阅读说明：本技术 一种用于仪器包装的缓冲包装复合纸及制备方法 (Buffer packaging composite paper for instrument packaging and preparation method thereof ) 是由 曾军堂 陈庆 司文彬 陈涛 于 2020-06-12 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种用于仪器包装的缓冲包装复合纸及制备方法,本发明通过在瓦楞纸面涂刷粘合剂,然后贴合一层气泡垫,进一步将柔软整理液通过喷涂整理在气泡垫层上形成一层柔软面,制得了依次由瓦楞纸层、气泡垫层、柔软面层组成的包装复合纸。其中,瓦楞纸层提供良好的硬性,气泡垫层提供良好的缓冲和减震性能,柔软面层可降低摩擦系数,提供良好的平滑性。因此,由瓦楞纸层、气泡垫层、柔软面层组成的包装复合纸,既可以较好地抗压,又可有效防止对精密仪器的震动和刮伤。本发明方法所制得的复合纸可直接接触精密仪器,对精密仪器起到全面的防护作用,不需要单独的内包装层。(The invention provides a buffer packaging composite paper for instrument packaging and a preparation method thereof. Among them, the corrugated paper layer provides good stiffness, the air bubble cushion layer provides good cushioning and shock-absorbing properties, and the soft surface layer can reduce the friction coefficient and provide good smoothness. Therefore, the packaging composite paper consisting of the corrugated paper layer, the bubble cushion layer and the soft surface layer can resist pressure well and can effectively prevent vibration and scratch of precision instruments. The composite paper prepared by the method can directly contact with a precision instrument, plays a comprehensive protection role on the precision instrument, and does not need a separate inner packaging layer.)

一种用于仪器包装的缓冲包装复合纸及制备方法

技术领域

本发明涉及包装材料领域，具体涉及具有缓冲及防刮花功能的包装材料，特别是涉及一种用于仪器包装的缓冲包装复合纸及制备方法。

背景技术

随着社会经济水平的不断进步和人们生活水平的普遍提高，商品包装产业获得了快速的发展并正在成为研究的热点。当前绝大多数缓冲包装材料主要为性能可靠更加优异的EPS、EPP和EPE等发泡塑料，其发展非常迅速。我国食品、医药、电子、家电等领域使用的包装，长期以来均由泡沫塑料制成，统计显示，全国每年用量超过1000万吨。

特别是随着物流的发展，精密仪器大都是通过物流完成，包装成为精密仪器的重要环节。在搬运、储存、开包过程中避免意外损伤。一般来说，精密仪器的托运都需要特别仔细，除了最外层的木箱包装，内部包装更为重要。目前精密仪器的内包装使用最多的是海绵、泡绵。尽管该类包装具有良好的缓冲，但抗硬物的抗压性能较差，仪器容易被压碎；在精密仪器包装中，性能要求非常的高，尤其在缓冲、防护方面，精密仪器的包装既要求具有良好的硬性，可以较好地抗压，同时不能刮伤仪器。但是现有技术中的新型环保缓冲发泡纸板的缓冲与减震的性能还无法满足精密仪器装箱的要求，特别是高缓冲包装产品容易造成仪器的硬刮伤。已有技术采用在包装内表面使用植绒来防止仪器的划伤。但植绒工艺相对复杂，而且缓冲效果不明显。

发明专利CN201610313966.X中披露了一种精密仪器包装专用珍珠棉袋，具体为一种用于精密仪器包装的聚氨酯用组合聚醚，属于组合聚醚技术领域。主要由聚醚多元醇A、聚醚多元醇B、泡沫稳定剂、水、催化剂、表面活性剂组成；聚醚多元醇A为以甘油为起始剂，环氧丙烷和环氧乙烷为聚合单体、环氧乙烷封端、官能度为3、分子量为4500~7000，羟值为24~37mgKOH/g的聚醚多元醇；聚醚多元醇B为以蔗糖为起始剂、环氧丙烷开环聚合而成，官能度为4~4.5，分子量为530~570，羟值为420~470mgKOH/g。

发明专利CN03109367.1中披露了一种可生物降解的防震包装材料及其制备方法，是以淀粉为原料，由淀粉开环后与聚脂，及增塑剂、发泡剂、水，经过螺杆挤出机挤出反应、发泡造粒，得到可生物降解的发泡的颗粒物，将发泡的颗粒物吸入模具中，在模具中吹入淀粉糊状物，经过加热发泡，固化成型，起模，得到可生物降解的防震包装材料；该防震包装材料的制作工艺简单，在生产和使用过程中无污染，且生物降解性好，用于仪器、仪表及电器的防震包装。

