CN113511422A - 一种完全可降解牛皮纸缓冲气垫及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及缓冲包装技术领域，具体涉及到一种完全可降解牛皮纸缓冲气垫及其制备方法。其包括由两层气垫膜热封形成的若干储气单元和供气道；所述供气道上设置有充气口；所述储气单元顶部设置有热封圈，相邻两个热封圈之间形成入气口，所述供气道与所述储气单元之间通过入气口相连；所述储气单元由若干储气室组成，若干储气室之间通过气颈连接；储气室具有S字型结构。本发明中的缓冲气垫的可降解淋膜材料中添加针型碳酸钙作为改性剂，提高材料在淋膜后的结晶性能和熔体强度，改善淋膜开口，提高拉伸强度。此外，本发明的缓冲气垫具有特殊的结构，通过对储气室形状结构、气颈等的尺寸进行调控，提高产品的充气饱和度，改善气垫的包裹缓冲效果。

Description

一种完全可降解牛皮纸缓冲气垫及其制备方法
技术领域
本发明涉及缓冲包装技术领域，具体涉及到一种完全可降解牛皮纸缓冲气垫及其制备方法。
背景技术
随着现代生活方式的改变以及物流业的高速发展，很多物品都通过物流的形式进行交易，在这些物品储存或运输的过程中，难免出现挤压、碰撞、跌落等情况，导致产品损坏或变形，给人们带来严重的损失。为了保护产品，在储存或运输前，人们会使用包装箱等来包装产品，通过给产品提供一定的缓冲作用来达到保护的目的。目前常用的包装箱包括纸质包装盒和充气包装袋，传统的纸质包装盒不能提供较好的缓冲效果，起不到良好的保护作用，所以在使用的过程中，往往需要先使用泡沫、柔性塑料等将待包装产品经过多层包装，再放入包装盒中，以达到良好的抗跌抗撞性能，但这无疑增加了运输成本，而且包装起来极不方便。
市面上也出现了众多缓冲气垫，例如中国专利CN201720427827中公开了一种葫芦型缓冲气垫包装结构，具有类似如图2中的结构。其设置有充气道、气柱、气室和隔离层，主要通过上下粘合层将包含聚烯烃和尼龙等的上膜和下膜粘结起来制得，利用设置的隔离层在缓冲气垫存放的时候起到很好的保护作用，避免缓冲气垫受潮而无法正常使用。中国专利CN201520696227公开了一种葫芦型气垫膜，通过对气垫中的气囊形状结构进行改进，制成正十二边形的气囊，从而增加充气面积，由于正十二边形气囊各个方向都是直边，便于葫芦型气垫膜包裹物品时从各个方向卷起或折叠，从而使得葫芦型气垫膜使用更方便。而且其中设置支充气道，并将其设置成八字形，从而减少充气阻力，提升充气效率。然而，上述专利中公开的葫芦形气囊缓冲垫都具有较小的气颈结构，影响其充气速率，而采用较大速率充气时会对其造成较大的局部压力，容易造成气垫的爆开等风险。虽然通过将气囊设置成八字形等方式在可以一定程度上降低充气阻力，然而气垫在相同条件下的充气饱和度和抗压性都有待进一步提高。此外，上述结构的气垫在折叠、卷曲以及对包装物的包裹性等方面性能较差，需要进一步优化。美国专利USD480971S1中公开了一种充气包装材料，从其公开的附图4中可以看出，其实际公开的为双联排结构(类似于如图3所示的结构)的气垫，其中同样具有柱状的气囊结构，并且气囊之间通过气颈连接。然而这种结构的气垫一方面同样存在由于气颈尺寸小带来的充气效率低，充气饱和度和抗压性有待提高等问题。另一方面，由于气囊是简单的柱状结构，对包装物的包裹性，折叠卷曲性能等都比较差。此外，现有公开的产品大都采用聚烯烃、尼龙等材料，产品使用后产生大量的废弃物，对环境造成污染。
综上所述，虽然现有技术中公开了一些用于缓冲包装的制品，试图解决缓冲包装领域中存在的问题，然而，由于气垫等制品结构上的设计差异导致这些缓冲垫的充气饱和度、抗压性能等需要进一步优化改进。而且，需要对其制备原料、加工工艺等进行改进，避免对环境的污染。针对上述技术问题，本申请中公开了一种价格低廉缓冲性能良好的完全可降解耐穿刺缓冲包裹型气垫的生产工艺及结构。
发明内容
针对上述技术问题，本申请的第一方面提供了一种完全可降解牛皮纸缓冲气垫，其包括由两层气垫膜热封形成的若干储气单元和供气道；所述供气道上设置有充气口；所述储气单元顶部设置有热封圈，相邻两个热封圈之间形成入气口，所述供气道与所述储气单元之间通过所述入气口相连接；所述储气单元由若干储气室组成，所述若干储气室之间通过气颈连接；所述气垫膜由外层和内层组成；所述外层的制备原料为牛皮纸，所述内层的制备原料为可降解材料；所述外层和内层之间通过淋膜粘结。
作为一种优选的技术方案，所述储气室具有S字型结构或直柱状结构；优选的，所述气颈的尺寸不小于45mm；优选的，所述气颈的尺寸不大于60mm。
