一种具有防污功能的仿纸包装袋及其制备工艺

本发明属于塑料包装加工技术领域，具体涉及一种具有防污功能的仿纸包装袋及其制备工艺。

背景技术：

随着社会经济的高速发展和人民生活水平的提高，包装袋以其色彩绚丽、功能丰富、形式多样等优势，成为人们生活中的日用品。一般而言，软包装袋包括纸质袋、塑料袋以及纸塑复合袋。纸质包装袋虽然具有可再循环利用的特点，但纸袋包装材料耐水性差、内部食品容易受潮而变质，而且纸浆的生产不仅消耗森林资源，还会在纸张内残留一定的化学物质，容易产生食品安全问题。塑料包装袋韧性较好而且还具有抗油、抗水的优点，但其手感差，消费者感受档次相对较低。纸塑复合袋是近年来最流行的包装产品，它结合了纸袋和塑料袋的优点，但纸塑包装袋由纸张与塑料复合而成，使用后难以分离，回收困难，形成环境垃圾。中国专利cn202727480u公开了一种磨砂透明膜，虽然可以很好地改善塑料包装袋手感差的问题，但由于表面粗糙也容易粘附尘土甚至滋生细菌。

技术实现要素：

本发明的目的在于，解决现有纸塑包装袋回收困难、纸质层容易污损等问题，在保障食品质量和安全的前提下，提供一种具有防污功能的、具备纸袋质感的可回收高档塑料包装袋，不仅绿色环保、减少森林资源浪费，而且含纳米碳钛笼树脂的聚氨酯类水性涂料可使塑料包装袋具有纸质质感和防污功能。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种具有防污功能的仿纸包装袋，包括基体内层、基体外层、印刷图案层和最外层的仿纸层；所述仿纸层包括如下质量份数的组分：pet塑料颗粒40～50份，防污剂5～8份，水性聚氨酯粘合剂8～10份，固化剂5～8份，水性溶剂20～30份，表面活性剂1～5份，分散剂1～5份；所述防污剂为纳米碳钛笼树脂粉。

碳钛笼是一种由碳纤维结构为内核，纳米二氧化钛聚集体为外壳组成的蛋壳型结构材料。由于聚集体的共振效应和笼子效应，碳钛笼具有比原有tio2纳米材料更强的反应活性，当碳钛笼内部的碳纤维结构与壳体上的纳米颗粒与成膜物质复合后，它们会相互融为一体，具有自洁防污的性能。将纳米碳钛笼作为防污剂使用时，需要达到一定的投入量，否则无法在膜上形成有效分布，防污效果不理想。但如果投入过多，则会使涂层的粘附性下降，影响涂层的粘接效果。实验发现纳米碳钛笼树脂粉以5～8质量份加入到涂料中时，防污效果和粘结效果能控制在较理想的范围。

优选的，所述pet塑料颗粒粒度为0.5微米～2微米。

在涂层中加入直径小于2微米的pet塑料颗粒，可对周围光产生漫反射作用，大大降低产品表面光泽度，使包装袋表面产生纸质的视觉效果。若颗粒太大，表面光滑度不够，达到的仿纸效果不是很理想。而采用过细的颗粒，则容易产生团聚，影响仿纸层浆料的分散均匀性。

优选的，所述水性聚氨酯粘合剂包括聚氨酯乳液、乙烯基聚氨酯乳液等的一种。水性聚氨酯是一种环境友好型材料，将其用作涂层连接料，具有良好的粘接性能、低温特性、耐磨性、耐擦伤性和高光泽，且对pet极性基材以及碳钛笼树脂、pet颗粒具有优异的附着力。

