专利名称：一种纸基复合环保软包装材料及其生产工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种纸基复合环保软包装材料及其生产工艺。
背景技术：
复合软包装作为一种重要的包装形式已在我国得到大力发展，其主要以食品包装为主，其次是医药和化工行业，最后是工业和其他行业用包装。
软包装材料的复合层数一般为2-7层不等，复合薄膜的种类很多，常见的材料有BOPP、PET、NY、PT、PE、PP等，生产工艺主要是印刷、复合、分切或制袋工艺。其生产工艺主要是印刷、复合、分切或制袋工艺，其中印刷、复合工艺常使用的是溶剂型油墨、苯类有机溶剂，既有毒又可燃，不利于环保、健康和安全。
传统的软包装材料复合通常采用的生产工艺是干式复合，即被复合材料间用胶粘剂层压成型时含有挥发物质的复合膜制造方法。其挤出复合工艺是使用一台挤出机和一个T型模口，把一种热塑性塑料通过熔融挤出流延在另一基材的表面上，并乘热压合而成复合薄膜。其特点是只能挤出流延一层，因此除了复合成二层结构外，还可把挤出树脂夹在二层基材的中间复合成三层结构。这种生产方法需通过加热挥发生产过程中添加的有机溶剂，因此要消耗相当的热能，并且挥发的物质易污染生产环境和损害操作工的身体健康，并且还会有一定的溶剂量残留在复合膜中，从而影响到内容物的质量，危害人体健康。上述情况均不符合环保的要求。除此之外，普通的软包装材料耐高温性能较差，在作为食品包装时，不适于用于微波加热，也不能直接进行烘焙。
综上所述，大力发展绿色包装，使包装物及其加工过程对生态环境和人体健康无害，生产过程中尽可能节约能源，并使包装材料能够循环利用或回收是很有必要的，但由于受原材料、生产工艺、生产环境以及产品价格等诸多因素制约，目前只能做到控“残”除“异”，而无法真正做到绿色和环保。
发明内容
本发明的目的在于提供一种纸基复合环保软包装材料，该材料不仅没有传统复合包装材料所有的溶剂残留量，减少了对环境的污染，同时了提高了耐高温性。
本发明的另一目的在于提供该纸基复合环保软包装材料的生产工艺，通过挤出流延多层一次成型达到生产工艺的绿色化，使软包装产品无溶剂残留，有利于环保和人体健康。
本发明提供的复合软包装材料为六层复合结构，从上到下依次为纸质基材、粘结层、刚性材料层、粘结层、油墨层、刚性材料层。
所述的粘结层为改性聚乙烯树脂，其为聚乙烯树脂(LDPE)与牢靠(Nucler)的混合树脂，其中，牢靠(Nucler)所占的比例为5～15％。由于PET与LDPE的黏结牢度相对较差，因此采用上述LDPE与Nucler的混合树脂来作为流延树脂能够提高粘结牢度，增强耐高温的性能。
所述的刚性材料层为聚酯薄膜(PET)或聚苯乙烯(BOPS)薄膜，既具有较好的耐高温性，又可回收循环利用，有利于环保。
所述的油墨层为水溶性或醇溶性油墨，有利于环保。
牢靠(Nucler)是乙烯同丙烯酸酯共聚物。
本发明提供的纸基复合环保软包装材料的生产工艺包括如下工序1)印刷用油墨将图案印刷于刚性材料薄膜(1)；2)复合2.1纸质基材和未经印刷的刚性材料薄膜(2)同步进入第一T型流延模口，同时在第一T型模口直接熔融挤出树脂(6)，流延在纸张和刚性材料薄膜(2)之间，经热压辊压合同时冷却辊冷却，形成复合薄膜(3)；2.2复合薄膜(3)与经印刷的薄膜(1)同步进入第二T型流延模口，同时在第二T型模口直接熔融挤出树脂(7)，流延在复合薄膜(3)的刚性材料薄膜面和薄膜(1)的印刷面之间，经热压辊压合同时冷却辊冷却，形成复合薄膜(4)；复合过程中T型模口挤出量≤130kg/h；温度为300～360℃；冷却辊表面温度为60～65℃。直接影响复合牢度的还有一个要素是气隙，就是T型模口到基材之间的距离，为保证复合牢度，最佳的气隙为8～13cm。
2.3收卷；3)将复合薄膜(4)分切、包装，得到本发明的复合软包装材料。
上述复合工序2)中还可将通过第二T型流延模口的复合薄膜直接进入第三T型流延模口，重复前二道复合工艺进行第三次复合，得更多层结构的复合材料。
复合时，T型模口二端温度比中间温度高4～7℃，以保证熔料挤出速度均匀；冷却采用水冷却，冷却水温度为10～25℃，以保证冷却辊表面的温度。
