成细度为200目的粉体；
S2、将山梨醇改性的热塑性淀粉、PBAT树脂颗粒、PLA颗粒、硬质酸锌、抗氧化剂以及滑石粉加入S1制备得到的粉体中，在85℃下以25r/s的搅拌速度搅拌3min，得到混合液体；
S3、将通过S2制备得到的混合液体加入双螺杆改性机中，按照表3的程序进行改性造粒，得到可降解热熔胶。
对比例5.
本对比例提供了一种可降解热熔胶，其包括以下重量份的组分：50份的梨山醇改性的热塑性淀粉、30份的PBAT树脂颗粒、20份的PLA颗粒、0.2份的多环氧基聚酯扩链剂、0.1份的硬质酸锌、0.25份的抗氧化剂basf1076以及3份的滑石粉。
其中，梨山醇改性的热塑性淀粉种淀粉含量为80％；PBAT树脂颗粒的熔融指数为3g/10min，分子量为80000；PLA颗粒的熔融指数为8g/10min；滑石粉的粒径大小为2500目。
本对比例还提供了可降解热熔胶的制备方法，具体包括以下的步骤：
S1、将环氧基扩链剂于高速混料机中以30r/s的搅拌速度搅拌5min，将环氧基扩链剂破碎成细度为50目的粉体；
S2、将山梨醇改性的热塑性淀粉、PBAT树脂颗粒、PLA颗粒、硬质酸锌、抗氧化剂以及滑石粉加入S1制备得到的粉体中，在80℃下以25r/s的搅拌速度搅拌3min，得到混合液体；
S3、将通过S2制备得到的混合液体加入双螺杆改性机中，按照表1的程序进行改性造粒，得到可降解热熔胶。
对比例6.
本对比例提供了一种可降解热熔胶，其包括以下重量份的组分：50份的梨山醇改性的热塑性淀粉、20份的PBAT树脂颗粒、50份的PLA颗粒、0.2份的多环氧基聚酯扩链剂、0.1份的硬质酸锌、0.25份的抗氧化剂basf1076以及3份的滑石粉。
其中，梨山醇改性的热塑性淀粉种淀粉含量为80％；PBAT树脂颗粒的熔融指数为3g/10min，分子量为80000；PLA颗粒的熔融指数为8g/10min；滑石粉的粒径大小为2500目。
本对比例还提供了可降解热熔胶的制备方法，具体包括以下的步骤：
S1、将环氧基扩链剂于高速混料机中以30r/s的搅拌速度搅拌5min，将环氧基扩链剂破碎成细度为1000目的粉体；
S2、将山梨醇改性的热塑性淀粉、PBAT树脂颗粒、PLA颗粒、硬质酸锌、抗氧化剂以及滑石粉加入S1制备得到的粉体中，在80℃下以25r/s的搅拌速度搅拌3min，得到混合液体；
S3、将通过S2制备得到的混合液体加入双螺杆改性机中，按照表1的程序进行改性造粒，得到可降解热熔胶。
实验例3.
将实施例6和9以及对比例5和6提供的可降解热熔胶分别加入涂布机胶槽中，加温至140℃保温30min至完全熔融，将长纤维牛皮纸的一面通过涂布轮，可降解热熔胶的涂布量为30g/m2，长纤维牛皮纸未涂覆胶水的一面立即通过一块冷却板，使长纤维牛皮纸迅速冷却收卷，冷却板的温度为0℃、长度为1.5m，制备得到一面结合有可降解热熔胶层的长纤维牛皮纸，再重复上述操作一遍便可在长纤维牛皮纸的另一面上也形成可降解热熔胶层，并统计形成的可降解热熔胶层中晶点数，结果如表4所示：
表4.可降解热熔胶层涂布一平米晶点数(颗)
可降解热熔胶层 扩链剂研磨目数 涂布一平米晶点数/颗
实施例6 100目 ＜5
实施例9 200目 ＜5
对比例5 50目 ＞50
对比例6 1000目 ＞50
由表4可知，实施例6和9与对比例5和6相比，在可降解热熔胶制备的过程中，对扩链剂预先进行研磨至100～200目，减少了可降解热熔胶中晶点的出现，进而提高可降解热熔胶性能的稳定性，且扩链剂研磨至粒径过小同样也会导致晶点的出现，进而影响可降解热熔胶性能的稳定性，因此在对扩链剂进行研磨时应将其研磨目数控制在100～200以实现较好的改性效果。
实施例10.