优选的，所述固化剂包括脂肪族异氰酸酯类固化剂、脂肪族氨乙基哌嗪ae固化剂、2-甲基咪唑固化剂、双氰胺固化剂中的一种或多种。

优选的，所述水性共溶剂包括乙醇、丙醇、丁醇中的一种或多种。

优选的，所述表面活性剂为硅氧烷和聚硅烷的混合物。

优选的，所述硅氧烷与所述聚硅烷的质量比为1:1。

两种表面活性剂的复配可以提高其粘接性能，基体材料的适用范围会更广。当硅氧烷与聚硅烷以1:1复配时，粘接性能最好。

优选的，所述分散剂包括byk-191、三乙基己基磷酸、十二烷基硫酸钠、甲基戊醇、纤维素衍生物、聚丙烯酰胺、古尔胶、脂肪酸聚乙二醇酯中的一种或多种。

优选的，所述基体内层由pe树脂制备而成；所述基体外层由pet树脂制备而成。

一种上述具有防污功能的仿纸包装袋的制备工艺，包括如下步骤：

(1)按比例称取所述pet塑料颗粒、所述份表面活性剂混合均匀后在250-255℃条件下熔化，熔化后依次进行水淬、水磨、压滤、烘干、过筛，制得混合物；按比例称取所述防污剂、所述水性聚氨酯粘合剂、所述固化剂、所述水性溶剂、所述分散剂和所述混合物混合，先用分散机分散均匀，再进入砂磨机砂磨，研磨至平均粒径小于2微米，得到水性仿纸涂料；

(2)将所述基体外层通过放电刀架和刀片的间隙，先利用高频高压电源产生电晕对所述基体外层进行表面处理，再通过离子发生器对所述基体外层表面进行静电处理；

(3)首先将商标、文字等相关信息按照包装袋的设计利用胶印机印刷在所述基体外层外侧，待商标、文字等相关信息简单干燥成形后，将步骤(1)所制备的所述水性仿纸涂料印刷涂布在所述基体外层外侧(对应未印刷商标信息的空余位置)上，获得包括所述印刷图案层、所述基体外层、所述仿纸层的半成品；

(4)将所述半成品经过烘箱干燥，烘箱温度为40-80℃，干燥时间为6-10h；

(5)将步骤(4)干燥后的所述半成品通过薄膜复合机，在所述基体外层内侧印刷图案层表面复合上所述基体内层，复合时温度为60-80℃，获得成品仿纸复合材料；

(6)将步骤(5)制备的所述成品仿纸复合材料置于制袋机的进料装置上，以所述仿纸层所在一侧作为包装袋外层，对所述成品仿纸复合材料进行切割，切割后对袋体的底部和两侧分别进行热封封边，对封边后的袋体进行刀模冲压加工，冲出袋体提手上的提孔，获得所述具有防污功能的仿纸包装袋。

与现有技术相比较，实施本发明，具有如下有益效果：

本发明不仅提高了包装的密封性、抗油性、可回收性和防静电性能，还通过在聚氨酯水性涂料中加入纳米碳钛笼树脂，极大缩短了印刷后的干燥时间，提高印刷涂层的强度，并赋予仿纸包装袋纸袋质感、表面防污等特性。

本发明制备获得的具有防污功能的仿纸包装袋，其具有良好的密封性、抗油性和防静电性能。包装袋全部采用高分子材料既具有传统纸塑包装袋的质感，又具有更好的可回收性。采用的聚氨酯水性涂料，对环境友好，对人体无危害，符合绿色环保的要求。纳米碳钛笼树脂具有较好的自清洁性能，提高了包装袋本身的防污损能力。

附图说明

图1为本发明的一种具有防污功能的仿纸包装袋的结构示意图。其中，①是基体内层；②是基体外层；③是印刷图案层；④是仿纸层。

图2为本发明的一种具有防污功能的仿纸包装袋的印刷涂布示意图。其中，③是印刷图案层；④是仿纸层。

图3为常规塑料包装袋的结构示意图。其中①是基体内层；②是基体外层；③是印刷图案层。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。

实施例1：

如附图1所示，一种具有防污功能的仿纸包装袋，包括由pe树脂制成的基体内层①，由pet树脂制成的基体外层②，印刷产品信息等相关内容的印刷图案层③，以及具有防污功能的仿纸层④。

本发明包装袋的制备过程如下：

(1)称取50份pet塑料颗粒、5份表面活性剂(硅氧烷与聚硅烷以1:1复配)混合均匀后在250℃条件下熔化，熔化后依次进行水淬、水磨、压滤、烘干、过筛，制得混合物；将上述混合物、5份纳米碳钛笼树脂、10份水性聚氨酯粘合剂(聚氨酯乳液)、5份固化剂(脂肪族异氰酸酯类固化剂)、20份水性溶剂(乙醇)、5份分散剂(byk-191)混合，先用分散机分散均匀，再进入砂磨机砂磨，研磨至平均粒径小于2微米，得到含纳米碳钛笼树脂的聚氨酯类水性涂料。