发明内容

针对目前精密仪器包装的特殊要求，既需要良好的缓冲，防止摔伤损坏，同时要求不会对仪器造成刮伤，本发明提出一种用于仪器包装的缓冲包装复合纸及制备方法，涉及的具体技术方案如下：

首先，一种用于仪器包装的缓冲包装复合纸的制备方法：

所述包装复合纸的制备过程为：在瓦楞纸面涂刷粘合剂，然后贴合一层气泡垫，进一步将柔软整理液通过喷涂整理在气泡垫层上形成一层柔软面，即可。

所述柔软整理液的制备过程为：向浆状研磨物中加入阳离子表面活性剂、非离子表面活性剂、聚氨酯乳液、石墨烯，先以200~400r/min的转速搅拌混合5~20min，再以1W/cm²的超声波处理30~60min，即可。

所述浆状研磨物的制备过程为：将棉纤维裁切为纤维段，与多元醇、环氧乙烯基聚合物混合，在研磨机中以500~800r/min的转速研磨2~5h，即可。

三层瓦楞纸具有良好的硬质缓冲效果，可防止保护物被压碎。气泡垫通过粘合剂与瓦楞纸面牢固贴合，具有良好的缓冲和减震作用。为保证良好的缓冲作用，气泡垫的气泡直径优选为0.5~0.8cm；优选的，粘合剂为环氧树脂粘合剂，涂刷量为30-50g/m²。

进一步的，本发明创造性地以阳离子表面活性剂、非离子表面活性剂、聚氨酯乳液、石墨烯、棉纤维段、多元醇、环氧乙烯基聚合物配制了柔软整理液，并将柔软整理液喷涂整理在气泡垫层上。优选的，所述柔软整理液的喷涂量为80-100 g/m²。柔软整理液中分散有棉纤维（预先裁切为长度1~2cm的棉纤维段），可赋予纸面良好的平滑性，有效防止对仪器造成刮花。将阳离子表面活性剂与非离子表面活性剂进行联用，可大大降低包装纸表面的摩擦系数，进一步防止仪器被刮花。而石墨烯的加入不但可降低纸面的摩擦系数，而且具有抗静电功能，对精密仪器起到全面的防护作用，因此，本发明方法所制得的复合纸可直接接触精密仪器，不需要单独的内包装层。优选的，所述柔软整理液中，阳离子表面活性剂、非离子表面活性剂、聚氨酯乳液、石墨烯、棉纤维段、多元醇、环氧乙烯基聚合物的质量比为0.5~1：0.5~1：10~15：0.1~0.2：0.2-0.5：15~20：1~3。

优选的阳离子表面活性剂为烷基季铵盐，优选的非离子表面活性剂为聚乙二醇型非离子表面活性剂，烷基季铵盐对非极性的石墨烯具有良好的浸润作用，聚乙二醇型非离子表面活性剂对极性的棉纤维段具有良好的浸润作用，而烷基季铵盐与聚乙二醇型非离子表面活性剂通过氨基与醇羟基形成氢键，二者之间具有较大的分子间作用力，使得石墨烯和棉纤维段在多元醇、聚氨酯乳液中形成稳定分散状态，有利于降低包装纸表面的摩擦系数，从而防止仪器被刮花。进一步优选的，所述烷基季铵盐为十六烷基三甲基溴化铵、十八烷基二甲基苄基氯化铵中的一种，所述聚乙二醇型非离子表面活性剂为烷基酚聚氧乙烯醚、烷基胺聚氧乙烯醚中的一种。

优选的聚氨酯为聚醚型聚氨酯，聚氨酯乳液的固含量为40%。

优选的多元醇为聚乙二醇400。

优选的环氧乙烯基聚合物为含氟环氧乙烯基酯树脂。

另外，一种用于仪器包装的缓冲包装复合纸：

所述包装复合纸依次由瓦楞纸层、气泡垫层、柔软面层组成。其中，瓦楞纸层提供良好的硬性，气泡垫层提供良好的缓冲和减震性能，柔软面层可降低摩擦系数，提供良好的平滑性。因此，由瓦楞纸层、气泡垫层、柔软面层组成的包装复合纸，既可以较好地抗压，又可有效防止对精密仪器的震动和刮伤。

