專利名稱：一種紙基復合環保軟包裝材料及其生產工藝的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種紙基復合環保軟包裝材料及其生產工藝。
背景技術：
復合軟包裝作為一種重要的包裝形式已在我國得到大力發展，其主要以食品包裝為主，其次是醫藥和化工行業，最后是工業和其他行業用包裝。
軟包裝材料的復合層數一般為2-7層不等，復合薄膜的種類很多，常見的材料有BOPP、PET、NY、PT、PE、PP等，生產工藝主要是印刷、復合、分切或制袋工藝。其生產工藝主要是印刷、復合、分切或制袋工藝，其中印刷、復合工藝常使用的是溶劑型油墨、苯類有機溶劑，既有毒又可燃，不利于環保、健康和安全。
傳統的軟包裝材料復合通常采用的生產工藝是干式復合，即被復合材料間用膠粘劑層壓成型時含有揮發物質的復合膜制造方法。其擠出復合工藝是使用一臺擠出機和一個T型模口，把一種熱塑性塑料通過熔融擠出流延在另一基材的表面上，并乘熱壓合而成復合薄膜。其特點是只能擠出流延一層，因此除了復合成二層結構外，還可把擠出樹脂夾在二層基材的中間復合成三層結構。這種生產方法需通過加熱揮發生產過程中添加的有機溶劑，因此要消耗相當的熱能，并且揮發的物質易污染生產環境和損害操作工的身體健康，并且還會有一定的溶劑量殘留在復合膜中，從而影響到內容物的質量，危害人體健康。上述情況均不符合環保的要求。除此之外，普通的軟包裝材料耐高溫性能較差，在作為食品包裝時，不適于用于微波加熱，也不能直接進行烘焙。
綜上所述，大力發展綠色包裝，使包裝物及其加工過程對生態環境和人體健康無害，生產過程中盡可能節約能源，并使包裝材料能夠循環利用或回收是很有必要的，但由于受原材料、生產工藝、生產環境以及產品價格等諸多因素制約，目前只能做到控“殘”除“異”，而無法真正做到綠色和環保。
發明內容
本發明的目的在于提供一種紙基復合環保軟包裝材料，該材料不僅沒有傳統復合包裝材料所有的溶劑殘留量，減少了對環境的污染，同時了提高了耐高溫性。
本發明的另一目的在于提供該紙基復合環保軟包裝材料的生產工藝，通過擠出流延多層一次成型達到生產工藝的綠色化，使軟包裝產品無溶劑殘留，有利于環保和人體健康。
本發明提供的復合軟包裝材料為六層復合結構，從上到下依次為紙質基材、粘結層、剛性材料層、粘結層、油墨層、剛性材料層。
所述的粘結層為改性聚乙烯樹脂，其為聚乙烯樹脂(LDPE)與牢靠(Nucler)的混合樹脂，其中，牢靠(Nucler)所占的比例為5～15％。由于PET與LDPE的黏結牢度相對較差，因此采用上述LDPE與Nucler的混合樹脂來作為流延樹脂能夠提高粘結牢度，增強耐高溫的性能。
所述的剛性材料層為聚酯薄膜(PET)或聚苯乙烯(BOPS)薄膜，既具有較好的耐高溫性，又可回收循環利用，有利于環保。
所述的油墨層為水溶性或醇溶性油墨，有利于環保。
牢靠(Nucler)是乙烯同丙烯酸酯共聚物。
