可降解生物降解膜及其制备方法与流程

本发明属于塑料膜技术领域，具体涉及可降解生物降解膜及其制备方法。

背景技术：

传统塑料大多性能稳定，在自然界中不易为各种环境因素的作用而迅速降解，以至于出现了废弃塑料对环境的严重危害，即所谓白色污染。进入21世纪以来，保护地球环境、构筑资源循环型社会，走可持续发展道路，已成为全球关注热点和紧迫任务。生物降解塑料可以在短时间内被微生物侵蚀消化分解为二氧化碳、水、其它生物质和无机物，为环境低负荷材料。目前市场上所用生物降解包装膜的原材料以pbat(对苯二甲酸-己二酸-丁二醇共聚酯)为主，但是pbat非常柔软，屈服强度低，为达到传统塑料的使用性能，目前通常通过共混改性添加pla(聚乳酸)提高挺度和屈服强度，同时添加淀粉或无机分体降低成本，制备改性母料后制造生物降解膜包装制品。生物降解塑料材料普遍高于传统石化塑料一倍以上的成本严重制约了其在一次性塑料制品上的运用，通过增加生物降解材料中pla含量提高其屈服强度，可以减薄生物降解塑料膜的厚度，降低生物降解材料使用量而降低生物降解包装的成本。但是，目前的技术瓶颈是当单层pbat+pla类生物降解膜中pla含量大于35％以后，热封合稳定性非常低，6个月后热封合强度急剧下降，包装袋失去使用性能。

针对上述技术问题，中国专利于2019.09.27公开了名称为生物降解膜及其制造方法(申请号：cn201910926899.2)的发明专利申请，其用熔体强度较高热封合性能稳定的pbat添加35％以下pla作为内外层带动熔体强度较低但屈服强度高的pbat添加35％以上pla中间层制备的生物降解膜屈服强度高、热封合性能稳定期长。该膜在制造过程中，将原料进行多层流延或多层共挤吹膜，得出所述生物降解膜，而对该膜表面喷码时，在共挤吹膜和收卷过程之间设置喷码机，该喷码机的技术属于现有技术，如中国专利于2016.11.26公开了名称为薄膜喷码机(专利号：cn201621277692.5)的实用新型专利，其实现了薄膜表面喷码的技术效果。一般在收卷过程后设置喷码机，收卷和喷码操作呈一字设计，存在以下技术问题：(1)制造该生物降解膜的生产线变长，占地面积变大；(2)由于生产线较长，导致薄膜张力不易控制，造成喷码头对薄膜喷码时，薄膜出现折边现象，进而导致喷码不均匀，影响薄膜的制造质量。

技术实现要素：

本发明目的在于解决现有技术中存在的上述不足，提供可降解生物降解膜及其制备方法，通过转换装置的状态转换，使得收卷状态的可降解生物降解膜和喷码状态的可降解生物降解膜呈十字交叉设计，使得可降解生物降解膜的制备生产线缩短，节省占地面积，而且对收卷工作时可降解生物降解膜的张力调整和对喷码工作时可降解生物降解膜的张力控制均处于十字交叉设计的中心点位，便于对可降解生物降解膜张力调节的转换，既能保证收卷的可降解生物降解膜平整，避免出现折边现象，又能保证可降解生物降解膜放卷喷码时整幅铺开，使得喷码均匀，明显提高了可降解生物降解膜的制造质量。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

可降解生物降解膜，包括内层、中层以及外层，所述中层设于所述内层与所述外层之间，其特征在于，

所述内层按重量百分比计由以下组分组成：pbat20％～100％，pla0％～35％，淀粉0％～30％，无机粉体0％～30％，生物降解材料0％～50％，以及改性助剂0％～15％；

所述中层按重量百分比计由以下组分组成：pva30％～75％，pla0％～60％，pbat0％～60％，淀粉0％～30％，无机粉体0％～30％，生物降解材料0％～50％，以及改性助剂10％～40％；

