CN110181871A - 一种环保可生物降解复合软管及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种环保可生物降解复合软管及其制备方法，采用聚乳酸薄膜、阻隔薄膜、热封薄膜作为复合软管管身的纯生物降解外层、阻隔层、热封内层，纯生物降解外层由100％的聚乳酸制成，其本身可在垃圾堆填区和有氧的环境中实现完全的生物降解，且聚乳酸在生物降解过程中可以吸引600种不同的微生物来消耗复合软管，起到催化降解第一粘结层、阻隔层、第二粘结层和热封内层的作用，使得复合软管能够实现完全的生物降解，且降解产物为水、二氧化碳和生物量，对环境完全无危害、无污染；因此，本发明在能够满足日化包装软管应用的性能需求的同时，还能够实现整根复合软管的完全的生物降解，具有降解成本低、环保性好、生物降解周期短的优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种环保可生物降解复合软管及其制备方法。
背景技术
复合软管的技术从上世纪90年代开始陆续用在日化包装中，开始主要是在牙膏包装中，随着技术的逐步发展，由于其在成本和产品性能上有比较大的优势。
复合软管主要有铝塑复合管和全塑复合管，铝塑复合管由于比较难分离，所以回收是非常困难的，全塑复合管虽然可以全部可以回收造粒，但回收成本也比较高；而且传统的聚乙烯包装复合软管具有耐微生物的特性，容易在环境中造成广泛累计形成污染源。
所以，亟需一种可生物降解的复合软管，使其能广泛应用在日化包装上，此为复合软管的大势所趋。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种环保可生物降解复合软管及其制备方法，以解决现有复合软管因要么回收困难、要么回收成本高、要么无法降解造成污染而存在环保性较差的问题。
解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：
一种环保可生物降解复合软管，其特征在于：所述环保可生物降解复合软管的管身由外至内依次为纯生物降解外层、第一粘结层、阻隔层、第二粘结层和热封内层；所述纯生物降解外层是由聚乳酸制成的聚乳酸薄膜，所述阻隔层是由阻隔材料制成的阻隔薄膜，所述阻隔材料由乙烯-乙烯醇共聚物和聚乳酸按99：1至95：5之间的重量比混合而成，所述热封内层是由热封材料制成的热封薄膜，所述热封材料由茂金属聚乙烯和聚乳酸按60：40至50：50之间的重量比混合而成。
作为本发明的优选实施方式：所述第一粘结层和第二粘结层均为聚乙烯树脂。
其中，优选的：所述聚乙烯树脂为线性低密度马来酸酐聚乙烯接支。
作为本发明的优选实施方式：所述纯生物降解外层的厚度85μm至125μm之间，所述第一粘结层的厚度在25μm至35μm之间，所述阻隔层的厚度在70μm至90μm之间，所述第二粘结层的厚度在25μm至35μm之间，所述热封内层的厚度在120μm至160μm之间
一种环保可生物降解复合软管的制备方法，其特征在于：所述的制备方法包括：
步骤一、制备聚乳酸薄膜：
将聚乳酸粒子通过吹膜或挤出工艺制成所述聚乳酸薄膜；
步骤二、制备阻隔薄膜：
先将乙烯-乙烯醇共聚物粒子和聚乳酸粒子按99：1至95：5之间的重量比加热搅拌混合均匀，制成阻隔材料；
再将所述阻隔材料挤出成型，制成所述阻隔薄膜；
步骤三、制备热封薄膜：
先将茂金属聚乙烯粒子和聚乳酸粒子按60：40至50：50之间的重量比加热搅拌混合均匀，制成热封材料；
再将所述热封材料挤出成型，制成所述热封薄膜；
步骤四、第一次复合：
通过挤出复合工艺，用聚乙烯树脂将所述聚乳酸薄膜与阻隔薄膜粘结在一起，制成管身片材半成品；
步骤五、第二次复合：
通过挤出复合工艺，用聚乙烯树脂将所述管身片材半成品与热封薄膜粘结在一起，制成管身片材，其中，所述热封薄膜通过聚乙烯树脂粘结在所述管身片材半成品的阻隔薄膜上；
