CN220390569U - 一种可家庭堆肥的镀铝复合薄膜结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种可家庭堆肥的镀铝复合薄膜结构，其特征在于所述复合薄膜结构包括牛皮纸层、改性PBAT镀铝层和夹持在所述牛皮纸层与改性PBAT镀铝层之间的胶粘剂层，所述牛皮纸层、改性PBAT镀铝层和粘胶剂层同复合成膜技术结合在一起。本实用新型将具有印刷适应性、耐温、抗拉力性强,但延伸性差的牛皮纸层，与具有阻隔性、阻光性与较优的热封性和延伸性，但耐温性较差的改性PBAT镀铝层通过胶粘剂复合在一起，相互性能互补，制备成表面润湿张力良好的、耐温可热封、高阻隔且可家庭堆肥降解的复合薄膜材料结构，解决高阻隔纸塑复合不可降解或难降解问题，是一种可彻底降解、节能环保，具有应用价值的环保产品。

Description

一种可家庭堆肥的镀铝复合薄膜结构

技术领域

本实用新型涉及复合材料技术领域，尤其涉及到一种可家庭堆肥的镀铝复合薄膜结构。

背景技术

传统不可降解纸塑包装在消费者面前被认为是一种单一塑料环保的包装，为了增加纸塑包装的阻隔性让其适合更高要求的包装，使得纸塑包装在复合层数上更加复杂，这样就造成了纸塑复合上基本没有回收再利用的可能，只能用于燃烧。

为了能够达到环保目的，复合可降解材料应运而生，降解过程会因应不同的可降解材料采用不同的方式进行降解，其中有工业堆肥、家庭堆肥、土壤堆肥、海洋分解、水分解。

工业堆肥是在高温58±2℃，湿度90％左右的有氧环境中，180天降解率超过90％；家庭堆肥是在常温25±5℃，湿度70％左右的有氧环境中，180天降解率超过90％；土壤堆肥是在一般室温20-25℃，2年降解率超过90％；海洋分解时在海水室温的环境中，180天降解率超过90％；水分解是在废水处理的室温环境中，56天降解率超过90％。其中工业堆肥和家庭堆肥是比较常用的降解方法，并且家庭堆肥的方式更加方便，无需人为制造环境去让降解材料降解，但是家庭堆肥比工业堆肥的温度要求更高，要求接近自然环境就能降解，是在欧盟组织中认可的环保材料降解方式。

近年来，出现了不少纸与降解塑料的可生物降解的复合结构，但在阻隔性能上的降解条件还需要提高，如要达到高阻隔要求的一些结构只能做到工业堆肥，不能做到自然环境下的家庭堆肥。一些能做到家庭堆肥但在阻隔性上还达不到要求。

例如目前做一个茶叶包装袋，为了达到环保目的，要求做到家庭堆肥。但茶叶要求阻水阻氧效果佳来保持茶叶的口感，同时欧盟国家在2025年要求茶叶包装采用可家庭堆肥方式的包装。

实用新型内容

本实用新型的目的在于应用不同性能优势的可降解薄膜通过复合技术进行组合，达到工业堆肥降解类多层复合包装材料同等性能，并使包装丢弃后能通过家庭堆肥进行完全降解，达到包装高阻隔的安全性能，同时对生态环境和人类健康无害，节约资源保护环境，符合可持续发展方向的一种可家庭堆肥的镀铝复合薄膜结构。

为实现上述目的，本实用新型所提供的技术方案为：一种可家庭堆肥的镀铝复合薄膜结构，所述复合薄膜结构包括牛皮纸层、改性PBAT镀铝层和夹持在所述牛皮纸层与改性PBAT镀铝层之间的胶粘剂层，所述牛皮纸层、改性PBAT镀铝层和粘胶剂层同复合成膜技术结合在一起。

优选地，所述牛皮纸层外表面设置有印刷层。

优选地，所述改性PBAT镀铝层可替换成PBS镀铝层。

本实用新型将具有印刷适应性、耐温、抗拉力性强,但延伸性差的牛皮纸层，与具有阻隔性、阻光性与较优的热封性和延伸性，但耐温性较差的改性PBAT镀铝层通过胶粘剂复合在一起，相互性能互补，制备成表面润湿张力良好的、耐温可热封、高阻隔且可家庭堆肥降解的复合薄膜材料结构，解决高阻隔纸塑复合不可降解或难降解问题，是一种可彻底降解、节能环保，具有应用价值的环保产品。

