可回收复合包装材料、复合包装袋及其回收方法与流程

本发明涉及包装袋领域，尤其是指一种可回收复合包装材料、复合包装袋及其回收方法。

背景技术：

由于塑料成本低廉，延展性好，目前的包装材料多由塑料薄膜制成，但部分薄膜包装难以降解，导致造成“白色污染”影响生态环境，且由于薄膜包装的成分复杂，导致回收难度较大，以及回收后的产品再生途径也因此受到限制，因此迫切需要一种回收难度较低，且便于再生利用的包装材料。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种可回收复合包装材料，构成成分简单，便于回收利用。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

可回收的复合包装材料，包括膜体，所述膜体由包括外层和内层复合而成，所述外层和所述内层均由hdpe、mdpe、ldpe、mpe和含乙烯基的共聚物中至少两种材料混合制成，且所述外层和所述内层内添加有开口剂和/或爽滑剂。

与现有技术相比，本发明的一种可回收的复合包装材料，具有以下有益效果：

(1)该复合包装材料主要成分为hdpe、mdpe、ldpe、mpe和含乙烯基的共聚物中至少两种材料，由于原材料为乙烯聚合物或含乙烯基的共聚物，复合包装材料回收后其主要成分仍为乙烯聚合物或含乙烯基的共聚物，能在后续再造加工成其他含乙烯基的产品，因而该可回收的复合包装材料可再生性强，且回收难度低，回收成本和再造成本也较为低廉；另外，该复合包装材料的原材料简单，且物理、化学性能稳定，可对其回收材料进行二次加工和改性，确保二次生产出来的产品具有良好性能，使复合包装材料可被回收再造成使用要求较高的产品，从而减少新原料的投入，降低石油资源的消耗；

(2)该复合包装材料内添加有开口剂和/或爽滑剂，从而改变复合包装材料的静摩擦系数/动摩擦系数，提高材料内部结构附着稳定性和表面光滑度，以及提高抗粘结性能、脱模性能、抗静电性能、抗污抗损性能和表面高光性(改变着色性，以及炭黑分散性)，使复合包装材料获得优良的表面性能和物理、化学稳定性，确保复合包装材料适合被进行回收利用，且被回收后保持有良好的品相，另外，复合包装材料回收后依旧保持有良好的加工性能，适合机械设备对回收的复合包装材料进行二次加工，以满足高速化自动包装设备对原料的加工要求；

(3)该复合包装材料的开口剂和/或爽滑剂的添加，能对添加到二次产品中的油墨起到增滑和流平的作用，提高油墨的分散性，避免油墨沉降和结块，同时使油墨紧紧附着在产品上，使二次产品上的字体和图案清晰可见，色泽鲜艳。

优选的，所述外层中至少包含hdpe和ldpe，hdpe的重量百分比为60-90％，ldpe的重量百分比为10-30％；所述内层至少包含ldpe和mpe，ldpe的重量百分比为40-80％，mpe的重量百分比为10-50％。

所述外层主要由hdpe和ldpe组成，从而确保外层保持良好的热塑性的同时，由于hdpe相比其他pe类材料具有良好的挺度、平整度和耐高温性能，从而提升外层的美观性和使用性能，确保本复合包装材料不易破损，使本复合包装材料便于被回收利用，且ldpe的添加能提高加工性能，确保二次再生的产品质量；所述内层主要由ldpe和mpe组成，确保内层保持良好的热塑性的同时，具有良好的生物相容性，从而能接触食物，以及具有良好低温热封性能，从而能在低温加热下粘合形成包装，降低生产能耗。

优选的，所述内层中包含有含乙烯基的共聚物，所述内层中的含乙烯基的共聚物为pop。

通过在内层中添加pop(乙烯基聚合物接枝聚醚多元醇)，能提高内层的弹性，从而使内层具有高承载和高模量，避免内层在拉扯时表面出现微孔而导致细菌入侵，从而能为食物提供更好的包覆和密封保鲜效果；另外，主要以ldpe和pop组成的内层能在较低的加热温度下发生热塑性形变，从而能用较低(110-120℃)的热封温度将内层封盖在食物表面，或者，将两个相对的内层热封形成袋装包装物。

