CN105328948A - 一种纸浆模塑制品与铝质材料的复合材料及制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种纸浆模塑制品与铝质材料的复合材料及制备方法，属于包装制品及技术领域。以纸浆模塑制品为骨架材料、以铝质材料为阻隔材料、以塑料材料为粘合剂，制备基于纸浆模塑制品骨架的复合材料及制品。这种基于纸浆模塑制品骨架、包含了铝质材料层的复合材料及制品，充分发挥纸浆模塑制品、塑料材料及制品、铝质材料等三种材料及制品的优势及优点，使得这种复合材料具有较好的力学性能的同时，还具有很高的阻隔性能，扩大了纸浆模塑制品的应用范围，满足了纸浆模塑制品对高阻隔性能要求产品的包装。

Description

一种纸浆模塑制品与铝质材料的复合材料及制备方法
技术领域
本发明涉及一种基于纸浆模塑制品的复合材料及制备方法，尤其涉及纸浆模塑制品骨架与铝质材料的复合材料及制备方法，属于包装制品及技术领域。
背景技术
纸浆模塑制品是新型纸质包装材料，具有对环境无害、可回收再生利用、体积比发泡塑料小、可重叠及方便运输等优点，在餐盒、餐具以及工业缓冲包装中取得了广泛的应用。
纸浆模塑是一种立体造纸技术，主要的工艺过程为浆料制备、模塑成型、干燥、整形等四道工序。
纸浆模塑制品使用的主要原材料是植物资源材料，并添加一定量的化学助剂。虽然，添加化学助剂可以改善纸浆模塑制品的某些性能。比如，在纸浆模塑成型过程中，添加松香胶、烷基烯酮二聚体等施胶剂，可以改善纸浆模塑的抗水性能。但是这些改善都是非常有限的。
纸浆模塑制品的主要原材料是植物资源材料，其主要组分为纤维素、半纤维素、木素等三大成分，并且纸浆模塑制品都是有一定的孔隙存在的，这些导致了纸浆模塑制品存在易吸收水分、透气性高等缺点。也就是说，纸浆模塑制品存在着阻隔水分、阻隔气体的性能差的缺点。
众所周知，与纸浆模塑制品相比，塑料材料及制品具有对水分、气体比较优良的阻隔性能。但是，与铝质材料及制品相比，塑料材料的阻隔性能还是比较差的。而且，有的塑料材料，如聚乙烯醇、聚酰胺等的阻隔性能，还受到外界温度、湿度的影响。这些表明，铝质材料及制品的阻隔性能优于塑料材料及制品，塑料材料及制品的阻隔性能优于纸质材料及制品。
目前，纸浆模塑制品还没有涉及到将其与铝质材料进行复合，形成纸浆模塑制品与铝质材料的高阻隔性能复合材料与制品及制备方法。
发明内容
本发明的目的是，提供一种纸浆模塑制品骨架、包含铝质材料层的复合材料及制品，这种纸浆模塑制品与铝制材料的复合材料，具有较高的力学性能和高的阻隔性能，满足对包装制品具有较高力学性能和高的阻隔性能要求的产品包装，是一种高阻隔性能复合材料。
本发明的特征是将纸浆模塑的热压整形技术与不同材料的复合加工技术结合起来，充分发挥纸浆模塑制品的优良力学性能和铝质材料的高阻隔性能，赋予纸浆模塑制品以较高的附加值。
本发明的纸浆模塑制品骨架、铝质材料高阻隔性能的复合材料及制品，具有高的阻隔性能好和较高的力学性能，可以满足对高阻隔性能要求的产品包装同时，还具有运输包装的功能，保护产品的物理形态，具有新颖性和实用性。
