CN213861134U - 一种新型可生物降解复合薄膜材料及其包装袋 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种新型可生物降解复合薄膜材料，所述复合薄膜材料包括PBAT层、PLA层和夹持在所述PBAT层和PLA层之间的胶黏剂层，所述PBAT层、胶黏剂层和PLA层之间通过复合成膜技术结合在一起。本实用新型通过将具有阻隔性、印刷适应性，但延伸性差的PLA层与耐温性较差，具有热封性和延伸性的PBAT层通过胶黏剂层相复合在一起，相互之间性能互补，可制备成具备表面润湿张力良好的，耐温可热封，并适应低温冷冻条件等需求的复合薄膜材料；并且其可按需求进行印刷包装的复合薄膜材料；主原料完全源于可降解原料，可降解90%以上，节能环保；同时本产品还达到了可回收循环再生利用的环保目的。

Description

一种新型可生物降解复合薄膜材料及其包装袋

技术领域

本实用新型涉及可降解薄膜材料技术领域，尤其涉及到一种新型可生物降解复合薄膜材料及其包装袋。

背景技术

目前，环保概念和限塑令推行下，可降解包装薄膜是市场上炙手可热的包装材料，并逐步取代塑料薄膜。可降解薄膜材料目前主要是单层薄膜应用，单层应用不能满足更多功能需求，并且完全可降解薄膜原料本身多源于天然物质，存在性能缺陷，使其不能满足多元化的包装应用。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种解决非降解塑料污染环境问题，同时满足功能性包装应用的可生物降解复合薄膜材料。

为实现上述目的，本实用新型所提供的技术方案为：一种新型可生物降解复合薄膜材料，所述复合薄膜材料包括PBAT层、PLA层和夹持在所述PBAT层和PLA层之间的胶黏剂层，所述PBAT层、胶黏剂层和PLA层之间通过复合成膜技术结合在一起。

优选地，在所述PLA和胶黏剂层之间还设置有印刷层，所述印刷层设置在所述PLA层的内表面上。

优选地，在所述PBAT层和PLA层增加氧化铝涂层。

优选地，在所述PBAT层和PLA层增加PVDC涂层。

优选地，所述PBAT层的厚度在12um-200um之间。

优选地，所述PLA层的厚度在10UM-150UM之间

一种包装袋，包括使用两张大小相同的上述的一种新型可生物降解复合薄膜材料制成的膜片，将所述膜片上下叠合，将两张所述膜片的多个边进行热封加热切边技术进行封边，形成一边具有开口。

本方案通过将具有阻隔性、印刷适应性，但延伸性差的PLA层与耐温性较差，具有热封性和延伸性的PBAT层通过胶黏剂层相复合在一起，相互之间性能互补，可制备成具备表面润湿张力良好的，耐温可热封，并适应低温冷冻条件等需求的复合薄膜材料；并且其可按需求进行印刷包装的复合薄膜材料；主原料完全源于可降解原料，可降解90%以上，节能环保；同时本产品还达到了可回收循环再生利用的环保目的。

附图说明：

图1为本实用新型的复合薄膜材料结构示意图一；

图2为本实用新型的复合薄膜材料结构意图二；

图3为本实用新型的制备流程示意图；

图4为本实用新型干式复合方法工序流程简易示意图；

图5为本实用新型无溶剂复合方法工序流程简易示意图；

图6为本实用新型制成带开口包装袋示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型作进一步说明：

实施例1：

如图1所示，本实施例所述的一种新型可生物降解复合薄膜材料，所述复合薄膜材料1包括PBAT层2、PLA层3和夹持在所述PBAT层2和PLA层3之间的胶黏剂层4，所述PBAT层2、胶黏剂层4和PLA层3之间通过干式复合或者无溶剂复合成膜技术结合在一起。

相对于一般的将PLA与PBAT的料粒用挤出机做成薄膜，本申请使用由PLA和PBAT分别制成的薄膜后用胶黏剂采用复合成膜技术合为一体而成，可制备成具备表面润湿张力良好的，耐温可热封，并适应低温冷冻、水煮的条件等需求的复合薄膜材料。