优选的，所述外层和所述内层通过粘合层复合；本复合包装材料可由外层和内层通过热复合方式复合形成，而通过设置粘合层，能降低外层和内层复合时的复合温度，或者无需通过热复合方式即可实现复合成型，从而降低生产能耗。

优选的，所述外层内侧经过电晕处理后再与内层复合形成膜体；由于所述外层主要有乙烯类材料组成，外层的表面光洁高，且乙烯类材料为非极性物质(表面张力较低，导致油墨/粘合剂都无法附着牢固)，通过对所述外层内侧进行电晕，改变外层内侧的表面能，增加表面极性，从而便于提高所述外层内侧与粘合层黏结后的牢固程度，避免粘合层脱落而导致外层和内层分离。

优选的，所述外层内侧设有印刷层，所述印刷层上印刷有图案；外层向粘合层一侧预先进行了电晕处理，印刷印刷层后，其油墨能稳定附着在外层内侧，避免油墨图案因为油墨松脱而失真，另外，印刷层位于外层和粘合层之间，粘合层能对印刷层提供承托作用，进一步使印刷层粘附在外层内侧，从而能提高复合包装材料的美观性，避免复合包装材料外观过于单调。

优选的，所述外层外侧经过电晕处理后再与内层复合形成膜体；由于乙烯类材料为非极性物质，通过对所述外层外侧进行电晕，增加其表面极性，提高外层外侧面的耐高温性能(提高至130-150℃)，避免该复合包装材料短时间接触高温物即发生软化，影响对食物的密封包装效果，另外，外层的耐温性能提高后，能降低该复合包装材料在使用或回收过程中接触高温物出现的损耗，从而获得更多回收材料再造成新产品，减少新原料的投入。

本发明的另一个目的是提供一种应用上述的可回收的复合包装材料的复合包装袋，其包括由上述包装材料制成的袋体，所述袋体设有上端开口的容纳腔。

本发明的另一个目的是提供一种上述的可回收的复合包装袋的回收方法，其步骤包括：

(1)清洗：对复合包装袋进行清洗，然后使其干燥；

(2)破碎：使用薄膜撕碎机将复合包装袋撕碎成碎片；

(3)清洗：对碎片进行清洗，然后使其干燥；

(4)融化：将碎片进行高温加热成熔融物；

(5)成型：将熔融物注入挤出机制成塑料件。

与现有技术相比，本发明的一种可回收的复合包装袋的回收方法，对回收料(复合包装袋)进行彻底清洗和粉碎成碎片后，高温加热成熔融物进行回收二次制成塑料件，上述回收再造过程技术难度较低，且回收成本和再造成本也较为低廉，适合大范围推广使用，有效降低“白色污染”对生态环境造成的环境影响。

优选的，步骤(1)和步骤(3)中，使用60-70℃清洁液进行清洗。

附图说明

图1是实施例一的剖视图；

图2是实施例一的复合包装材料的覆盖在包装底盒上的状态图；

图3是实施例二的示意图；

图4是实施例二的剖视图。

标号说明：

1膜体，2袋体，3外层，4内层，5粘合层，6容纳腔。

具体实施方式

以下结合附图说明本发明的实施方式：

实施例一

参见图1至图2，本实施例的一种可回收的复合包装材料，应用于放置有食物的敞口的包装底盒的敞口的封盖，其包括膜体1，所述膜体1由包括外层3和内层4复合而成，所述外层3和所述内层4均由hdpe、mdpe、ldpe、mpe和含乙烯基的共聚物中至少两种材料混合制成，且所述外层3和所述内层4内添加有开口剂和/或爽滑剂。

所述外层3中包含hdpe和ldpe，hdpe的重量百分比为60-90％，ldpe的重量百分比为10-30％；所述内层4包含ldpe和mpe，ldpe的重量百分比为40-80％，mpe的重量百分比为10-50％。

具体的，所述内层4中包含的mpe为lldpe(线性低密度聚乙烯)；lldpe和ldpe相比，强度、韧性、刚性、耐热耐寒和耐酸碱性能优异，lldpe的添加能提高内层4的抗开裂、抗冲击强和抗撕裂能力。