本实施例中选用普通140g本色牛皮纸、长纤维140g牛皮纸以及漂白140g牛皮纸作为纸打包带的原料，在上述三种牛皮纸的表面上以20g/m2的涂覆量涂覆上快干淀粉胶，进行三层复合，形成简易的打包带结构，并测试拉伸强度、拉伸变形率以及常温干燥表面弯曲高度；其中，常温干燥表面弯曲高度的测试方法为将涂好快干淀粉胶三层复合样品，平放在平台上，观察25℃室温下自然干燥四边弯曲离平台的最大高度。测试结果如表5所示：
表5.不同牛皮纸测试结果表
Figure BDA0003848356370000171
由表5可知，长纤维牛皮纸相较于普通本色牛皮纸以及漂白牛皮纸而言，拉伸强度以及拉伸变形率大而表面弯曲高度小，说明使用长纤维牛皮纸作为制备得到的纸打包带能够具有高强度以及高韧性的优势，能够满足物体打包过程中对于打包带的强度和韧性要求；并且，长纤维牛皮纸的纤维含量比普通牛皮纸高，吸水性能较差，在表面弯曲高度的测试中发现，长纤维牛皮纸表面胶水的弯曲高度相较于其他两种牛皮纸而言更小，说明使用长纤维牛皮纸作为基底能减少快干淀粉胶涂布的过程中因为吸水褶皱变形导致复合片层脱层现象的发生。
实施例11.一种可降解的纸打包带及其制备方法
本实施例提供了一种纸打包带，如图1所示，纸打包带的结构为复合片层，复合片层包括两层高纤维纸和位于两高纤维纸之间的玻璃纤维夹层，玻璃纤维夹层包括沿着纸打包带宽度方向间隔排布的玻璃纤维束，玻璃纤维束沿着纸打包带的长度方向延伸，两相邻玻璃纤维束的间隔为2mm，玻璃纤维束与两高纤维纸三者之间通过快干淀粉胶粘接形成了纸打包带，且玻璃纤维夹层中玻璃纤维束的数量依据纸打包带的宽度而定。
其中，高纤维纸为长纤维牛皮纸，其是以纤维长度为7mm的针叶木浆作为原料制备得到的，使用两层长纤维牛皮纸进行复合，并且在两层长纤维牛皮纸之间沿着纸打包带长度方向加入玻璃纤维束以形成玻璃纤维夹层，构建得到具有复合片层的纸打包带，拉伸率为3％，拉伸强度为120KN/m，横向撕裂指数为25Mn*m2/g满足打包带对于强度以及韧性的要求，并且纸打包带具有良好的生物可降解性，可有效降低打包带的大量使用给环境带来的影响。
本实施例还提供了纸打包带的制备方法，具体包括以下的制备步骤：
S1、将改性的淀粉苏州茂瑞MR-TP01与蒸馏水按照1:4的质量比混合均匀，以200r/min的速度搅拌30min，制备得到3000cps的快干淀粉胶；
S2、将快干淀粉胶打入涂布轮胶槽内，使用涂布轮将快干淀粉胶以20g/m2的涂布量涂布于长纤维牛皮纸的一面上，长纤维牛皮纸通过涂布轮后马上进入5m的风箱中，在25℃下以15m/min的运行速度对长纤维牛皮纸进行初步风干，风干时间为10min；
S3、参照图2，将经过S2处理得到的长纤维牛皮纸涂布有快干淀粉胶的一面朝向玻璃纤维束以及另一张高纤维纸，三者叠合在一起并连续通过四个压合橡胶轮，压合橡胶轮的温度为80℃，且两相邻压合橡胶轮的间距为1m，通过压合橡胶轮将两层长纤维牛皮纸以及位于两者之间的玻璃纤维束压合在一起形成结构为复合片层的纸打包带，纸打包带的含水率为10.0％。
通过S1-S3步骤制备得到的纸打包带可根据使用的需要，使用分切机将纸打包带裁剪成不同宽度的规格，最后收卷成型。
