CN117719235A - 一种可家庭堆肥降解高阻隔纸包装及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可家庭堆肥降解高阻隔纸包装，其包括镀铝层及纤维素膜，所述镀铝层通过真空镀铝或转移镀铝方法复合在纤维素膜上，制备得到镀铝纤维素膜。本发明中使用纸张和高阻隔可生物降解材料镀铝纤维素通过胶水粘结复合制成，并经过涂布阻水的聚酯‑聚丙烯共混底涂，实现包装稳定的高阻隔及包装强度，可以提供高阻隔性能WVTR≤5g/m2·24h，OTR≤5cc/m2·24h，可以适应VFFS和HFFS等快速包装机，使用过后可通过生物降解，对环境无污染。
Description
技术领域
本发明涉及食品包装领域技术领域，具体涉及一种可家庭堆肥降解高阻隔纸包装及制备方法。
背景技术
现有软包装结构通常为塑料复合膜结构，不可回收结构有PET/PE，PET/(VM)CPP，PET/MPET/PE，BOPP/MPET/PE等，可回收结构有BOPP/PE，BOPP/(VM)CPP，BOPP/MOPP/PE等，不可回收包装膜不符合日益严峻的环保趋势，可回收包装膜通常尺寸稳定性、摩擦系数、包装后外观等不佳，很难完全达到客户的期望。且现阶段塑料复合膜虽可以实现回收，但实际上回收企业较少，加上回收利用技术尚未成熟，包装的回收还是相对困难。
针对食品包装，传统纸张结构为Paper/HSL，Paper/PE等结构，很难兼具生物降解和阻隔性能，阻隔性差则保质期只能缩短，而且通常只能用于包装一些对氧气和水分都不敏感的食品，或者作为二级包装使用(外袋)。
现有塑料复合膜包装难以同时实现环保可降解，尺寸和摩擦系数稳定，包装后精美外观，高阻隔等要求。传统纸张包装无法提供较好的阻隔性能，保质周期无法保证，许多快消品客户无法接受。
目前，传统塑料包装通常采用PE(聚乙烯)、PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)、PP(聚丙烯)、PVC(聚氯乙烯)、PA(尼龙)等高分子薄膜等作为基材，而这些高分子薄膜之中，PE、PET、PP、PVC等均属于非生物降解高分子材料，PA虽是可降解材料，但其降解周期一般在30年以上。这些高分子材料都不适用于新一代可降解塑料包装的研发。
传统降解材料纸张，PLA(聚乳酸)，PBS(聚丁二酸丁二醇酯)，PBAT(聚己二酸对苯二甲酸丁二醇共聚酯)，PHA(聚羟基烷酸酯),PT(纤维素)等本身不能实现高阻氧和阻水的性能，需要通过一些加工手段才能实现较好的阻隔性能。
传统镀铝后的纤维素膜可以提供WVTR≤20g/m2·24h，OTR≤5cc/m2·24h的阻隔性能，对一些阻水要求更好的内容物产品不能适应，且纤维素膜易吸水受潮，如果没有很好的阻隔保护很容易受潮而影响阻隔性和包装强度，造成内容物变质或包装易破损等问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺陷，提供一种可家庭堆肥降解高阻隔纸包装及制备方法，其能有效解决现有技术存在的上述问题。
为实现上述目的，本发明的技术方案是提供了
一种可家庭堆肥降解高阻隔纸包装，其包括镀铝层及纤维素膜，所述镀铝层通过真空镀铝或转移镀铝方法复合在纤维素膜上，制备得到镀铝纤维素膜。
进一步的，其还包括纸张层及粘接层，所述纸张层通过粘接层连接于镀铝层上。
进一步的，所述纸张层的纸张克重为30～100g/m2，所述纸张层的纸张类型为白牛皮纸、原色牛皮纸或格拉辛纸中的至少一种。
进一步的，所述粘接层采用无溶剂聚氨酯胶，用于提供两层材料间结合力。所述粘接层的厚度为1～5μm。