所述外层按重量百分比计由以下组分组成：pbat20％～100％，pla0％～35％，淀粉0％～30％，无机粉体0％～30％，生物降解材料0％～50％，以及改性助剂0％～15％。

可降解生物降解膜的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

a、将设置在收卷喷码一体平台底面的张力调整辊调整到初始位置：先将设置在收卷喷码一体平台底面的固定板上的锁紧件拧松，再对导向杆施加向上作用力，导向杆在固定板的通孔中竖直向上运动，当张力调整座接触到固定板时，拧紧锁紧件，将导向杆固定在固定板上，此时张力调整座上的张力调整辊调整到初始位置。由于可降解生物降解膜的强度一定，使得对可降解生物降解膜的张力在一定范围内调整，因此需要调节相邻两个对可降解生物降解膜支撑点的高度差，为了得到设计的高度差，就需要将张力调整辊调整到初始位置，便于对张力调整辊移动距离的控制。

b、将第一气缸调整到初始位置，再将电机调整到初始位置。

c、转换装置状态转换：

(1)开启第一气缸，第一气缸推动移动板，移动板在导轨上移动，由于移动板上设有第一齿部，转换台底部的转轴设有圆盘，该圆盘设有第二齿部，第二齿部和第一齿部相互啮合，因此移动板带动圆盘逆时针转动，此时转换台底部的转轴发生逆时针转动，通过控制第一气缸推动的距离，使得转换台逆时针转动90°。

(2)开起电机，使得电机带动收卷喷码一体平台顺时针旋转90°，使得收卷喷码一体平台保持竖直状态。

d、清洗收卷喷码一体平台底面的牵引辊和张力调整辊，避免杂质对可降解生物降解膜收卷的影响。

e、料斗上料，对可降解生物降解膜的内层、中层以及外层分别上料。

f、通过三层共挤吹膜机进行上吹法吹塑成膜，得到可降解生物降解膜。具体的，将内层的母料加入三层共挤吹膜机的内层挤出机，将外层的母料加入三层共挤吹膜机的外层挤出机，将中层的母料加入三层共挤吹膜机的中层挤出机。

g、可降解生物降解膜转换收卷：

(1)调节张力调整辊的设置位置：将固定板上的锁紧件拧松，再对导向杆施加向下作用力，导向杆在固定板的通孔中竖直向下运动，当张力调整辊下移到牵引辊下方设定位置处时，拧紧锁紧件，将导向杆固定在固定板上。

(2)将可降解生物降解膜设置在冷却辊上，再绕设在牵引辊和张力调整辊上，然后在第一收卷辊上装入第一套筒，通过第一转动装置对第一收卷辊转动，第一收卷辊对可降解生物降解膜牵引收卷，可降解生物降解膜收卷在第一套筒上，当第一套筒上的可降解生物降解膜收卷到设定长度时，停止三层共挤吹膜机和第一转动装置工作，再对可降解生物降解膜进行切断，然后将第一套筒从第一收卷辊上取出。

h、可降解生物降解膜转换喷码：

(1)控制第一气缸回到初始位置，移动板在导轨上移动，移动板带动圆盘顺时针转动，此时转换台底部的转轴发生顺时针转动，使得转换台顺时针转动90°。

(2)将电机反转，电机带动收卷喷码一体平台逆时针旋转90°，使得收卷喷码一体平台保持水平状态。

(3)将收卷有可降解生物降解膜的第一套筒设置在放卷装置上，再将第一套筒上的可降解生物降解膜拉出，并贴附在收卷喷码一体平台的顶面上，然后在第二收卷辊上装入第二套筒，通过第二转动装置对第二收卷辊转动，第二套筒对可降解生物降解膜牵引收卷，放卷装置上的第一套筒对降解生物降解膜放卷，再通过移动装置对喷码头进行移动，使得喷码头在收卷喷码一体平台上方对可降解生物降解膜进行喷码工作，第二套筒收卷完成后，将第二套筒从第二收卷辊上取出。

