一种瓦楞板及其制备方法和应用、包装材料与流程

1.本发明涉及一种瓦楞板及其制备方法和应用、包装材料。


背景技术：

2.瓦楞板可以在运输过程中起到缓冲外界冲击的作用，还能够保护包装内的产品。因此，在包装领域的需求量越来越大。但是，若水蒸气或氧气透过或渗入瓦楞板时，可能引起包装内的产品的老化、变质或氧化等问题，从而使保质期限受到影响。而且，瓦楞板的应用广泛，而且经常用于搬运体积较大的物品，例如空调、冰箱等，目前在运输完物品之后，难以将瓦楞板作其他用途使用，通常会将直接扔掉，这样就会造成资源浪费和环境破坏，不符合节能环保的理念。因此，亟需一种具备优异阻隔性能、且进一步可降解的瓦楞板。


技术实现要素：

3.本发明所要解决的问题在于克服现有技术中瓦楞板无法实现优异的水蒸气阻隔性和氧气阻隔性的缺陷，而提供一种瓦楞板及其制备方法和应用、包装材料。本发明的瓦楞板通过各层之间的协同配合作用，能够有效避免水蒸气和氧气的渗入，并增强其水蒸气阻隔性和氧气阻隔性；同时，本发明瓦楞板的制备工艺简单、方便可行，利于实现工业化生产。
4.为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：
5.本发明提供的技术方案之一为：一种瓦楞板，其包括外层、中层和内层，相邻两层相互粘结；
6.所述外层包括基材，以及，形成在基材上的第一涂层，所述第一涂层为聚乙醇酸；
7.所述中层包括基材，以及，形成在基材上的第二涂层；所述第二涂层为高吸水树脂；所述中层为瓦楞结构；
8.所述内层包括基材，以及，形成在基材上的第三涂层；所述第三涂层包括纤维素纤维和聚乙烯醇；其中，所述纤维素纤维为含羧酸铵盐的纤维素纤维。
9.本发明中，所述基材可为本领域常规。例如，所述外层、所述中层和所述内层的基材可各自独立地选自纸基材、织物基材、无纺布基材或薄膜基材；优选为纸基材。
10.本发明中，所述聚乙醇酸可为本领域常规。所述聚乙醇酸的分子量可为5000～150000。
11.本发明中，所述瓦楞结构可为本领域常规。其中，瓦楞的形状可为v形、u形或vu形，优选为v形。瓦楞的高度可为1～10mm。
12.本发明中，所述高吸水树脂一般是指具有一定交联程度的高聚物，它能够很快吸收比自身重量大数百倍的水形成凝胶，凝胶在一定压力下仍能保持住水分而不分离出来。例如，所述高吸水树脂选自淀粉系、纤维素系、聚丙烯酸系、聚乙烯醇系和聚氧乙烯系中的一种或多种；优选选自聚乙烯醇系。
13.本发明中，所述第三涂层中，所述纤维素纤维的平均直径可为2～100nm；优选为5～80nm；更优选为70nm。
14.所述含羧酸铵盐的纤维素纤维一般是指修饰有羧酸铵盐基团的纤维素纤维，例如通过过硫酸铵氧化纤维素纤维得到的纤维素纳米晶体，即为所述含羧酸铵盐的纤维素纤维。
15.本发明中，所述瓦楞板由外至内依次可包括所述外层、所述中层和所述内层。所述内层可用于直接接触或贴近包装内的产品。
16.本发明中，所述外层和所述中层由外至内独立地依次包括基材，以及，形成在基材上的涂层。
17.所述内层由外至内可依次包括基材，纤维素纤维涂层，以及，聚乙烯醇涂层。
18.本发明提供的技术方案之二为：一种如前所述的瓦楞板的制备方法，将所述瓦楞板的各层粘合，即可。
19.所述粘合的方法可为本领域常规，例如热熔法、超声法或胶粘法。
20.其中，所述第一涂层、所述第二涂层和所述第三涂层形成在基材上的方法可为本领域常规。例如，所述第一涂层、所述第二涂层和所述第三涂层形成在基材上的方法可各自独立地为流延法或涂布法。
21.本发明提供的技术方案之三为：一种如前所述的瓦楞板在包装领域中的应用。