本发明的纸浆模塑制品与铝质材料的复合材料，纸浆模塑制品作为骨架、铝质材料提供高阻隔性能的复合材料，其特征在于，复合材料具有多层结构，是由多层复合而成的，至少包含一层纸浆模塑制品层、一层塑料层和一层铝质材料层；塑料层作为中间粘结剂层将纸浆模塑制品层和铝质材料层粘合在一起。
纸浆模塑制品层是骨架层，塑料层是粘合剂层，铝质材料层是阻隔性能层。
本发明的复合材料各层具有不同的功能和作用。铝制材料层作为内层，具有高的阻隔性能，具有阻隔水分和气体透过的作用，与被包装产品接触，达到保护被包装产品的作用。塑料层作为中间层，发挥粘合剂的作用，使铝质材料层和纸浆模塑制品层之间具有较高的粘合强度，使复合材料及制品在使用时不至于发生层间分离。纸浆模塑制品层作为外层，具有较好的力学性能，起到骨架和缓冲的作用，保护中间层塑料和内层铝质材料不易于受到外力的破坏，并发挥运输包装的作用，保护被包装产品的物理形态。
本发明的复合材料的各层具有相应的厚度要求。内层铝质材料的厚度为0.025mm～0.25mm，中间层塑料层的厚度为0.025mm～0.25mm，外层纸浆模塑制品层的厚度为1.5mm～4.5mm。
进一步，本发明的复合材料，具有四层结构，包含内层塑料层，第一中间铝质材料层，第二中间层塑料层，外层纸浆模塑层。
更进一步，本发明的复合材料及制品，具有五层结构，包含内层塑料层，第一中间铝质材料层，第二中间层塑料层，第三中间层纸浆模塑制品层，外层塑料层。
上述本发明的四层结构和五层结构的复合材料及制品，各层具有相应的厚度要求。内层塑料层、中间层塑料层、外层塑料层的厚度为0.025mm0～0.25mm，纸浆模塑层的厚度为1.5mm～4.5mm。
本发明所述的纸浆模塑制品骨架与铝质材料高阻隔性能的复合材料的制作方法，包括以下步骤：
(1)纸浆模塑制品的成型
根据对纸浆模塑的要求，选择纸浆纤维为外层纸浆模塑的原料，将选好的纸浆纤维，用自来水将其进行稀释成质量浓度为0.8％～1.2％的纸浆，在纸浆模塑成型机上成型、压榨脱水、干燥、热定型，成型纸浆模塑制品，得到的纸浆模塑制品干度为90％～95％(即纸浆模塑制品的含水量为5wt～10wt％)。
根据成型模具的不同，可以成型具有不同形状的纸浆模塑制品。
或者，从市场上购买符合要求的纸浆模塑产品。
(2)塑料与铝质材料的复合
选择热塑性树脂为塑料的原料，将选好一种或几种热塑性树脂，在塑料成型用挤出机上挤出成薄膜或片材，并与铝质材料形成铝质材料/塑料的复合材料。
或者，从市场上购买塑料薄膜或片材，利用热成型工艺，将塑料材料与铝质材料形成铝质材料/塑料的复合材料。
(3)铝质材料/塑料的复合材料与纸浆模塑制品的复合
采用热成型工艺，在热成型机上，将步骤(2)的铝质材料/塑料的复合材料放置在热成型机的下模具上进行加热，塑料受热软化；然后，将嵌有纸浆模塑制品的上模具往下移动，与下模具紧压，塑料/铝质材料的复合材料之中的塑料与纸浆模塑制品复合在一起；最后，对上下模具进行冷却，完成纸浆模塑制品与塑料/铝质材料的复合材料塑料的复合，得到与纸浆模塑制品的形状一致的复合材料及制品，其结构为内层铝质材料/中间层塑料/外层纸浆模塑制品。
通过以上制作步骤，得到的内层铝质材料/中间层塑料/外层纸浆模塑制品的三层结构复合材料及制品，极大的提高了复合材料及制品的性能，扩大纸浆模塑制品的应用范围。
