CN110216944A - 高阻隔可降解可热封的防伪镭射杯桶成型材料及其制备 - Google Patents

高阻隔可降解可热封的防伪镭射杯桶成型材料及其制备 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种高阻隔可降解可热封的防伪镭射杯桶成型材料及其制备，整个包装材料由从下到上依次复合的PE淋膜层、基纸层、第一胶粘层、金属铝层、全息镭射层、转移彩色涂料层、第二胶粘层和磨砂PE层。与现有技术相比，本发明制备的材料具备可降解、可热封、透气性能好、密封性能好、耐酸性、耐油性、耐醇性、耐水性、耐擦性、及防静电性能等等。

Description

高阻隔可降解可热封的防伪镭射杯桶成型材料及其制备
技术领域
本发明属于包装材料技术领域，涉及一种高阻隔可降解可热封的防伪镭射杯桶成型材料及其制备。
背景技术
在我们的日常生产中，特别是在食品行业中，造成食品等物品变色变质，影响储存期的因素有很多，从包装角度来分析，随着大家对低碳环保及去塑的理念不断认知和认可，许多对环境污染的包装材料正在慢慢淡出我们的生活，绿色包装材料成为包装行业的发展趋势和未来。
近年来淋膜纸张材料大规模应用在食品包装材料中，以单面淋膜和双面淋膜白卡材料为主，如口杯、全家桶、热杯、冷杯等等；同时在卫生安全上为了解决食品氧化变质，细菌的繁殖生长，外部异味渗入或者出现食品受潮变质***失去原有风味，对材料应用和开发中提出更高的安全要求。因此在国家科技部“十五”期间塑料包装材料要保持持续、快速、健康发展，除了满足不同包装食品物的质量要求外，进一步要求必须节省资源，用后易回收或者易被环境降解为出发点，向多功能环保的材料领域方向发展。
中国专利ZL201010618038.7公开了一种层压阻隔性包装材料的制备方法，包括在支撑层基材的至少一侧面上进行挤出淋膜，同时对淋膜后的支撑层基材进行表面处理，将阻隔性涂布液涂布在淋膜表面上，通过烘干制得阻隔层，在所制得的阻隔层外表面上挤出复合热封层；在支撑层基材的一个侧面上复合遮光层，并经预处理后使其表面张力达到38达因以上，并在遮光层外侧面上涂布印刷层涂布液，经烘干后得到印刷层，在印刷层的外侧面挤出保护层，使所述印刷层和保护层复合。该专利使用专用基材(以白卡为例)进行的直接淋膜法(PE粒子高温融化)干燥形成的阻隔层，该阻隔层可热封，可印刷；但白卡类基材表面加工涂层或者油墨等是无法淋膜的，因为淋膜熔点低，涂层或油墨熔点高，两者不兼容淋膜会出现明显的假黏，使得结合牢度差。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种高阻隔可降解可热封的防伪镭射杯桶成型材料及其制备。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
本发明的技术方案之一在于提供了一种高阻隔可降解可热封的防伪镭射杯桶成型材料，其特征在于，包括从下到上依次复合的PE淋膜层、基纸层、第一胶粘层、金属铝层、全息镭射层、转移彩色涂料层、第二胶粘层和磨砂PE层。
进一步的，所述磨砂PE层的表面张力确保在42dyn/cm以上，并经过压纹处理得到磨砂表面。
进一步的，所述基纸层选用的基纸的材质具有以下要求：层间结合强度在≥100j/m2，正反面的COBB值≤40g/m2。过低纸张出现转移牢度差，过高容易出现纸张变形。
进一步的，所述第一胶粘层选用汕头鑫源化工有限公司的D5(D5-FH02)系列无溶剂胶水。
进一步的，所述所述转移彩色涂料层的组分组成为水性转移涂料与颜料型色浆混合，其中，所述水性转移涂料为购自中山博海精细化工有限公司的MT31，颜料型色浆选用WY系列色浆(中山博海精细化工)。
进一步的，所述第二胶粘层由购自汕头鑫源化工有限公司的TA系列和TB系列无溶剂胶水的混合后涂覆得到，其中，TA(TA-FH30)系列无溶剂胶水和TB(TB-FH31)系列的添加质量比为1:1.05。
进一步的，磨砂PE层与PE淋膜层的材质一致。
本发明中，淋膜层的作用是起到阻隔及热封功能。基纸层是该发明的有效基材，起到成型功能；第一胶黏层和第二胶黏层均是每层结构结合的桥梁；金属铝层作用是体现金属光泽，且透气性；全息镭射层作用是体现防伪图案提升产品档次美观；转移彩色涂料层作用可把全息压印到涂层中镀铝后全部转移到基纸层上；磨砂PE的作用是起到阻隔、热封及提升触感等功能。