(2)将pet膜通过放电刀架和刀片的间隙，先利用高频高压电源产生电晕对pet膜进行表面处理，再通过离子发生器对pet膜表面进行静电处理。

(3)首先将商标、文字等相关信息按照包装袋的设计利用胶印机印刷在pet膜外侧，待商标、文字等相关信息简单干燥成形后将步骤(2)所制备的含纳米碳钛笼树脂的聚氨酯类水性涂料印刷在pet膜外侧未印刷商标信息的空余位置上，如附图2所示；

(4)将印刷上各色油墨的pet膜经过烘箱干燥，烘箱温度为40℃，干燥时间为10h；

(5)将步骤(4)干燥后的半成品通过薄膜复合机在pet膜内侧表面复合上一层pe膜，复合时温度为80℃；

(6)将步骤(5)制备的复合薄膜置于制袋机的进料装置上，以涂覆有含纳米碳钛笼树脂的聚氨酯类涂料的一侧作为包装袋外层，对复合薄膜进行切割，切割后对袋体的底部和两侧分别进行热封封边，对封边后的袋体进行刀模冲压加工，冲出袋体提手上的提孔，得到具有防污功能的含纳米碳钛笼树脂的聚氨酯类仿纸包装袋。

实施例2：

如附图1所示，一种具有防污功能的仿纸包装袋，包括由pe树脂制成的基体内层①，由pet树脂制成的基体外层②，印刷产品信息等相关内容的印刷图案层③，以及具有防污功能的仿纸层④。

本发明包装袋的制备过程如下：

(1)称取50份pet塑料颗粒、5份表面活性剂(硅氧烷与聚硅烷以1:1复配)混合均匀后在255℃条件下熔化，熔化后依次进行水淬、水磨、压滤、烘干、过筛，制得混合物；将上述混合物、5份纳米碳钛笼树脂、10份水性聚氨酯粘合剂(聚氨酯乳液)、5份固化剂(脂肪族氨乙基哌嗪ae固化剂)、20份水性溶剂(丙醇)、5份分散剂(三乙基己基磷酸)混合，先用分散机分散均匀，再进入砂磨机砂磨，研磨至平均粒径小于2微米，得到含纳米碳钛笼树脂的聚氨酯类水性涂料。

(2)将pet膜通过放电刀架和刀片的间隙，先利用高频高压电源产生电晕对pet膜进行表面处理，再通过离子发生器对pet膜表面进行静电处理。

(3)首先将商标、文字等相关信息按照包装袋的设计利用胶印机印刷在pet膜外侧，待商标、文字等相关信息简单干燥成形后将步骤(2)所制备的含纳米碳钛笼树脂的聚氨酯类水性涂料印刷在pet膜外侧未印刷商标信息的空余位置上，如附图2所示；

(4)将印刷上各色油墨的pet膜经过烘箱干燥，烘箱温度为80℃，干燥时间为6h；

(5)将步骤(4)干燥后的半成品通过薄膜复合机在pet膜内侧表面复合上一层pe膜，复合时温度为60℃；

(6)将步骤(5)制备的复合薄膜置于制袋机的进料装置上，以涂覆有含纳米碳钛笼树脂的聚氨酯类涂料的一侧作为包装袋外层，对复合薄膜进行切割，切割后对袋体的底部和两侧分别进行热封封边，对封边后的袋体进行刀模冲压加工，冲出袋体提手上的提孔，得到具有防污功能的含纳米碳钛笼树脂的聚氨酯类仿纸包装袋。

实施例3：

如附图1所示，一种具有防污功能的仿纸包装袋，包括由pe树脂制成的基体内层①，由pet树脂制成的基体外层②，印刷产品信息等相关内容的印刷图案层③，以及具有防污功能的仿纸层④。