步骤六、管身制管：
将所述管身片材通过对接或搭接的方式进行焊接，制成环保可生物降解复合软管的管身，使得所述聚乳酸薄膜、第一次复合所使用的聚乙烯树脂、阻隔薄膜、第二次复合所使用的聚乙烯树脂和热封薄膜分别作为所述管身的纯生物降解外层、第一粘结层、阻隔层、第二粘结层和热封内层。
优选的：步骤二所述制备阻隔薄膜的过程由挤出机实现，其中，所述乙烯-乙烯醇共聚物粒子和聚乳酸粒子在搅拌混合过程中的加热温度在170℃至230℃之间，所述阻隔材料挤出成型的压力在4kg至6kg之间，所述阻隔薄膜被挤出成型后的冷却水温度在15℃至30℃之间。
优选的：步骤三所述制备热封薄膜的过程由挤出机实现，其中，所述茂金属聚乙烯粒子和聚乳酸粒子在搅拌混合过程中的加热温度在170℃至230℃之间，所述热封材料挤出成型的压力在4kg至6kg之间，所述热封薄膜被挤出成型后的冷却水温度在15℃至30℃之间。
优选的：步骤四所述第一次复合的过程由挤出复合机实现，其中，所述挤出复合机在第一次复合中的加工条件为：加工温度在220℃至320℃之间，放卷张力在15kg至25kg之间，收卷张力在20kg至35kg之间，复合压力在4kg至6kg之间。
优选的：步骤五所述第二次复合的过程由挤出复合机实现，其中，所述挤出复合机在第二次复合中的加工条件为：加工温度在220℃至320℃之间，放卷张力在15kg至25kg之间，收卷张力在20kg至35kg之间，复合压力在4kg至6kg之间。
优选的：步骤六所述管身制管的过程由制管机实现，其中，所述制管机的加工条件为：高频焊接能量在30％至100％之间，冷却温度在15℃至22℃之间，压力在2kg至5kg之间。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
第一，本发明采用聚乳酸薄膜作为复合软管管身的纯生物降解外层，其适于印刷装饰的功能，同时也具有足够的耐光照和耐化学腐蚀性能，且本发明采用阻隔薄膜作为复合软管管身的阻隔层，其具有非常好的阻隔性能，能够确保对复合软管管身的内容物进行保质、保香、保湿，本发明还采用热封薄膜作为复合软管管身的热封内层，其具有良好的热封性能，能够确保复合软管管身的牢固耐用，因此，本发明的环保可生物降解复合软管能够满足日化包装软管应用的性能需求；
并且，上述纯生物降解外层由100％的聚乳酸制成，其本身可在垃圾堆填区和有氧的环境中实现完全的生物降解，且聚乳酸在生物降解过程中可以吸引600种不同的微生物来消耗复合软管，起到催化降解第一粘结层、阻隔层、第二粘结层和热封内层的作用，使得复合软管能够实现完全的生物降解，且降解产物为水、二氧化碳和生物量，对环境完全无危害、无污染；
而且，上述阻隔层和热封内层中也分别添加有1％至5％和40％至50％的聚乳酸，在不影响阻隔层的阻隔性能和热封内层的热封性能的前提下，聚乳酸在前述生物降解过程中产生水解作用分离阻隔层和热封内层的聚合物分子链，这就降低了阻隔层和热封内层的分子量，使得阻隔层和热封内层在前述生物降解过程中更容易被微生物侵蚀消化，大大缩短了复合软管的生物降解周期；经试验，按照阻隔层中聚乳酸在1％至5％添加比例以及热封内层中聚乳酸在40％至50％添加比例的不同，本发明的环保可生物降解复合软管可实现6～12个月的生物降解周期；
综上所述，本发明在能够满足日化包装软管应用的性能需求的同时，还能够实现整根复合软管的完全的生物降解，具有降解成本低、环保性好、生物降解周期短的优点。
第二，本发明的制备方法，工艺简单，成本低。
附图说明
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明：