附图说明：

图1为本实用新型的复合结构示意图一；

图2为本实用新型的复合结构示意图二；

图3为本实用新型干式复合方法工序流程简易示意图；

图4为本实用新型无溶剂复合方法工序流程简易示意图。

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1-2所示，本实施例所述的一种可家庭堆肥的镀铝复合薄膜结构，所述复合薄膜结构包括牛皮纸层1、改性PBAT镀铝层2和夹持在所述牛皮纸层1与改性PBAT镀铝层2之间的胶粘剂层3，所述牛皮纸层1、改性PBAT镀铝层2和粘胶剂层同复合成膜技术结合在一起。

所述牛皮纸层1，常见特征色浅棕色、黄棕色和本白色，由木浆去除木质素后的植物纤维制作而成，不添加任何多人体有害的物质，相对传统的塑料包装更加安全卫生。牛皮纸作为一种生物降解的食品包装材料，在降解之后可以作为肥料，不会释放有害气体不会对环境造成伤害。牛皮纸性能稳定，具有防潮、防油侵，耐低温、保鲜保质等特质，在食品包装和医药领域的无菌包装都有广泛应用。牛皮纸表面略粗糙，但韧性、拉伸和撕裂强度很高；特别是牛皮纸被认为是一种可持续环保包装的解决方案，即为保护环境而创建包装的完美替代品，容易在自然环境中短时间内分解，不影响自然生态系统，易于制造且成本相对便宜，可以更容易地回收。

所述改性PBAT镀铝层2是综合性能良好的可降解材料改性PBAT材料上进行镀铝处理，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120℃左右，密度在1.18g/ml～1.3g/ml之间。PBAT的加工性能与LDPE非常相似，可用LDPE的加工设备吹膜。所述改性PBAT镀铝层2中的改性PBAT是PBAT为主原料添加PBS、PPC、PCL、无机粉体、PHA、PGA、PLA聚乳酸等的配比吹塑或流延生产而成的可降解薄膜材料。以上几种原料的薄膜材料厚度在15UM至150UM之间，具备良好的热封性，表面通过镀铝工艺后制成阻隔性高的性能。在本申请中作为内热封层与高阻隔功能层。

其中的所述改性PBAT镀铝层2也可以被PBS镀铝层4代替，所述PBS镀铝薄膜层是PBS为主原料添加PBAT、PPC、PCL、无机粉体、PHA、PGA、PLA聚乳酸等的配比吹塑或流延生产而成的可降解薄膜材料，在其基础上通过真空镀铝处理形成。以上几种原料的薄膜材料厚度在15UM至150UM之间，具备良好的热封性，表面通过镀铝工艺后制成阻隔性高的性能。在本申请中作为内热封层与高阻隔功能层。

所述胶粘剂层3是聚氨酯粘合剂，通过干式复合或无溶剂复合工艺将所述牛皮纸层1和改性PBAT镀铝层2贴合成一体。聚氨酯粘合剂具有耐热性、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，良好的流动性、流平性，对使用的复合材料有良好的粘接力。

所述牛皮纸层1表面耐温性、印刷适应性和抗拉性能好，但延伸性差；所述改性PBAT镀铝层2有高的阻隔性、良好热封性和延伸性，但耐温性和抗拉性较差，两种膜材都是可降解可家庭堆肥薄膜，通过胶粘剂贴合成一体，性能互补，制备成高阻隔的耐温的可热封、可生物降解的复合薄膜材料。

如表1所示，从牛皮纸/PBAT、纤维素/PBAT、牛皮纸/PLA镀铝、PBAT镀铝/PBAT以及本实用新型的牛皮纸/改性PBAT镀铝复合膜的对比显示，本实用新型的复合薄膜结构在一些功能上进行了创新突破。

表1：多种薄膜材料产品与复合薄膜材料对比

通过表1对比得知，本申请中的牛皮纸与改性PBAT镀铝层2或者PBS镀铝层4在符合高阻隔的要求下，还能够通过家庭堆肥的方式进行降解。

就是说本申请的降解材料，比如用了一个本申请制作成的袋子，丢弃了之后，如果放在垃圾桶里面，在自然环境里面，在自然环境的25℃左右，袋子就会降解，即家庭堆肥；如果说袋子丢掉了以后，需要垃圾车把它拉到填埋场啊，统一的在垃圾处理厂处理，它就会把这个处理厂的温度提高到40-58℃之后，让它变成水和二氧化碳，所以就要有一这个工业的行为，即工业堆肥。

本申请无需特意配置降解的环境，不仅达到保护环境的效果，还可以大大降低成本。

本实用新型的复合薄膜结构厚度在45UM至250UM之间，制袋所得的食品包装袋(复合强度≥1N)、抽真空包装袋(热封强度≥10N以上)、冷冻袋(-20℃)，可广泛应用于高阻隔食品包装、工业包装与其他包装领域。