上述生产工艺为挤出流延多层一次成型工艺，以食品级的PE树脂熔融流延挤出复合而成，由于改性PE树脂中采用了聚乙烯树脂(LDPE)与牢靠(Nucler)的混合树脂，粘合性较好，不需要通过传统工艺中的加热来挥发生产过程中添加的有机溶剂。本发明公开的生产过程无有毒可燃的有机溶剂，无废水、废气的直接排放，不污染生产环境，也不需要通过干燥系统消耗大量的能源除去溶剂，内容物不会收到污染。
本发明的有益效果本发明的复合材料以纸为基材，以PET、BOPS为刚性材料，并采用水溶性或醇溶性油墨。纸易于腐化，粉碎加入饲料后可以作为肥料、改良土壤；PET、BOPS可以回收循环利用，既可以减少空气污染、净化环境，同时具有单层纸包装所没有的机械性能和挺度；水溶性或醇溶性油墨不使用有机溶剂，有利于环保和健康。
改性聚乙烯树脂提高了材料的耐高温性，使该复合包装材料可直接应用于微波食品，并可直接用于蛋糕的烘焙，省略了传统烘焙工序中的翻烘工序，提高了蛋糕的卫生性能。
本发明的复合材料生产工艺将传统的单层流延模头改进为多层共挤的模头，一次熔融挤出三种树脂流延在不同的基材上，复合成四层以上多层结构的软包装材料。该工艺突破了挤出复合一次只能复合三层结构，三层以上的多层结构需多次挤出复合的局限性。同时由于生产过程中不使用有机溶剂，因此在上述生产过程中没有对操作工和生产环境造成污染的溶剂，产品中也没有传统复合包装材料所有的溶剂残留量，保证了该材料生产工艺的绿色化，同时具有传统挤出复合所没有的拉伸强度、复合强度等优异的性能。
图1为本发明的生产工艺流程图。
图2为本发明生产的复合软包装材料的结构示意图。
具体实施例方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步阐述，但不限制本发明。
实施例1其生产工艺流程如图1所示印刷图案设计完稿后进行电雕制版，印刷版辊通过涂滚水溶性或醇溶性油墨后，直接印刷于PET薄膜的处理面上(步骤101)，经热风烘干后直接收卷得薄膜(1)。
复合纸质基材(5)和未经印刷的PET薄膜(2)同步进入第一T型流延模口(步骤102)，同时在第一T型模口直接熔融挤出改性PE树脂(6)，流延在纸张(5)和PET薄膜(2)之间，经热压辊压合同时冷却辊冷却(步骤103)，成复合薄膜(3)；复合薄膜(3)与经印刷的薄膜(1)同步进入第二T型流延模口(步骤104)，同时在第二T型模口直接熔融挤出改性PE树脂(7)，流延在复合薄膜(3)的PET薄膜面和薄膜(1)的印刷面之间，经热压辊压合同时冷却辊冷却(步骤105)，成复合薄膜(4)，收卷(步骤106)；上述复合薄膜(4)分切(步骤107)，再经过包装(步骤108)，得到成品复合包装材料(步骤109)。
上述改性聚乙烯树脂的重量配比为LDPE∶Nucler＝95∶5；复合过程中T型模口挤出量为130kg/h，生产过程中温度为300～305℃，冷却水温度为12℃，冷却辊表面温度为62℃，气隙11cm，T型模口两端温度比中间温度高4℃。
所得的复合包装材料的结构如图2所示纸质基材5、改性PE树脂6、PET薄膜2、改性PET树脂7、油墨层8、PET薄膜1。
实施例2印刷图案设计完稿后进行电雕制版，印刷版辊通过涂滚水溶性或醇溶性油墨后，直接印刷于BOPS薄膜的处理面上(步骤101)，经热风烘干后直接收卷得薄膜(1)。
复合纸质基材(5)和未经印刷的PET薄膜(2)同步进入第一T型流延模口(步骤102)，同时在第一T型模口直接熔融挤出改性PE树脂(6)，流延在纸张(5)和PET薄膜(2)之间，经热压辊压合同时冷却辊冷却(步骤103)，成复合薄膜(3)；复合薄膜(3图)与经印刷的BOPS薄膜(1)同步进入第二T型流延模口(步骤104)，同时在第二T型模口直接熔融挤出改性PE树脂(7)，流延在复合薄膜(3)的PET薄膜面和薄膜(1)的印刷面之间，经热压辊压合同时冷却辊冷却(步骤105)，成复合薄膜(4)，收卷(步骤106)；上述复合薄膜(4)分切(步骤107)，再经过包装(步骤108)，得到成品复合包装材料(步骤109)。
上述改性聚乙烯树脂的重量配比为LDPE∶Nucler＝85∶15；复合过程中T型模口挤出量为122kg/h；生产过程温度为350～360℃，冷却水的温度为10℃，冷却辊表面温度为60℃，气隙为8cm，T型模口两端温度比中间温度高7℃。