图1为本发明的环保可生物降解复合软管的剖视结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例及其附图对本发明进行详细说明，以帮助本领域的技术人员更好的理解本发明的发明构思，但本发明权利要求的保护范围不限于下述实施例，对本领域的技术人员来说，在不脱离本发明之发明构思的前提下，没有做出创造性劳动所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
实施例一
如图1所示，本发明公开的是一种环保可生物降解复合软管，该环保可生物降解复合软管的管身由外至内依次为纯生物降解外层1、第一粘结层2、阻隔层3、第二粘结层4和热封内层5；所述纯生物降解外层1是由聚乳酸(PLA)制成的聚乳酸薄膜，所述阻隔层3是由阻隔材料制成的阻隔薄膜，所述阻隔材料由乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)和聚乳酸(PLA)按99：1至95：5之间的重量比混合而成，所述热封内层5是由热封材料制成的热封薄膜，所述热封材料由茂金属聚乙烯(MLDE)和聚乳酸(PLA)按60：40至50：50之间的重量比混合而成。
本发明采用聚乳酸薄膜作为复合软管管身的纯生物降解外层1，其适于印刷装饰的功能，同时也具有足够的耐光照和耐化学腐蚀性能，且本发明采用阻隔薄膜作为复合软管管身的阻隔层3，其具有非常好的阻隔性能，能够确保对复合软管管身的内容物进行保质、保香、保湿，本发明还采用热封薄膜作为复合软管管身的热封内层5，其具有良好的热封性能，能够确保复合软管管身的牢固耐用，因此，本发明的环保可生物降解复合软管能够满足日化包装软管应用的性能需求；
并且，上述纯生物降解外层1由100％的聚乳酸制成，其本身可在垃圾堆填区和有氧的环境中实现完全的生物降解，且聚乳酸在生物降解过程中可以吸引600种不同的微生物来消耗复合软管，起到催化降解第一粘结层2、阻隔层3、第二粘结层4和热封内层5的作用，使得复合软管能够实现完全的生物降解，且降解产物为水、二氧化碳和生物量，对环境完全无危害、无污染；
而且，上述阻隔层3和热封内层5中也分别添加有1％至5％和40％至50％的聚乳酸，在不影响阻隔层3的阻隔性能和热封内层5的热封性能的前提下，聚乳酸在前述生物降解过程中产生水解作用分离阻隔层3和热封内层5的聚合物分子链，这就降低了阻隔层3和热封内层5的分子量，使得阻隔层3和热封内层5在前述生物降解过程中更容易被微生物侵蚀消化，大大缩短了复合软管的生物降解周期；经试验，按照阻隔层3中聚乳酸在1％至5％添加比例以及热封内层5中聚乳酸在40％至50％添加比例的不同，本发明的环保可生物降解复合软管可实现6～12个月的生物降解周期；
综上所述，本发明在能够满足日化包装软管应用的性能需求的同时，还能够实现整根复合软管的完全的生物降解，具有降解成本低、环保性好、生物降解周期短的优点。
以上为本发明的基本实施方式，可以在该基本实施方式的基础上做进一步的优化、改进和限定：
作为本发明的优选实施方式：所述第一粘结层2和第二粘结层4均为聚乙烯树脂，所述第一粘结层2通过热熔接实现所述生物降解外层1与阻隔层3的粘结，所述第二粘结层4通过热熔接实现所述阻隔层3与热封内层5的粘结。
其中，优选的：所述聚乙烯树脂为线性低密度马来酸酐聚乙烯接支。
作为本发明的优选实施方式：所述纯生物降解外层1的厚度85μm至125μm之间，所述第一粘结层2的厚度在25μm至35μm之间，所述阻隔层3的厚度在70μm至90μm之间，所述第二粘结层4的厚度在25μm至35μm之间，所述热封内层5的厚度在120μm至160μm之间
实施例二
本发明还公开了上述实施例一所述环保可生物降解复合软管的制备方法，包括：
步骤一、制备聚乳酸薄膜：
将聚乳酸粒子(PLA)通过吹膜或挤出工艺制成所述聚乳酸薄膜。
步骤二、制备阻隔薄膜：