优选的瓦楞纸层为硬质基纸，优选为三层。

优选的柔软面层的主要成分为棉纤维、多元醇及聚氨酯，还含有阳离子表面活性剂、非离子表面活性剂、石墨烯及环氧乙烯基聚合物。

本发明方案的有益效果在于：通过在瓦楞纸面涂刷粘合剂，然后贴合一层气泡垫，进一步将柔软整理液通过喷涂整理在气泡垫层上形成一层柔软面，制得了依次由瓦楞纸层、气泡垫层、柔软面层组成的包装复合纸。其中，瓦楞纸层提供良好的硬性，气泡垫层提供良好的缓冲和减震性能，柔软面层可降低摩擦系数，提供良好的平滑性。因此，由瓦楞纸层、气泡垫层、柔软面层组成的包装复合纸，既可以较好地抗压，又可有效防止对精密仪器的震动和刮伤。本发明方法所制得的复合纸可直接接触精密仪器，对精密仪器起到全面的防护作用，不需要单独的内包装层。

附图说明

为进一步明确本发明制得的包装纸的结构及压缩性能，通过附图进行说明。

附图1：本发明制得的包装复合纸的结构示意图；其中，1-瓦楞纸；2-气泡垫；3-柔软面。

附图2：实施例1和对比例1的试样的压缩试验应力应变曲线。

具体实施方式

以下通过具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明的范围仅限于以下的实例。在不脱离本发明上述方法思想的情况下,根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更,均应包含在本发明的范围内。

实施例1

S1浆状研磨物的制备：将棉纤维裁切为长度1.5cm的纤维段，与聚乙二醇400、含氟环氧乙烯基酯树脂混合，在研磨机中以650r/min的转速研磨3.5h，即可；

S2柔软整理液的制备：向浆状研磨物中加入十六烷基三甲基溴化铵、烷基酚聚氧乙烯醚、固含量为40%的聚醚型聚氨酯乳液、石墨烯，先以300r/min的转速搅拌混合12min，再以1W/cm²的超声波处理45min，即可；

S3包装复合纸的制备：在三层瓦楞纸面涂刷环氧树脂粘合剂，粘合剂的涂刷量为40g/m²，然后贴合一层气泡直径为0.65cm的气泡垫，气泡垫由SBS材质制备而成，进一步将柔软整理液通过喷涂整理在气泡垫层上形成一层柔软面，柔软整理液的喷涂量为100 g/m²，即可。三层瓦楞纸由一层底纸、一层瓦楞纸、一层面纸构成，总厚度为1.8mm，为市售产品。

十六烷基三甲基溴化铵、烷基酚聚氧乙烯醚、聚醚型聚氨酯乳液、石墨烯、棉纤维段、聚乙二醇400、含氟环氧乙烯基酯树脂的质量比为0.75：0.75：12.5：0.15：0.2：17.5：2。

实施例2

S1浆状研磨物的制备：将棉纤维裁切为长度1cm的纤维段，与聚乙二醇400、含氟环氧乙烯基酯树脂混合，在研磨机中以500r/min的转速研磨2h，即可；

S2柔软整理液的制备：向浆状研磨物中加入十八烷基二甲基苄基氯化铵、烷基胺聚氧乙烯醚、固含量为40%的聚醚型聚氨酯乳液、石墨烯，先以200r/min的转速搅拌混合5min，再以1W/cm²的超声波处理30min，即可；

S3包装复合纸的制备：在三层瓦楞纸面涂刷环氧树脂粘合剂，粘合剂的涂刷量为50g/m²，然后贴合一层气泡直径为0.5cm的气泡垫，进一步将柔软整理液通过喷涂整理在气泡垫层上形成一层柔软面，柔软整理液的喷涂量为80 g/m²，即可。三层瓦楞纸由一层底纸、一层瓦楞纸、一层面纸构成，总厚度为1.8mm，为市售产品。

十八烷基二甲基苄基氯化铵、烷基胺聚氧乙烯醚、聚醚型聚氨酯乳液、石墨烯、棉纤维段、聚乙二醇400、含氟环氧乙烯基酯树脂的质量比为0.5：0.5：15：0.1：0.3：20：1。

实施例3

S1浆状研磨物的制备：将棉纤维裁切为长度1.2cm的纤维段，与聚乙二醇400、含氟环氧乙烯基酯树脂混合，在研磨机中以600r/min的转速研磨3h，即可；

S2柔软整理液的制备：向浆状研磨物中加入十六烷基三甲基溴化铵、烷基胺聚氧乙烯醚、固含量为40%的聚醚型聚氨酯乳液、石墨烯，先以240r/min的转速搅拌混合10min，再以1W/cm²的超声波处理40min，即可；

