一种高透气性能的纸塑复合包装材料及其制备方法与流程

1.本发明涉及包装材料领域领域，特别是一种高透气性能的纸塑复合包装材料及其制备方法。


背景技术：

2.纸塑复合包装材料主要是纸张与塑料基材两种具有不同性能的材料结合而组成的包装材料。纸张是以植物纤维为主要原料制成的，是纤维间通过氢键相互粘结起来的随机取向的层次网络，纸张具有挺度好、不透明、易粘结、易印刷、透气性能优异等特点。聚乙烯pe薄膜是在纸塑复合包装中应用最广的塑料基材，其具有耐低温性优良、化学稳定性好、热封性能优越、加工性能好，并具有良好的冲击强度、柔韧性和阻湿性能优异，作为基材也得到了广泛的应用。
3.纸塑复合材料从日常生活用品包装到医学领域，服装业及电气元件等领域都有纸塑复合材料的应用身影，随着技术的进步和发展，纸塑复合包装材料在越来越多的领域得到应用，并且在赋予特殊的性能要求，也进一步拓展了使用的领域和范围。
4.纸塑复合包装材料，是纸张和塑料(尤其是聚乙烯pe薄膜)通过复合进行组合，使其具备此两种不同材料的特性和优点。由于聚乙烯pe薄膜的阻湿性能优良，其不具备透气性能，所以纸张与pe复合后的纸塑包装材料透气性能也不好。为了满足市场需求，制备一种具备高透气性能的纸塑包装材料成为包装材料研发人员需要迫切解决的问题。


