CN115678224A - 一种生物全降解可热缩卷烟包装膜材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种生物全降解可热缩卷烟包装膜材料及其制备方法。PLA(聚乳酸)使用可再生的植物资源(如玉米)所提出的淀粉原料经由糖化得到葡萄糖，通过化学合成方法合成一定分子量的聚乳酸。PBAT是己二酸丁二醇酯和对苯二甲酸丁二醇酯的共聚物，为热塑性生产物降解塑料，有良好的耐热性、抗冲击性、延展性和断裂伸长率，具有优良的生物降解性。聚羟基脂肪酸酯(PHA)为微生物合成的一种细胞内聚酯，是一种天然的高分子生物材料，其可以改善产品配方中聚乳酸(PLA)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)、生物改性淀粉、碳酸钙和生物酶等的相容性能，提高产品的热加工性能。本发明的包装膜材料可实现完全降解、且具有强度高、可热缩等优点。

Description

一种生物全降解可热缩卷烟包装膜材料及其制备方法

技术领域

本发明属于卷烟包装技术领域，具体涉及一种生物全降解可热缩卷烟包装膜材料及其制备方法。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

目前卷烟包装领域，成品条形烟从烟草公司配送至各个零售点过程中，烟草公司需根据零售点的条形烟需求数量进行打包后定点配送。由于零售户所需条形烟大小规格、数量不统一，卷烟配送包裹不统一。目前用于配送卷烟包装材料主要有三种类型，一是传统塑料膜，但其会造成环境污染；二是塑料箱，可循环使用，但其不透明，卷烟包装装载率低，容易坏，维护频繁，占用场地空间大、箱体较重，配送效率低；需回收、条烟多时不好取出，不方便使用，卷烟零售户接受度低；不可降解等；三是可降解缠绕膜，烟包采取缠绕的方式，打包配送。其存在主要问题是成本高；烟包采取缠绕的方式，不能实现热封，打包不紧；使用范围窄，目前只用于包裹标准条烟；半透明，不方便推广应用；强度低，对条烟保护较差。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供了一种生物全降解可热缩卷烟包装膜材料及其制备方法。本发明的包装膜材料可实现完全降解、且具有强度高、可热缩等优点。

为实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的第一个方面，提供了一种生物全降解可热缩卷烟包装膜材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)将聚乳酸(PLA)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)、生物改性淀粉、聚羟基脂肪酸酯(PHA)、碳酸钙、生物酶及辅料，按工艺配方比例经投料设备定量加入混配罐，充分均匀混合；

(2)将混合均匀物料输送至融料罐，对原料颗粒进行低温热融，形成糊状；

(3)将加温处理后糊状物料送入物料挤出机，并经吹膜机吹膜冷却成型，吹膜机吹出圆筒状包装膜；牵引拉伸、裁边、卷取、包装。

进一步的，步骤(1)中，各原料混合前需进行烘干，烘干温度为60℃，烘干时间为5min。

进一步的，各原料的重量份数为：聚乳酸(PLA)10-25份、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)10-22份、生物改性淀粉0.5-2份、碳酸钙0.5-3份、生物酶1-3份、聚羟基脂肪酸酯0.1-8份、辅料2.1-6.6份。

进一步的，所述辅料包括滑石粉、硬脂酸酰胺、微晶石蜡中的一种或多种。

进一步的，所述辅料的重量份数为：滑石粉2-6份、硬脂酸酰胺0.05-0.3份、微晶石蜡0.05-0.3份。

进一步的，步骤(1)中，在常温下混合，使用高速搅拌机，以500rpm转速搅拌5min。

进一步的，步骤(2)中低温热融的温度为150℃至250℃。

进一步的，步骤(3)中采用单螺杆挤出机，长径比40:1，挤出机加工温度料筒1-6区温度设定，170℃、175℃、180℃、180℃、185℃、185℃，模头1-9区温度设定：180℃、185℃、195℃、200℃、205℃、200℃、195℃、185℃、180℃，螺杆转速400-600转/分，使用自动吸料机上料。可根据对于薄膜厚度的需求灵活控制上料速度，及调节薄膜的牵伸速度，实现薄膜表面张力(表面张力25-30kg为宜)合理控制，及灵活实现物料在料筒中的滞留时间(小于5min为宜)，如果滞留时间过长，挤出的物料颜色发深或发黄，变脆，影响产品使用性能。