所述牛皮纸层1外表面还可以设置有印刷层，用于产品信息的展示。

本实用新型涉及的可降解材料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。

胶粘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

本实用新型涉及的复合工艺分别为干式复合和无溶剂复合。

在复合制膜时，所述牛皮纸层1和改性PBAT镀铝层2可任意选其一设置为上胶面，即第一基材，涂布胶粘剂层3后与另一种材料进行贴合。

如图3、图4所示，适合本复合薄膜结构的复合过程有两种工艺：干式复合和无溶剂复合。

干式复合工艺

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粘剂，接着要将溶剂型胶粘剂经过烘干干燥，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粘剂热压复合成一体。

干式复合方法适用于多种薄膜的复合，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，既能够生产普通复合薄膜，又可以生产冷冻、保鲜或高温灭菌等特殊功能复合膜，工艺灵活方便，制作简单。

干式复合方法：如图3所示，一种可家庭堆肥镀铝复合薄膜结构的干式复合制备方法，所述第一基材经过由胶盘5、刮刀、凹版辊6和橡胶压辊Ⅰ7组成的涂布机构，所述第一基材一般为所述牛皮纸层11，使所述第一基材表面涂布有溶剂型所述胶粘剂层33后，进入干燥烘道8进行溶剂型胶粘剂层33的干燥去除溶剂，所述干燥烘道8温度在40-60℃之间，然后进入由所述加热钢辊10和橡胶压辊Ⅱ9组成的热压机构，将第二基材热辊压在溶剂型所述胶粘剂层33上，使所述牛皮纸层11、胶粘剂层33和改性PBAT层2之间压合在一起，所述加热钢辊10的温度在40-60℃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Ⅰ13；将所述复合膜Ⅰ13进行熟化处理，得到复合薄膜结构。

无溶剂复合工艺

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粘剂，无溶剂的聚氨酯胶粘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，无溶剂的聚氨酯胶粘剂的粘度变小，在第一基材上涂布(上胶量在1-4g/m²)，最后将第二层薄膜与第一层薄膜和胶粘剂热压复合在一起，以此类推的一层复一层。

无溶剂复合方法的胶粘剂不含有机溶剂，无需烘干装置。

无溶剂复合方法：如图4所示，一种可家庭堆肥镀铝复合薄膜结构的制备方法，所述第一基材经过由胶盘5、刮刀、涂布辊12和橡胶压辊Ⅰ7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粘剂层33送到由加热钢辊10和橡胶压辊Ⅱ9组成的热压机构，将第二层基材热辊压在所述胶粘剂层33上，使所述牛皮纸层11、胶粘剂层33和PBAT改性薄膜层2互相压合在一起，所述加热钢辊10的温度在40-60℃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10得到复合薄膜Ⅱ14；将所述复合膜Ⅱ14进行熟化处理，得到复合薄膜结构。

胶粘剂层33能够将牛皮纸层11和PBAT改性薄膜层2粘合在一起，是因为当胶粘剂层33分别复合基膜粘合时，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，胶粘剂层33在受压情况下进入所述牛皮纸层11和改性PBAT镀铝层22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Ⅰ13和复合薄膜Ⅱ14都需要经过熟化工艺，熟化过程可选择在35℃-50℃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。

熟化反应有利于胶粘剂层33本身的固化，有利于加速胶粘剂层33中的-NCO基团与所述牛皮纸层11和改性PBAT镀铝层22表面活动氢基团的相互反应。加热还可使所述胶粘剂层33软化，以增加对所述牛皮纸层11和改性PBAT镀铝层22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后续加工，缩短生产周期。在熟化反应完成之前，复合薄膜Ⅰ13和复合薄膜Ⅱ14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1N-2N以上。

Claims (3)

1.一种可家庭堆肥的镀铝复合薄膜结构，其特征在于：所述复合薄膜结构包括牛皮纸层、改性PBAT镀铝层和夹持在所述牛皮纸层与改性PBAT镀铝层之间的胶粘剂层，所述牛皮纸层、改性PBAT镀铝层和粘胶剂层同复合成膜技术结合在一起。

2.根据权利要求1所述的一种可家庭堆肥的镀铝复合薄膜结构，其特征在于：所述牛皮纸层外表面设置有印刷层。

3.根据权利要求1所述的一种可家庭堆肥的镀铝复合薄膜结构，其特征在于：所述改性PBAT镀铝层可替换成PBS镀铝层。