本发明的技术方案之二在于提供一种高阻隔可降解可热封的防伪镭射杯桶成型材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)取基纸层，对其背面进行电晕处理，再在电晕处理后的表面上加工PE淋膜层，得到淋膜纸；
(2)取基膜，再其表面均匀涂布由彩色涂料与转移涂料混合而成的彩色水性混合涂料，干燥固化后，得到彩色转移膜；
(3)在彩色转移膜上通过中压无缝的方式压印各种防伪镭射效果，得到具有全息镭射层的彩色转移膜；
(4)采用真空镀铝机在具有全息镭射层的彩色转移膜的全息镭射层面上镀覆金属铝层，得到彩色镭射转移镀铝膜；
(5)在无溶剂复合机上通过第一胶粘层将淋膜纸与彩色镭射转移镀铝膜复合加工在一起，熟化后剥离基膜，得到彩色镭射转移淋膜纸；
(6)将流延吹膜而成的磨砂PE层与彩色镭射转移淋膜纸通过第二胶粘层加工复合，熟化后，即得到目的产物。
进一步的，步骤(1)中，淋膜加工时，淋膜机的加热温度为320-340℃。
与现有技术相比，本发明制备的包装材料可满足热风方式和超声波方式进行热封，且成型稳定性好。材料具备可降解、可热封、透气性能好、密封性能好、耐酸性、耐油性、耐醇性、耐水性、耐擦性、及防静电性能等等。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图中标记说明：
1-淋膜层，2-基纸层，3-第一胶粘层，4-金属铝层，5-全息镭射层，6-转移彩色涂料层，7-第二胶粘层，8-磨砂PE层。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
以下各实施例中，如无特别说明，则表明所采用的原料或处理技术均为本领域的常规市售原料或常规处理技术。
实施例1
一种高阻隔可降解可热封的防伪镭射杯桶成型材料，其特征在于，包括从下到上依次复合的PE淋膜层1、基纸层2、第一胶粘层3、金属铝层4、全息镭射层5、转移彩色涂料层6第二胶粘层7和磨砂PE层8。
其中，淋膜层1：采用热熔的PE塑料粒子均匀涂布再基纸层2表面上，具备防油性、防水性、热封性，粒子型号选择的陶氏EC7000，厚度在20-30u。
基纸层2：食品级的轻涂材料，必须具备食品安全许可认证的供应商材料，国内纸源以珠海红塔和山东太阳为主，进口纸源如斯道拉恩索等，克重杯型以190克为主，桶型以330-370克为主，其基纸属于高松厚的材料。另外，需保证层间结合强度在≥100j/m2，尘埃度和表面吸水值也是重要的指标，COBB值(60s)正反面≤40g/m2。
第一胶粘层3：材料应用无溶剂水性材料，固含100％，使用单组分材料，涂布上胶温度在80℃，涂布上胶量3.0g/m2，复合温度在40-60℃，复合后需要熟化12-24小时剥离，自然熟化不需要高温加热，无污染和残留的环保胶水，本实施例采用汕头鑫源D5-FH02无溶剂胶水涂覆而成。
金属铝层4：使用99.9％以上的纯铝，厚度在35～40纳米(380埃)。
全息镭射层5：利用中压无缝模压方式通过镍板的镭射纹路利用高温压印到PET涂层上，一般模压温度在155-165℃。
转移彩色涂料层6：以水性的聚氨酯转移涂料与颜料型色浆的混合进行调配，涂层的上机粘度控制在24-26s(涂四杯)，粘度可通过乙醇滴加调整，烘箱温度要135℃以上固化干燥较好(热效检测满足75以上)。要求满足耐95％醇的脱色试验，同时材料表面张力可满足60天以上不衰减低于38以下。以中山博海MT31及WY色浆应用。
第二胶粘层7：材料应用无溶剂水性材料，固含100％，使用双组分材料，按照一定配比进行均匀混合，涂布上胶温度在40℃，涂布上胶量1.5g/m2，复合温度在40-60℃，复合后需要熟化24小时，自然熟化不需要高温加热，无污染和残留的环保胶水，以汕头鑫源TA-FH30和TB-FH31(1:1.05)均匀混合的无溶剂胶水应用。
磨砂PE层8：以符合食品级的PE粒子进行流延吹膜，要求厚度控制在20-30u，克重在20-25g/m2，PE粒子型号也是特别重要，与基纸背面的型号必须保持一致，提升热封性能。同时PE膜的表面张力确保在42dyn/cm以上，满足印刷性能和热封性能，该PE又通过压纹方式处理具备不同的磨砂效果。