(4)进一步，在步骤(3)得到的内层铝质材料/中间层塑料/外层纸浆模塑制品的复合材料及制品的基础上，采用热成型技术，将塑料与铝质材料/中间层塑料/外层纸浆模塑制品进行复合，使塑料与铝质材料复合在一起，可以得到内层塑料/中间层铝质材料/中间层塑料/外层纸浆模塑制品的四层结构的复合材料及制品。
这种结构的复合材料及制品，包含内层塑料，可以利用塑料具有热封性能的优势，进行热封合，形成封闭结构的材料及制品。
(5)进一步，在步骤(4)得到内层塑料/中间层铝质材料/中间层塑料/外层纸浆模塑制品的四层结构的复合材料及制品的基础上，将内层塑料/中间层铝质材料/中间层塑料/外层纸浆模塑制品与塑料进行复合，使塑料与纸浆模塑复合在一起，可以得到内层塑料/中间层铝质材料/中间层塑料/中间层纸浆模塑制品/外层塑料的五层结构的复合材料及制品。
这种结构的复合材料及制品，可以对纸浆模塑进行印刷，或外层塑料进行里印，进而进行复合，使复合材料包含外层塑料，具有防止印刷油墨的污染的优势。另外，复合材料的外层塑料还具有防止水等液体物质对纸浆模塑的破坏作用。
按照以上方法制备的纸浆模塑制品与铝质材料的复合材料及制品，可以制作成型各种形状的制品，或者根据需要选择适合要求的铝质材料、塑料原料及制品和纸浆模塑制品进行复合，均能实现本发明的目的。
与传统的纸浆模塑制品相比，本发明优点和有益效果是非常明显的。本发明将热成型技术和材料复合加工技术以及压延成型技术三者有机结合起来，发挥了纸浆模塑制品的力学性能优势与铝质材料的高阻隔性能优势，得到的复合材料及制品具有良好力学性能的同时，具有高的阻隔性能，对被包装产品具有良好的运输包装功能和防护包装功能。
本发明的又一优势是，在充分发挥各种材料优势的同时，并有助于减少塑料材料的使用和铝质材料的使用，体现了包装减量化要求，达到节约资源及减轻环境污染的目的。
本发明的复合材料及制品，不仅具有比塑料制品还有高的阻隔性能，而且还由于具有较好的表面性能及印刷性能，从而具有较好的销售包装作用。
本发明是以纸浆模塑制品为骨架材料、以铝质材料为阻隔材料、以塑料材料为粘合剂，制备基于纸浆模塑制品骨架的复合材料及制品。
这种基于纸浆模塑制品骨架、包含了铝质材料层的复合材料及制品，充分发挥纸浆模塑制品、塑料材料及制品、铝质材料等三种材料及制品的优势及优点，使得这种复合材料具有较好的力学性能的同时，还具有很高的阻隔性能，扩大了纸浆模塑制品的应用范围，满足了纸浆模塑制品对高阻隔性能要求产品的包装。
附图说明
图1为内层铝质材料/中间层塑料/外层纸浆模塑制品的三层结构复合材料的示意图。
图2为内层塑料层/中间层铝质材料/中间层塑料/外层纸浆模塑制品的四层结构复合材料的示意图。
图3为内层塑料/中间层铝质材料/中间层塑料/中间层纸浆模塑制品/外层塑料的五层结构复合材料的示意图。
图中1铝质材料层，2塑料层，3纸浆模塑制品层。
具体实施方式
通过以下具体的实施例及应用实例对本发明作进一步说明。以下的具体描述是为了便于理解本发明，并不用来限制本发明的保护范围。
实施例1
纸浆模塑制品与铝质材料的三层结构复合材料及制品，结构为内层铝质材料/中间层塑料/外层纸浆模塑制品。
各层所用材料及厚度：内层铝质材料为1099铝箔，厚度为0.05mm。中间层塑料为乙烯醋酸乙烯酯共聚物(EVA)，厚度为0.08mm。外层纸浆模塑为漂白纸浆制作的，厚度为1.5mm，白度为78％。
