一种全生物可降解强拉力薄膜胶带材料结构

技术领域

本发明涉及可降解薄膜胶带材料技术领域，尤其涉及到一种全生物可降解强拉力薄膜胶带结构。

背景技术

目前，环保概念和限塑令推行下，可降解胶粘薄膜是市场上炙手可热的包装材料，并逐步取代不可降解胶粘塑料薄膜。市面上可降解胶粘薄膜普遍存在拉力与防水性能不佳，而可降解的主流材料，如PLA、PBAT、纤维素等制成的可降解胶带在性能上也存在缺陷。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种全生物可降解强拉力薄膜胶带材料结构。

为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：一种全生物可降解强拉力薄膜胶带材料结构，所述薄膜胶带从上往下包括离型层、PGA薄膜层和胶粘剂层，所述离型层与PGA薄膜层和所述PGA薄膜层与胶粘剂层之间通过涂布技术结合在一起，所述PGA薄膜层和胶粘剂层均为可降解材料。

优选地，所述离型层主要成分为98％-100％的无溶剂型聚硅氧烷。

优选地，所述离型层的厚度在0.1UM-2UM之间，所述PGA薄膜层的厚度在 10UM至50UM之间。

优选地，在所述PGA薄膜层与胶粘剂层之间增加印刷层，所述印刷层的厚度在3UM以内。

优选地，所述PGA薄膜层可为包括PGA、PBAT和ADR，所述PGA和PBAT在 ADR的作用下共混改性，其中所述PGA为40％-85％，所述PBAT为14％-50％，所述ADR为0.1％-0.9％。

进一步地，所述PGA为75％，所述PBAT为24.5％，所述ADR为0.5％。

进一步地，所述PGA薄膜层还可以包括填充物，所述PGA为50％-60％，所述 PBAT为20％-30％，所述填充物为10％-25％，所述ADR为0.1％-0.9％。

进一步地，所述PGA为55％，所述PBAT为30％，所述填充物为14.5％，所述 ADR为0.5％。

进一步地，所述PGA薄膜层的制备方法为(1)将原材料在高速搅拌机中使用不高于50℃的温度情况下进行冷混，得到冷混料；(2)将上述冷混料用混合机进行混合挤出，其中混合时的温度在180℃-280℃，得到的改性共混料；(3) 将上述共混料通过吹塑、流延或双拉工艺结晶成型后，得到需要制成的所述PGA 薄膜材料产品。

进一步地，所述PGA薄膜层还包括PGA、PBAT、ADR、淀粉、PBS、PBSA、PCL、 PLA、PPC，PHA和碳酸钙，所述PGA、PBAT、淀粉、PBS、PBSA、PCL、PLA、PPC 和碳酸钙在ADR的作用下共混改性，所述PGA为68％-98％、所述PBAT为0％-30％、所述ADR为0.1％-0.9％、所述淀粉为0％-30％、所述PBS为0％-30％、所述PBSA为 0％-30％、所述PCL为0％-30％、所述PLA为0％-30％、所述PPC为0％-30％，所述 PHA为0％-30％，所述碳酸钙为0％-20％。

本方案通过将具有印刷适应性、拉伸强度高、具有耐温性、可生物降解的 PGA薄膜层通过涂布方式，一面表面涂离型层，另一个面涂可生物降解的胶粘剂层制作成环保的可降解胶带或薄膜胶粘类产品，90％以上的原料成份可彻底降解，节能环保。

附图说明：

图1为本发明的薄膜胶带结构示意图一；

图2为本发明的薄膜胶带结构示意图二；

图3为本发明的制备流程示意图；

图4为本发明涂布方法工序流程简易示意图一；

图5为本发明涂布方法工序流程简易示意图二。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明：

实施例1：

如图1所示，本实施例所述的一种全生物可降强拉力薄膜胶带材料结构，所述薄膜胶带从上往下包括离型层2、PGA薄膜层3和胶粘剂层4，所述离型层 2与PGA薄膜层3和所述PGA薄膜层3与胶粘剂层4之间通过涂布技术结合在一起，所述PGA薄膜层3和胶粘剂层4均为可降解材料，因为所述离型层2的含量在1％以内，所以不计入可降解中。