实施例12.一种可降解的纸打包带及其制备方法
本实施例提供的纸打包带以及制备方法与实施例11提供的基本相同，不同之处在于，步骤S2中初步风干的时间为5min；且制备得到的纸打包带的含水率为11.0％。
实施例13.一种可降解的纸打包带及其制备方法
本实施例提供的纸打包带以及制备方法与实施例11提供的基本相同，不同之处在于，步骤S2中初步风干的时间为20min；且制备得到的纸打包带的含水率为10％。
对比例7.一种可降解的纸打包带及其制备方法
本对比例提供的纸打包带以及制备方法与实施例11提供的基本相同，不同之处在于，步骤S2中初步风干的时间为10s；且制备得到的纸打包带的含水率为17.0％。
对比例8.一种可降解的纸打包带及其制备方法
本对比例提供的纸打包带以及制备方法与实施例11提供的基本相同，不同之处在于，步骤S2中初步风干的时间为60s；且制备得到的纸打包带的含水率为14.0％。
对比例9.一种可降解的纸打包带及其制备方法
本对比例提供的纸打包带以及制备方法与实施例11提供的基本相同，不同之处在于，步骤S2中初步风干的时间为3min；且制备得到的纸打包带的含水率为12.0％。
对比例10.一种可降解的纸打包带及其制备方法
本对比例提供的纸打包带以及制备方法与实施例11提供的基本相同，不同之处在于，步骤S2中初步风干的时间为30min；且制备得到的纸打包带的含水率为9.0％。
对比例11.一种可降解的纸打包带及其制备方法
本对比例提供的纸打包带以及制备方法与实施例11提供的基本相同，不同之处在于，在步骤S2中，使用高温烘烤的方式，将纸打包带在100℃烘箱中烘烤，烘箱长度为5m，纸打包带通过速度为15m/min，烘烤时间为20S。对涂布有快干淀粉胶的长纤维牛皮纸进行干燥，且制备得到的纸打包带的含水率为小于2％。
实验例4.
对实施例11-13以及对比例7-11提供的纸打包带进行剥离力测试，剥离力测试的具体方法参照标准为GB2792-1998，测试结果如表6所示：
表6.纸打包带的剥离力测试(N)
Figure BDA0003848356370000211
由表6可知，相较于采用常规的高温烘烤的方法，实施例11～13中纸打包带的层剥离力大，说明在常温下进行风干的处理工艺有利于控制长纤维牛皮纸上的快干淀粉胶表面水分的含量，减少因快干淀粉胶过度干燥导致粘合力降低使得复合片层的层剥离现象的发生；并且，当风干处理的时间过长时，反而会降低纸打包带的剥离力，因此要将初步风干的时间控制在5～20min；同时风干工艺对纸张材料本身含水率的影响较小，实施例11～13制备得到的纸打包带的含水率在10～11％，可减少长纤维牛皮纸出现褶皱发脆、涂布中受机台牵引力容易断裂的现象的发生，使得生产得到的纸打包带符合物品打包过程中对于打包带的结构强度的要求。
实施例14.一种可降解的纸打包带及其制备方法
参照图3，本实施例与实施例11提供的纸打包带的不同之处在于，复合片层包括三层高纤维纸和两层玻璃纤维夹层，高纤维纸以及玻璃纤维夹层依次交替分布，且玻璃纤维夹层中两相邻的玻璃纤维束的间隔为3mm。
本实施例还提供了纸打包带的制备方法，具体包括以下的制备步骤：