本發明提供的紙基復合環保軟包裝材料的生產工藝包括如下工序1)印刷用油墨將圖案印刷于剛性材料薄膜(1)；2)復合2.1紙質基材和未經印刷的剛性材料薄膜(2)同步進入第一T型流延模口，同時在第一T型模口直接熔融擠出樹脂(6)，流延在紙張和剛性材料薄膜(2)之間，經熱壓輥壓合同時冷卻輥冷卻，形成復合薄膜(3)；2.2復合薄膜(3)與經印刷的薄膜(1)同步進入第二T型流延模口，同時在第二T型模口直接熔融擠出樹脂(7)，流延在復合薄膜(3)的剛性材料薄膜面和薄膜(1)的印刷面之間，經熱壓輥壓合同時冷卻輥冷卻，形成復合薄膜(4)；復合過程中T型模口擠出量≤130kg/h；溫度為300～360℃；冷卻輥表面溫度為60～65℃。直接影響復合牢度的還有一個要素是氣隙，就是T型模口到基材之間的距離，為保證復合牢度，最佳的氣隙為8～13cm。
2.3收卷；3)將復合薄膜(4)分切、包裝，得到本發明的復合軟包裝材料。
上述復合工序2)中還可將通過第二T型流延模口的復合薄膜直接進入第三T型流延模口，重復前二道復合工藝進行第三次復合，得更多層結構的復合材料。
復合時，T型模口二端溫度比中間溫度高4～7℃，以保證熔料擠出速度均勻；冷卻采用水冷卻，冷卻水溫度為10～25℃，以保證冷卻輥表面的溫度。
上述生產工藝為擠出流延多層一次成型工藝，以食品級的PE樹脂熔融流延擠出復合而成，由于改性PE樹脂中采用了聚乙烯樹脂(LDPE)與牢靠(Nucler)的混合樹脂，粘合性較好，不需要通過傳統工藝中的加熱來揮發生產過程中添加的有機溶劑。本發明公開的生產過程無有毒可燃的有機溶劑，無廢水、廢氣的直接排放，不污染生產環境，也不需要通過干燥系統消耗大量的能源除去溶劑，內容物不會收到污染。
本發明的有益效果本發明的復合材料以紙為基材，以PET、BOPS為剛性材料，并采用水溶性或醇溶性油墨。紙易于腐化，粉碎加入飼料后可以作為肥料、改良土壤；PET、BOPS可以回收循環利用，既可以減少空氣污染、凈化環境，同時具有單層紙包裝所沒有的機械性能和挺度；水溶性或醇溶性油墨不使用有機溶劑，有利于環保和健康。
改性聚乙烯樹脂提高了材料的耐高溫性，使該復合包裝材料可直接應用于微波食品，并可直接用于蛋糕的烘焙，省略了傳統烘焙工序中的翻烘工序，提高了蛋糕的衛生性能。
本發明的復合材料生產工藝將傳統的單層流延模頭改進為多層共擠的模頭，一次熔融擠出三種樹脂流延在不同的基材上，復合成四層以上多層結構的軟包裝材料。該工藝突破了擠出復合一次只能復合三層結構，三層以上的多層結構需多次擠出復合的局限性。同時由于生產過程中不使用有機溶劑，因此在上述生產過程中沒有對操作工和生產環境造成污染的溶劑，產品中也沒有傳統復合包裝材料所有的溶劑殘留量，保證了該材料生產工藝的綠色化，同時具有傳統擠出復合所沒有的拉伸強度、復合強度等優異的性能。
圖1為本發明的生產工藝流程圖。
圖2為本發明生產的復合軟包裝材料的結構示意圖。
具體實施例方式
下面結合具體實施例對本發明作進一步闡述，但不限制本發明。
實施例1其生產工藝流程如圖1所示印刷圖案設計完稿后進行電雕制版，印刷版輥通過涂滾水溶性或醇溶性油墨后，直接印刷于PET薄膜的處理面上(步驟101)，經熱風烘干后直接收卷得薄膜(1)。