制备工艺：首先，将内层铝质材料与中间层塑料在150～200℃之间复合在一起，形成铝塑复合材料。然后，将铝塑复合材料的塑料一侧与纸浆模塑的内侧进行复合，复合温度为100～150℃，得到内层铝制材料/中间层塑料/外层纸浆模塑制品的三层结构复合材料及制品。
这种三层结构复合材料及制品的性能为，层与层之间结合牢固、不分离，阻隔性高，挺度高。
实施例2
纸浆模塑制品与铝质材料的四层结构复合材料及制品，结构为内层塑料/中间层1铝质材料/中间层2塑料/外层纸浆模塑。
各层所用材料及厚度：内层塑料为聚乙烯，厚度为0.08mm。中间层1铝质材料为1099铝箔，厚度为0.05mm。中间层2塑料为乙烯醋酸乙烯酯共聚物(EVA)，厚度为0.08mm。外层纸浆模塑为漂白纸浆制作的，厚度为1.5mm，白度为78％。
制备工艺：首先，将中间层1铝质材料与中间层2塑料在150～200℃之间复合在一起，形成铝塑复合材料。然后，将铝塑复合材料的塑料一侧与纸浆模塑的内侧进行复合，复合温度为100～150℃，得到铝制材料/塑料/纸浆模塑制品的三层结构复合材料及制品。最后，将聚乙烯塑料与铝制材料/塑料/纸浆模塑制品复合材料，复合在一起，形成内层聚乙烯塑料/中间层1铝制材料/中间层2塑料/外层纸浆模塑的四层结构的复合材料及制品
这种四层结构复合材料及制品的性能为，层与层之间结合牢固、不分离，阻隔性高，挺度高。
实施例2与实施例1的不同之处在于，实施例2的内层是塑料材料，可以利用内层塑料的热封性能，形成封闭结构的材料及制品，这是实施例2的优势所在。
实施例3
纸浆模塑制品与铝质材料的五层结构复合材料及制品，结构为内层塑料/中间层1铝质材料/中间层2纸浆模塑材料/外层塑料。
各层所用材料及厚度：内层塑料为聚乙烯，厚度为0.08mm。中间层1铝质材料为1099铝箔，厚度为0.05mm。中间层2塑料为乙烯醋酸乙烯酯共聚物(EVA)，厚度为0.08mm。中间层3纸浆模塑为漂白纸浆制作的，厚度为1.5mm，白度为78％。外层塑料为聚对苯二甲酸乙二醇酯，厚度为0.05mm。
制备工艺：首先，将中间层1铝质材料与中间层2塑料在150～200℃之间复合在一起，形成铝塑复合材料。然后，将铝塑复合材料的塑料一侧与纸浆模塑的内侧进行复合，复合温度为100～150℃，得到铝制材料/塑料/纸浆模塑制品的三层结构复合材料及制品。最后，将外层聚乙烯塑料与铝制材料/塑料/纸浆模塑制品复合材料以及外层塑料，复合在一起，形成内层聚乙烯塑料/中间层1铝制材料/中间层2塑料/中间层3纸浆模塑/外层塑料的五层结构的复合材料及制品
这种四层结构复合材料及制品的性能为，层与层之间结合牢固、不分离，阻隔性高，挺度高。
实施例3与实施例2的不同之处在于，实施例3的外层是塑料材料，可以对纸浆模塑进行印刷，或外层塑料进行里印，防止印刷油墨的污染，这是实施例3的优势之一。另外，外层塑料还具有防止水等液体物质对纸浆模塑的破坏作用。
实施例4
纸浆模塑制品与铝质材料的四层结构复合材料及制品，结构为内层铝质材料/中间层1塑料/中间层2纸浆模塑制品/外层塑料。