作为一种优选的技术方案，所述热封圈向纵向方向延伸形成气体通道；优选的，所述气体通道入气口的宽度为1～3cm。
作为一种优选的技术方案，所述气垫膜由外层和内层组成；所述外层的制备原料为牛皮纸，所述内层的制备原料为可降解材料，所述可降解材料选自PLA、PBAT、PPC中的一种或多种；优选的所述外层的厚度为30～50微米，所述内层的厚度为10～30微米。
作为一种优选的技术方案，所述可降解材料为采用功能助剂改性的可降解材料；所述功能助剂包括二元醇和/酯类化合物。
作为一种优选的技术方案，所述可降解材料在190℃/2.16kg条件下的熔融指数为7～12g/10min。
作为一种优选的技术方案，所述功能助剂还包括1～3wt％针型纳米碳酸钙。
作为一种优选的技术方案，所述牛皮纸为多段电晕处理后的牛皮纸；所述牛皮纸的表面粗糙度为不低于2μm；优选的，所述牛皮纸的米克重为20～8g，针叶浆含量不低于95％。
本申请的第二个方面提供了如上所述的完全可降解牛皮纸缓冲气垫的制备方法，其包括如下步骤：
(1)采用含有30％1500目的碳酸钙的POE材料对螺杆进行冲洗；
(2)将牛皮纸卷材放置在机台置架上，通过牵引轮牵引至淋膜机的流延模头处，并对牵引辊、流延模头、螺杆进行加热；
(3)将内层的制备原料加入到淋膜机中，并对机台置架上的牛皮纸表面进行淋膜，然后经过冷却压轮压合，分切、收卷得到所述气垫膜；
(4)取两层所述气垫膜淋膜面相对的方式放置在放卷架上，并对机台模具进行加热，然后对所述连层气垫膜进行热封即得。
作为一种优选的技术方案，步骤(3)中淋膜过程中的淋膜机设定温度不高于140℃。
有益效果：本发明中的缓冲气垫中在可降解淋膜材料中添加针型碳酸钙作为改性剂，提高淋膜材料在淋膜后的结晶性能和熔体强度，使其在更短的时间内表干，改善淋膜开口，具备更高的拉伸强度，与此同时不影响热封性能。而且，本发明中的气垫内层可降解材料添加环氧大豆油等多元醇作为改性剂，提高淋膜材料的流动性，便于后段低温淋膜，降低能耗，提高生产效率，同时避免材料生产降解，提高产品使用时间。与此同时，本发明中对牛皮纸进行多段电晕处理，调节牛皮纸的表面粗糙度，对牛皮纸表面进行加热，增加完全可降解材料与淋膜材料的附着力。其次，本发明中的气垫在制备过程中采用POE材料作为开机牵引洗机材料，减少开机难度和开机报废，改善生产稳定性。此外，本发明的缓冲气垫具有特殊的结构，通过对储气室形状结构，气颈、气体通道入气口等的尺寸等进行调控，降低产品的充气难度，提高产品的充气饱和度，改善气垫的包裹缓冲效果。
附图说明
图1为本申请实施例1的新结构缓冲气垫结构示意图。
图2为本申请对比例4和5中的葫芦球状缓冲气垫结构示意图。
图3为本申请对比例6中的四联排状缓冲气垫结构示意图。
图4为USD480971S1中的双联排缓冲气垫结构示意图。
图5为本申请实施例1的针型纳米碳酸钙扫描电镜图。
其中：1-供气道、2-充气口、3-储气室、4-气颈、5-热封圈、2e-入气口、2f-气体通道、6-储气单元。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明提供技术方案中的技术特征作进一步清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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。
本发明中的词语“优选的”、“优选地”、“更优选的”等是指，在某些情况下可提供某些有益效果的本发明实施方案。然而，在相同的情况下或其他情况下，其他实施方案也可能是优选的。此外，对一个或多个优选实施方案的表述并不暗示其他实施方案不可用，也并非旨在将其他实施方案排除在本发明的范围之外。
应当理解，除了在任何操作实例中，或者以其他方式指出的情况下，表示例如说明书和权利要求中使用的成分的量的所有数字应被理解为在所有情况下被术语“约”修饰。因此，除非相反指出，否则在以下说明书和所附权利要求中阐述的数值参数是根据本发明所要获得的期望性能而变化的近似值。至少并不是试图将等同原则的适用限制在权利要求的范围内，每个数值参数至少应该根据报告的有效数字的个数并通过应用普通舍入技术来解释。
本申请的第一方面提供了一种完全可降解牛皮纸缓冲气垫，其包括由两层气垫膜热封形成的若干储气单元和供气道；所述供气道上设置有充气口；所述储气单元顶部设置有热封圈，相邻两个热封圈之间形成入气口，所述供气道与所述储气单元之间通过所述入气口相连接；所述储气单元由若干储气室组成，所述若干储气室之间通过气颈连接。