復合紙質基材(5)和未經印刷的PET薄膜(2)同步進入第一T型流延模口(步驟102)，同時在第一T型模口直接熔融擠出改性PE樹脂(6)，流延在紙張(5)和PET薄膜(2)之間，經熱壓輥壓合同時冷卻輥冷卻(步驟103)，成復合薄膜(3)；復合薄膜(3)與經印刷的薄膜(1)同步進入第二T型流延模口(步驟104)，同時在第二T型模口直接熔融擠出改性PE樹脂(7)，流延在復合薄膜(3)的PET薄膜面和薄膜(1)的印刷面之間，經熱壓輥壓合同時冷卻輥冷卻(步驟105)，成復合薄膜(4)，收卷(步驟106)；上述復合薄膜(4)分切(步驟107)，再經過包裝(步驟108)，得到成品復合包裝材料(步驟109)。
上述改性聚乙烯樹脂的重量配比為LDPE∶Nucler＝95∶5；復合過程中T型模口擠出量為130kg/h，生產過程中溫度為300～305℃，冷卻水溫度為12℃，冷卻輥表面溫度為62℃，氣隙11cm，T型模口兩端溫度比中間溫度高4℃。
所得的復合包裝材料的結構如圖2所示紙質基材5、改性PE樹脂6、PET薄膜2、改性PET樹脂7、油墨層8、PET薄膜1。
實施例2印刷圖案設計完稿后進行電雕制版，印刷版輥通過涂滾水溶性或醇溶性油墨后，直接印刷于BOPS薄膜的處理面上(步驟101)，經熱風烘干后直接收卷得薄膜(1)。
復合紙質基材(5)和未經印刷的PET薄膜(2)同步進入第一T型流延模口(步驟102)，同時在第一T型模口直接熔融擠出改性PE樹脂(6)，流延在紙張(5)和PET薄膜(2)之間，經熱壓輥壓合同時冷卻輥冷卻(步驟103)，成復合薄膜(3)；復合薄膜(3圖)與經印刷的BOPS薄膜(1)同步進入第二T型流延模口(步驟104)，同時在第二T型模口直接熔融擠出改性PE樹脂(7)，流延在復合薄膜(3)的PET薄膜面和薄膜(1)的印刷面之間，經熱壓輥壓合同時冷卻輥冷卻(步驟105)，成復合薄膜(4)，收卷(步驟106)；上述復合薄膜(4)分切(步驟107)，再經過包裝(步驟108)，得到成品復合包裝材料(步驟109)。
上述改性聚乙烯樹脂的重量配比為LDPE∶Nucler＝85∶15；復合過程中T型模口擠出量為122kg/h；生產過程溫度為350～360℃，冷卻水的溫度為10℃，冷卻輥表面溫度為60℃，氣隙為8cm，T型模口兩端溫度比中間溫度高7℃。
所得的復合包裝材料的結構如圖2所示紙質基材5、改性PE樹脂6、PET薄膜2、改性PET樹脂7、油墨層8、BOPS薄膜1。
實施例3印刷圖案設計完稿后進行電雕制版，印刷版輥通過涂滾水溶性或醇溶性油墨后，直接印刷于PET薄膜的處理面上(步驟101)，經熱風烘干后直接收卷得薄膜(1)。
復合紙質基材(5)和未經印刷的PET薄膜(2)同步進入第一T型流延模口(步驟102)，同時在第一T型模口直接熔融擠出改性PE樹脂(6)，流延在紙張(5)和PET薄膜(2)之間，經熱壓輥壓合同時冷卻輥冷卻(步驟103)，成復合薄膜(3)；復合薄膜(3圖)與經印刷的薄膜(1)同步進入第二T型流延模口(步驟104)，同時在第二T型模口直接熔融擠出改性PE樹脂(7)，流延在復合薄膜(3)的PET薄膜面和薄膜(1)的印刷面之間，經熱壓輥壓合同時冷卻輥冷卻(步驟105)，成復合薄膜(4)，收卷(步驟106)；上述復合薄膜(4)分切(步驟107)，再經過包裝(步驟108)，得到成品復合包裝材料(步驟109)。