本发明包装袋的制备过程如下：

(1)称取40份pet塑料颗粒、3份表面活性剂(硅氧烷与聚硅烷以1:1复配)混合均匀后在250℃条件下熔化，熔化后依次进行水淬、水磨、压滤、烘干、过筛，制得混合物；将上述混合物、8份纳米碳钛笼树脂、10份水性聚氨酯粘合剂(乙烯基聚氨酯乳液)、8份固化剂(2-甲基咪唑固化剂)、28份水性溶剂(丁醇)、3份分散剂(十二烷基硫酸钠)混合，先用分散机分散均匀，再进入砂磨机砂磨，研磨至平均粒径小于2微米，得到含纳米碳钛笼树脂的聚氨酯类水性涂料。

(2)将pet膜通过放电刀架和刀片的间隙，先利用高频高压电源产生电晕对pet膜进行表面处理，再通过离子发生器对pet膜表面进行静电处理。

(3)首先将商标、文字等相关信息按照包装袋的设计利用胶印机印刷在pet膜外侧，待商标、文字等相关信息简单干燥成形后将步骤(2)所制备的含纳米碳钛笼树脂的聚氨酯类水性涂料印刷在pet膜外侧未印刷商标信息的空余位置上，如附图2所示；

(4)将印刷上各色油墨的pet膜经过烘箱干燥，烘箱温度为40℃，干燥时间为10h；

(5)将步骤(4)干燥后的半成品通过薄膜复合机在pet膜内侧表面复合上一层pe膜，复合时温度为80℃；

(6)将步骤(5)制备的复合薄膜置于制袋机的进料装置上，以涂覆有含纳米碳钛笼树脂的聚氨酯类涂料的一侧作为包装袋外层，对复合薄膜进行切割，切割后对袋体的底部和两侧分别进行热封封边，对封边后的袋体进行刀模冲压加工，冲出袋体提手上的提孔，得到具有防污功能的含纳米碳钛笼树脂的聚氨酯类仿纸包装袋。

实施例4：

如附图1所示，一种具有防污功能的仿纸包装袋，包括由pe树脂制成的基体内层①，由pet树脂制成的基体外层②，印刷产品信息等相关内容的印刷图案层③，以及具有防污功能的仿纸层④。

本发明包装袋的制备过程如下：

(1)称取40份pet塑料颗粒、3份表面活性剂(硅氧烷与聚硅烷以1:1复配)混合均匀后在255℃条件下熔化，熔化后依次进行水淬、水磨、压滤、烘干、过筛，制得混合物；将上述混合物、8份纳米碳钛笼树脂、10份水性聚氨酯粘合剂(聚氨酯乳液)、8份固化剂(双氰胺固化剂)、28份水性溶剂(乙醇)、3份分散剂(甲基戊醇)混合，先用分散机分散均匀，再进入砂磨机砂磨，研磨至平均粒径小于2微米，得到含纳米碳钛笼树脂的聚氨酯类水性涂料。

(2)将pet膜通过放电刀架和刀片的间隙，先利用高频高压电源产生电晕对pet膜进行表面处理，再通过离子发生器对pet膜表面进行静电处理。

(3)首先将商标、文字等相关信息按照包装袋的设计利用胶印机印刷在pet膜外侧，待商标、文字等相关信息简单干燥成形后将步骤(2)所制备的含纳米碳钛笼树脂的聚氨酯类水性涂料印刷在pet膜外侧未印刷商标信息的空余位置上，如附图2所示；

(4)将印刷上各色油墨的pet膜经过烘箱干燥，烘箱温度为80℃，干燥时间为6h；

(5)将步骤(4)干燥后的半成品通过薄膜复合机在pet膜内侧表面复合上一层pe膜，复合时温度为60℃；

(6)将步骤(5)制备的复合薄膜置于制袋机的进料装置上，以涂覆有含纳米碳钛笼树脂的聚氨酯类涂料的一侧作为包装袋外层，对复合薄膜进行切割，切割后对袋体的底部和两侧分别进行热封封边，对封边后的袋体进行刀模冲压加工，冲出袋体提手上的提孔，得到具有防污功能的含纳米碳钛笼树脂的聚氨酯类仿纸包装袋。

实施例5：

如附图1所示，一种具有防污功能的仿纸包装袋，包括由pe树脂制成的基体内层①，由pet树脂制成的基体外层②，印刷产品信息等相关内容的印刷图案层③，以及具有防污功能的仿纸层④。