各层所用材料及厚度：内层铝质材料为1099铝箔，厚度为0.05mm。中间层1塑料为乙烯醋酸乙烯酯共聚物(EVA)，厚度为0.08mm。中间层2纸浆模塑为漂白纸浆制作的，厚度为1.5mm，白度为78％。外层塑料为聚对苯二甲酸乙二醇酯，厚度为0.05mm。
制备工艺：首先，将铝质材料与中间层塑料以及纸浆模塑在150-200之间复合在一起，形成铝质材料/塑料/纸浆模塑的复合材料。然后，将铝质材料/塑料/纸浆模塑的复合材料与塑料进行复合，形成内层铝质材料/中间层1塑料/中间层2纸浆模塑/外层塑料的四层结构复合材料及制品。
这种四层结构复合材料及制品的性能为，层与层之间结合牢固、不分离，阻隔性高，挺度高。
实施例4与实施例1的不同之处在于，实施例4的外层是塑料，可以对纸浆模塑进行印刷，或外层塑料进行里印，防止印刷油墨的污染，这是实施例3的优势之一。另外，外层塑料还具有防止水等液体物质对纸浆模塑的破坏作用。
实施例5
纸浆模塑制品与铝质材料的三层结构复合材料及制品，结构为内层铝质材料/中间层聚氨酯粘合剂/外层纸浆模塑制品。
各层所用材料及厚度：内层铝质材料为1099铝箔，厚度为0.05mm。中间层为聚氨酯粘合剂，厚度为0.05mm。外层纸浆模塑为漂白纸浆制作的，厚度为1.5mm，白度为78％。
制备工艺：首先，将铝质材料与聚氨酯粘合剂复合在一起，形成铝质材料/聚氨酯粘合剂的复合材料。然后，将铝质材料/聚氨酯粘合剂复合材料的聚氨酯粘合剂一侧与纸浆模塑的内侧进行复合，得到内层铝制材料/中间层聚氨酯粘合剂/外层纸浆模塑制品的三层结构复合材料及制品。
这种三层结构复合材料及制品的性能为，层与层之间结合牢固、不分离，阻隔性高，挺度高。
实施例5与实施例1的不同之处在于，实施例5采用聚氨酯粘合剂，将内层铝质材料与外层纸浆模塑粘合在一起。
上述实施例进一步表明，本发明的一种纸浆模塑制品与铝质材料的复合材料，因复合材料包含了铝质材料，使纸浆模塑基的复合材料具有力学性能良好以及阻隔性能高的优势，从而达到对包装产品的优良的包装和防护功能，提高了纸浆模塑制品的性能，扩大了纸浆模塑制品的使用范围。
本发明的纸浆模塑与滤纸材料的复合材料及制品的制备方法，将塑料的热成型技术与材料复合加工技术以及铝质材料的压延成型技术结合起来，具有操作简单，易于实施的优势。
本发明纸浆模塑与滤纸材料的复合材料及制品，充分发挥各种材料优势，有助于节约原材料，实现减量化包装，有利于减轻环境污染。
本发明纸浆模塑与滤纸材料的复合材料及制品，还可以对纸浆模塑进行印刷后进行复合，或对外层塑料进行里印后再进行复合，达到包装装潢的效果，有助于促进被包装产品的销售。
本领域的技术人员应该明白，上述实施例只是对本专利的具体说明，并不构成对本专利的限制。根据需要可以对其进行改进、组合、亚组合以及变换，所有的改进、组合、亚组合、变换以及等效替换，都纳入在所附的权利要求的范围内。

Claims (9)

1.纸浆模塑制品与铝质材料的复合材料，其特征在于，复合材料具有多层结构，是由多层复合而成的，至少包含一层纸浆模塑制品层、一层塑料粘结层和一层铝质材料层；塑料层作为中间粘结剂层将纸浆模塑制品层和铝质材料层粘合在一起，铝制材料层作为内层，纸浆模塑制品层作为外层。