进一步的，全自动条烟包装机在切封环节应用热封冷切技术，夏天160°-165°，冬天180°-200°，实现不粘膜，耗电少，封口牢固，均匀美观，封切边缘整齐；在热缩环节应用热风导流技术，该技术有效避免了可降解膜因高温受热引起的纤维降解。

进一步的，生物全降解可热缩卷烟包装膜材料的厚度为25±5um。

本发明的第二个方面，提供了上述制备方法制备得到的生物全降解可热缩卷烟包装膜材料。

本发明所提供的生物全降解可热缩卷烟包装膜材料为一种高抗拉完全生物降解材料，PLA(聚乳酸)使用可再生的植物资源(如玉米)所提出的淀粉原料经由糖化得到葡萄糖，通过化学合成方法合成一定分子量的聚乳酸。PBAT是己二酸丁二醇酯和对苯二甲酸丁二醇酯的共聚物，为热塑性生产物降解塑料，有良好的耐热性、抗冲击性、延展性和断裂伸长率，具有优良的生物降解性。生物改性淀粉采用酶制剂进行的生物改性，可提高产品外观的光泽度。聚羟基脂肪酸酯(PHA)为微生物合成的一种细胞内聚酯，是一种天然的高分子生物可降解材料，其可以改善产品配方中碳酸钙和生物酶的相容性能，提高产品的热加工性能。

物料经过生物反应釜充分混合均匀，并进行低温热融后经吹塑机加工成全降解包装膜，适用用于卷烟配送包装膜厚度为25±5um，本发明所表述的包装膜厚度通用型，包括但不限于25±5um，可根据对包装膜强度、降解周期等指标要求灵活调整。

本发明所述生物全降解材料，适用于流延工艺加工薄膜制品，具有良好的韧性和优秀的抗拉性能，是轻型、快速、自动包装的优选，具有热封快、收缩比高的优点。使用后能被自然界中微生物完全降解，最终生成二氧化碳和水，直接进入土壤有机质或被植物吸收。

本发明的有益效果在于：

1、用生物全降解可热缩卷烟包装膜新材料加工的卷烟包装膜强度、柔韧性、开口性等加工和使用性能好。

2、用生物全降解可热缩卷烟包装膜新材料加工的卷烟包装膜可实现热封，打包结实，对条烟保护好；同时使用范围广，可对不同条烟标准、不同数量、不同形状大小的条烟进行打包。

3、包装膜适用于烟草公司现有PE膜包装设备，包装线基本不变，只对套膜和切封环节做小的改造即可投入使用，投资小，见效快。

4、生物全降解可热缩卷烟包装膜新材料基于生物材料改性、重组技术生产，填补了国内市场空白，环保性能好，不再需要回收能够在较短的时间内土埋完全生物降解，可促进土壤改良、环境保护等，经济和社会效益均能得到良好地体现。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1为本发明制备工艺的示意图。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

实施例1

(1)各原料混合前在60℃下烘干5min，将聚乳酸(PLA)18份、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)16份、生物改性淀粉1份、聚羟基脂肪酸酯(PHA)1份、碳酸钙0.5份、生物酶2份、滑石粉2份、硬脂酸酰胺0.1份、微晶石蜡0.1份，按工艺配方比例经投料设备定量加入混配罐，使用高速搅拌机，以500rpm转速搅拌5min充分均匀混合；

(2)将混合均匀物料输送至融料罐，对原料颗粒进行低温热融，形成糊状；

(3)将加温处理后糊状物料送入物料挤出机，采用单螺杆挤出机，长径比40:1，挤出机加工温度料筒1-6区温度设定，170℃、175℃、180℃、180℃、185℃、185℃，模头1-9区温度设定：180℃、185℃、195℃、200℃、205℃、200℃、195℃、185℃、180℃，螺杆转速400-600转/分，使用自动吸料机上料。经吹膜机吹膜冷却成型，吹膜机吹出圆筒状包装膜；牵引拉伸、裁边、卷取、包装。