当上述气垫在充气时，供气道1膨胀，内外层膜纸在水平面方向被拉开，供气道1由平面状态膨胀为具有弧度的立体状；设置热封圈5处不会充气膨胀，因此，充气时因自然落差而于水平面的纵向方向上形成紧缩，使得内层膜纸与外层膜纸紧缩而于水平面的纵向方向上产生位移，以利用热封圈5挤压内外层膜纸，使其于水平面方向上向外拉开并自动开启入气口2e进行对储气单元的充气。
在一些优选的实施方式中，所述储气室具有S字型结构或直柱状结构；优选的所述储气室的结构为S字形。申请人发现采用特定气颈结构的直柱状结构或S字形结构的储气室气垫都能实现较好的充气效果。申请人还发现当储气室的结构设置成S字形结构时，能在很大程度上提高气垫充气效率，改善充气饱和度和抗压性的同时，还能进一步改善气垫对包装物的包裹性。
本发明的所述气颈为储气室最小位置处通过大量实验验证，气颈尺寸不得小于45mm，否者气垫充气会出现不饱和现象。尺寸不得大于60mm，否者便包裹客户产品，同时缓冲强度也会大大下降，影响缓冲效果。此结构一方面可使缓冲气垫抗压性能达到1500kg/cm2以上，另一方面气颈部分便于折叠，很好的包裹客户产品，起到良好的缓冲保护作用。进一步优选的，所述气颈的尺寸不小于45mm；优选的，所述气颈的尺寸不大于60mm；优选的，所述气颈的尺寸范围为45～60mm。
本发明的气垫中热封圈5在纸膜纵向上方向上具有一定的深度，形成气体通道2f；当气体充入气体通道2f，保证气体仅往储气单位6流动，防止回流泄压；限定入气口2e间距，避免在气体通道2f的气压过大，导致热封圈5处的热封位置容易膨胀爆开。进一步的，所述热封圈向纵向方向延伸形成气体通道；优选的，所述气体通道入气口的宽度为1～3cm。
在一些实施方式中，本发明所述气垫膜由外层和内层组成；所述外层的制备原料为牛皮纸。
进一步的，所述牛皮纸的米克重为20～8g；优选的，针叶浆含量不低于95％；优选的所述外层的厚度为30～50微米。
本发明中所述的牛皮纸是用针叶树的木材纤维，经过化学方法制浆，再放入打浆机中进行打浆，再加入胶料、染料、填料等成分，最后在造纸机中抄成纸张而得。由于牛皮纸的材质和结构，容易使缓冲气垫具备优异的可降解性能，能够有效避免气垫制品使用完之后对环境的污染。本发明中所述的米克重本领域衡量牛皮纸重量的常规单位，是每一米牛皮纸所具有的重量，根据本领域常规方法计算即可。申请人发现采用常规牛皮纸制备缓冲气垫过程中，容易出现牛皮纸与内层膜材料之间的粘结不牢固，在淋膜加热时出现发脆、边缘开裂等问题，而当采用米克重范围合适，而且针叶浆含量高，填料含量少的牛皮纸时，利用其所具备的柔性，能够使淋膜材料能够很好的与牛皮纸表面接触，使淋膜材料充分的皮展在牛皮纸表面，避免边缘开裂、发脆等问题。此外，本发明中对外层牛皮纸的厚度需要进行合理的调控，牛皮纸厚度过大，在后端制袋充气过程中进气阻力太大，会引起充气不良现象。厚度太薄生产容易出现横向撕裂断膜问题，穿刺性能也将大大下降。
进一步优选的，所述牛皮纸为多段电晕处理后的牛皮纸；所述牛皮纸的表面粗糙度为不低于2μm。
本发明中将内层由完全可降解材料组成，完全可降解材料与牛皮纸之间的协同作用，从而实现气垫的完全降解。所述内层的制备原料为完全可降解材料，本发明中对所述完全可降解材料的具体选择并不做特殊限定，可以采用本领域技术人员所熟知的各类可降解成分。进一步的，所述可降解材料选自PLA、PBAT、PPC中的一种或多种；所述内层的厚度为10～30微米。进一步的，所述可降解材料在190℃/2.16kg条件下的熔融指数为2～5g/10min。
在一些优选的实施方式中，所述可降解材料为采用功能助剂改性的可降解材料；所述功能助剂包括二元醇和/酯类化合物。
优选的，所述二元醇和/或酯类化合物包括但不限于己二醇、丁二醇、环氧大豆油等；在一些优选的实施方式中，所述改性的可降解材料采用上述二元醇和/或酯类化合物进行改性，使改性后的可降解材料在190℃/2.16kg条件下的熔融指数变为7～12g/10min。通过采用上述功能助剂对内层膜的可降解材料进行改进，提高内层材料在淋膜时的熔体流动速率，便于熔体在牛皮纸表面充分的铺展成膜，加快淋膜速度，提升生产效率。此外，由于本申请中采用低温高压的方式进行塑化制备，一方面能够减少螺杆的加热能耗的同时，另一方面有助于提高熔体从淋膜机挤出后具备较高的熔体强度，在较快的淋膜速度下也能保持充分的表干，避免材料在制备气垫过程中出现反粘等问题，从而实现在淋膜厚度达到10～30微米的前提下，生产速度达到150m/min，大大提高效率。此外，通过采用二元醇和/或酯类化合物对完全可降解材料进行改进，提高熔体的流动速率，还有助于降低气垫的生产温度，从而有助于避免淋膜材料在高温条件下出现的降解等问题。