技术实现要素：

5.本发明要解决的技术问题为克服现有技术中纸塑复合包装材料透气性能差的不足之处，提供一种高透气性能的纸塑复合包装材料及其制备方法。
6.为了解决本发明的技术问题，所采取的技术方案为，一种高透气性能的纸塑复合包装材料的制备方法，包括以下步骤：
7.s1、按照薄膜贴合层、中间层及热封层的配方组成，称取各对应重量组份的原料分别加入w&h吹膜设备的三个料筒中，料筒中的原料经过混炼熔融形成管坯，管坯通过挤出机模头挤出和吹胀形成膜泡，膜泡再经过风环冷却定型制得聚乙烯薄膜；
8.s2、在定型后的聚乙烯薄膜电晕层所在面上进行电晕处理，得到改性聚乙烯薄膜；
9.s3、采用带针辊轮对将改性聚乙烯薄膜进行处理，在改性聚乙烯薄膜表面形成无数的贯穿针孔；
10.s4、将微孔处理的聚乙烯薄膜中贴合层所在面与纸张进行热贴合复合，热贴合温度为150
‑
170℃，贴合压辊压力值0.7
‑
0.9mpa，生产速度为45
‑
55m/min，制得高透气性能的纸塑复合包装材料。
11.作为高透气性能的纸塑复合包装材料的制备方法进一步的改进：
12.优选的，步骤s1所述三个料筒对应挤出机机筒的温度为加热一区150
‑
165℃，加热二区165
‑
175℃，加热三区175
‑
185℃，机头加热165
‑
175℃，唇模的温度为170
‑
185℃，口模
温度170
‑
185℃。
13.优选的，步骤s2中电晕处理的功率为7.5kw。
14.优选的，步骤s3中所述扎孔辊轮组包括配合使用的带针辊轮与压辊，所述带针辊轮的中心处沿着所述带针辊轮的轴向设置有辊轮轴，辊轮轴的外表面均匀设置有打孔针，改性聚乙烯薄膜由导辊进入带针辊轮与压辊之间的间隙中，通过温度330
‑
350℃的带针辊轮与压辊相互啮合，在改性聚乙烯薄膜表面形成无数的贯穿针孔。
15.优选的，所述带针辊轮为羊毛毡辊或尼龙辊。
16.优选的，所述带针辊轮外表面上打孔针的密度为5
×
5个/mm2，打孔针的尖端直径为0.5mm，打孔针针尖的突出长度为6
‑
8mm，带针辊轮的运行速度为40
‑
60m/min。
17.优选的，所述贴合层、中间层和热封层的厚度比为3:4:3，其中贴合层的厚度为9
‑
18μm、中间层的厚度为12
‑
24μm、热封层的厚度为9
‑
18μm。
18.优选的，所述贴合层由改性乙烯
‑
醋酸乙烯共聚物树脂即改性eva树脂组成，所述中间层由高密度聚乙烯树脂和低密度聚乙烯树脂按照75:25的质量比组成；所述热封层由低密度聚乙烯树脂、茂金属聚乙烯树脂、爽滑母粒、开口母粒和加工助剂按照75:25:1.5:1:0.2的质量比组成。
19.优选的，所述改性eva树脂的牌号为日本东洋l
‑
3388，所述高密度聚乙烯树脂的牌号为埃克森美孚hta108，所述低密度聚乙烯树脂的牌号为埃克森美孚ld150bw，所述茂金属聚乙烯树脂的牌号为陶氏化学pl1881，所述爽滑母粒的牌号为安配色10090
‑
k，所述开口母粒的牌号为北京亚伦ab
‑
20ld，所述加工助剂的牌号为安配色100991
‑
k。
20.为解决本发明的技术问题，所采取的另一个技术方案为，一种由上述任意一项的制备方法制得的高透气性能的纸塑复合包装材料。
21.本发明相比现有技术的有益效果在于：
22.1)本发明依据粒子的选型、配方的设计和工艺的优化，对改性聚乙烯pe薄膜的配方进行优化，通过吹膜工艺并对pe薄膜进行微孔处理，采用热贴合的复合方式来进行纸塑包装材料之间的复合，最终获得具有稳定和优异高透气性能的pe膜材料，从日常生活品包装到医学领域、服装行业及电气元件等领域运用，满足客户市场的特定需求。
23.2)本发明的创造性的采用热贴合方式来进行纸塑包装材料之间的复合，避免了干复上胶或是挤复淋膜堵塞改性聚乙烯pe薄膜上的微孔，提高了薄膜的透气性能。
24.3)本发明的原料中，贴合层的改性eva树脂选用日本东洋的l
‑
3388，具有优异的加工性能和良好的低温粘接性能，适用于本发明热压复合的工艺要求；
25.中间层的高密度聚乙烯树脂选用埃克森美孚hta108，能够提高卷膜的挺度同时提升薄膜的整体耐热性能；低密度聚乙烯树脂选用埃克森美孚ld150bw，具有优异的加工性能，能够使薄膜的吹膜过程更加稳定；
26.热封层的茂金属聚乙烯树脂选用陶氏化学pl1881，其熔点低，能够降低卷膜的热封温度，同时能够提高卷膜的热粘强度和热封强度，加入适量的硅酮能够有效地控制摩擦系数的稳定性，与此同时加入加工助剂安配色100991
‑
k能够使生产控制更加稳定。
具体实施方式
27.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明
进行进一步详细说明，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
28.以下实施例中，所述的改性eva树脂的牌号为日本东洋生产的l
‑
3388；所述高密度聚乙烯树脂的牌号为埃克森美孚公司生产的hta108；所述低密度聚乙烯树脂的牌号为埃克森美孚公司生产的ld150bw；所述茂金属聚乙烯树脂的牌号为陶氏化学公司生产的pl1881；所述爽滑母粒为牌号安配色公司生产的10090
‑
k；所述开口母粒为牌号北京亚伦公司生产的ab
‑
20ld；所述加工助剂为安配色公司生产的100991
‑
k。所述挤出机的挤出温度设定为加热一区150
‑
165℃，加热二区165
‑
175℃，加热三区175
‑
185℃，机头加热165
‑
175℃，唇模的温度为170
‑
185℃，口模温度170
‑
185℃。
29.实施例1