22.本发明提供的技术方案之四为：一种包装材料，其包括如前所述的瓦楞板。所述包装材料可为本领域常规，例如包装箱。
23.在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。
24.本发明所用试剂和原料均市售可得。
25.本发明的积极进步效果在于：
26.(1)本发明的瓦楞板通过各层之间的协同配合作用，能够有效避免水蒸气和氧气的渗入，并增强其水蒸气阻隔性和氧气阻隔性；65％rh氧气透过率可为0.1cm3/(m2·
24h)以下，95％rh氧气透过率可为0.12cm3/(m2·
24h)以下，水蒸气透过率可为0.1g/(m2·
24h)以下。同时，选用纸基材时，本发明中的瓦楞板可降解。
27.(2)本发明瓦楞板的制备工艺简单、方便可行，利于实现工业化生产。
附图说明
28.图1为实施例1和对比例1～2中瓦楞板的结构示意图。
29.附图标记
30.外层的纸基材 1
31.第一涂层 2
32.中层的纸基材 3
33.第二涂层 4
34.内层的纸基材 5
35.第三涂层 6
36.纤维素纤维涂层 61
37.聚乙烯醇涂层 62
具体实施方式
38.下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件，或按照商品说明书选择。
39.实施例1
40.如图1所示，瓦楞板由外至内依次包括外层、中层和内层，相邻两层相互粘结；外层包括纸基材1，以及，形成在基材上的第一涂层2，第一涂层2为聚乙醇酸(分子量为145000)；中层包括纸基材3，以及，形成在基材上的第二涂层4；第二涂层4为高吸水树脂(聚乙烯醇系)；中层为瓦楞结构；内层由外至内依次包括纸基材5，以及，形成在基材上的第三涂层6；第三涂层6由外至内依次包括纤维素纤维涂层61和聚乙烯醇涂层62，其中，纤维素纤维涂层61中的纤维素纤维为含羧酸铵盐的纤维素纤维(平均直径为70nm)；内层用于直接接触或贴近包装内的产品。
41.其中，含羧酸铵盐的纤维素纤维为通过过硫酸铵氧化纤维素纤维得到的纤维素纳米晶体，该纤维素纳米晶体上修饰有羧酸铵盐基团；具体的制备方法为：称取2.5g颗粒状杨木残渣加入到500ml的三口烧瓶中，同时按杨木残渣质量和过硫酸铵溶液体积比1∶100(g∶ml)加入1.5mol/l的过硫酸铵溶液，混合均匀，在70℃水浴中搅拌，反应16h得到白色悬浮液。将白色悬浮液以12000r/min高速离心10min，离心结束后，去除上清液，将残留白色固体转移至500ml烧杯，再加入200ml去离子水洗涤、振荡。重复上述离心、洗涤4～5次，去除悬浮液中游离状态的离子，直到悬浮液的电导率约为5μs/cm，去除上清液，将得到的白色沉淀冷冻干燥，即得到粉末状纤维素纳米晶体，即含羧酸铵盐的纤维素纤维。(详细内容请参见《过硫酸铵氧化速生杨木残渣制备纤维素纳米晶体及其表征》中1.2的制备方法，韩彬彬，韩元帅，吴煜，等.生物质化学工程，2017，51(004):33-38.)。
42.瓦楞的形状为v形。瓦楞的高度为1mm。瓦楞板的制备方法为将瓦楞板的各层通过热熔法粘合，即可。第一涂层2、第二涂层4和第三涂层6形成在基材上的方法各自独立地为涂布法。
43.对比例1
44.外层的第一涂层2为聚乳酸，其他均同实施例1。
45.对比例2
46.中层的第二涂层4为玻璃纸，其他均同实施例1。
47.对比例3
48.对比例3中瓦楞板内层的第三涂层6包括纤维素纤维和聚乙烯醇，其中，纤维素纤维的种类为未改性纳米纤维素，厂家型号为济南圣泉集团股份有限公司未改性纳米纤维素nfc-3l1；其他均同实施例1。