S1、将改性的淀粉苏州茂瑞MR-TP01与蒸馏水按照1:4的质量比混合均匀，以200r/min的速度搅拌30min，制备得到3000cps的快干淀粉胶；
S2、将快干淀粉胶打入涂布轮胶槽内，使用涂布轮将快干淀粉胶以20g/m2的涂布量涂布于长纤维牛皮纸的一面上，长纤维牛皮纸通过涂布轮后马上进入5m的风箱中，在25℃下以15m/min的运行速度对长纤维牛皮纸进行初步风干，风干时间为10min；
S3、将经过S2处理得到的长纤维牛皮纸涂布有快干淀粉胶的一面朝向玻璃纤维束以及另一张高纤维纸，三者叠合在一起并连续通过四个压合橡胶轮，压合橡胶轮的温度为80℃，且两相邻压合橡胶轮的间距为1m，通过压合橡胶轮将两层长纤维牛皮纸以及位于两者之间的玻璃纤维束压合在一起；
S4、重复S2和S3的步骤，制备得到具有3层长纤维牛皮纸的纸打包带。
该纸打包带的拉伸率为3％，拉伸强度为100KN/m，横向撕裂指数为24Mn*m2/g，相较于实施例1提供的纸打包带，本实施例提供的纸打包带具有更好的力学性能，其具有更大的应用范围，适用性强。
实施例15.一种可降解的纸打包带及其制备方法
参照图4，本实施例与实施例14提供的纸打包带的不同之处在于，在纸打包带的两面上分别结合有可降解热熔胶层，使得在高频摩擦下纸打包带可通过可降解热熔胶层实现粘合的效果，便于纸打包带的使用。
纸打包带的制备具体包括以下的步骤：S1、将实施例4提供的可降解热熔胶加入涂布机胶槽中，加温至140℃保温30min至完全熔融，并将实施例13提供的纸打包带一面通过涂布轮，进而以30g/m2涂布量将可降解热溶胶涂布于纸打包带的其中一侧面上；
S2、纸打包带未涂布有可降解热熔胶的一面立即通过冷却板，冷却板的温度为0℃，长度为1.5m，使得纸打包带一面上的可降解热熔胶冷却形成可降解热熔胶层；
S3、重复S1和S2的操作，在纸打包带的两面上分别形成一层可降解热熔胶层；
S4、将经过S3处理的纸打包带置于60℃、湿度为100％的条件下烘烤2h，制备得到纸打包带的最终成品。
实施例16.一种可降解的纸打包带及其制备方法
本实施例与实施例15基本相同，不同之处在于，步骤S4中将纸打包带置于置于60℃、湿度为100％的条件下烘烤4h。
实施例17.一种可降解的纸打包带
本实施例与实施例15基本相同，不同之处在于，步骤S4中将纸打包带置于置于60℃、湿度为100％的条件下烘烤6h。
对比例12.一种可降解的纸打包带
本对比例与实施例14提供的纸打包带的不同之处在于，在纸打包带的两面上分别结合有可降解热熔胶层，使得在高频摩擦下纸打包带可通过可降解热熔胶层实现粘合的效果，便于纸打包带的使用。
纸打包带的制备具体包括以下的步骤：S1、将实施例4提供的可降解热熔胶加入涂布机胶槽中，加温至140℃保温30min至完全熔融，并将实施例13提供的纸打包带一面通过涂布轮，进而以30g/m2涂布量将可降解热溶胶涂布于纸打包带的其中一侧面上；
S2、纸打包带未涂布有可降解热熔胶的一面立即通过冷却板，冷却板的温度为0℃，长度为1.5m，使得纸打包带一面上的可降解热熔胶冷却形成可降解热熔胶层；
S3、重复S1和S2的操作，在纸打包带的两面上分别形成一层可降解热熔胶层，制备得到纸打包带的最终成品。
实验例5.