S3包装复合纸的制备：在三层瓦楞纸面涂刷环氧树脂粘合剂，粘合剂的涂刷量为30g/m²，然后贴合一层气泡直径为0.6cm的气泡垫，进一步将柔软整理液通过喷涂整理在气泡垫层上形成一层柔软面，柔软整理液的喷涂量为90 g/m²，即可。三层瓦楞纸由一层底纸、一层瓦楞纸、一层面纸构成，总厚度为1.8mm，为市售产品。

十六烷基三甲基溴化铵、烷基胺聚氧乙烯醚、聚醚型聚氨酯乳液、石墨烯、棉纤维段、聚乙二醇400、含氟环氧乙烯基酯树脂的质量比为0.6：0.6：11：0.12：0.4：19：1.5。

实施例4

S1浆状研磨物的制备：将棉纤维裁切为长度2cm的纤维段，与聚乙二醇400、含氟环氧乙烯基酯树脂混合，在研磨机中以800r/min的转速研磨5h，即可；

S2柔软整理液的制备：向浆状研磨物中加入十八烷基二甲基苄基氯化铵、烷基酚聚氧乙烯醚、固含量为40%的聚醚型聚氨酯乳液、石墨烯，先以400r/min的转速搅拌混合20min，再以1W/cm²的超声波处理60min，即可；

S3包装复合纸的制备：在三层瓦楞纸面涂刷环氧树脂粘合剂，粘合剂的涂刷量为50-g/m²，然后贴合一层气泡直径为0.8cm的气泡垫，进一步将柔软整理液通过喷涂整理在气泡垫层上形成一层柔软面，柔软整理液的喷涂量为100 g/m²，即可。三层瓦楞纸由一层底纸、一层瓦楞纸、一层面纸构成，总厚度为1.8mm，为市售产品。

十八烷基二甲基苄基氯化铵、烷基酚聚氧乙烯醚、聚醚型聚氨酯乳液、石墨烯、棉纤维段、聚乙二醇400、含氟环氧乙烯基酯树脂的质量比为1：1：10：0.2：0.5：15：3。

实施例5

S1浆状研磨物的制备：将棉纤维裁切为长度1.8cm的纤维段，与聚乙二醇400、含氟环氧乙烯基酯树脂混合，在研磨机中以700r/min的转速研磨4h，即可；

S2柔软整理液的制备：向浆状研磨物中加入十八烷基二甲基苄基氯化铵、烷基胺聚氧乙烯醚、固含量为40%的聚醚型聚氨酯乳液、石墨烯，先以360r/min的转速搅拌混合16min，再以1W/cm²的超声波处理50min，即可；

S3包装复合纸的制备：在三层瓦楞纸面涂刷环氧树脂粘合剂，粘合剂的涂刷量为50g/m²，然后贴合一层气泡直径为0.7cm的气泡垫，进一步将柔软整理液通过喷涂整理在气泡垫层上形成一层柔软面，柔软整理液的喷涂量为80 g/m²，即可。三层瓦楞纸由一层底纸、一层瓦楞纸、一层面纸构成，总厚度为1.8mm，为市售产品。

十八烷基二甲基苄基氯化铵、烷基胺聚氧乙烯醚、聚醚型聚氨酯乳液、石墨烯、棉纤维段、聚乙二醇400、含氟环氧乙烯基酯树脂的质量比为0.9：0.9：14：0.18：0.4：16：2.6。

对比例1

只采用一层定量为120 g/m²的牛皮纸替代瓦楞纸为基板，其他原料和方法与实施例1相同。

对比例2

S1浆状研磨物的制备：将聚乙二醇400、含氟环氧乙烯基酯树脂混合，在研磨机中以650r/min的转速研磨3.5h，即可；

S2柔软整理液的制备：向浆状研磨物中加入十六烷基三甲基溴化铵、烷基酚聚氧乙烯醚、固含量为40%的聚醚型聚氨酯乳液、石墨烯，先以300r/min的转速搅拌混合12min，再以1W/cm²的超声波处理45min，即可；

S3包装复合纸的制备：在三层瓦楞纸面涂刷环氧树脂粘合剂，粘合剂的涂刷量为40g/m²，然后贴合一层气泡直径为0.65cm的气泡垫，气泡垫由SBS材质制备而成，进一步将柔软整理液通过喷涂整理在气泡垫层上形成一层柔软面，柔软整理液的喷涂量为100 g/m²，即可。三层瓦楞纸由一层底纸、一层瓦楞纸、一层面纸构成，总厚度为1.8mm，为市售产品。

十六烷基三甲基溴化铵、烷基酚聚氧乙烯醚、聚醚型聚氨酯乳液、石墨烯、聚乙二醇400、含氟环氧乙烯基酯树脂的质量比为0.75：0.75：12.5：0.15：17.5：2。