进一步的，所述功能助剂还包括1～3wt％针型纳米碳酸钙；进一步的，所述针型纳米碳酸钙的长度范围为8000～1500微米，其直径为5～8微米。申请人发现在内层的完全可降解材料中加入适量的针型纳米碳酸钙时，能够显著改善内层材料在淋膜到牛皮纸表面后的表干时间，还能显著改善气垫的拉伸强度，尤其是在经过二元醇和/或酯类功能助剂的改性之后再加入上述针型纳米碳酸钙时上述效果尤为明显。申请人推测，内层制备原料在淋膜机中熔融挤出后在针型纳米碳酸钙的作用下能够促进内层原料的结晶，从而实现快速固化。由于针型纳米碳酸钙结构上的特点，熔体材料在挤出后针型纳米碳酸钙能够诱导熔融的高分子材料分子链的有序堆积，促进高分子材料的结晶。通过结晶使聚合物熔体能够具有更高的内聚强度，同时使聚合物链段能够更快的进入到晶格内，避免长时间处于高弹态，从而避免反粘的情况。尤其是在经过二元醇或酯类功能助剂进行改进后，由于这些小分子功能助剂能够在熔体中较容易发生迁移，因此物料在挤出后高分子材料凝固成型过程中，上述小分子化合物可能迁移至膜材表面从而进一步造成断膜和反粘。而采用针型纳米碳酸钙之后，上述现象得到显著的改善。
本申请的第二个方面提供了如上所述的完全可降解牛皮纸缓冲气垫的制备方法，其包括如下步骤：
(1)采用含有30％1500目的碳酸钙的POE材料对螺杆进行冲洗；
(2)将牛皮纸卷材放置在机台置架上，通过牵引轮牵引至淋膜机的流延模头处，并对牵引辊、流延模头、螺杆进行加热；
(3)将内层的制备原料加入到淋膜机中，并对机台置架上的牛皮纸表面进行淋膜，然后经过冷却压轮压合，分切、收卷得到所述气垫膜；
(4)取两层所述气垫膜淋膜面相对的方式放置在放卷架上，并对机台模具进行加热，然后对所述连层气垫膜进行热封即得。
有别与传统高温200℃熔融淋膜方式，本申请中采用低温高压塑化方式，将材料进行塑化，一方面可以降低能耗，即可减少螺杆加热能耗，有可减少冷却轮冷却能耗。另一方面可以在材料出模口后保持足够的强度，可调高淋膜机的淋膜速度提高产能，而不使材料出现断膜反粘的现象。此工艺完全可降解材料淋膜厚度可达10-30um，生产速度最高可达150m/min。同时低温可以降低材料在生产高温环境下降解的风险，提高完全可降解材料的出厂性能和保质期。
本申请中，淋膜机温度达到设定温度后无需保温，在单螺杆淋膜机中添加熔指为5-7g/10min(190℃/2.16kg)含有30％1500目的碳酸钙的POE材料对螺杆进行冲洗，牛皮纸淋膜面采用双层电晕方式提高牛皮纸表面粗糙型，同时牛皮纸与淋膜料接触位置添加一组加热牵引导辊，温度设定为220℃对牛皮纸表面进行加热，提高内层完全可降解材料对牛皮纸表面的附着力。当POE材料在淋膜机上顺利淋膜后添加完全可降解改性材料进去，待淋膜材料完全被完全可降解材料替代后跟换收卷，正式生产。此工艺一方面可将淋膜机台中螺杆的焦料清洗干净，避免后续生产中析出造成断膜，另一方面POE材料相对完全可降解材料韧性更强，开机难度更低，用POE先淋膜在添加完全可降解材料和单单采用完全可降解材料开机相比可大大减低材料开机调机报废，同时对比传统PP，HDPE，FDPE淋膜材料。POE材料冷却性能与完全可降解材料相近，是可降解材料淋膜开机良好的牵引材料。
进一步的，步骤(3)中淋膜过程采用低温高压模式；优选的其中的淋膜机设定温度不高于140℃；优选的，其压力控制在20-30Mpa范围内。
进一步优选的，所述淋膜过程中淋膜机的温度设定如下：
送料段 加热段 塑化段 加压段 模口温度
100℃ 120℃ 130℃ 130℃ 135℃
下面通过实施例对本发明进行具体描述。有必要在此指出的是，以下实施例只用于对本发明作进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的专业技术人员根据上述本发明的内容做出的一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。
实施例
实施例1：参见图1，本实施例提供了一种完全可降解牛皮纸缓冲气垫，其包括由两层气垫膜热封形成的若干储气单元6和供气道1；所述供气道1上设置有充气口2；所述储气单元顶部设置有热封圈5，相邻两个热封圈5之间形成入气口2e，所述供气道1与所述储气单元6之间通过所述入气口2e相连接；所述储气单元6由若干储气室3组成，所述若干储气室3之间通过气颈4连接；所述储气室3具有S字型结构；所述气颈4的尺寸为50mm；所述热封圈5向纵向方向延伸形成气体通道2f；所述气体通道入气口2e的宽度为2cm。