进一步的，其还包括油墨层和保护光油层，所述油墨层通过凹版或柔板印刷机印刷于纸张层上，保护光油层涂布于油墨层表面，所述油墨层的厚度为1～5μm，所述保护光油层的厚度为0.1-0.5μm。
进一步的，所述镀铝层厚度为0.03～0.05μm。
进一步的，所述纤维素膜厚度为15～50μm。
进一步的，其还包括聚酯-聚丙烯共混底涂层，所述聚酯-聚丙烯共混底涂层涂布于纤维素膜背离镀铝层一侧，所述涂布量为1.5～6g/m2。
进一步的，其还包括涂胶层，所述涂胶层涂布于聚酯-聚丙烯共混底涂层背离纤维素膜一侧上，所述涂布量为2.5～6g/m2。
进一步的，所述转移镀铝制备方法为：以涂布好离型涂层的PET或OPP材料作为基材，放入真空镀铝机的真空室内的放卷机构进行展开，经过镀铝并冷却后收卷得到镀好铝的镀铝卷；将纤维素膜涂布聚氨酯粘结层，涂布面与镀铝卷经过复合设备压合再剥离使铝层转移到纤维素膜上收卷得到镀铝纤维素膜卷。
进一步的，真空镀铝工艺包括以下步骤：
S1：将纤维素膜放入真空镀铝机的真空室内的放卷机构进行展开，经过镀铝并冷却后收卷得到镀好铝的镀铝卷；
S2：印刷：将白牛皮纸卷放在凹版或柔板印刷机的放卷架上，调配好的油墨和保护光油放入印刷机的墨斗内，利用印刷机的印刷装置对纸张进行印刷，烘干溶剂后得到印刷后的纸卷；
S3：无溶剂复合：将印刷好的纸卷放在无溶剂复合机的第一放卷架展开，镀铝纤维素膜放在第二放卷架展开，使用涂胶装置对印刷后的纸涂布无溶剂胶后与二放的镀铝纤维素膜贴合后收卷；
S4：熟化：将复合好的卷膜放进熟化室熟化，熟化温度控制在40～45℃，熟化48h；
S5：底涂层：在熟化好的卷膜内层涂布聚酯-聚丙烯涂层，涂布量可以是1.5～6g/m2；
S6：涂胶层：根据需求，可以在涂布好底涂层的卷膜的底涂面上涂布水性热封或冷封胶，涂布量可以是2.5～6g/m2；热封胶成分为水性丙烯酸，冷封胶成分为天然胶乳；
S7：分切：将熟化好的复合纸卷通过分切机切割成所需的宽度。
本发明的优点和有益效果在于：
(1)纤维素膜PT和PBAT(聚己二酸对苯二甲酸丁二醇共聚酯)是家庭堆肥降解材料，而PLA，PBS则需要工业堆肥降解，降解要求更高，而纤维素相较于PBAT具有更优异的加工性能。
(2)本发明中结构使用纸张和高阻隔可生物降解材料镀铝纤维素通过胶水粘结复合制成，同时通过涂布聚酯-聚丙烯底涂层可以稳定提供高阻隔性能WVTR≤5g/m2·24h，OTR≤5cc/m2·24h，同时保护纤维素不受水分影响从而提高和稳定阻隔性及包装强度，可以适应VFFS和HFFS等快速包装机，使用过后可通过生物降解，对环境无污染。
(3)实现包装材料废弃物环保可生物降解，经降解测试验证，降解率达到90％以上，符合可降解材料范畴。
(4)纤维素膜通过镀铝工艺实现材料阻隔性能，WVTR≤20g/m2·24h，OTR≤5cc/m2·24h；但经过涂布聚酯-聚丙烯底涂层后，阻隔性明显提升，能够稳定达到WVTR≤5g/m2·24h，OTR≤5cc/m2·24h，且底涂有良好的阻水作用，可以保护纤维素膜不吸水受潮而影响阻隔性，有效延长内容物产品的保质周期。
(5)印刷效果好，平整度高，光标间距稳定，材质更显高端，适应VFFS和HFFS包装线快速包装。
(6)纤维素膜比PLA，PBS等降解材料更易降解，只需要家庭堆肥下即可降解，更符合包装生物降解的要求。
附图说明
图1是本发明所述一种可家庭堆肥降解阻隔纸包装的结构示意图。
油墨层1、纸张层2、粘接层3、镀铝层4、纤维素膜5、底涂层6、涂胶层7、保护光油层8。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