本发明包装袋的制备过程如下：

(1)称取47份pet塑料颗粒、1份表面活性剂(硅氧烷与聚硅烷以1:1复配)混合均匀后在250℃条件下熔化，熔化后依次进行水淬、水磨、压滤、烘干、过筛，制得混合物；将上述混合物、6份纳米碳钛笼树脂、8份水性聚氨酯粘合剂(乙烯基聚氨酯乳液)、7份固化剂(脂肪族异氰酸酯类固化剂)、30份水性溶剂(丁醇)、1份分散剂(纤维素衍生物)混合，用分散机分散均匀，再进入砂磨机砂磨，研磨至平均粒径小于2微米，得到含纳米碳钛笼树脂的聚氨酯类水性涂料。

(2)将pet膜通过放电刀架和刀片的间隙，先利用高频高压电源产生电晕对pet膜进行表面处理，再通过离子发生器对pet膜表面进行静电处理。

(3)首先将商标、文字等相关信息按照包装袋的设计利用胶印机印刷在pet膜外侧，待商标、文字等相关信息简单干燥成形后将步骤(2)所制备的含纳米碳钛笼树脂的聚氨酯类水性涂料印刷在pet膜外侧未印刷商标信息的空余位置上，如附图2所示；

(4)将印刷上各色油墨的pet膜经过烘箱干燥，烘箱温度为40℃，干燥时间为10h；

(5)将步骤(4)干燥后的半成品通过薄膜复合机在pet膜内侧表面复合上一层pe膜，复合时温度为80℃；

(6)将步骤(5)制备的复合薄膜置于制袋机的进料装置上，以涂覆有含纳米碳钛笼树脂的聚氨酯类涂料的一侧作为包装袋外层，对复合薄膜进行切割，切割后对袋体的底部和两侧分别进行热封封边，对封边后的袋体进行刀模冲压加工，冲出袋体提手上的提孔，得到具有防污功能的含纳米碳钛笼树脂的聚氨酯类仿纸包装袋。

实施例6：

如附图1所示，一种具有防污功能的仿纸包装袋，包括由pe树脂制成的基体内层①，由pet树脂制成的基体外层②，印刷产品信息等相关内容的印刷图案层③，以及具有防污功能的仿纸层④。

本发明包装袋的制备过程如下：

(1)称取47份pet塑料颗粒、1份表面活性剂(硅氧烷与聚硅烷以1:1复配)混合均匀后在255℃条件下熔化，熔化后依次进行水淬、水磨、压滤、烘干、过筛，制得混合物；将上述混合物、6份纳米碳钛笼树脂、8份水性聚氨酯粘合剂(聚氨酯乳液)、7份固化剂(脂肪族异氰酸酯类固化剂)、30份水性溶剂(乙醇)、1份分散剂(聚丙烯酰胺)混合，先用分散机分散均匀，再进入砂磨机砂磨，研磨至平均粒径小于2微米，得到含纳米碳钛笼树脂的聚氨酯类水性涂料。

(2)将pet膜通过放电刀架和刀片的间隙，先利用高频高压电源产生电晕对pet膜进行表面处理，再通过离子发生器对pet膜表面进行静电处理。

(3)首先将商标、文字等相关信息按照包装袋的设计利用胶印机印刷在pet膜外侧，待商标、文字等相关信息简单干燥成形后将步骤(2)所制备的含纳米碳钛笼树脂的聚氨酯类水性涂料印刷在pet膜外侧未印刷商标信息的空余位置上，如附图2所示；

(4)将印刷上各色油墨的pet膜经过烘箱干燥，烘箱温度为80℃，干燥时间为6h；

(5)将步骤(4)干燥后的半成品通过薄膜复合机在pet膜内侧表面复合上一层pe膜，复合时温度为60℃；

(6)将步骤(5)制备的复合薄膜置于制袋机的进料装置上，以涂覆有含纳米碳钛笼树脂的聚氨酯类涂料的一侧作为包装袋外层，对复合薄膜进行切割，切割后对袋体的底部和两侧分别进行热封封边，对封边后的袋体进行刀模冲压加工，冲出袋体提手上的提孔，得到具有防污功能的含纳米碳钛笼树脂的聚氨酯类仿纸包装袋。