上述完全可降解牛皮纸缓冲气垫是采用淋膜工艺将完全可降解塑料与牛皮纸材料复合制得，包括外层和内层；所述外层为牛皮纸材质，内层为完全可降解材质，外层的牛皮纸米克重为26g，厚度在4C(40微米)、针叶浆含量为98％；其内层的厚度为20微米，其材料为改性PLA，该PLA的熔指为4g/10min(190℃/2.16kg)，改性剂为环氧大豆油和针型纳米碳酸钙，先采用环氧大豆油对其进行改性，得到熔指为9g/10min(190℃/2.16kg)的材料，然后加入2wt％的针型纳米碳酸钙进行熔融共混造粒制备得到。本发明中采用的针型纳米碳酸钙具有如图5所示的微观结构，其具体参数如下：
晶体结构：方解石；粒子形貌：花瓣；比重：2.45-2.7；平均粒径：长径8000-1500um、直径5-8um；白度：＞97％；比表面积：8±2m2/g。
上述完全可降解牛皮纸缓冲气垫的制备方法包括如下步骤：
(1)将淋膜材料(内层材料)通过双螺杆改性造粒
(2)开启淋膜机，将温度上升至如下参数，升温过程无需阶段性保温，直接升温即可。
送料段 加热段 塑化段 加压段 模口温度
100℃ 120℃ 130℃ 130℃ 135℃
(3)温度达到设定温度后无需保温，在单螺杆淋膜机中添加熔指为6g/10min(190℃/2.16kg)含有30％1500目的碳酸钙的POE材料对螺杆进行冲洗。
(4)牛皮纸淋膜面采用双层电晕方式(电晕频率设定22HZ，进行2段电晕处理)提高牛皮纸表面粗糙型使其表面粗糙度达到2μm，同时牛皮纸与淋膜料接触位置添加一组加热牵引导辊，温度设定为220℃对牛皮纸表面进行加热。
(5)当POE材料在淋膜机上顺利淋膜后添加完全可降解改性材料(内层材料)进去，并对机台置架上的牛皮纸表面进行淋膜(淋膜速度为100m/min)，然后经过冷却压轮压合，分切、收卷得到所述气垫膜。
(6)将两卷淋膜好的卷膜一上一下，淋膜面相对放置在放卷架上，将机台模具加热至180℃，速度设定30m/min，将两卷淋膜纸按照图1的方式热封在一起即得。
对比例1
本对比例提供了一种缓冲气垫，其包括由两层气垫膜热封形成的若干储气单元6和供气道1；所述供气道1上设置有充气口2；所述储气单元顶部设置有热封圈5，相邻两个热封圈5之间形成入气口2e，所述供气道1与所述储气单元6之间通过所述入气口2e相连接；所述储气单元6由若干储气室3组成，所述若干储气室3之间通过气颈4连接；所述储气室3具有S字型结构；所述气颈4的尺寸为50mm；所述热封圈5向纵向方向延伸形成气体通道2f；所述气体通道入气口2e的宽度为2cm。
上述完全可降解牛皮纸缓冲气垫是采用淋膜工艺将完全可降解塑料与牛皮纸材料复合制得，包括外层和内层；所述外层为牛皮纸材质，内层为完全可降解材质，外层的牛皮纸米克重为26g，厚度在4C(40微米)、针叶浆含量为98％；其内层的厚度为20微米，其材料为改性PLA，该PLA的熔指为4g/10min(190℃/2.16kg)，改性剂为环氧大豆油和针型纳米碳酸钙，先采用环氧大豆油对其进行改性，得到熔指为9g/10min(190℃/2.16kg)的材料，然后加入2wt％的针型纳米碳酸钙进行熔融共混造粒制备得到。
上述完全可降解牛皮纸缓冲气垫的制备方法与实施例1不同之处在于：缺少实施例1中的步骤3，即没有采用含有30％1500目的碳酸钙的POE材料对螺杆进行冲洗，直接采用完全可降解改性材料(内层材料)对牛皮纸进行淋膜。
申请人对上述对比例1和实施例1中直接使用可降解材料开机生产和使用POE材料作为开机牵引材料在使用可降解材料生产报废差异统计，其结果见表1。
表1
案例 开机 开机报废 调机时间 生产 速度
对比例1 完全可降解材料 200kg 2个小时 完全可降解材料 80-150m/min
实施例1 POE材料冲洗 20kg 40分钟 完全可降解材料 80-150m/min
从上述实验统计数据表明使用POE材料作为开机牵引可以减少开机报废和开机时间。
对比例2
本对比例提供了一种缓冲气垫，其包括由两层气垫膜热封形成的若干储气单元6和供气道1；所述供气道1上设置有充气口2；所述储气单元顶部设置有热封圈5，相邻两个热封圈5之间形成入气口2e，所述供气道1与所述储气单元6之间通过所述入气口2e相连接；所述储气单元6由若干储气室3组成，所述若干储气室3之间通过气颈4连接；所述储气室3具有S字型结构；所述气颈4的尺寸为50mm；所述热封圈5向纵向方向延伸形成气体通道2f；所述气体通道入气口2e的宽度为2cm。
上述完全可降解牛皮纸缓冲气垫是采用淋膜工艺将完全可降解塑料与牛皮纸材料复合制得，包括外层和内层；所述外层为牛皮纸材质，内层为完全可降解材质，外层的牛皮纸米克重为26g，厚度在4C(40微米)、针叶浆含量为98％；其内层的厚度为20微米，其材料为改性PLA，该PLA的熔指为4g/10min(190℃/2.16kg)，改性剂为环氧大豆油和针型纳米碳酸钙，先采用环氧大豆油对其进行改性，得到熔指为9g/10min(190℃/2.16kg)的材料，然后加入2wt％的针型纳米碳酸钙进行熔融共混造粒制备得到。