所述离型层2主要成分为98％-100％的无溶剂型聚硅氧烷，其分解产物为二氧化碳即微量的未完全燃烧的碳化物、二氧化硅、甲醛、氧化氮。

无溶剂型聚硅氧烷生态毒性效应：

急性影响：对水生有机物无有害影响；

慢性影响：对水生有机物无有害影响。

无溶剂型聚硅氧烷持久性和降解性：

降解性：硅氧烷在土壤中退化降解；

生物蓄积性潜力：无生物累计能力；

在土壤中流动性：通过沉积或粘合至污水淤泥，将硅氧烷从水中分离出来。

对废水处理厂的影响：对细菌无有害影响，通过与污水淤泥粘合，可被去除90％以上，本产品中的硅氧烷不是BOD的一部分。

或者所述离型层2还可以含有有机硅油、非硅离型剂、氟素离型剂等环保材质产品。

所述PGA薄膜层3(聚羟基乙酸)主要原材料是乙二醇酸、聚乙醇酸等,是一种具有良好生物降解和生物相容性的合成高分子材料，并且阻湿性良好，也是理想的完全生物降解材料，可在1-3个月内完全降解，无毒无害，最终降解产物是二氧化碳和水。该材料可被广泛用于石油、天然气开采，医用缝合线，骨折固定材料，组织工程支架等医学、农林业、食品包装等诸多领域。目前己在美国、欧盟和日本获得可安全生物降解的塑料材料认证，尤其在医用缝合线、可降解塑料等领域具有较好的应用前景。

所述胶粘剂层4是可降解胶粘剂，可降解胶粘剂可以是：1、二元酸聚酯多元醇类型油性压敏胶水；2、聚氨脂可降解压敏胶；3、也可是一种水性环境友好型丙烯酸酯压敏胶，用于电子保护膜胶黏剂。它克服了传统油性压敏胶使用后难降解，对环境造成污染的问题，并且在太阳光、温度、水和微生物等外界因素作用下，可快速降解，终分解为二氧化碳和水。

胶粘剂层4参数：

胶粘剂4特点：

(1)流平性好，涂布无晶点；

(2)剥离力稳定，排气性好，剥离性优异，无残胶；

(3)环境友好型，使用后可在自然条件下快速降解。

胶粘剂层4用途：

可用于PET、PE、OPP、纤维素等基材保护膜产品的涂布，广泛应用于家电、液晶显示器、电子元件保护等方面。

胶粘剂层4使用方法：

直接上机涂布，烘箱130℃，加热1分钟即可实现固化。

表1本发明材料与其它可降解胶带同等生产条件成品的对比：

由于兼并有胶带的功能和降解的性能，用途比较广泛，主要用途：

1、胶带本身的功能应用：主要是邮政、快递业、各类产品用封箱胶带，农副产品包装，包括树木嫁接防虫、超市用于蔬果方面的捆扎，也适用于冷库内冷冻箱的包装等等，特别适用于食品医药、高档服饰、化妆品、工艺品、需耐高温环境等的包装；

2、学生、政府办公等用文具胶带；

3、做装饰用，可以印刷各种图案(媲美和纸胶带)；

4、可以做保护膜、离型底纸,封口胶(贴)等等。

本申请可以说是比较理想的、纯真的可降解的胶带、绿色环保一类包装用材料。

选择符合降解要求的胶粘剂层与PGA薄膜层，符合但不限于以下国际权威降解认证：

·德国Germany DIN EN13432

·美国USA BPI ASTM D6400

·比利时Belgium OK COMPOSTABLE

·澳大利亚Australia ABAM。

所述PGA薄膜层3上进行离型涂布处理，使所述PGA薄膜层3上覆盖有所述离型层2，所述离型层2的厚度在0.1UM-2UM之间；所述PGA薄膜层3的厚度在10UM至50UM之间。