对比例1：

采用氧化锌晶态复合防污剂制备的聚氨酯类水性涂料的效果试验

一种具有防污功能的仿纸包装袋，包括由pe树脂制成的基体内层①，由pet树脂制成的基体外层②，印刷产品信息等相关内容的印刷图案层③，以及最外层的仿纸层④。

本包装袋的制备过程如下：

(1)称取40份pet塑料颗粒、3份表面活性剂(硅氧烷与聚硅烷以1:1复配)混合均匀后在250℃条件下熔化，熔化后依次进行水淬、水磨、压滤、烘干、过筛，制得混合物；将上述混合物、8份为氧化锌晶态复合防污剂、10份水性聚氨酯粘合剂(聚氨酯乳液)、8份固化剂(脂肪族异氰酸酯类固化剂)、28份水性溶剂(乙醇)、3份分散剂(byk-191)混合，先用分散机分散均匀，再进入砂磨机砂磨，研磨至平均粒径小于2微米，得到聚氨酯类水性涂料。

(2)将pet膜通过放电刀架和刀片的间隙，先利用高频高压电源产生电晕对pet膜进行表面处理，再通过离子发生器对pet膜表面进行静电处理。

(3)首先将商标、文字等相关信息按照包装袋的设计利用胶印机印刷在pet膜外侧，待商标、文字等相关信息简单干燥成形后将步骤(2)所制备聚氨酯类水性涂料印刷在pet膜外侧未印刷商标信息的空余位置上，如附图2所示；

(4)将印刷上各色油墨的pet膜经过烘箱干燥，烘箱温度为40℃，干燥时间为10h；

(5)将步骤(4)干燥后的半成品通过薄膜复合机在pet膜内侧表面复合上一层pe膜，复合时温度为80℃；

(6)将步骤(5)制备的复合薄膜置于制袋机的进料装置上，以涂覆聚氨酯类涂料的一侧作为包装袋外层，对复合薄膜进行切割，切割后对袋体的底部和两侧分别进行热封封边，对封边后的袋体进行刀模冲压加工，冲出袋体提手上的提孔，得到一种仿纸包装袋。

对比例2：

无仿纸层塑料包装袋的效果试验

如附图3所示，一种常规塑料包装袋，包括由pe树脂制成的基体内层①，由pet树脂制成的基体外层②，印刷产品信息等相关内容的印刷图案层③。

本包装袋的制备过程如下：

(1)将pet膜通过放电刀架和刀片的间隙，先利用高频高压电源产生电晕对pet膜进行表面处理，再通过离子发生器对pet膜表面进行静电处理。

(2)将商标、文字等相关信息按照包装袋的设计利用胶印机印刷在pet膜外侧。并将其经过烘箱干燥，烘箱温度为40℃，干燥时间为10h；

(3)将步骤(2)干燥后的半成品通过薄膜复合机在pet膜内侧表面复合上一层pe膜，复合时温度为80℃；

(4)将步骤(3)制备的复合薄膜置于制袋机的进料装置上，以pet膜未印刷商标信息一侧作为包装袋外层，对复合薄膜进行切割，切割后对袋体的底部和两侧分别进行热封封边，对封边后的袋体进行刀模冲压加工，冲出袋体提手上的提孔，得到常规塑料包装袋。

实施例1～6制备的具有防污功能的含纳米碳钛笼树脂的聚氨酯类仿纸包装袋及对比例1～2制备的塑料包装袋的性能测试结果如表1所示。

表1各实施例或对比例所获得的包装袋性能对比

普通纸质包装纸的表面粗糙度用+++++表示，防污能力用*表示。

从表1可以看出：

(1)实施例1～6制备的仿纸包装袋同对比例1相比，仿纸手感相当或稍好，但防污效果更好，这主要是因为仿纸包装袋表面粗糙，传统防污剂难以有效防污。

(2)实施例1～6制备的仿纸包装袋同对比例2相比，防污能力略弱，这可能与对比例2为光滑塑料表面，污损不易沾染有关。但实施例1～6包装袋表面粗糙度更大，更具有纸质质感。

以上所披露的仅为本发明的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。