所述PBAT层2是综合性能良好的可降解材料，可以是淀粉、BTAT、PBS、PBSA、PCL、无机粉体、PLA聚乳酸等的配比或单种材质加添加剂生产而成的可降解薄膜材料。其中PLA源于玉米/甘蔗/木薯提取葡萄糖合成聚乳酸为生物机材质；BTAT、PBS、PBSA、PCL、源于煤炭资源提取或大油提炼的石油机材质，以上几种原料制成的薄膜材料厚度在12UM至200UM之间，PBAT是一种半结晶型聚合物，通常结晶温度在110℃附近，而熔点在130℃左右，密度在1.18g/ml-1.3g/ml之间，有较好的延展性和断裂伸长率，也有较好的耐热性和耐冲击性能，使其具备良好的热封性。在本申请中作为热封层。

所述PLA层3是BOPLA（双向拉伸聚乳酸）也可是改性PLA,主原料是使用可再生的植物资源玉米、小麦、甘蔗等天然农作物所提取的淀粉原料由发酵过程制成的乳酸，通过人工化学合成而成聚乳酸（PLA）。通过埋在地下或堆肥，一定时间（如垃圾堆1-2个月）会被微生物消化，排出二氧化碳和水。现美国市场应用最广。覆膜生产不耐热，温度在90℃左右。所述PLA层3应用于本复合材料厚度在10UM至150UM之间。

所述胶黏剂层4是聚氨酯粘合剂或新型环保可降解胶粘剂，可通过传统干式复合或无溶剂复合将上述PBAT和PLA类薄膜进行贴合成一体。所述胶粘剂层4做功能化包装时，胶粘剂具有耐热性、耐寒性，能承受制袋或煮沸、蒸煮的温度要求，也可承受低温冷藏或冷冻保存的温度要求（有较低的脆化温度）；要能承受内容物及环境中各种介质的侵蚀，应无毒、无异味、无臭气，良好的流动性、流平性，对使用的复合材料有良好的粘接力。

如表1所示，PLA具有印刷适应性，阻隔性佳，但延伸性差；PBAT耐温性较差，但具有热封性和延伸性。2种材料完全源于生物原料的可降解薄膜，通过胶黏剂贴合成一体，性能互补，制备成耐温可热封，并适应低温冷冻、水煮的条件需求，并且可按需求进行印刷的可降解包装薄膜。

制成后的复合薄膜材料1厚度在22UM至350UM之间，产成品耐温、抗拉伸等性能提高，达到一般塑料薄膜的性能，不易破裂。

制成后的复合薄膜材料1可制成食品包装袋（复合强度≥1N）、抽真空包装袋（热封强度≥5N以上）、冷冻袋（-5℃）及工业品包装袋与各行业用可降解薄膜材料等。

表1单层产品与复合后性能对比

薄膜结构	热封性（N）	拉伸强度(N)	断裂申长率(%)	降解方式
					PBAT	双面>5N	>30	≤1050	生物降解
PLA	双面>1N	>120	≤200	生物降解
					本专利复合膜	单面>5N	>120	≤200	生物降解

如图2所示，在所述PLA层3和胶黏剂层4之间还设置有印刷层5，所述印刷层5设置在所述PLA层3的内表面上，即在所述PLA层3的内表面进行印刷。本复合薄膜材料1可印刷文字、图案，并采用里印在所述PLA层3内表面可达到食品、药品的环保要求。复合薄膜材料1里印后复合，由于油墨夹在膜层的中间，墨层免受直接摩擦、划伤以及各种腐蚀性物质的破坏作用，既比较好地解决了可降解薄膜印刷中渗色、掉色问题，又避免了油墨直接接触食品、药品带来的安全卫生问题。