制成后的薄膜胶带1厚度在15UM-200UM之间，制成后的产品耐温、抗拉伸、防潮等性能高，达到一般封箱胶带的性能，不易破裂。

表2不同PGA薄膜层厚度的对比

如图2所示，在所述PGA薄膜层3与胶粘剂层4之间增加印刷层5，所述印刷层5的厚度在3UM以内，所述印刷层5印刷在所述PGA薄膜层3上。

如图3-5所示，一种可生物降解强拉力薄膜胶带材料结构的制备方法：第一基材(即离型层2)经过由胶盘、刮刀、凹版辊等组成的第一涂布机构6，使第一基材(即离型层2)表面涂布有离型剂层后，进入第一干燥烘道8进行离型剂层的干燥固化，然后进行收卷得到离型薄膜材料Ⅰ1A(本流程与传统涂硅离型工艺一致)。将制得的离型薄膜材料Ⅰ2A的另一面经过由胶盘、刮刀、凹版辊等组成的第二涂布机构7，使第二基材(即胶粘剂层4)在另一表面涂布有可降解的胶粘剂层4后，进入第二干燥烘道9进行可降解胶粘剂层的干燥成型，然后进行收卷得到带粘性的薄膜材料Ⅱ(即本申请的薄膜胶带1)(本流程与传统胶粘工艺一致)，将制得的胶粘薄膜母卷进行分切机分切成所需求的宽度小卷封箱胶带等成品。

实施例2：

与实施例1的区别在于：所述PGA薄膜层4还可以通过添加PBAT与ADR进行改性，制成一种具有足有低透湿效果的薄膜胶带。

所述PGA薄膜层4可为包括PGA、PBAT和ADR，所述PGA和PBAT在ADR的作用下共混改性，其中所述PGA为40％-85％，所述PBAT为14％-50％，所述ADR 为0.1％-0.9％。

所述PBAT具有较强热封性能、阻氧性能佳，但阻湿性能差。在本发明中主要起使主原料具备热封的作用。

所述PBAT成本适中，单独制作成膜后柔软。PBAT是一种半结晶型聚合物，通常结晶温度在110℃附近，而熔点在130℃左右，密度在1.18g/ml～1.3g/ml 之间。PBAT的结晶度大概在30％左右，且邵氏硬度在85以上。PBAT是脂肪族和芳香族的共聚物，综合了脂肪PBAT分子链族聚酯的优异降解性能和芳香族聚酯的良好力学性能。PBAT的加工性能与LDPE非常相似，可用LDPE的加工设备吹膜。

所述ADR即巴斯夫ADR 4468扩链剂是一种多功能反应性聚合物，用于逆转PET、PC、PA、TPU、PLA等其他缩聚物的降解。与较早的扩链剂相比，具有更高的热稳定性，适用于特定的食品接触应用缩聚聚合物，如PET和PLA。它也可以用于其他热塑性塑料的改性，如PBT，TPU，PC，PC/ABS等。每个ADR 4468分子上的九个活性环氧基和聚合物发生化学反应，在合成、加工和回收过程中重新链接断链的分子链，恢复或者提高聚合物的分子量和粘度，增大机头压力和改善挤出稳定性，从而改善聚合物的机械性能和加工黄变。

所述ADR具有以下特点：

1.能提高聚合物的熔融强度和分子量，改善加工性能，可在加工过程中使用，以提高缩聚物的熔体强度，从而改善薄膜、片材、泡沫、纸张涂料和吹塑物体挤出过程中的加工性能；

2.捕捉加工过程中的低聚物，提升产品质量；

3.改善因水解导致的粘度变化，抗水解，它是具有低环氧当量(＝每条聚合物链上的环氧基数)的聚合物扩链剂，可与缩聚物的链端反应并有效提高其熔体粘度；

4.改善聚合物在加工过程的降解；

5.缩短固相聚合的反应时间。

所述ADR也可以用其他扩链剂、偶联剂、抗水解剂、蜡等材料替换，但是所述ADR能起到更好的效果。

在本发明中，所述PGA可起到加强拉伸强度和一定的阻湿的效果，其为全生物可降解可堆肥材料，选择熔体流动速率在10g/10min以内，有利于所述环保材料成型的结晶；所述PGA含量40％-85％，含量高，所述薄膜胶带的产品拉力高，硬度高，透明度降低；含量少，拉力降低，阻湿效果降低。