进一步，在步骤d中，先在牵引辊和张力调整辊的下方区域设置倾斜的挡板，再采用喷淋头对牵引辊和张力调整辊进行清洗工作，并将污水排放到污水收集槽中。在对牵引辊和张力调整辊进行清洗时，污水被挡板阻挡，并进行回收，避免污水对第一气缸、移动板和圆盘的污染而导致结构出现损坏现象。

进一步，在步骤f中，挤出机挤出的温度控制在160℃～170℃，避免薄膜的拉伸强度较低。

进一步，在步骤g中，当第一套筒上的可降解生物降解膜收卷到设定长度时，采用夹紧装置对可降解生物降解膜进行夹紧作用，该夹紧装置包括上下分布的上夹紧辊和下夹紧辊，上夹紧辊连接第二气缸，通过第二气缸向下驱动作用，处于上方的上夹紧辊向下运动，上夹紧辊和下夹紧辊将可降解生物降解膜夹紧，然后对可降解生物降解膜进行切断。当采用切断装置对可降解生物降解膜进行切断时，可降解生物降解膜会出现滑动现象，导致可降解生物降解膜的切断面不齐平，因此在对可降解生物降解膜进行切断时，设置上夹紧辊和下夹紧辊对可降解生物降解膜进行夹紧作用，避免可降解生物降解膜出现滑动现象，使得可降解生物降解膜的切断面齐平。

本发明由于采用了上述技术方案，具有以下有益效果：

1、本发明在可降解生物降解膜转换收卷前，通过移动板带动圆盘逆时针转动，此时转换台底部的转轴发生逆时针转动，通过控制第一气缸推动的距离，使得转换台逆时针转动90°，使得可降解生物降解膜转换收卷时转换台东西朝向；在可降解生物降解膜转换喷码前，控制第一气缸回到初始位置，移动板在导轨上移动，移动板带动圆盘顺时针转动，此时转换台底部的转轴发生顺时针转动，使得转换台顺时针转动90°，使得可降解生物降解膜转换收卷时转换台南北朝向，这样通过转换装置的状态转换，使得收卷状态的可降解生物降解膜和喷码状态的可降解生物降解膜呈十字交叉设计，使得可降解生物降解膜的制备生产线缩短，节省占地面积。

2、本发明在可降解生物降解膜转换收卷过程中，调节张力调整辊的设置位置，使得牵引辊和张力调整辊产生高度差，进而调节相邻两个对可降解生物降解膜支撑点的高度差，对可降解生物降解膜的张力在一定范围内调整，此时，收卷喷码一体平台保持竖直状态，收卷喷码一体平台起到对牵引辊和张力调整辊安装的作用；在可降解生物降解膜转换喷码时，将电机反转，电机带动收卷喷码一体平台逆时针旋转90°，使得收卷喷码一体平台保持水平状态，此时可降解生物降解膜平整地贴附在收卷喷码一体平台的顶面上，收卷喷码一体平台提供一个工作平台，同时起到支撑作用，使得可降解生物降解膜放卷喷码时整幅铺开。这样本发明可对收卷工作时可降解生物降解膜的张力调整和对喷码工作时可降解生物降解膜的张力控制均处于十字交叉设计的中心点位，便于对可降解生物降解膜张力调节的转换。本发明既能调节收卷的可降解生物降解膜的张力，保证收卷的可降解生物降解膜平整，避免出现折边现象，又能保证可降解生物降解膜放卷喷码时整幅铺开，使得喷码均匀，明显提高了可降解生物降解膜的制造质量。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明：

图1为本发明处于清洗收卷喷码一体平台底面的牵引辊和张力调整辊时的结构示意图；

图2为本发明中电机和收卷喷码一体平台之间连接的结构示意图；

图3为本发明中第一气缸和移动板之间连接的结构示意图；

图4为本发明中夹紧装置的结构示意图；

图5为本发明处于可降解生物降解膜转换收卷时的结构示意图；

图6为本发明处于可降解生物降解膜转换收卷时的立体图；

图7为本发明处于可降解生物降解膜转换喷码时的结构示意图。

图中，1-收卷喷码一体平台；2-固定板；3-导向杆；4-锁紧件；5-张力调整座；6-张力调整辊；7-牵引辊；8-电机；9-转轴；10-圆盘；11-第二齿部；12-第一气缸；13-移动板；14-导轨；15-第一齿部；16-冷却辊；17-上夹紧辊；18-下夹紧辊；19-挡板；20-第一收卷辊；21-第二气缸；22-三层共挤吹膜机；23-可降解生物降解膜；24-放卷装置；25-第二收卷辊；26-喷码头；27-转换台。