先将乙烯-乙烯醇共聚物粒子(EVOH)和聚乳酸粒子(PLA)按99：1至95：5之间的重量比加热搅拌混合均匀，制成阻隔材料；
再将所述阻隔材料挤出成型，制成所述阻隔薄膜。
优选的：步骤二所述制备阻隔薄膜的过程由挤出机实现，其中，所述乙烯-乙烯醇共聚物粒子和聚乳酸粒子在搅拌混合过程中的加热温度在170℃至230℃之间，所述阻隔材料挤出成型的压力在4kg至6kg之间，所述阻隔薄膜被挤出成型后的冷却水温度在15℃至30℃之间。
步骤三、制备热封薄膜：
先将茂金属聚乙烯粒子(MLDE)和聚乳酸粒子(PLA)按60：40至50：50之间的重量比加热搅拌混合均匀，制成热封材料；
再将所述热封材料挤出成型，制成所述热封薄膜。
优选的：步骤三所述制备热封薄膜的过程由挤出机实现，其中，所述茂金属聚乙烯粒子和聚乳酸粒子在搅拌混合过程中的加热温度在170℃至230℃之间，所述热封材料挤出成型的压力在4kg至6kg之间，所述热封薄膜被挤出成型后的冷却水温度在15℃至30℃之间。
步骤四、第一次复合：
通过挤出复合工艺，用聚乙烯树脂将所述聚乳酸薄膜与阻隔薄膜粘结在一起，制成管身片材半成品。
优选的：步骤四所述第一次复合的过程由挤出复合机实现，其中，所述挤出复合机在第一次复合中的加工条件为：加工温度在220℃至320℃之间，放卷张力在15kg至25kg之间，收卷张力在20kg至35kg之间，复合压力在4kg至6kg之间。
步骤五、第二次复合：
通过挤出复合工艺，用聚乙烯树脂将所述管身片材半成品与热封薄膜粘结在一起，制成管身片材，其中，所述热封薄膜通过聚乙烯树脂粘结在所述管身片材半成品的阻隔薄膜上。
优选的：步骤五所述第二次复合的过程由挤出复合机实现，其中，所述挤出复合机在第二次复合中的加工条件为：加工温度在220℃至320℃之间，放卷张力在15kg至25kg之间，收卷张力在20kg至35kg之间，复合压力在4kg至6kg之间。
步骤六、管身制管：
将所述管身片材通过对接或搭接的方式进行焊接，制成环保可生物降解复合软管的管身，使得所述聚乳酸薄膜、第一次复合所使用的聚乙烯树脂、阻隔薄膜、第二次复合所使用的聚乙烯树脂和热封薄膜分别作为所述管身的纯生物降解外层1、第一粘结层2、阻隔层3、第二粘结层4和热封内层5。
优选的：步骤六所述管身制管的过程由制管机实现，其中，所述制管机的加工条件为：高频焊接能量在30％至100％之间，冷却温度在15℃至22℃之间，压力在2kg至5kg之间。
步骤七、管肩注塑：
在所述管身上注塑管肩，制成所述环保可生物降解复合软管。
优选的：步骤七所述管肩注塑的加工条件为：注塑温度在200℃至260℃之间，压力在20bar至50bar之间，冷却温度在10℃至20℃之间。
另外：
本发明对聚乳酸(PLA)的选用通过ISO 1485和EN 13432标准。
将本发明的环保可生物降解复合软管制成成品，经过测试，与普通复合管进行对比，10个样品的数据如下
由上表的对比数据可知，本发明的环保可生物降解复合软管的性能完全能达到使用要求。
本发明不局限于上述具体实施方式，根据上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，本发明还可以做出其它多种形式的等效修改、替换或变更，均落在本发明的保护范围之中。
Claims (10)
1.一种环保可生物降解复合软管，其特征在于：所述环保可生物降解复合软管的管身由外至内依次为纯生物降解外层(1)、第一粘结层(2)、阻隔层(3)、第二粘结层(4)和热封内层(5)；所述纯生物降解外层(1)是由聚乳酸制成的聚乳酸薄膜，所述阻隔层(3)是由阻隔材料制成的阻隔薄膜，所述阻隔材料由乙烯-乙烯醇共聚物和聚乳酸按99：1至95：5之间的重量比混合而成，所述热封内层(5)是由热封材料制成的热封薄膜，所述热封材料由茂金属聚乙烯和聚乳酸按60：40至50：50之间的重量比混合而成。