所述外层3主要由hdpe和ldpe组成，从而确保外层3保持良好的热塑性的同时，由于hdpe相比其他pe类材料具有良好的挺度、平整度和耐高温性能，从而提升外层3的美观性和使用性能，确保本复合包装材料不易破损，使本复合包装材料便于被回收利用，且ldpe的添加能提高加工性能，确保二次再生的产品质量；所述内层4主要由ldpe和mpe组成，确保内层4保持良好的热塑性的同时，具有良好的生物相容性，从而能接触食物，以及具有良好低温热封性能，从而能在低温加热下粘合形成包装，降低生产能耗。

具体的，外层3和内层4中开口剂和/或爽滑剂重量百分比为1-4％，本实施例中，外层3、内层4中包含有开口剂和爽滑剂，开口剂和爽滑剂属于现有材料，并非本发明的主要发明点，此处不详细描述。

所述内层4中包含有含乙烯基的共聚物，所述内层4中的含乙烯基的共聚物为pop；所述内层4中含乙烯基的共聚物的重量百分比为10-30％。

通过在内层4中添加pop(乙烯基聚合物接枝聚醚多元醇)，能提高内层4的弹性，从而使内层4具有高承载和高模量，避免内层4在拉扯时表面出现微孔而导致细菌入侵，从而能为食物提供更好的包覆和密封保鲜效果；另外，主要以ldpe和pop组成的内层4能在较低的加热温度下发生热塑性形变，从而能用较低(110-120℃)的热封温度将内层4封盖在食物表面，或者，将两个相对的内层4热封形成袋装包装物。

参见图1，所述外层3和所述内层4通过粘合层5复合，所述粘合层5由粘合剂形成；本复合包装材料可由外层3和内层4通过热复合方式复合形成，而通过设置粘合层5，能降低外层3和内层4复合时的复合温度，或者无需通过热复合方式即可实现复合成型，从而降低生产能耗。

外层3、内层4中包含有爽滑剂，从而降低外层3、内层4相对一侧的摩擦系数，若采用热复合方式直接将外层3、内层4复合在一起，可能存在贴合不牢固的问题，通过设置粘合层5，能避免外层3、内层4相对一侧复合时，能贴合牢固，且外层3、内层4中包含有爽滑剂，能确保其与粘合层5粘合一面完全隔绝空气，避免其与粘合层5之间存在气泡而降低粘结强度。

具体的，外层3的厚度为20-40μm，粘合层5的厚度为0.5-2μm，内层4的厚度为50-80μm。

本实施例中，粘合层5上的粘合剂可为poe，poe加热后具有粘性，生产复合包装材料时，通过三层共挤机，可使外层3、poe和内层4完成复合；或者，粘合层5上的粘合剂可为聚氨酯，由于粘合层5的厚度较小，聚氨酯粘合剂的添加量较少，因此在回收再造过程中对二次再造产品的影响可忽略不计；其他种类的粘合剂，可在回收过程中通过添加脱胶剂进行去除。

所述外层3内侧经过电晕处理后再与内层4复合形成膜体1；由于所述外层3主要有乙烯类材料组成，外层3的表面光洁高，且乙烯类材料为非极性物质(表面张力较低，导致油墨/粘合剂都无法附着牢固)，通过对所述外层3内侧进行电晕，改变外层3内侧的表面能，增加表面极性，从而便于提高所述外层3内侧与粘合层5黏结后的牢固程度，避免粘合层5脱落而导致外层3和内层4分离。

所述外层3内侧设有印刷层(图中未示出)，所述印刷层上印刷有图案；外层3向粘合层5一侧预先进行了电晕处理，印刷印刷层后，其油墨能稳定附着在外层3内侧，避免油墨图案因为油墨松脱而失真，另外，印刷层位于外层3和粘合层5之间，粘合层5能对印刷层提供承托作用，进一步使印刷层粘附在外层3内侧，从而能提高复合包装材料的美观性，避免复合包装材料外观过于单调。

作为一种改进方案，本实施例的印刷层上的印刷油墨为含乙烯基的聚合物，具体为包含支化的乙烯基树脂的印刷油墨，使用包含支化的乙烯基树脂的印刷油墨，能减少将杂质引入复合包装材料，包含支化的乙烯基树脂的印刷油墨属于现有技术，此处不进行详细叙述。