如印刷层5、胶黏剂层4对电晕强度有要求，可对PLA层3与PBAT层2表面另作电晕处理，增强印刷层5油墨或胶黏剂的附着力。

在对基材进行高阻隔性能涂布时，可在所述PBAT层2和PLA层3增加氧化铝涂层或者PVDC涂层，满足高阻隔性能的应用需求。

选择符合降解要求的PBAT与PLA，符合但不限于以下国际权威降解认证：

●德国 Germany DIN EN13432

●美国 USA BPI ASTM D6400

●比利时Belgium OK COMPOSTABLE

●澳大利亚Australia ABAM。

复合胶黏剂采用的聚氨酯粘合剂性能应符合但不限于下列卫生安全法规:

● 中 国 食 品 包 装 材 料 添 加 剂 法 规 GB9685-2008

● 美 国 食 品 药 物 管 理 局 (FDA)21CFR175.300

● 欧 盟 ROHS有害物质限制指令

在复合制膜时，PBAT层2或PLA层3可任意设置为上胶面即第一基材，涂布胶黏剂层4后与另一种材料进行贴合。

如图3所示，适合本复合薄膜材料1的复合过程有两种工艺：干式复合和无溶剂复合。

干式复合方法首先是使用凹版网线辊涂布在第一层薄膜上涂布一层溶剂型胶黏剂，接着要将溶剂型胶黏剂经过烘干干燥，使其溶剂能够在干燥过程中去除，然后热压状态下，将第二层薄膜与第一层薄膜和胶黏剂热压复合在一起，如此类推的一层覆一层。

干式复合方法适用于多种复合薄膜的复合，其抗化学腐蚀性能优异，被广泛应用于内容物条件比较苛刻的包装，例如含碱性、酸性、辣、油脂等成分的食物，含有香精、乳化剂等成分的化妆品，含腐蚀性溶剂、农药等成分的化学品等。

干式复合方法具有以下特点：稳定性好、强度高、透明度高，既能够生产复合薄膜，又可以生产冷冻、保鲜或高温灭菌复合模，其还使用灵活方便，制作简单。

干式复合方法：如图4所示，一种新型可生物降解复合薄膜材料的干式复合制备方法，所述第一基材经过由胶盘6、刮刀、凹版辊7和橡胶压辊Ⅰ8组成的涂布机构，所述第一基材一般为所述PLA层3，使所述第一基材表面涂布有所述溶剂型胶黏剂层4后，进入干燥烘道9进行所述溶剂型胶黏剂层4的干燥去除溶剂，所述干燥烘道9温度在60-80℃之间，然后进入由所述加热钢辊11和橡胶压辊Ⅱ10组成的热压机构，将第二基材热辊压在所述溶剂型胶黏剂层4上，使所述PBAT层2、胶黏剂层4和PLA层3之间压合在一起，所述加热钢辊11的温度在70-90℃之间，所述热压机构的复合压力在不破坏薄膜的情况下，应尽可能提高压力，最后经过冷却辊12得到复合薄膜Ⅰ14；将所述复合膜Ⅰ14进行熟化处理，得到复合薄膜材料1。

无溶剂复合方法首先是使用涂布辊在第一基材上涂布无溶剂的聚氨酯胶黏剂，无溶剂的聚氨酯胶黏剂在常温下的粘度较高，在随着温度上升粘度急剧下降，具有良好的涂布性能，并能够以空气的水分作为固化剂，有良好的粘接强度，然后在热压状态下，无溶剂的聚氨酯胶黏剂的粘度变小，在第一基材上涂布（上胶量在1-4g/㎡），最后将第二层薄膜与第一层薄膜和胶黏剂热压复合在一起，如此类推的一层覆一层。

无溶剂复合方法的胶黏剂不含有机溶剂，无需烘干装置。

无溶剂复合方法：如图5所示，一种新型可生物降解复合薄膜材料的制备方法，所述第一基材经过由胶盘6、刮刀、涂布辊13和橡胶压辊Ⅰ8组成的涂布机构后，在导辊的带领下，将所述第一基材表面涂布有所述胶黏剂层4送到由加热钢辊11和橡胶压辊Ⅱ10组成的热压机构，将第二层基材热辊压在所述胶黏剂层4上，使所述PBAT层2、胶黏剂层4和PLA层3之间压合在一起，所述加热钢辊11的温度在70-90℃之间，所述热压机构的复合压力在不破坏薄膜的情况下，应尽可能提高压力，最后经过冷却辊11得到复合薄膜Ⅱ15；将所述复合膜Ⅱ15进行熟化处理，得到复合薄膜材料1。