具体实施方式

如图1至图7所示，为本发明可降解生物降解膜，包括内层、中层以及外层，所述中层设于所述内层与所述外层之间，

所述内层按重量百分比计由以下组分组成：pbat20％～100％，pla0％～35％，淀粉0％～30％，无机粉体0％～30％，生物降解材料0％～50％，以及改性助剂0％～15％。

所述中层按重量百分比计由以下组分组成：pva30％～75％，pla0％～60％，pbat0％～60％，淀粉0％～30％，无机粉体0％～30％，生物降解材料0％～50％，以及改性助剂10％～40％。

所述外层按重量百分比计由以下组分组成：pbat20％～100％，pla0％～35％，淀粉0％～30％，无机粉体0％～30％，生物降解材料0％～50％，以及改性助剂0％～15％。

可降解生物降解膜的制备方法，包括如下步骤：

a、将设置在收卷喷码一体平台1底面的张力调整辊6调整到初始位置：先将设置在收卷喷码一体平台1底面的固定板2上的锁紧件4拧松，再对导向杆3施加向上作用力，导向杆3在固定板2的通孔中竖直向上运动，当张力调整座5接触到固定板2时，拧紧锁紧件4，将导向杆3固定在固定板2上，此时张力调整座5上的张力调整辊6调整到初始位置。由于可降解生物降解膜的强度一定，使得对可降解生物降解膜的张力在一定范围内调整，因此需要调节相邻两个对可降解生物降解膜支撑点的高度差，为了得到设计的高度差，就需要将张力调整辊6调整到初始位置，便于对张力调整辊6移动距离的控制。

b、将第一气缸12调整到初始位置，再将电机8调整到初始位置。

c、转换装置状态转换：

(1)开启第一气缸12，第一气缸12推动移动板13，移动板13在导轨14上移动，由于移动板13上设有第一齿部15，转换台27底部的转轴9设有圆盘10，该圆盘10设有第二齿部11，第二齿部11和第一齿部15相互啮合，因此移动板13带动圆盘10逆时针转动，此时转换台27底部的转轴9发生逆时针转动，通过控制第一气缸12推动的距离，使得转换台27逆时针转动90°。

(2)开起电机8，使得电机8带动收卷喷码一体平台1顺时针旋转90°，使得收卷喷码一体平台1保持竖直状态。

d、清洗收卷喷码一体平台1底面的牵引辊7和张力调整辊6，避免杂质对可降解生物降解膜收卷的影响。

具体清洗过程中，在牵引辊7和张力调整辊6的下方区域设置倾斜的挡板19，挡板19呈u形状。再采用喷淋头对牵引辊7和张力调整辊6进行清洗工作，并将污水排放到污水收集槽中。在对牵引辊7和张力调整辊6进行清洗时，污水被挡板19阻挡，并进行回收，避免污水对第一气缸12、移动板13和圆盘10的污染而导致结构出现损坏现象。

e、料斗上料，对可降解生物降解膜的内层、中层以及外层分别上料。

f、通过三层共挤吹膜机22进行上吹法吹塑成膜，得到可降解生物降解膜23。具体的，将内层的母料加入三层共挤吹膜机22的内层挤出机，将外层的母料加入三层共挤吹膜机22的外层挤出机，将中层的母料加入三层共挤吹膜机22的中层挤出机，挤出机挤出的温度控制在160℃～170℃，避免薄膜的拉伸强度较低。

g、可降解生物降解膜23转换收卷：

(1)调节张力调整辊6的设置位置：将固定板2上的锁紧件4拧松，再对导向杆3施加向下作用力，导向杆3在固定板2的通孔中竖直向下运动，当张力调整辊6下移到牵引辊7下方设定位置处时，拧紧锁紧件4，将导向杆3固定在固定板2上。