本实施例制备得到的高阻隔可降解可热封的防伪镭射杯桶成型材料已得到食品监督质量检测，符合GB 4806.1-2016《食品安全国家标准食品接触材料及制品通用安全要求》，符合GB 4806.7-2016《食品安全国家标准食品接触用塑料材料及制品》，GB 4806.8-2016《食品安全国家标准食品接触用纸和纸板材料及制品》要求。
实施例2
本实施例提供了一种用于制备实施例1的高阻隔可降解可热封的防伪镭射杯桶成型材料的方法，包括以下步骤：
步骤一，以选择350g/m2的红塔食品级专用白卡纸作为基纸层2，其正面为轻涂，背面进行淋膜加工，得到PE淋膜层1与基纸层2复合的淋膜纸。淋膜加工时，淋膜机预热2小时，烘箱各段加热温度控制在320-340℃，淋膜是要使用大功率的电晕机对原纸背面进行电晕处理，使原纸背面比较粗糙，经过电晕后的原纸与淋膜结合力更加牢固。
步骤二，选择合适的水性转移涂料与互溶性匹配好的彩色涂料进行搅拌，按照色标的要求规范和调试相应材料配比，搅拌的频率与时间(在一边加色浆时一边人工先搅拌，全部加入后使用专用搅拌机进行匀速搅动，搅拌时间控制在10-20分钟)，即制得转移彩色涂料。选择14μm PET转移级基膜，通过凹版网线的方式均匀涂布转移彩色涂料，注意一般选择150目网线，网穴均匀性好才能控制好涂布量，彩色水性涂料的上机粘度控制在25-28s(涂四杯)，粘度可通过乙醇滴加调整，烘箱温度要135℃以上固化较好(热效检测满足75℃以上，此部分的“热效”指的是在小型贴纸上有一列方格，代表不同的温度值，当温度上升到该温度点时，方格会转化为黑色，即使温度降低后也不会回复到原来颜色，其检测数值有单位，75℃)，检测涂层与原膜的剥离性，同时检测干量控制在1.1-1.2g/m2，色相使用SP64分析仪检测数据与标准△E＜2.0，即得到转移彩色涂层6彩色转移膜。
步骤三，将彩色转移膜，通过中压无缝的方式把各种防伪镭射效果压印到转移涂料层7上，过程中特别注意使用3M胶带进行包版，注意版面整洁，各种版面的深浅也会决定模压温度的不同，主要以压透压亮压实为标准，一般模压温度控制在140℃，压力20kg，车速35m/min，同时控制好左右色差(＜3℃)和无上色粘版现象，张力不易过大，防止收卷变形、爆筋或者荷叶边，即得到PET彩色镭射膜(全息镭射层5)。
步骤四，采用真空镀铝机将高纯铝丝在10-2～10-3Pa的真空条件下，加热到1400摄氏度左右气化，再经过冷却附着在PET彩色镭射膜的涂层面，形成具有镭射全息图案的金属效果(金属铝层4)，金属铝层4的厚度在35～40纳米(380埃)。
步骤五，在无溶剂复合机通过第一胶粘层3把淋膜纸(淋膜层1+基纸层2)和彩色镭射转移镀铝膜(金属铝层4+全息镭射层5+转移彩色涂层6)复合加工在一起，第一胶粘层3采用单组分无溶剂胶水，需要先预热，固含100％，涂布上胶温度在80℃，涂布上胶量3.0g/m2，复合温度在40-60℃，要求上胶均匀，收放卷张力控制防止褶皱分层起泡，复合后需要熟化12-24小时剥离，自然熟化不需要高温加热。第一胶粘层3采用以汕头鑫源D5-FH02系列无溶剂胶水。
步骤六，把复合熟化后的纸张，使用3M 616等胶带贴在表面上，确认下复合转移牢度，不允许明显的掉点和掉铝，无密集的透光点，进行剥离机剥离PET薄膜，过程中控制表观防止擦伤。
步骤七，把准备好的磨砂PE层8与剥离下来的彩色镭射转移淋膜纸进行加工复合，其磨砂PE层8要求厚度控制在20-30um，克重在20-25g/m2，PE粒子型号也是特别重要，与基纸背面的型号必须保持一致，提升热封性能；同时PE膜的表面张力确保在42dyn/cm以上，满足印刷性能和热封性能。加工复合使用第二胶粘层7，材料为双组份无溶剂水性材料，固含100％，按照一定配比进行均匀混合，使用自动混胶器搅拌均匀，涂布上胶温度在40℃，涂布上胶量1.5g/m2，复合温度在40-60℃，要求上胶均匀，收放卷张力控制防止褶皱分层起泡，特别考虑PE膜控制张力参数，放膜时收缩变形大造成明显的卷曲，复合后需要熟化24小时，自然熟化不需要高温加热，第二胶粘层8使用以汕头鑫源TA-FH30和TB-FH31(1:1.05)均匀混合的无溶剂胶水。