以下通过多个具体实施例来说明本发明技术方案的具体操作及效果，特别是不同的实施例中采用了纸张层和不同的降解材料进行组合及不同的操作参数。
一种可家庭堆肥降解高阻隔纸包装，其包括镀铝层4及纤维素膜5，所述镀铝层4通过真空镀铝或转移镀铝方法复合在纤维素膜5上，制备得到镀铝纤维素膜。
作为上述技术方案的优选，其还包括纸张层2及粘接层3，所述纸张层2通过粘接层3连接于镀铝层4上。
作为上述技术方案的优选，所述纸张层2的纸张克重为30～100g/m2，所述纸张层2的纸张类型为白牛皮纸、原色牛皮纸或格拉辛纸中的至少一种。
作为上述技术方案的优选，所述粘接层3采用无溶剂聚氨酯胶，用于提供两层材料间结合力。所述粘接层的厚度为1～5μm。
作为上述技术方案的优选，其还包括油墨层1和保护光油层8，所述油墨层1通过凹版或柔板印刷机印刷于纸张层2上，保护光油层8涂布于油墨层1表面。
作为上述技术方案的优选，所述镀铝层4厚度为0.03～0.05μm。
作为上述技术方案的优选，所述纤维素膜5厚度为15～50μm。
作为上述技术方案的优选，其还包括聚酯-聚丙烯共混底涂层6，所述聚酯-聚丙烯共混底涂层6涂布于纤维素膜5背离镀铝层4一侧，所述涂布量为1.5～6g/m2。
作为上述技术方案的优选，其还包括涂胶层7，所述涂胶层7涂布于聚酯-聚丙烯共混底涂层6背离纤维素膜5一侧上，所述涂布量为2.5～6g/m2。
作为上述技术方案的优选，所述转移镀铝制备方法为：以涂布好离型涂层的PET或OPP材料作为基材，放入真空镀铝机的真空室内的放卷机构进行展开，经过镀铝并冷却后收卷得到镀好铝的镀铝卷；经将纤维素膜涂布聚氨酯粘结层，涂布面与镀铝卷经过复合设备压合后再剥离使铝层转移到纤维素膜上收卷得到镀铝纤维素膜卷。
作为上述技术方案的优选，真空镀铝工艺包括以下步骤：
S1：将纤维素膜放入真空镀铝机的真空室内的放卷机构进行展开，经过镀铝并冷却后收卷得到镀好铝的镀铝卷；
S2：印刷：将白牛皮纸卷放在凹版或柔板印刷机的放卷架上，调配好的油墨和保护光油放入印刷机的墨斗内，利用印刷机的印刷装置对纸张进行印刷，烘干溶剂后得到印刷后的纸卷；
S3：无溶剂复合：将印刷好的纸卷放在无溶剂复合机的第一放卷架展开，镀铝纤维素膜放在第二放卷架展开，使用涂胶装置对印刷后的纸涂布无溶剂胶后与二放的镀铝纤维素膜贴合后收卷；
S4：熟化：将复合好的卷膜放进熟化室熟化，熟化温度控制在40～45℃，熟化48h；
S5：底涂层：在熟化好的卷膜内层涂布聚酯-聚丙烯涂层，涂布量可以是1.5～6g/m2；
S6：涂胶层：根据需求，可以在涂布好底涂层的卷膜的底涂面上涂布水性热封或冷封胶，涂布量可以是2.5～6g/m2；
S7：分切：将熟化好的复合纸卷通过分切机切割成所需的宽度。
(一)包装制备
实施例1
如图1所示，一种可家庭堆肥降解高阻隔纸包装，由上向下依次为保护光油层8、油墨层1、纸张层2、粘接层3、镀铝层4、纤维素膜5、聚酯-聚丙烯共混底涂层6及涂胶层7。
S1：将纤维素膜放入真空镀铝机的真空室内的放卷机构进行展开，经过镀铝并冷却后收卷得到镀好铝的镀铝卷，其中纤维素膜厚度为30μm；镀铝层厚度为0.04μm；
S2：将白牛皮纸膜卷放在印刷机的放卷架上，调配好的油墨放入印刷机的墨斗内，利用印刷机的印刷装置对膜卷进行印刷，烘干溶剂后得到外保护层膜卷；其中，纸张层的克重是60g/m2；油墨层的厚度为1μm。
S3：将印刷好的纸卷放在无溶剂复合机的第一放卷架展开，镀铝纤维素膜放在第二放卷架展开，使用涂胶装置对印刷后的纸涂布无溶剂胶后与二放的镀铝纤维素膜贴合后收卷得到复合膜一；其中，无溶剂胶水是聚氨酯类型；所述粘接层的厚度为3μm；