上述改性聚乙烯樹脂的重量配比為LDPE∶Nucler＝93∶7；復合過程中T型模口擠出量為120kg/h，T型模口溫度為330～345℃，冷卻水溫度為25℃，冷卻輥表面溫度為65℃，氣隙13cm，T型模口兩端溫度比中間溫度高6℃。
所得的復合包裝材料的結構如圖2所示紙質基材5、改性PE樹脂6、PET薄膜2、改性PET樹脂7、油墨層8、PET薄膜1。
權利要求
1.一種紙基環保復合軟包裝材料，其特征在于其為六層復合結構，從上到下依次為紙質基材、粘結層、剛性材料層、粘結層、油墨層、剛性材料層。
2.根據權利要求1所述的紙基環保復合軟包裝材料，其特征在于所述的油墨層為水溶性或醇溶性油墨。
3.根據權利要求1所述的紙基環保復合軟包裝材料，其特征在于所述的剛性材料層為聚酯薄膜或聚苯乙烯薄膜。
4.根據權利要求1所述的紙基環保復合軟包裝材料，其特征在于所述的粘結層為聚乙烯樹脂與牢靠的混合樹脂，其中牢靠所占的重量比例為5～15％。
5.如權利要求1所述的紙基復合環保軟包裝材料的生產工藝，包括如下工序1)印刷用油墨將圖案印刷于剛性材料薄膜(1)；2)復合2.1紙質基材和未經印刷的剛性材料薄膜(2)同步進入第一T型流延模口，同時在第一T型模口直接熔融擠出樹脂(6)，流延在紙張和剛性材料薄膜(2)之間，經熱壓輥壓合同時冷卻輥冷卻，形成復合薄膜(3)；2.2復合薄膜(3)與經印刷的薄膜(1)同步進入第二T型流延模口，同時在第二T型模口直接熔融擠出樹脂(7)，流延在復合薄膜(3)的剛性材料薄膜面和薄膜(1)的印刷面之間，經熱壓輥壓合同時冷卻輥冷卻，形成復合薄膜(4)；復合過程中T型模口擠出量≤130kg/h，溫度為300～360℃，冷卻輥表面溫度為60～65℃，T型模口到基材間的距離為8～13cm；2.3收卷；3)將復合薄膜(4)分切、包裝，得到本發明的復合軟包裝材料。
6.根據權利要求5所述的紙基復合環保軟包裝材料的生產工藝，其特征在于通過第二T型流延模口的復合薄膜直接進入第三T型流延模口，重復前二道復合工藝進行第三次復合，得更多層結構的復合材料。
7.根據權利要求5所述的紙基復合環保軟包裝材料的生產工藝，其特征在于冷卻采用水冷卻，溫度為10～25℃。
8.根據權利要求5所述的紙基復合環保軟包裝材料的生產工藝，其特征在于T型模口兩端溫度比中間溫度高4～7℃。
全文摘要
本發明公開了一種紙基復合環保軟包裝材料及其生產工藝，該復合材料包括六層復合結構，從上到下依次為紙質基材、粘結層、剛性材料層、粘結層、油墨層、剛性材料層。其生產工藝通過一次熔融擠出三種樹脂流延在不同的基材上，復合成四層以上多層結構的軟包裝材料。該工藝突破了擠出復合一次只能復合三層結構，三層以上的多層結構需多次擠出復合的局限性。同時由于生產過程中不使用有機溶劑，因此在上述生產過程中沒有對操作工和生產環境造成污染的溶劑，產品中也沒有傳統復合包裝材料所有的溶劑殘留量，保證了該材料生產工藝的綠色化，同時具有傳統擠出復合所沒有的拉伸強度、復合強度等優異的性能。
文檔編號B29C41/34GK101054123SQ20071004050
公開日2007年10月17日 申請日期2007年5月10日 優先權日2007年5月10日
發明者陳從公, 包燕敏, 金峰, 蔡明玉, 趙嶸 申請人:上海人民塑料印刷廠