上述完全可降解牛皮纸缓冲气垫的制备方法与实施例1不同之处在于：步骤(4)中进行1段电晕处理。
实施例2
本对比例提供了一种缓冲气垫，其包括由两层气垫膜热封形成的若干储气单元6和供气道1；所述供气道1上设置有充气口2；所述储气单元顶部设置有热封圈5，相邻两个热封圈5之间形成入气口2e，所述供气道1与所述储气单元6之间通过所述入气口2e相连接；所述储气单元6由若干储气室3组成，所述若干储气室3之间通过气颈4连接；所述储气室3具有S字型结构；所述气颈4的尺寸为50mm；所述热封圈5向纵向方向延伸形成气体通道2f；所述气体通道入气口2e的宽度为2cm。
上述完全可降解牛皮纸缓冲气垫是采用淋膜工艺将完全可降解塑料与牛皮纸材料复合制得，包括外层和内层；所述外层为牛皮纸材质，内层为完全可降解材质，外层的牛皮纸米克重为26g，厚度在4C(40微米)、针叶浆含量为98％；其内层的厚度为20微米，其材料为改性PLA，该PLA的熔指为4g/10min(190℃/2.16kg)，改性剂为环氧大豆油和针型纳米碳酸钙，先采用环氧大豆油对其进行改性，得到熔指为9g/10min(190℃/2.16kg)的材料，然后加入2wt％的针型纳米碳酸钙进行熔融共混造粒制备得到。
上述完全可降解牛皮纸缓冲气垫的制备方法与实施例1不同之处在于：步骤(4)中进行3段电晕处理。
申请人对上述实施例1和对比例的样品进行了同等参数下内层可降解材料与外层牛皮纸的表面附着力的测试，其结果如下表2所示。
表2
案例 电晕频率设定 淋膜速度 淋膜材料温度 15mm样品剥离测试
对比例2 22HZ 100m/min 200℃ 薄膜与纸剥离
实施例1 22HZ*2 100m/min 200℃ 纸撕裂
实施例2 22HZ*3 100m/min 200℃ 纸撕裂
从上述实验数据上看，增加两层电晕后，牛皮纸与淋膜材料的表明附着力有明显上升，可知通过多段电晕可以显著提高牛皮纸的表明粗糙度，同等参数下显著提高可降解材料与牛皮纸的表面附着力。
对比例4
本对比例提供了一种缓冲气垫，采用淋膜工艺将完全可降解塑料与牛皮纸材料复合制得，包括外层和内层；所述外层为牛皮纸材质，内层为完全可降解材质，外层的牛皮纸米克重为26g，厚度在4C(40微米)、针叶浆含量为98％；其内层的厚度为20微米，其材料为改性PLA，该PLA的熔指为4g/10min(190℃/2.16kg)，改性剂为环氧大豆油和针型纳米碳酸钙，先采用环氧大豆油对其进行改性，得到熔指为9g/10min(190℃/2.16kg)的材料，然后加入2wt％的针型纳米碳酸钙进行熔融共混造粒制备得到。
其具有葫芦球状储气室，气颈宽度为20mm，充气口尺寸12mm，具体结构参见图2。
对比例5
本对比例提供了一种缓冲气垫，采用淋膜工艺将完全可降解塑料与牛皮纸材料复合制得，包括外层和内层；所述外层为牛皮纸材质，内层为完全可降解材质，外层的牛皮纸米克重为26g，厚度在4C(40微米)、针叶浆含量为98％；其内层的厚度为20微米，其材料为改性PLA，该PLA的熔指为4g/10min(190℃/2.16kg)，改性剂为环氧大豆油和针型纳米碳酸钙，先采用环氧大豆油对其进行改性，得到熔指为9g/10min(190℃/2.16kg)的材料，然后加入2wt％的针型纳米碳酸钙进行熔融共混造粒制备得到。
其具有小葫芦球状储气室，气颈宽度为15mm，充气口尺寸12mm，具体结构参见图2。
对比例6
本对比例提供了一种缓冲气垫，采用淋膜工艺将完全可降解塑料与牛皮纸材料复合制得，包括外层和内层；所述外层为牛皮纸材质，内层为完全可降解材质，外层的牛皮纸米克重为26g，厚度在4C(40微米)、针叶浆含量为98％；其内层的厚度为20微米，其材料为改性PLA，该PLA的熔指为4g/10min(190℃/2.16kg)，改性剂为环氧大豆油和针型纳米碳酸钙，先采用环氧大豆油对其进行改性，得到熔指为9g/10min(190℃/2.16kg)的材料，然后加入2wt％的针型纳米碳酸钙进行熔融共混造粒制备得到。
其具有四联排状储气室，气颈宽度为65mm，充气口尺寸12mm，具体结构参见图3。
申请人对上述实施例和对比例中的气垫进行了饱和度、抗压性测试，主要通过在同等风量和速度下，对不同结构的充气缓冲高度对比，抗压性进行对比，从而得出饱和度。其结果如下表3所示：
表3
Figure BDA0003013171890000131