所述外层3外侧经过电晕处理后再与内层4复合形成膜体1；由于乙烯类材料为非极性物质，通过对所述外层3外侧进行电晕，增加其表面极性，提高外层3外侧面的耐高温性能(提高至130-150℃)，避免该复合包装材料短时间接触高温物即发生软化，影响对食物的密封包装效果，另外，外层3的耐温性能提高后，能降低该复合包装材料在使用或回收过程中接触高温物出现的损耗，从而获得更多回收材料再造成新产品，减少新原料的投入。

面层测试数据

样品1#至8#成分表

样品9#至16#成分表

样品17#至24#成分表

测试标准：

第一部分：

astmd4635-2008《通用和包装用低密度聚乙烯薄膜》；

astmd3981-2003《一般用途及包装用中等密度聚乙烯制成的聚乙烯薄膜》；

gb/t1037-1988《塑料薄膜和片材透水蒸气性试验方法》；

gb/t1038-2000《塑料薄膜和薄片气体透过性试验方法》；

gb/t31402-2015《塑料、塑料表面抗菌性能试验方法》；

astmd903-10《胶粘剂抗剥落或剥离强度的试验方法》。

第二部分：

astmg-151《非金属材料暴露于使用实验室光源的加速测试设备中的测试方法标准》(使用紫外光老化试验箱进行紫外线辐照)；

gb/t7142-2002《塑料长期热暴露后时间-温度极限的测定》(使用恒温老化试验箱进行加速老化)；

gb/t1040-2006《塑料拉伸性能试验方法》.

通过根据上述相关第一部分测试标准对样品1#-40#进行性能测试，选取性能符合第一部分国家标准的样品，再对同组样品以及和不同组样品进行对照，且根据astmd903-10测试开口剂、爽滑剂添加量对粘合层粘合效果的影响后，筛选出性能相对优越且生产成本相对低廉的样品，其分别为样品6#、7#、8#、14#、15#、16#，筛选不包含开口剂和爽滑剂的样品，剩下样品为14#、15#、16#，以下实验着重对样品14#、15#、16#的耐用性(根据第二部分测试标准进行老化后)进行性能测试，其中加热老化测试温度为恒温50℃、60℃和70℃三个温度，本实施例选取恒温70℃老化后的样品进行性能测试，以下测试数据为进行多组测试后选取的具代表性数据。

指定样品紫外线老化测试数据表(恒温35℃)

结论1：外层材料随着hdpe的含量增加，拉伸强度和断裂伸长率呈现上升趋势；随着紫外线照射时间增长，hdpe和/或ldpe的拉伸强度和断裂伸长率呈现上升趋势；样品15#和16#的性能和生产成本相对均衡，其对应得出的hdpe、ldpe、开口剂和爽滑剂的含量分别为：70-90％、10-30％和1-2％。

指定样品加热老化测试数据表(恒温70℃)

结论2：hdpe、ldpe、开口剂和爽滑剂组成的样品的热稳定性较好,虽然在恒温加热90日后出现老化趋势，但抗拉伸性能依然良好；样品31#的性能、生产成本相对均衡，且回收可行性高。

内层测试数据

样品1*至8*成分表

样品9*至16*成分表

样品17*至24*成分表

样品25*至32*成分表

样品33*至40*成分表

样品41*至48*成分表

通过根据上述相关第一部分测试标准对样品1*-40*进行性能测试，选取性能符合第一部分国家标准的样品，再对同组样品以及和不同组样品进行对照，且根据astmd903-10测试开口剂、爽滑剂添加量对粘合层粘合效果的影响后，筛选出性能相对优越且生产成本相对低廉的样品，并筛选不包含pop或开口剂和爽滑剂的样品，剩下样品为20*、21*、22*、23*、28*、29*、30*、31*、36*、37*、38*、39*、44*、45*、46*和47*，由于内层材料对气密性要求较高且考虑生物相容性，因此对于包含开口剂和爽滑剂的样品，需要筛选出开口剂和爽滑剂含量更高但不高于4％的样品，余下测试样品为20*、21*、22*、23*、28*、29*、30*、31*、44*、45*、46*和47*，由于开口剂和爽滑剂的效果已知，故只需对20*、21*、22*、23*、28*、29*、30*和31*的性能进行测试，以下实验着重对上述样品的耐用性(根据第二部分测试标准进行老化后)进行性能测试，而由于ldpe、lldpe、pop和开口剂和爽滑剂的光稳定性好，且内层材料有外层材料的包覆能对外部光线起到过滤作用，对内层材料的老化测试主要为加热老化测试，其中加热老化测试温度为恒温50℃、60℃和70℃三个温度，本实施例选取恒温70℃老化后的样品进行性能测试，以下测试数据为进行多组测试后选取的具代表性数据。