测试实施例15-17以及对比例12提供的纸打包带表面可降解热熔胶层的软化点，测试结果如表7所示：
表7.可降解热熔胶层的软化点(℃)
Figure BDA0003848356370000241
由表7可知，实施例15-17与对比例12相比，耐温性能提高了10～20℃；说明对纸打包带进行可降解热熔胶涂抹之后在对其进行烘烤，有利于提高可降解热熔胶层的结晶度，进而纸打包带表面的耐温性能；另一方面，在高湿度下对纸打包带进行烘烤，有利于保持长纤维牛皮纸的水分，减少因高温烘烤长纤维牛皮纸脱水导致纸打包带拉伸性能以及横向撕裂性能降低的现象的发生；并且，当烘烤时间为4h时，制备得到的纸打包带的性能好且生产成本较低。
实施例18.一种可降解的纸打包带
参照图5，本实施例与实施例16提供的纸打包带的不同之处在于，纸打包带的表面上通过压花辊轮刻印有第一压花纹和第二压花纹；其中，第一压花纹呈网格状，第一压花纹中两条相互交叉的线之间的夹角为45～90°，相邻两交点的间距为2～5mm，在本实施例中，第一压花第一压花纹中两条相互交叉的线之间的夹角为90°、相邻两交点的间距为4mm；第二压花纹为分布在纸打包带长度方向两侧上的且沿着纸打包带长度方向延伸的直线，且直线距离纸打包带长边最近的距离为1.0mm。
在纸打包带的表面进行压花处理，一方面可以提高纸打包带表面的粗糙程度，进而增大纸打包带与其他物品接触时的摩擦力，便于打包机在打包时拉紧打包带；另一方面，可提高纸打包带的拉伸强度以及横向撕裂指数，使得纸打包带在实际使用中不容易出现边缘撕裂的现象，可延长纸打包的使用寿命以及提高其的实用性。
实验例6.
(1)对实施例5、9、16以及18提供的纸打包带进行纵向拉升强度以及横向撕裂性能的测试，测试具体的方法参照标准为拉伸强度GB/T1040.3-2006，撕裂标准GB/T16578.1-2008；测试结果如表8所示：
表8.纸打包带的相关力学性能
Figure BDA0003848356370000251
由表8可知，实施例18中对纸打包带的表面进行压纹处理，有利于提高纸打包带的表面摩擦力，同时第二压花纹可以使纸打包带的两侧上出现弧形弯曲，进而提高纸打包带横向上的撕裂力以及纵向拉伸能力，使得纸打包带具有更好的韧性以及强度，能够适应更高强度的包装要求。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (10)

1.一种纸打包带，其特征在于，结构为复合片层，所述复合片层包括至少两层高纤维纸以及设置在两相邻高纤维纸之间的玻璃纤维夹层，所述玻璃纤维夹层包括沿着纸打包带的宽度方向间隔排布的至少两束玻璃纤维束，且所述玻璃纤维束沿着纸打包带的长度方向延伸，两相邻所述高纤维纸以及位于两相邻高纤维纸之间的玻璃纤维束三者之间通过胶水粘接。
2.根据权利要求1所述的纸打包带，其特征在于，所述复合片层包括三层高纤维纸和两层玻璃纤维夹层；
任选的，所述高纤维纸为长纤维牛皮纸，优选的，所述长纤维牛皮纸由纤维长度为7～50mm的针叶木浆加工制得；
任选的，所述玻璃纤维夹层中，所述玻璃纤维束的直径为1-1.5mm；
任选的，所述玻璃纤维束的克重为2.5～3.5kg/km；
任选的，所述玻璃纤维夹层中，两相邻所述玻璃纤维束的间隔为2～10mm；
优选的，两相邻所述玻璃纤维束的间隔为2～5mm；
任选的，所述胶水为快干淀粉胶；
优选的，所述快干淀粉胶的粘度为1000～5000cps。
3.根据权利要求1所述的纸打包带，其特征在于，所述复合片层还包括设置在纸打包带外侧面的可降解热熔胶层。
4.根据权利要求3所述的纸打包带，其特征在于，所述可降解热熔胶层由可降解热熔胶冷却成膜制得，所述可降解热熔胶包括以下质量分数的原料：50～60％的热塑性淀粉、10～40％的PBAT树脂颗粒、10～40％的PLA颗粒、0.05～0.5％的多环氧基聚酯扩链剂、0.1～0.5％的硬脂酸锌、0.1～0.5％的抗氧剂以及2～5％的滑石粉；
任选的，所述热塑性淀粉为梨山醇改性的热塑性淀粉和/或聚酯塑化剂改性的热塑性淀粉；