胶黏剂层4能够分别于PBAT层2和PLA层3粘合在一起，是因为当胶黏剂层4分别与PBAT层2和PLA层3粘合时，在干燥固化（有溶剂聚氨酯粘合剂）或者或加热固化（无溶剂聚氨酯粘合剂）的过程中生成附着力，即在复合过程中，胶黏剂层4在受压情况下进入PBAT层2和PLA层3中形成相互之间的附着力，粘合效果会受到复合过程中的速度、刮刀距离、溶剂配方、压力分布等因素影响。

上述的干式复合方法和无溶剂复合方法所得到的产物复合薄膜Ⅰ14和复合薄膜Ⅱ15都需要经过熟化工艺，熟化过程可选择在40℃-60℃的恒温室中放置6小时以上，提高温度可加快化学反应的速度。

熟化反应有利于胶黏剂层4本身的固化，有利于加速胶黏剂层4中的-NCO基团与所述PBAT层2和PLA层3表面活动氢基团的相互反应。加热还可使所述胶黏剂层4软化，以增加对所述PBAT层2和PLA层3表面的润湿，有利于分子运动，有利于提高粘接力，使产物制品能够迅速进行正常的后续加工，缩短生产周期在熟化反应完成之前，复合薄膜Ⅰ14和复合薄膜Ⅱ15的剥离强度一直变化，是呈递增-衰减-稳定的过程。

熟化反应过程还可以在25℃的自然环境中持续48小时以上达到熟化的目的。

熟化后的复合薄膜材料的剥离强度可达到1.5N-2N以上。

如图6所示，一种包装袋，包括使用两张大小相同的上述一种新型可生物降解复合薄膜材料制成的膜片，将所述膜片上下叠合，将两张所述膜片的多个边在温度100℃-250℃之间进行热封加热切边技术进行封边，形成一边具有开口的多边封包装袋。制成后的包装袋的复合强度≥1N,热封强度≥5N，制成的包装袋包装产品后进行最后一边的封装，达到产品装的目的，同时本生物降解复合薄膜材料可制成卷膜用于自动包装机上对产品进行包装，或作为工业用功能性降解材料等。

也可以做成冷藏在低至-5℃的冷冻袋，或者工业品包装袋以及各行业用可降解薄膜材料等。

低温冷冻实验

冷冻条件：灌装纯净水制成水袋，放置-5℃冷冻室冷冻。

试验结果：水袋完全冰冻后没有爆裂；水袋解冻后没有漏水，没有分层，阻隔性佳。

Claims (7)

1.一种新型可生物降解复合薄膜材料，其特征在于：所述复合薄膜材料包括PBAT层、PLA层和夹持在所述PBAT层和PLA层之间的胶黏剂层，所述PBAT层、胶黏剂层和PLA层之间通过复合成膜技术结合在一起。

2.根据权利要求1所述的一种新型可生物降解复合薄膜材料，其特征在于：在所述PLA层和胶黏剂层之间还设置有印刷层，所述印刷层设置在所述PLA层的内表面上。

3.根据权利要求1所述的一种新型可生物降解复合薄膜材料，其特征在于：在所述PBAT层和PLA层增加氧化铝涂层。

4.根据权利要求1所述的一种新型可生物降解复合薄膜材料，其特征在于：在所述PBAT层和PLA层增加PVDC涂层。

5.根据权利要求1-4任一项所述的一种新型可生物降解复合薄膜材料，其特征在于：所述PBAT层的厚度在12um-200um之间。

6.根据权利要求1-4任一项所述的一种新型可生物降解复合薄膜材料，其特征在于：所述PLA层的厚度在10UM-150UM之间。

7.一种包装袋，其特征在于：包括使用两张大小相同的权利要求1-6所述的一种新型可生物降解复合薄膜材料制成的膜片，将所述膜片上下叠合，将两张所述膜片的多个边进行热封加热切边技术进行封边，形成一边具有开口。

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