S4：熟化：将复合膜一放进熟化室熟化，熟化温度控制在40～45℃，熟化48h；
S5：上底涂：以熟化后的复合膜卷一为基材，放入涂布机的放卷机构展开，利用导辊将材料送至涂胶单元进行涂胶，使得熟化后的复合膜卷与溶剂型聚酯-聚丙烯底涂贴合，涂胶后的膜卷经过烘箱将涂层中的溶剂烘干后通过收卷单元进行收卷后得到复合膜二，其中，底涂涂布量是6g/m2。
S6：涂胶：以涂布底涂后的复合膜卷二为基材，放入涂布机的放卷机构展开，利用导辊将材料送至涂胶单元进行涂胶，使得涂布后的复合膜卷与水性冷封胶贴合，涂胶后的膜卷经过烘箱将冷封胶的水份烘干后通过收卷单元进行收卷后得到复合膜三，其中，水性冷封胶成分是天然胶乳，涂布量是4.0g/m2。
S7：分切：将复合膜卷三通过分切机切割成所需的宽度。
在上述步骤中，纤维素膜采用博莱恩NatureFlexTM型号；
聚酯-聚丙烯共混底涂层，按重量百分比包括氯化聚丙烯树脂80％、聚甲基丙烯酸甲酯20％；
保护光油层采用硝化棉体系溶剂型光油，所述保护光油层的厚度为0.1μm；
油墨层采用水性聚氨酯油墨。
实施例2
实施例2与实施例1的不同在于，步骤五中的内封合涂层是水性热封胶，实施例1步骤四封合涂层是水性冷封胶，水性热封胶成分是丙烯酸，涂布量是3.0g/m2。
实施例3
实施例3与实施例1的不同在于，步骤四中的底涂涂层的涂布量是1.5g/m2。
实施例4
实施例4与实施例1的不同在于，步骤五中的内封合涂层是水性热封胶，实施例1步骤四封合涂层是水性冷封胶，水性热封胶成分是丙烯酸，涂布量是3.0g/m2，步骤四中的底涂涂层的涂布量是1.5g/m2。
对比例1
对比例1与实施例1的不同在于，镀铝纤维素由相同厚度的PBAT替代。
对比例2
对比例2与实施例1的不同在于，镀铝纤维素由只能工业堆肥降解的材料镀铝PLA20μm替代。
对比例3
对比例3与实施例1的不同在于，未进行步骤四底涂涂层的涂布，直接进行了步骤五涂布水性冷封胶。
对比例4
对比例4与实施例1的不同在于：聚酯-聚丙烯共混底涂层，按重量百分比仅包括氯化聚丙烯树脂。
对比例5
对比例5与实施例1的不同在于：聚酯-聚丙烯共混底涂层，按重量百分比仅包括聚甲基丙烯酸甲酯。
对比例6
对比例6与实施例1的不同在于：聚酯-聚丙烯共混底涂层，按重量百分比氯化聚丙烯树脂50％、聚甲基丙烯酸甲酯50％。
(二)性能测试
WVTR测定方法及标准：ASTM F 1249-2020(38℃-90％RH)；
OTR测定方法及标准：ASTM D 3985-2017(23℃-0％RH)；
家庭堆肥降解率测定方法及标准：使用农田废料生产的堆肥，6个月分解率需＞90％，GB/T 19277.1-2011；
| WVTR(g/m2·24h) | OTR(cc/m2·24h) | 家庭堆肥降解率 | |
| 实施例1 | 4.1 | 4.5 | 约93％ |
| 实施例2 | 4.2 | 3.8 | 约92％ |
| 实施例3 | 3.6 | 3.2 | 约93％ |
| 实施例4 | 4.2 | 3.8 | 约92％ |
| 对比例1 | 数据太大，超出量程 | 数据太大，超出量程 | 约92％ |
| 对比例2 | 6.3 | 5.6 | 约67％ |
| 对比例3 | 13.4 | 4.3 | 约92％ |
| 对比例4 | 10.2 | 4.2 | 约92％ |
| 对比例5 | 11.3 | 3.9 | 约93％ |
| 对比例6 | 7.9 | 4.5 | 约93％ |