对比例2没有使用裁切的棉纤维，其包装紧密仪器容易刮花仪器。

对比例3

S1浆状研磨物的制备：将棉纤维裁切为长度1.5cm的纤维段，与聚乙二醇400、含氟环氧乙烯基酯树脂混合，在研磨机中以650r/min的转速研磨3.5h，即可；

S2柔软整理液的制备：向浆状研磨物中加入固含量为40%的聚醚型聚氨酯乳液、石墨烯，先以300r/min的转速搅拌混合12min，再以1W/cm²的超声波处理45min，即可；

S3包装复合纸的制备：在三层瓦楞纸面涂刷环氧树脂粘合剂，粘合剂的涂刷量为40g/m²，然后贴合一层气泡直径为0.65cm的气泡垫，气泡垫由SBS材质制备而成，进一步将柔软整理液通过喷涂整理在气泡垫层上形成一层柔软面，柔软整理液的喷涂量为100 g/m²，即可。三层瓦楞纸由一层底纸、一层瓦楞纸、一层面纸构成，总厚度为1.8mm，为市售产品。

聚醚型聚氨酯乳液、石墨烯、棉纤维段、聚乙二醇400、含氟环氧乙烯基酯树脂的质量比为12.5：0.15：0.2：17.5：2。

低比例3没有加入十六烷基三甲基溴化铵、烷基酚聚氧乙烯醚，柔软整理液涂层的摩擦较大，包装仪器容易被刮花。

对比例4

S1浆状研磨物的制备：将棉纤维裁切为长度1.5cm的纤维段，与聚乙二醇400、含氟环氧乙烯基酯树脂混合，在研磨机中以650r/min的转速研磨3.5h，即可；

S2柔软整理液的制备：向浆状研磨物中加入十六烷基三甲基溴化铵、烷基酚聚氧乙烯醚、固含量为40%的聚醚型聚氨酯乳液，先以300r/min的转速搅拌混合12min，再以1W/cm²的超声波处理45min，即可；

S3包装复合纸的制备：在三层瓦楞纸面涂刷环氧树脂粘合剂，粘合剂的涂刷量为40g/m²，然后贴合一层气泡直径为0.65cm的气泡垫，气泡垫由SBS材质制备而成，进一步将柔软整理液通过喷涂整理在气泡垫层上形成一层柔软面，柔软整理液的喷涂量为100 g/m²，即可。三层瓦楞纸由一层底纸、一层瓦楞纸、一层面纸构成，总厚度为1.8mm，为市售产品。

十六烷基三甲基溴化铵、烷基酚聚氧乙烯醚、聚醚型聚氨酯乳液、棉纤维段、聚乙二醇400、含氟环氧乙烯基酯树脂的质量比为0.75：0.75：12.5： 0.2：17.5：2。

对比例4没有在柔软整理液中加入石墨烯，涂层的摩擦性较大，包装仪器容易被刮花。

性能检测：

取实施例1及对比例1制得的包装纸，参考GB 8168-2008《包装用缓冲材料静态压缩试验》的A法（不进行预处理），测试步骤：（1）将试样裁为100×100mm的样品，在23℃，相对湿度为50％的环境下放置24h；（2）将4个试样叠合，用平板施加0.2kPa的压缩载荷使叠合样品结合紧密；（3）将叠合试样置于压缩试验机，以15mm/min的速度压缩，得到在适用范围内的应力应变曲线（附图2）。

由附图2中的实施例1和对比例1的包装纸在适用范围内的应力应变曲线可知。对比例1的包装纸在应力作用向，应变相对较大，尽管具有较好的缓冲防护性，但对于精密仪器，在抵抗抗压性方面性能较差。而实施例1的包装纸以瓦楞纸为基纸，瓦楞纸具有良好的硬质缓冲效果，在测试中的应力作用向，应变相对较小，表现出良好的缓冲效果和抗压性能。

以有机玻璃板（亚克力板）模拟被包装仪器，裁切实施例1-3、对比例1-4的复合包装纸样品，裁切大小为20×200mm，紧贴有机玻璃板，施加10N的刮划力，来回刮划50次，以有机玻璃班被刮化得的程度衡量耐刮划性。如表1。

表1

测试样品	刮化程度
		实施例1	无刮化纹路
实施例2	无刮化纹路
		实施例3	无刮化纹路
对比例1	无刮化纹路
		对比例2	出现密集的刮化纹路
对比例3	出现少量的刮化纹路
		对比例4	出现少量的刮化纹路