2.按照权利要求1所述的纸浆模塑制品与铝质材料的复合材料，其特征在于，内层铝质材料的厚度为0.025mm～0.25mm，中间层塑料层的厚度为0.025mm～0.25mm，外层纸浆模塑制品层的厚度为1.5mm～4.5mm。
3.按照权利要求1所述的纸浆模塑制品与铝质材料的复合材料，其特征在于，具有四层结构，包含内层塑料层，第一中间铝质材料层，第二中间层塑料层，外层纸浆模塑层；
或具有五层结构，包含内层塑料层，第一中间铝质材料层，第二中间层塑料层，第三中间层纸浆模塑制品层，外层塑料层。
4.按照权利要求3所述的纸浆模塑制品与铝质材料的复合材料，其特征在于，内层塑料层、中间层塑料层、外层塑料层的厚度为0.025mm0～0.25mm，纸浆模塑层的厚度为1.5mm～4.5mm。
5.权利要求1所述的纸浆模塑制品与铝质材料的复合材料的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)纸浆模塑制品的成型
根据对纸浆模塑的要求，选择纸浆纤维为外层纸浆模塑的原料，将选好的纸浆纤维，用自来水将其进行稀释成质量浓度为0.8％～1.2％的纸浆，在纸浆模塑成型机上成型、压榨脱水、干燥、热定型，成型纸浆模塑制品，得到的纸浆模塑制品干度为90％～95％；
或者，从购买上述符合要求的纸浆模塑制品；
(2)塑料与铝质材料的复合
选择热塑性树脂为塑料的原料，将选好一种或几种热塑性树脂，在塑料成型用挤出机上挤出成薄膜或片材，并与铝质材料形成铝质材料/塑料的复合材料；或者，从市场上购买塑料薄膜或片材；
利用热成型工艺，将塑料材料与铝质材料形成铝质材料/塑料的复合材料；
(3)铝质材料/塑料的复合材料与纸浆模塑制品的复合
采用热成型工艺，在热成型机上，将步骤(2)的铝质材料/塑料的复合材料放置在热成型机的下模具上进行加热，塑料受热软化；然后，将嵌有纸浆模塑制品的上模具往下移动，与下模具紧压，塑料/铝质材料的复合材料之中的塑料与纸浆模塑制品复合在一起；最后，对上下模具进行冷却，完成纸浆模塑制品与塑料/铝质材料的复合材料塑料的复合，得到与纸浆模塑制品的形状一致的复合材料。
6.按照权利要求5所述的方法，其特征在于，进一步，(4)在步骤(3)得到的内层铝质材料/中间层塑料/外层纸浆模塑制品的复合材料的基础上，采用热成型技术，将塑料与铝质材料/中间层塑料/外层纸浆模塑制品复合材料进行复合，使塑料与铝质材料复合在一起，得到内层塑料/中间层铝质材料/中间层塑料/外层纸浆模塑制品的四层结构的复合材料及制品。
7.按照权利要求6所述的方法，其特征在于，作为内层塑料层，利用塑料具有热封性能的优势，进行热封合，形成封闭结构的制品。
8.按照权利要求6所述的方法，其特征在于，进一步，(5)在步骤(4)得到内层塑料/中间层铝质材料/中间层塑料/外层纸浆模塑制品的四层结构的复合材料及制品的基础上，将内层塑料/中间层铝质材料/中间层塑料/外层纸浆模塑制品与塑料进行复合，使塑料与纸浆模塑复合在一起，得到内层塑料/中间层铝质材料/中间层塑料/中间层纸浆模塑制品/外层塑料的五层结构的复合材料。
9.按照权利要求6所述的方法，其特征在于，对纸浆模塑进行印刷，或外层塑料进行里印，进而进行复合，使复合材料包含外层塑料。
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