所述PBAT起到使所述环保材料具有热封性能，其为吹膜级全生物可降解可堆肥原料选择熔体流动速率在10g/10min以内，有利于所述环保材料成型的结晶；所述PBAT含量在14％-50％，含量高，有利于所述环保材料的产品的分散性与透明度。

所述ADR作为所述PGA薄膜层的添加剂，主要起到利于所述PGA与PBAT 原料的结晶链接，虽然所述ADR为不可降解添加剂，但是其含量不超过1％，所以并不影响整体的降解效果。

所述所述PGA薄膜层的成分如表2所示，第5组拉力最大，但是其硬度大，使拉伸率降低，制成胶带后的韧性较低，适合制成拉力大的胶带，最好地所述 PGA为75％，所述PBAT为14.5％，所述ADR为0.5％。

所述PGA薄膜层还可以包括填充物，所述PGA为50％-60％，所述PBAT为 20％-30％，所述填充物为10％-25％，所述ADR为0.1％-0.9％。

所述填充物可为滑石粉、碳酸钙、流酸贝或者淀粉，所述填充物起到填充降低成本的作用，可在保证制成后的薄膜胶带1满足胶带所需要的拉力外，还可以大大降低生产和采购的成本，便于大规模生产和推广销售。

一般地可采用，所述PGA为55％，所述PBAT为30％，所述填充物(滑石粉) 为14.5％，所述ADR为0.5％，或者所述PGA为50％，所述PBAT为30％，所述填充物(滑石粉)为19.5％，所述ADR为0.5％。

所述PGA含量低于75％后，拉力会明显下降，但是使用的所述PGA含量太高，生产成本很高，不便于大规模生产，也不便于推广销售。

因此可加入滑石粉、碳酸钙或者流酸贝，可在保证制成后的胶带满足胶带所需要的拉力外，还可以大大降低生产和采购的成本，便于大规模生产和推广销售。

表3：所述PGA薄膜层不同含量比例的阻湿效果、透明度、硬度与拉力对比

所述PGA薄膜层3的制备方法为(1)将所述原材料在高速搅拌机中使用不高于50℃的温度情况下进行冷混，得到冷混料；(2)将上述冷混料用单螺杆挤出机或双螺杆挤出机或捏合机进行混合挤出，其中混合时的温度在180℃-280℃，得到的改性共混料；(3)将上述共混料通过吹塑、流延或双拉工艺结晶成型后，得到需要制成的所述PGA薄膜层3。

将改性好的共混料(环保材料)用旋模头吹膜机进行吹塑，吹塑按传统 PE吹膜工艺进行，温度控制在230℃左右进行，制成本发明的所述PGA薄膜层 3，并制成包装袋，用于盛装纯净水，与将单一PBAT薄膜、PLA薄膜、PPC环保材料制成的包装袋盛装纯净水后对比，得到如表3所示的水汽蒸发量对比表格，显示本发明的所述PGA薄膜层具有更好的低透水率。

表4：水汽蒸发量对比

经过上述成分和步骤制成的所述PGA薄膜层3，具有一定低透湿的效果，且具有胶带所需拉力，能够将具有低透湿效果的薄膜胶带应用到需要防水的场景中。

实施例3：

与实施例2的区别在于：实施例3中的具有低透湿效果的所述PGA薄膜层3，所述PGA薄膜层3还包括PGA、PBAT、ADR、淀粉、PBS、PBSA、PCL、PLA、PPC，和碳酸钙，所述PGA、PBAT、淀粉、PBS、PBSA、PCL、PLA、PPC、PHA和碳酸钙在ADR的作用下共混改性，所述PGA为68％-98％、所述PBAT为0％-30％、所述ADR 为0.1％-0.9％、所述淀粉为0％-30％、所述PBS为0％-30％、所述PBSA为0％-30％、所述PCL为0％-30％、所述PLA为0％-30％、所述PPC为0％-30％，所述PHA为0％-30％，所述碳酸钙为0％-20％。

上述成分比例可根据实际需要添加比例成分的上述材料。