从上述实验结果中可以看出，在同等充气条件下，只有本申请的新结构饱和度和使用缓冲性能最佳。
对比例7
本对比例提供了一种缓冲气垫，其包括由两层气垫膜热封形成的若干储气单元6和供气道1；所述供气道1上设置有充气口2；所述储气单元顶部设置有热封圈5，相邻两个热封圈5之间形成入气口2e，所述供气道1与所述储气单元6之间通过所述入气口2e相连接；所述储气单元6由若干储气室3组成，所述若干储气室3之间通过气颈4连接；所述储气室3具有S字型结构；所述气颈4的尺寸为50mm；所述热封圈5向纵向方向延伸形成气体通道2f；所述气体通道入气口2e的宽度为2cm。
上述完全可降解牛皮纸缓冲气垫是采用淋膜工艺将完全可降解塑料与牛皮纸材料复合制得，包括外层和内层；所述外层为牛皮纸材质，内层为完全可降解材质，外层的牛皮纸米克重为26g，厚度在4C(40微米)、针叶浆含量为98％；其内层的厚度为20微米，其材料为改性PLA，该PLA的熔指为4g/10min(190℃/2.16kg)，改性剂为环氧大豆油，采用环氧大豆油对其进行改性，得到熔指为9g/10min(190℃/2.16kg)的材料，即其与实施例1之间的不同之处在于本对比例中没有采用针型碳酸钙进行改性。上述完全可降解牛皮纸缓冲气垫的制备方法与实施例1相同。
对比例8
本对比例提供了一种缓冲气垫，其包括由两层气垫膜热封形成的若干储气单元6和供气道1；所述供气道1上设置有充气口2；所述储气单元顶部设置有热封圈5，相邻两个热封圈5之间形成入气口2e，所述供气道1与所述储气单元6之间通过所述入气口2e相连接；所述储气单元6由若干储气室3组成，所述若干储气室3之间通过气颈4连接；所述储气室3具有S字型结构；所述气颈4的尺寸为50mm；所述热封圈5向纵向方向延伸形成气体通道2f；所述气体通道入气口2e的宽度为2cm。
上述完全可降解牛皮纸缓冲气垫是采用淋膜工艺将完全可降解塑料与牛皮纸材料复合制得，包括外层和内层；所述外层为牛皮纸材质，内层为完全可降解材质，外层的牛皮纸米克重为26g，厚度在4C(40微米)、针叶浆含量为98％；其内层的厚度为20微米，其材料为改性PLA，该PLA的熔指为4g/10min(190℃/2.16kg)，改性剂为环氧大豆油和8000目滑石粉，采用环氧大豆油对其进行改性，得到熔指为9g/10min(190℃/2.16kg)的材料，然后加入2wt％的8000目滑石粉进行熔融共混造粒制备得到，即其与实施例1之间的不同之处在于本对比例中采用同等量的8000目滑石粉来代替针型碳酸钙进行对其改性。上述完全可降解牛皮纸缓冲气垫的制备方法与实施例1相同。
对比例9
本对比例提供了一种缓冲气垫，其包括由两层气垫膜热封形成的若干储气单元6和供气道1；所述供气道1上设置有充气口2；所述储气单元顶部设置有热封圈5，相邻两个热封圈5之间形成入气口2e，所述供气道1与所述储气单元6之间通过所述入气口2e相连接；所述储气单元6由若干储气室3组成，所述若干储气室3之间通过气颈4连接；所述储气室3具有S字型结构；所述气颈4的尺寸为50mm；所述热封圈5向纵向方向延伸形成气体通道2f；所述气体通道入气口2e的宽度为2cm。
上述完全可降解牛皮纸缓冲气垫是采用淋膜工艺将完全可降解塑料与牛皮纸材料复合制得，包括外层和内层；所述外层为牛皮纸材质，内层为完全可降解材质，外层的牛皮纸米克重为26g，厚度在4C(40微米)、针叶浆含量为98％；其内层的厚度为20微米，其材料为改性PLA，该PLA的熔指为4g/10min(190℃/2.16kg)，改性剂为环氧大豆油和气相二氧化硅，采用环氧大豆油对其进行改性，得到熔指为9g/10min(190℃/2.16kg)的材料，然后加入2wt％的气相二氧化硅进行熔融共混造粒制备得到，即其与实施例1之间的不同之处在于本对比例中采用同等量的气相二氧化硅来代替针型碳酸钙进行对其改性。上述完全可降解牛皮纸缓冲气垫的制备方法与实施例1相同。
对比例10
本对比例提供了一种缓冲气垫，其包括由两层气垫膜热封形成的若干储气单元6和供气道1；所述供气道1上设置有充气口2；所述储气单元顶部设置有热封圈5，相邻两个热封圈5之间形成入气口2e，所述供气道1与所述储气单元6之间通过所述入气口2e相连接；所述储气单元6由若干储气室3组成，所述若干储气室3之间通过气颈4连接；所述储气室3具有S字型结构；所述气颈4的尺寸为50mm；所述热封圈5向纵向方向延伸形成气体通道2f；所述气体通道入气口2e的宽度为2cm。