步骤八，熟化后的纸张，确认下PE与转移层的结合力，不允许出现假黏现象(也就是分层)，同时最外侧磨砂PE层8的表面张力保障在40dyn/cm以上，如果表面张力过低，必须再上一次电晕机进行电晕处理，一般电晕功率控制在4-4.5KW。最后一道工序是根据产品市场需求的门幅和卷长进行剥离整理，同时可以在线检测表面瑕疵，及时剔除不合格的材料，控制收卷端面整齐，不允许收卷松动或跑偏，不允许端面有明显的纸毛纸粉，确保产品质量合格。
以上实施例中，所用PE与食品卡转移纸也是极易降解的；而在热封性(指材料在加热到熔融状态后,它同本身或别的种类的塑料所具有的热粘合性能)方面，通过实验，发现上述实施例制备的包装材料在普通热封装置中，即可在90-110℃热封牢固；阻隔性能指成型后内侧不漏水、不渗水、不漏油等，通过检测，所得包装材料的其氧气透过率为0.873cm2/m2(条件24h/0.1MPa)，油透过时间则是15-40小时。
上述制作方法生产的高阻隔可降解可热封的防伪镭射杯桶成型材料，可直接进行下游柔版印刷模切自动粘合成型，该包装材料可满足热风方式和超声波方式进行热封，且成型稳定性好。材料具备可降解、可热封、透气性能好、密封性能好、耐酸性、耐油性、耐醇性、耐水性、耐擦性、及防静电性能等等。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种高阻隔可降解可热封的防伪镭射杯桶成型材料，其特征在于，包括从下到上依次复合的PE淋膜层、基纸层、第一胶粘层、金属铝层、全息镭射层、转移彩色涂料层、第二胶粘层和磨砂PE层。
2.根据权利要求1所述的一种高阻隔可降解可热封的防伪镭射杯桶成型材料，其特征在于，所述磨砂PE层的表面张力确保在42dyn/cm以上，并经过压纹处理得到磨砂表面。
3.根据权利要求1所述的一种高阻隔可降解可热封的防伪镭射杯桶成型材料，其特征在于，所述基纸层选用的基纸的材质具有以下要求：层间结合强度在≥100j/m2，正反面的COBB值≤40g/m2。
4.根据权利要求1所述的一种高阻隔可降解可热封的防伪镭射杯桶成型材料，其特征在于，所述第一胶粘层选用汕头鑫源化工有限公司的D5系列无溶剂胶水。
5.根据权利要求1所述的一种高阻隔可降解可热封的防伪镭射杯桶成型材料，其特征在于，所述转移彩色涂料层的组分为水性转移涂料与颜料型色浆混合，或直接采用水性油墨，其中，所述水性转移涂料为购自中山博海精细化工有限公司的MT31，颜料型色浆选用中山博海精细化工有限公司的WY系列色浆。
6.根据权利要求1所述的一种高阻隔可降解可热封的防伪镭射杯桶成型材料，其特征在于，所述第二胶粘层由购自汕头鑫源化工有限公司的TA系列和TB系列无溶剂胶水的混合后涂覆得到，其中，TA系列无溶剂胶水和TB系列的添加质量比为1:1.05。
7.根据权利要求1-6任一所述的一种高阻隔可降解可热封的防伪镭射杯桶成型材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)取基纸层，对其背面进行电晕处理，再在电晕处理后的表面上加工PE淋膜层，得到淋膜纸；
(2)取基膜，再其表面均匀涂布由彩色涂料与转移涂料混合而成的彩色水性混合涂料，干燥固化后，得到彩色转移膜；
(3)在彩色转移膜上通过中压无缝的方式压印各种防伪镭射效果，得到具有全息镭射层的彩色转移膜；
(4)采用真空镀铝机在具有全息镭射层的彩色转移膜的全息镭射层面上镀覆金属铝层，得到彩色镭射转移镀铝膜；
(5)在无溶剂复合机上通过第一胶粘层将淋膜纸与彩色镭射转移镀铝膜复合加工在一起，熟化后剥离基膜，得到彩色镭射转移淋膜纸；
(6)将流延吹膜而成的磨砂PE层与彩色镭射转移淋膜纸通过第二胶粘层加工复合，熟化后，即得到目的产物。
8.根据权利要求7所述的一种高阻隔可降解可热封的防伪镭射杯桶成型材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，淋膜加工时，淋膜机的加热温度为320-340℃。
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