49.对比例4
50.外层的第一涂层2为聚乳酸，其他均同对比例3。
51.对比例5
52.中层的第二涂层4为玻璃纸，其他均同对比例3。
53.效果实施例
54.将实施例1中的瓦楞板制成包装材料，并对其氧气透过率、水蒸气透过率进行测
试，测试方法分别如下：
55.氧气透过率：根据《gb/t 19789-2005包装材料塑料薄膜和薄片氧气透过性试验库仑计检测法》，进行测试。
56.水蒸气透过率：根据《gb/t 21529-2008塑料薄膜和薄片水蒸气透过率的测定电解传感器法》，进行测试。
57.测试结果如表1所示。
58.表1
[0059][0060]
由表1可知，实施例1中的瓦楞板各层之间具有协同配合作用，可以有效避免水蒸气和氧气的渗入，并增强其水蒸气阻隔性和氧气阻隔性；其中，65％rh条件下的氧气透过率仅为0.1cm3/(m2·
24h)，65％rh条件下的氧气透过率也仅为0.12cm3/(m2·
24h)，水蒸气透过率低至0.1g/(m2·
24h)。同时，实施例1中的瓦楞板可降解，安全环保。
[0061]
而对比例1中的第一涂层不为本技术中限定的聚乙醇酸，其氧气透过率明显比实施例1高。其中，65％rh条件下的氧气透过率为0.3cm3/(m2·
24h)，是实施例1的3倍；95％rh条件下的氧气透过率为0.6cm3/(m2·
24h)，是实施例1的5倍。
[0062]
对比例2中的第二涂层不为本技术中限定的高吸水树脂，其氧气透过率和水蒸气透过率也明显比实施例1高。其中，65％rh条件下的氧气透过率为0.5cm3/(m2·
24h)，是实施例1的5倍；95％rh条件下的氧气透过率为0.8cm3/(m2·
24h)，是实施例1的6.67倍；水蒸气透过率为2g/(m2·
24h)，高达实施例1的20倍。
[0063]
对比例3第三涂层中的纤维素纤维不为本技术中限定的含羧酸铵盐的纤维素纤维，其氧气透过率明显比实施例1高。其中，65％rh条件下的氧气透过率为1cm3/(m2·
24h)，是实施例1的10倍；95％rh条件下的氧气透过率为1.1cm3/(m2·
24h)，是实施例1的9.16倍。
[0064]
对比例4中的第一涂层不为本技术中限定的聚乙醇酸，第三涂层中的纤维素纤维也不为本技术中限定的含羧酸铵盐的纤维素纤维，其氧气透过率明显比实施例1高。其中，65％rh条件下的氧气透过率为5cm3/(m2·
24h)，是实施例1的50倍；95％rh条件下的氧气透过率为7cm3/(m2·
24h)，是实施例1的58.3倍。
[0065]
对比例5中的第二涂层不为本技术中限定的高吸水树脂，第三涂层中的纤维素纤维也不为本技术中限定的含羧酸铵盐的纤维素纤维，其氧气透过率和水蒸气透过率明显比实施例1高。其中，65％rh条件下的氧气透过率为1.1cm3/(m2·
24h)，是实施例1的11倍；95％
rh条件下的氧气透过率为1.2cm3/(m2·
24h)，是实施例1的10倍；水蒸气透过率为2.1g/(m2·
24h)，高达实施例1的21倍。
[0066]
并且，就65％rh条件下和95％rh条件下氧气透过率的变化幅度来看，实施例1中瓦楞板在65％rh条件下和95％rh条件下的氧气透过率仅相差0.02cm3/(m2·
24h)，变化幅度很小。而对比例1中瓦楞板在95％rh条件下的氧气透过率高达65％rh条件下的2倍，对比例2中瓦楞板在95％rh条件下的氧气透过率也高达65％rh条件下的1.6倍。对比例4中瓦楞板在95％rh条件下的氧气透过率也高达65％rh条件下的1.4倍。