指定样品加热老化测试数据表(恒温75℃)

结论3：内层材料随着lldpe的含量增加，拉伸强度和断裂伸长率呈现上升趋势；在常温下含有pop更多的样品具有更好的增强拉伸强度和断裂伸长率；随着加热时间时增长，样品的拉伸强度和断裂伸长率先呈现下降趋势并逐渐趋于稳定。

总结1：由于外层材料和内层材料是复合后进行使用，因此需要选择在相同测试条件下拉伸强度和断裂伸长率接近的测试组别，因此，样品15#、16#(外层材料)配搭样品30*(内层材料)的复合包装材料为最佳成分比例。

总结2：根据结论3，为了确保内层4的弹性，从而使内层4具有高承载和高模量，需要确保含乙烯基的共聚物的添加量，根据上述老化实验结果，将内层4中含乙烯基的共聚物的添加量控制在20±5％，另外由于需要考虑到回收加工利用，lldpe的添加虽然能提升内层材料的性能，但会增大回收加工的难度，因此可考虑将内层材料的ldpe添加量控制在50±10％，lldpe添加量控制在20±10％，开口剂和爽滑剂总添加量控制在2±1％。

与现有技术相比，本发明的一种可回收的复合包装材料，具有以下有益效果：

(1)该复合包装材料主要成分为hdpe、mdpe、ldpe、mpe和含乙烯基的共聚物中至少两种材料，由于原材料为乙烯聚合物或含乙烯基的共聚物，复合包装材料回收后其主要成分仍为乙烯聚合物或含乙烯基的共聚物，能在后续再造加工成其他含乙烯基的产品，因而该可回收的复合包装材料可再生性强，且回收难度低，回收成本和再造成本也较为低廉；另外，该复合包装材料的原材料简单，且物理、化学性能稳定，可对其回收材料进行二次加工和改性，确保二次生产出来的产品具有良好性能，使复合包装材料可被回收再造成使用要求较高的产品，从而减少新原料的投入，降低石油资源的消耗；

(2)该复合包装材料内添加有开口剂和/或爽滑剂，从而改变复合包装材料的静摩擦系数/动摩擦系数，提高材料内部结构附着稳定性和表面光滑度，以及提高抗粘结性能、脱模性能、抗静电性能、抗污抗损性能和表面高光性(改变着色性，以及炭黑分散性)，使复合包装材料获得优良的表面性能和物理、化学稳定性，确保复合包装材料适合被进行回收利用，且被回收后保持有良好的品相，另外，复合包装材料回收后依旧保持有良好的加工性能，适合机械设备对回收的复合包装材料进行二次加工，以满足高速化自动包装设备对原料的加工要求；

(3)该复合包装材料的开口剂和/或爽滑剂的添加，能对添加到二次产品中的油墨起到增滑和流平的作用，提高油墨的分散性，避免油墨沉降和结块，同时使油墨紧紧附着在产品上，使二次产品上的字体和图案清晰可见，色泽鲜艳。