所得的复合包装材料的结构如图2所示纸质基材5、改性PE树脂6、PET薄膜2、改性PET树脂7、油墨层8、BOPS薄膜1。
实施例3印刷图案设计完稿后进行电雕制版，印刷版辊通过涂滚水溶性或醇溶性油墨后，直接印刷于PET薄膜的处理面上(步骤101)，经热风烘干后直接收卷得薄膜(1)。
复合纸质基材(5)和未经印刷的PET薄膜(2)同步进入第一T型流延模口(步骤102)，同时在第一T型模口直接熔融挤出改性PE树脂(6)，流延在纸张(5)和PET薄膜(2)之间，经热压辊压合同时冷却辊冷却(步骤103)，成复合薄膜(3)；复合薄膜(3图)与经印刷的薄膜(1)同步进入第二T型流延模口(步骤104)，同时在第二T型模口直接熔融挤出改性PE树脂(7)，流延在复合薄膜(3)的PET薄膜面和薄膜(1)的印刷面之间，经热压辊压合同时冷却辊冷却(步骤105)，成复合薄膜(4)，收卷(步骤106)；上述复合薄膜(4)分切(步骤107)，再经过包装(步骤108)，得到成品复合包装材料(步骤109)。
上述改性聚乙烯树脂的重量配比为LDPE∶Nucler＝93∶7；复合过程中T型模口挤出量为120kg/h，T型模口温度为330～345℃，冷却水温度为25℃，冷却辊表面温度为65℃，气隙13cm，T型模口两端温度比中间温度高6℃。
所得的复合包装材料的结构如图2所示纸质基材5、改性PE树脂6、PET薄膜2、改性PET树脂7、油墨层8、PET薄膜1。
权利要求
1.一种纸基环保复合软包装材料，其特征在于其为六层复合结构，从上到下依次为纸质基材、粘结层、刚性材料层、粘结层、油墨层、刚性材料层。
2.根据权利要求1所述的纸基环保复合软包装材料，其特征在于所述的油墨层为水溶性或醇溶性油墨。
3.根据权利要求1所述的纸基环保复合软包装材料，其特征在于所述的刚性材料层为聚酯薄膜或聚苯乙烯薄膜。
4.根据权利要求1所述的纸基环保复合软包装材料，其特征在于所述的粘结层为聚乙烯树脂与牢靠的混合树脂，其中牢靠所占的重量比例为5～15％。
5.如权利要求1所述的纸基复合环保软包装材料的生产工艺，包括如下工序1)印刷用油墨将图案印刷于刚性材料薄膜(1)；2)复合2.1纸质基材和未经印刷的刚性材料薄膜(2)同步进入第一T型流延模口，同时在第一T型模口直接熔融挤出树脂(6)，流延在纸张和刚性材料薄膜(2)之间，经热压辊压合同时冷却辊冷却，形成复合薄膜(3)；2.2复合薄膜(3)与经印刷的薄膜(1)同步进入第二T型流延模口，同时在第二T型模口直接熔融挤出树脂(7)，流延在复合薄膜(3)的刚性材料薄膜面和薄膜(1)的印刷面之间，经热压辊压合同时冷却辊冷却，形成复合薄膜(4)；复合过程中T型模口挤出量≤130kg/h，温度为300～360℃，冷却辊表面温度为60～65℃，T型模口到基材间的距离为8～13cm；2.3收卷；3)将复合薄膜(4)分切、包装，得到本发明的复合软包装材料。
6.根据权利要求5所述的纸基复合环保软包装材料的生产工艺，其特征在于通过第二T型流延模口的复合薄膜直接进入第三T型流延模口，重复前二道复合工艺进行第三次复合，得更多层结构的复合材料。
7.根据权利要求5所述的纸基复合环保软包装材料的生产工艺，其特征在于冷却采用水冷却，温度为10～25℃。
8.根据权利要求5所述的纸基复合环保软包装材料的生产工艺，其特征在于T型模口两端温度比中间温度高4～7℃。
全文摘要
本发明公开了一种纸基复合环保软包装材料及其生产工艺，该复合材料包括六层复合结构，从上到下依次为纸质基材、粘结层、刚性材料层、粘结层、油墨层、刚性材料层。其生产工艺通过一次熔融挤出三种树脂流延在不同的基材上，复合成四层以上多层结构的软包装材料。该工艺突破了挤出复合一次只能复合三层结构，三层以上的多层结构需多次挤出复合的局限性。同时由于生产过程中不使用有机溶剂，因此在上述生产过程中没有对操作工和生产环境造成污染的溶剂，产品中也没有传统复合包装材料所有的溶剂残留量，保证了该材料生产工艺的绿色化，同时具有传统挤出复合所没有的拉伸强度、复合强度等优异的性能。
文档编号B29C41/34GK101054123SQ20071004050
公开日2007年10月17日 申请日期2007年5月10日 优先权日2007年5月10日
发明者陈从公, 包燕敏, 金峰, 蔡明玉, 赵嵘 申请人:上海人民塑料印刷厂