本发明中新结构使用纸张和高阻隔可生物降解材料镀铝纤维素通过胶水粘结复合制成，同时通过涂布聚酯-聚丙烯底涂层可以稳定提供高阻隔性能WVTR≤5g/m2·24h，OTR≤5cc/m2·24h，同时保护纤维素不受水分影响从而提高和稳定阻隔性及包装强度，可以适应VFFS和HFFS等快速包装机，使用过后可通过生物降解，对环境无污染。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种可家庭堆肥降解高阻隔纸包装，其特征在于，其包括镀铝层(4)及纤维素膜(5)，所述镀铝层(4)通过真空镀铝或转移镀铝方法复合在纤维素膜(5)上，制备得到镀铝纤维素膜。
2.根据权利要求1所述的一种可家庭堆肥降解高阻隔纸包装，其特征在于，其还包括纸张层(2)及粘接层(3)，所述纸张层(2)通过粘接层(3)连接于镀铝层(4)上。
3.根据权利要求2所述的一种可家庭堆肥降解高阻隔纸包装，其特征在于，所述纸张层(2)的纸张克重为30～100g/m2，所述纸张层(2)的纸张类型为白牛皮纸、原色牛皮纸或格拉辛纸中的至少一种。
4.根据权利要求2所述的一种可家庭堆肥降解高阻隔纸包装，其特征在于，所述粘接层(3)采用无溶剂聚氨酯胶，用于提供两层材料间结合力。
5.根据权利要求2所述的一种可家庭堆肥降解高阻隔纸包装，其特征在于，其还包括油墨层(1)和保护光油层(8)，所述油墨层(1)通过凹版或柔板印刷机印刷于纸张层(2)上，保护光油层(8)涂布于油墨层(1)表面。
6.根据权利要求1所述的一种可家庭堆肥降解高阻隔纸包装，其特征在于，所述镀铝层(4)厚度为0.03～0.05μm。
7.根据权利要求1所述的一种可家庭堆肥降解高阻隔纸包装，其特征在于，所述纤维素膜(5)厚度为15～50μm。
8.根据权利要求1所述的一种可家庭堆肥降解高阻隔纸包装，其特征在于，其还包括聚酯-聚丙烯共混底涂层(6)，所述聚酯-聚丙烯共混底涂层(6)涂布于纤维素膜(5)背离镀铝层(4)一侧，所述涂布量为1.5～6g/m2。
9.根据权利要求8所述的一种可家庭堆肥降解高阻隔纸包装，其特征在于，其还包括涂胶层(7)，所述涂胶层(7)涂布于聚酯-聚丙烯共混底涂层(6)背离纤维素膜(5)一侧上，所述涂布量为2.5～6g/m2。
10.一种如权利要求1-9任一项所述的一种可家庭堆肥降解高阻隔纸包装的制备方法，其特征在于，其采用真空镀铝工艺制备，包括以下步骤：
S1：将纤维素膜放入真空镀铝机的真空室内的放卷机构进行展开，经过镀铝并冷却后收卷得到镀好铝的镀铝卷；
S2：印刷：将白牛皮纸卷放在凹版或柔板印刷机的放卷架上，调配好的油墨和保护光油放入印刷机的墨斗内，利用印刷机的印刷装置对纸张进行印刷，烘干溶剂后得到印刷后的纸卷；
S3：无溶剂复合：将印刷好的纸卷放在无溶剂复合机的第一放卷架展开，镀铝纤维素膜放在第二放卷架展开，使用涂胶装置对印刷后的纸涂布无溶剂胶后与二放的镀铝纤维素膜贴合后收卷；
S4：熟化：将复合好的卷膜放进熟化室熟化，熟化温度控制在40～45℃，熟化48h；
S5：底涂层：在熟化好的卷膜内层涂布聚酯-聚丙烯涂层，涂布量可以是1.5～6g/m2；
S6：涂胶层：根据需求，可以在涂布好底涂层的卷膜的底涂面上涂布水性热封或冷封胶，涂布量可以是2.5～6g/m2；
S7：分切：将熟化好的复合纸卷通过分切机切割成所需的宽度。
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| CN202311780828.9A CN117719235A (zh) | 2023-12-22 | 2023-12-22 | 一种可家庭堆肥降解高阻隔纸包装及制备方法 |
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