30.s1、按照薄膜贴合层、中间层及热封层的配方组成称取各对应重量组份的原料，其中贴合层由100质量份的改性eva树脂组成，所述中间层由75质量份的高密度聚乙烯树脂和25质量份的低密度聚乙烯树脂组成；所述热封层由75质量份的低密度聚乙烯树脂、25质量份的茂金属聚乙烯树脂、1.5质量份的爽滑母粒、1质量份的开口母粒和0.2质量份的加工助剂组成，分别加入w&h吹膜设备的三个料筒中；
31.将上述三个料筒中的原料经过混炼熔融形成管坯，将管坯拉伸后从挤出机模头中心冲出并压缩空气，使得管坯吹胀成膜泡，同时将膜泡经风环冷却定型制得聚乙烯薄膜，将定型后的薄膜在其电晕层面进行电晕处理，设置电晕处理功率为7.5kw，得到改性聚乙烯薄膜；
32.s2、采用带针辊轮对将改性聚乙烯薄膜进行带针辊轮处理，在改性聚乙烯薄膜表面形成无数的贯穿针孔；
33.s3、将微孔处理的聚乙烯薄膜与纸张进行热贴合复合，热贴合温度为160℃，贴合压辊压力值0.8mpa，生产速度为50m/min，制得高透气性能的纸塑复合包装材料。
34.实施例2
35.s1、按照薄膜贴合层、中间层及热封层的配方组成称取各对应重量组份的原料，其中贴合层由95质量份的改性eva树脂组成，所述中间层由75质量份的高密度聚乙烯树脂和25质量份的低密度聚乙烯树脂组成；所述热封层由80质量份的低密度聚乙烯树脂、25质量份的茂金属聚乙烯树脂、1.5质量份的爽滑母粒、1质量份的开口母粒和0.2质量份的加工助剂组成，分别加入w&h吹膜设备的三个料筒中；
36.将上述三个料筒中的原料经过混炼熔融形成管坯，将管坯拉伸后从挤出机模头中心冲出并压缩空气，使得管坯吹胀成膜泡，同时将膜泡经风环冷却定型制得聚乙烯薄膜，将定型后的薄膜在其电晕层面进行电晕处理，设置电晕处理功率为7.5kw，得到改性聚乙烯薄膜；
37.s2、采用带针辊轮对将改性聚乙烯薄膜进行带针辊轮处理，在改性聚乙烯薄膜表面形成无数的贯穿针孔；
38.s3、将微孔处理的聚乙烯薄膜与纸张进行热贴合复合，热贴合温度为160℃，贴合压辊压力值0.8mpa，生产速度为50m/min，制得高透气性能的纸塑复合包装材料。
39.实施例3
40.s1、按照薄膜贴合层、中间层及热封层的配方组成称取各对应重量组份的原料，其
中贴合层由90质量份的改性eva树脂组成，所述中间层由75质量份的高密度聚乙烯树脂和25质量份的低密度聚乙烯树脂组成；所述热封层由85质量份的低密度聚乙烯树脂、25质量份的茂金属聚乙烯树脂、1.5质量份的爽滑母粒、1质量份的开口母粒和0.2质量份的加工助剂组成，分别加入w&h吹膜设备的三个料筒中；
41.将上述三个料筒中的原料经过混炼熔融形成管坯，将管坯拉伸后从挤出机模头中心冲出并压缩空气，使得管坯吹胀成膜泡，同时将膜泡经风环冷却定型制得聚乙烯薄膜，将定型后的薄膜在其电晕层面进行电晕处理，设置电晕处理功率为7.5kw，得到改性聚乙烯薄膜；
42.s2、采用带针辊轮对将改性聚乙烯薄膜进行带针辊轮处理，在改性聚乙烯薄膜表面形成无数的贯穿针孔；
43.s3、将微孔处理的聚乙烯薄膜与纸张进行热贴合复合，热贴合温度为160℃，贴合压辊压力值0.8mpa，生产速度为50m/min，制得高透气性能的纸塑复合包装材料。
44.对比例1
45.s1、按照薄膜贴合层、中间层及热封层的配方组成称取各对应重量组份的原料，其中贴合层由100质量份的改性eva树脂组成，所述中间层由75质量份的高密度聚乙烯树脂和25质量份的低密度聚乙烯树脂组成；所述热封层由75质量份的低密度聚乙烯树脂、25质量份的茂金属聚乙烯树脂、1.5质量份的爽滑母粒、1质量份的开口母粒和0.2质量份的加工助剂组成，分别加入w&h吹膜设备的三个料筒中；
46.将上述三个料筒中的原料经过混炼熔融形成管坯，将管坯拉伸后从挤出机模头中心冲出并压缩空气，使得管坯吹胀成膜泡，同时将膜泡经风环冷却定型制得聚乙烯薄膜，将定型后的薄膜在其电晕层面进行电晕处理，设置电晕处理功率为7.5kw，得到改性聚乙烯薄膜；
47.s2、采用带针辊轮对将改性聚乙烯薄膜进行带针辊轮处理，在改性聚乙烯薄膜表面形成无数的贯穿针孔；
48.s3、把微孔处理的聚乙烯薄膜与纸张进行复合，采用复合方式为挤出复合，挤出复合聚乙烯粒料牌号为陶氏化学的722，挤出厚度是15μm，制得纸塑复合包装材料，作为对比例。
49.对实施例1
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3和对比例制得的纸塑复合包装材料进行性能测试，结果如下表1所示：
50.表1实施例1
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3及对比例1制得纸塑复合包装材料的性能测试
51.[0052][0053]
由表1的测试结果可知：本发明高透气性能纸塑复合包装材料的制备方法制得的包装材料水蒸气透过率数据要远远高于现有对比例中采用挤出复合工艺生产的纸塑复合包装材料，具备着优异的高透气性能。
[0054]
本技术技术方案制得的高透气性能的纸塑复合包装材料，其拉断力和断裂伸长率均比对比例1略低，这是因为对比例1中采用挤出复合的工艺，挤出膜的厚度增加了15μm，这样相应的复合包装材料的厚度也增加了15μm。使得拉断力和断裂伸长率的数据也增大了一点。剥离力、摩擦系数和热合强度与对比例1基本差不多，因此本技术制备的纸塑复合包装材料具备传统纸塑包装材料的性能特点，也具备优异的高透气性能，能够满足在日常生活品包装到医学、服装行业及电气元件等领域满足客户市场的特定需求。
[0055]
本领域的技术人员应理解，以上所述仅为本发明的若干个具体实施方式，而不是全部实施例。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，还可以做出许多变形和改进，所有未超出权利要求所述的变形或改进均应视为本发明的保护范围。