上述完全可降解牛皮纸缓冲气垫是采用淋膜工艺将完全可降解塑料与牛皮纸材料复合制得，包括外层和内层；所述外层为牛皮纸材质，内层为完全可降解材质，外层的牛皮纸米克重为26g，厚度在4C(40微米)、针叶浆含量为98％；其内层的厚度为20微米，其材料为改性PLA，该PLA的熔指为4g/10min(190℃/2.16kg)，改性剂为环氧大豆油和8000目片状碳酸钙，采用环氧大豆油对其进行改性，得到熔指为9g/10min(190℃/2.16kg)的材料，然后加入2wt％的8000目片状碳酸钙进行熔融共混造粒制备得到，即其与实施例1之间的不同之处在于本对比例中采用同等量的气相二氧化硅来代替针型碳酸钙进行对其改性。上述完全可降解牛皮纸缓冲气垫的制备方法与实施例1相同。
申请人对上述实施例和对比例中的缓冲气垫进行190℃表干结晶时间，以及纵向拉伸强度测试，其结果如下表4所示。
表4
案例 材料 添加量 190℃表干结晶时间 纵向拉伸强度
对比例7 无填料参照组 0％ 30s 20mpa
对比例8 8000目滑石粉 2％ 25s 24mpa
对比例9 气相二氧化硅 2％ 20s 28mpa
实施例1 针型纳米碳酸钙 2％ 15s 34mpa
对比例10 8000目片状碳酸钙 2％ 23s 26mpa
从上述实验结果中可以看出，本申请的针型纳米碳酸钙添加后表干结晶速度最快，强度提升最多。
以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对发明作其他形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或更改为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改，等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.一种完全可降解牛皮纸缓冲气垫，其特征在于，其包括由两层气垫膜热封形成的若干储气单元(6)和供气道(1)；所述供气道(1)上设置有充气口(2)；所述储气单元顶部设置有热封圈(5)，相邻两个热封圈(5)之间形成入气口(2e)，所述供气道(1)与所述储气单元(6)之间通过所述入气口(2e)相连接；所述储气单元(6)由若干储气室(3)组成，所述若干储气室(3)之间通过气颈(4)连接；所述气垫膜由外层和内层组成；所述外层的制备原料为牛皮纸，所述内层的制备原料为可降解材料；所述外层和内层之间通过淋膜粘结。
2.根据权利要求1所述的完全可降解牛皮纸缓冲气垫，其特征在于，所述储气室(3)具有S字型结构或直柱状结构；优选的，所述气颈(4)的尺寸不小于45mm；优选的，所述气颈的尺寸不大于60mm。
3.根据权利要求1所述的完全可降解牛皮纸缓冲气垫，其特征在于，所述热封圈(5)向纵向方向延伸形成气体通道(2f)；优选的，所述气体通道入气口(2e)的宽度为1～3cm。
4.根据权利要求1所述的完全可降解牛皮纸缓冲气垫，其特征在于，所述可降解材料选自PLA、PBAT、PPC中的一种或多种；优选的所述外层的厚度为30～50微米，所述内层的厚度为10～30微米。
5.根据权利要求4所述的完全可降解牛皮纸缓冲气垫，其特征在于，所述可降解材料为采用功能助剂改性的可降解材料；所述功能助剂包括二元醇和/酯类化合物。
6.根据权利要求5所述的完全可降解牛皮纸缓冲气垫，其特征在于，所述可降解材料在190℃/2.16kg条件下的熔融指数为7～12g/10min。
7.根据权利要求4所述的完全可降解牛皮纸缓冲气垫，其特征在于，所述功能助剂还包括1～3wt％针型纳米碳酸钙。
8.根据权利要求3～7任一项所述的完全可降解牛皮纸缓冲气垫，其特征在于，所述牛皮纸为多段电晕处理后的牛皮纸；所述牛皮纸的表面粗糙度为不低于2μm；优选的，所述牛皮纸的米克重为20～8g，针叶浆含量不低于95％。
9.根据权利要求1～8任一项所述的完全可降解牛皮纸缓冲气垫的制备方法，其特征在于，其包括如下步骤：
(1)采用含有30％1500目的碳酸钙的POE材料对螺杆进行冲洗；
(2)将牛皮纸卷材放置在机台置架上，通过牵引轮牵引至淋膜机的流延模头处，并对牵引辊、流延模头、螺杆进行加热；
(3)将内层的制备原料加入到淋膜机中，并对机台置架上的牛皮纸表面进行淋膜，然后经过冷却压轮压合，分切、收卷得到所述气垫膜；
(4)取两层所述气垫膜淋膜面相对的方式放置在放卷架上，并对机台模具进行加热，然后对所述连层气垫膜进行热封即得。
10.根据权利要求9所述的完全可降解牛皮纸缓冲气垫的制备方法，其特征在于，步骤(3)中淋膜过程中的淋膜机设定温度不高于140℃。
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