其具体的制备工艺如图1所示。

所制备得到的卷烟包装膜具备一定的抗张强度，可承担5kg的重量，透明，满足热合温度160℃左右，具备柔韧性，加热后可缩紧。

实施例2

(1)各原料混合前在60℃下烘干5min，将聚乳酸(PLA)20份、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)16份、生物改性淀粉1份、聚羟基脂肪酸酯(PHA)2份、碳酸钙1份、生物酶2份、滑石粉2份、硬脂酸酰胺0.2份及辅料，按工艺配方比例经投料设备定量加入混配罐，使用高速搅拌机，以500rpm转速搅拌5min充分均匀混合；

(2)将混合均匀物料输送至融料罐，对原料颗粒进行低温热融，形成糊状；

(3)将加温处理后糊状物料送入物料挤出机，采用单螺杆挤出机，长径比40:1，挤出机加工温度料筒1-6区温度设定，170℃、175℃、180℃、180℃、185℃、185℃，模头1-9区温度设定：180℃、185℃、195℃、200℃、205℃、200℃、195℃、185℃、180℃，螺杆转速400-600转/分，使用自动吸料机上料。经吹膜机吹膜冷却成型，吹膜机吹出圆筒状包装膜；牵引拉伸、裁边、卷取、包装。

实施例3

(1)各原料混合前在60℃下烘干5min，将聚乳酸(PLA)25份、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)20份、生物改性淀粉1份、聚羟基脂肪酸酯(PHA)2份、碳酸钙0.5份、生物酶1份、滑石粉2份、硬脂酸酰胺0.1份、微晶石蜡0.2份及辅料，按工艺配方比例经投料设备定量加入混配罐，使用高速搅拌机，以500rpm转速搅拌5min充分均匀混合；

(2)将混合均匀物料输送至融料罐，对原料颗粒进行低温热融，形成糊状；

(3)将加温处理后糊状物料送入物料挤出机，采用单螺杆挤出机，长径比40:1，挤出机加工温度料筒1-6区温度设定，170℃、175℃、180℃、180℃、185℃、185℃，模头1-9区温度设定：180℃、185℃、195℃、200℃、205℃、200℃、195℃、185℃、180℃，螺杆转速400-600转/分，使用自动吸料机上料。经吹膜机吹膜冷却成型，吹膜机吹出圆筒状包装膜；牵引拉伸、裁边、卷取、包装。

最后应该说明的是，以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。上述虽然对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种生物全降解可热缩卷烟包装膜材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)将聚乳酸(PLA)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)、生物改性淀粉、聚羟基脂肪酸酯(PHA)及辅料，按工艺配方比例经投料设备定量加入混配罐，充分均匀混合；

(2)将混合均匀物料输送至融料罐，对原料颗粒进行低温热融，形成糊状；

(3)将加温处理后糊状物料送入物料挤出机，并经吹膜机吹膜冷却成型，吹膜机吹出圆筒状包装膜；牵引拉伸、裁边、卷取、包装。

2.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，步骤(1)中，各原料混合前需进行烘干，烘干温度为60℃，烘干时间为5min。

3.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，各原料的重量份数为：聚乳酸(PLA)10-25份、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)10-22份、生物改性淀粉0.5-2份、聚羟基脂肪酸酯0.1-8份、碳酸钙0.5-3份、生物酶1-3份、辅料2.1-6.6份。

4.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述辅料包括滑石粉、硬脂酸酰胺、微晶石蜡中的一种或多种；所述辅料的重量份数为：滑石粉2-6、硬脂酸酰胺0.05-0.3份、微晶石蜡0.05-0.3份。

5.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，步骤(1)中，在常温下混合，使用高速搅拌机，以500rpm转速搅拌5min。

6.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，步骤(2)中低温热融的温度为150℃至250℃。

7.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，步骤(3)中采用单螺杆挤出机，长径比40:1，挤出机加工温度料筒1-6区温度设定，170℃、175℃、180℃、180℃、185℃、185℃，模头1-9区温度设定：180℃、185℃、195℃、200℃、205℃、200℃、195℃、185℃、180℃，螺杆转速400-600转/分，使用自动吸料机上料。

8.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，全自动条烟包装机在切封环节应用热封冷切技术，夏天160°-165°，冬天180°-200°。

9.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，生物全降解可热缩卷烟包装膜材料的厚度为25±5um。

10.根据上述权利要求任一项所述制备方法制备得到的生物全降解可热缩卷烟包装膜材料。

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