(2)将可降解生物降解膜23设置在冷却辊16上，冷却辊16对挤出的可降解生物降解膜23进行冷却作用。再将可降解生物降解膜23绕设在牵引辊7和张力调整辊6上，牵引辊7处于可降解生物降解膜23的下方，张力调整辊6处于可降解生物降解膜23的上方。然后在第一收卷辊20上装入第一套筒，通过第一转动装置对第一收卷辊20转动，第一收卷辊20对可降解生物降解膜23牵引收卷，可降解生物降解膜23收卷在第一套筒上，当第一套筒上的可降解生物降解膜23收卷到设定长度时，停止三层共挤吹膜机22和第一转动装置工作，再对可降解生物降解膜23进行切断，然后将第一套筒从第一收卷辊20上取出。

当第一套筒上的可降解生物降解膜23收卷到设定长度时，采用夹紧装置对可降解生物降解膜23进行夹紧作用，该夹紧装置包括上下分布的上夹紧辊17和下夹紧辊18，上夹紧辊17连接第二气缸21，通过第二气缸21向下驱动作用，处于上方的上夹紧辊17向下运动，上夹紧辊17和下夹紧辊18将可降解生物降解膜23夹紧，然后对可降解生物降解膜23进行切断。当采用切断装置对可降解生物降解膜23进行切断时，可降解生物降解膜23会出现滑动现象，导致可降解生物降解膜23的切断面不齐平，因此在对可降解生物降解膜23进行切断时，设置上夹紧辊17和下夹紧辊18对可降解生物降解膜23进行夹紧作用，避免可降解生物降解膜23出现滑动现象，使得可降解生物降解膜23的切断面齐平。

h、可降解生物降解膜23转换喷码：

(1)控制第一气缸12回到初始位置，移动板13在导轨14上移动，移动板13带动圆盘10顺时针转动，此时转换台27底部的转轴9发生顺时针转动，使得转换台27顺时针转动90°。

(2)将电机8反转，电机8带动收卷喷码一体平台1逆时针旋转90°，使得收卷喷码一体平台1保持水平状态。

(3)将收卷有可降解生物降解膜23的第一套筒设置在放卷装置24上，再将第一套筒上的可降解生物降解膜23拉出，并贴附在收卷喷码一体平台1的顶面上，然后在第二收卷辊25上装入第二套筒，通过第二转动装置对第二收卷辊25转动，第二套筒对可降解生物降解膜23牵引收卷，放卷装置24上的第一套筒对降解生物降解膜放卷，再通过移动装置对喷码头26进行移动，移动装置可采用气缸，使得喷码头26在收卷喷码一体平台1上方对可降解生物降解膜23进行喷码工作，第二套筒收卷完成后，将第二套筒从第二收卷辊25上取出，可得到喷码后的可降解生物降解膜23。

本发明通过转换装置的状态转换，使得收卷状态的可降解生物降解膜23和喷码状态的可降解生物降解膜23呈十字交叉设计，使得可降解生物降解膜23的制备生产线缩短，节省占地面积，而且对收卷工作时可降解生物降解膜23的张力调整和对喷码工作时可降解生物降解膜23的张力控制均处于十字交叉设计的中心点位，便于对可降解生物降解膜23张力调节的转换，既能保证收卷的可降解生物降解膜23平整，避免出现折边现象，又能保证可降解生物降解膜23放卷喷码时整幅铺开，使得喷码均匀，明显提高了可降解生物降解膜23的制造质量。

以上仅为本发明的具体实施例，但本发明的技术特征并不局限于此。任何以本发明为基础，为解决基本相同的技术问题，实现基本相同的技术效果，所作出的简单变化、等同替换或者修饰等，皆涵盖于本发明的保护范围之中。