任选的，所述PBAT树脂颗粒的熔融指数为3～5g/10min；
优选的，所述PBAT树脂颗粒的相对分子质量大于80000；
更优选的，所述PBAT树脂颗粒通过二步法聚合工艺生产制得；
任选的，所述PLA颗粒的熔融指数为8～10g/10min；
任选的，所述多环氧基聚酯扩链剂为扩链剂ADR 4468；
优选的，所述多环氧基聚酯扩链剂的粒径为100～200目。
5.根据权利要求4所述的纸打包带，其特征在于，所述可降解热熔胶的制备具体包括以下步骤：
S1、将所述多环氧基扩链剂破碎成细度为100～200目的粉体；
S2、将所述热塑性淀粉、PBAT树脂颗粒、PLA颗粒、硬质酸锌、抗氧化剂以及滑石粉加入S1制备得到的粉体中，在70-85℃下以1-100r/s的搅拌速度搅拌1-3min，得到混合物；
S3、对通过所述S2制备得到的混合物进行改性造粒，得到可降解热熔胶颗粒。
6.根据权利要求1所述的纸打包带，其特征在于，所述纸打包带的表面上设置有第一压花纹，所述第一压花纹呈网格状；
优选的，所述第一压花纹的交叉线夹角为45～90°，且相邻两交点间距为2～5mm；
任选的，所述纸打包带的表面还设置有第二压花纹，所述第二压花纹为相对设置的沿着纸打包带长度方向延伸的直线和/或曲线；
优选的，所述第二压花纹与纸打包带边缘最近的距离为0.8～1.2mm；
任选的，所述第一压花纹的深度为0.2-0.5mm，第二压花纹的深度为0.4-0.6mm。
7.根据权利要求1-6任一所述的纸打包带，其特征在于，所述纸打包带的拉伸率为1-3％，拉伸强度为120-140KN/m，横向撕裂指数为50-60Mn*m2/g；
任选的，所述纸打包带中可完全可降解材料含量不低于95wt％。
8.权利要求1-7任一所述的纸打包带的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：S1、将所述胶水涂布于高纤维纸的一面上，所述胶水涂布量为10～20g/m2，并对涂布有所述胶水的高纤维纸在23～30℃以10～15m/min的风速进行初步风干5～20min；
S2、经过所述初步风干的高纤维纸、玻璃纤维束以及另一张高纤维纸通过橡胶轮压合在一起，尾端修边收卷；
S3、根据所述复合片层中高纤维纸的层数，重复所述S1和S2操作N次，制备得到具有N+1层所述高纤维纸的复合片层，N为整数且N≥1。
9.根据权利要求8所述的纸打包带的制备方法，其特征在于，所述S1中，所述胶水为快干淀粉胶；所述快干淀粉胶的制备为，将改性淀粉与蒸馏水按照1：(3～5)的质量比例混合，200～300r/min下搅拌20～30min，制备得到粘度为1000～5000cps的所述快干淀粉胶的；
任选的，所述S2中，橡胶轮温度为75～85℃，橡胶轮沿着高纤维纸输送方向间隔设置有4～6个，且相邻两橡胶轮之间的间距为0.8～1.2m；
任选的，经过所述S3得到的复合片层的含水量为10～11wt％。
10.根据权利要求8所述的纸打包带的制备方法，其特征在于，还包括S4，所述S4具体包括以下步骤：
(1)将熔融的可降解热熔胶涂布于通过所述S3制备得到的复合片层的一面上，所述可降解热熔胶涂布量为30～45g/m2；
(2)涂布有所述可降解热熔胶的复合片层在0～5℃下冷却，在所述复合片层的其中一面上形成一层可降解热熔胶层；
(3)重复所述(1)和(2)的操作，在所述复合片层的另外一面上形成一层可降解热熔胶层，制备得到两面结合有所述可降解热熔胶层的纸打包带；
(4)将经过所述(3)处理的纸打包带置于55～65℃、湿度为99～100％的环境中烘烤3.5～4.5h；
任选的，还包括S5，所述S5具体包括以下步骤：
对所述S3制备得到的复合片层或经过所述S4处理过的纸打包带进行压纹处理，使得所述纸打包带的两侧面上形成第一压花纹和第二压花纹；
优选的，所述压纹处理中，施加的压力为80-150N，时间为0.005-0.05S。
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