实施例二

参见图3至图4，本实施例的一种可回收的复合包装材料，包括袋体2，所述袋体2由实施例一的复合包装材料复合而成，所述袋体2设有上端开口的容纳腔6。

具体的，所述袋体2可由复合包装材料对折后热封两侧边形成，或者，所述袋体2可由两张复合包装材料叠置后热封任意三边形成。

内层4中包含有爽滑剂，袋体2的相对的内层4相对一侧的摩擦系数较低，形成光滑面，两个内层4紧密接触后可将空气隔绝在贴合处外，从而提高复合包装材料的密封保鲜效果。

本实施例的可回收的复合包装袋的其他技术特征与实施例一的可回收的复合包装材料相同，此处不再进行详细叙述。

实施例三

本发明的另一个目的是提供一种上述的可回收的复合包装袋的回收方法，其步骤包括：

(1)清洗：对复合包装袋进行清洗，然后使其干燥；

(2)破碎：使用薄膜撕碎机将复合包装袋撕碎成碎片；

(3)清洗：对碎片进行清洗，然后使其干燥；

(4)融化：将碎片进行高温加热成熔融物；

(5)成型：将熔融物注入挤出机制成塑料件。

步骤(1)中，将复合包装袋放入清洗池，使用60℃清洁液浸泡0.5-5h；或者，将复合包装袋放入清洗槽，使用60℃清洁液喷淋冲洗；通过使用60℃清洁液对回收的复合包装袋进行清洗，能去除附着在复合包装袋上面积较大的污染物(如灰尘、油污和油墨等)，从而提高回收的复合包装袋的清洁度，避免后续对复合包装袋进行破碎时有较多的污染物混杂到碎片内，以及污染物粘附到薄膜撕碎机上，影响薄膜撕碎机对复合包装袋的破碎效果，另外，低于60℃清洁液在去除油污和油墨和杀菌效果较低，清洁效果不够彻底。

步骤(2)中，向碎片混入脱色剂，放置2-24h进行脱色；通过对复合包装袋进行脱色处理，能去除印刷在碎片上的油墨，从而减少碎片上的杂质，以及提高碎片的亮度。

步骤(3)中，对碎片的清洗可采用以下方式中的任意一种：

第一种方式：将碎片投入盛装有70℃清洁液的第一搅拌池中，搅拌第一搅拌池内的水体，静置0.5-5h，打捞或过滤回收碎片。

第二种方式：将碎片投入盛装有70℃消毒液的第一搅拌池中，搅拌第一搅拌池内的水体，静置0.5-5h，打捞或过滤回收碎片。

第三种方式：将碎片投入盛装有70℃清洁液的第一搅拌池中，搅拌第一搅拌池内的水体，静置0.5-5h，打捞或过滤回收碎片；将碎片投入盛装有70℃消毒液的第二搅拌池中，搅拌第二搅拌池内的水体，静置0.5-5h，打捞或过滤回收碎片。

通过将碎片进行二次清洗，从而去除吸附在碎片上的微小污染物，进一步去除碎片上的杂质(包括脱色过程中添加的脱色剂)，提高碎片的洁净度，保证二次制造的产品的质量；另外，相比第一次清洗使用60℃清洁液，通过将清洁液温度提高至70℃，可以对碎片进行更彻底的清洁(去除杂质和杀灭细菌)，从而提高碎片的洁净度，若使用大于70℃的清洁液，可能对碎片材料造成损伤，而大于70℃的清洁液也会造成能源浪费，且对设备和生产人员也存在安全隐患。

作为一种优化方案，步骤(3)中，对碎片进行清洗后，对碎片进行离心或压榨，从而降低碎片的含水量，有效缩短后续晾干或烘干碎片的时间，另外，离心或压榨能压缩碎片的体积，从而减少碎片所占用的生产空间，便于将碎片进行储存或转移到下一工序所在的设备上。

优选的，步骤(4)中，取少量熔融物进行成分检测；通过对回收的熔融物进行成分检测，确保二次生产出来的产品能保持有良好的性能，使回收料可被回收再造成使用要求较高的产品。

作为一种优化方案，步骤(4)中，添加增白剂；通过添加增白剂，以提高回收料的色度。

优选的，步骤(4)中，对熔融物进行成分检测的同时进行色度测定。

与现有技术相比，本发明的一种可回收的复合包装袋的回收方法，对回收料(复合包装袋)进行彻底清洗和粉碎成碎片后，高温加热成熔融物进行回收二次制成塑料件，上述回收再造过程技术难度较低，且回收成本和再造成本也较为低廉，适合大范围推广使用，有效降低“白色污染”对生态环境造成的环境影响。

根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。