2.根据权利要求1所述的环保可生物降解复合软管，其特征在于：所述第一粘结层(2)和第二粘结层(4)均为聚乙烯树脂。
3.根据权利要求2所述的环保可生物降解复合软管，其特征在于：所述聚乙烯树脂为线性低密度马来酸酐聚乙烯接支。
4.根据权利要求1至3任意一项所述的环保可生物降解复合软管，其特征在于：所述纯生物降解外层(1)的厚度85μm至125μm之间，所述第一粘结层(2)的厚度在25μm至35μm之间，所述阻隔层(3)的厚度在70μm至90μm之间，所述第二粘结层(4)的厚度在25μm至35μm之间，所述热封内层(5)的厚度在120μm至160μm之间。
5.一种权利要求1至4任意一项所述环保可生物降解复合软管的制备方法，其特征在于：所述的制备方法包括：
步骤一、制备聚乳酸薄膜：
将聚乳酸粒子通过吹膜或挤出工艺制成所述聚乳酸薄膜；
步骤二、制备阻隔薄膜：
先将乙烯-乙烯醇共聚物粒子和聚乳酸粒子按99：1至95：5之间的重量比加热搅拌混合均匀，制成阻隔材料；
再将所述阻隔材料挤出成型，制成所述阻隔薄膜；
步骤三、制备热封薄膜：
先将茂金属聚乙烯粒子和聚乳酸粒子按60：40至50：50之间的重量比加热搅拌混合均匀，制成热封材料；
再将所述热封材料挤出成型，制成所述热封薄膜；
步骤四、第一次复合：
通过挤出复合工艺，用聚乙烯树脂将所述聚乳酸薄膜与阻隔薄膜粘结在一起，制成管身片材半成品；
步骤五、第二次复合：
通过挤出复合工艺，用聚乙烯树脂将所述管身片材半成品与热封薄膜粘结在一起，制成管身片材，其中，所述热封薄膜通过聚乙烯树脂粘结在所述管身片材半成品的阻隔薄膜上；
步骤六、管身制管：
将所述管身片材通过对接或搭接的方式进行焊接，制成环保可生物降解复合软管的管身，使得所述聚乳酸薄膜、第一次复合所使用的聚乙烯树脂、阻隔薄膜、第二次复合所使用的聚乙烯树脂和热封薄膜分别作为所述管身的纯生物降解外层(1)、第一粘结层(2)、阻隔层(3)、第二粘结层(4)和热封内层(5)。
6.根据权利要求5所述环保可生物降解复合软管的制备方法，其特征在于：步骤二所述制备阻隔薄膜的过程由挤出机实现，其中，所述乙烯-乙烯醇共聚物粒子和聚乳酸粒子在搅拌混合过程中的加热温度在170℃至230℃之间，所述阻隔材料挤出成型的压力在4kg至6kg之间，所述阻隔薄膜被挤出成型后的冷却水温度在15℃至30℃之间。
7.根据权利要求5所述环保可生物降解复合软管的制备方法，其特征在于：步骤三所述制备热封薄膜的过程由挤出机实现，其中，所述茂金属聚乙烯粒子和聚乳酸粒子在搅拌混合过程中的加热温度在170℃至230℃之间，所述热封材料挤出成型的压力在4kg至6kg之间，所述热封薄膜被挤出成型后的冷却水温度在15℃至30℃之间。
8.根据权利要求5所述环保可生物降解复合软管的制备方法，其特征在于：步骤四所述第一次复合的过程由挤出复合机实现，其中，所述挤出复合机在第一次复合中的加工条件为：加工温度在220℃至320℃之间，放卷张力在15kg至25kg之间，收卷张力在20kg至35kg之间，复合压力在4kg至6kg之间。
9.根据权利要求5所述环保可生物降解复合软管的制备方法，其特征在于：步骤五所述第二次复合的过程由挤出复合机实现，其中，所述挤出复合机在第二次复合中的加工条件为：加工温度在220℃至320℃之间，放卷张力在15kg至25kg之间，收卷张力在20kg至35kg之间，复合压力在4kg至6kg之间。
10.根据权利要求5所述环保可生物降解复合软管的制备方法，其特征在于：步骤六所述管身制管的过程由制管机实现，其中，所述制管机的加工条件为：高频焊接能量在30％至100％之间，冷却温度在15℃至22℃之间，压力在2kg至5kg之间。
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