CN101797999A - 一种表面涂布热封层的天然纤维素烟用包装薄膜 - Google Patents

Abstract

一种表面涂布热封层的天然纤维素烟用包装薄膜，由天然纤维素制的基层和表面的改性淀粉塑料热封涂布层构成；采用挤出机将改性淀粉塑料加热融熔塑化后挤出涂布在天然纤维素基材表面，形成具有单面热封涂布层或双面热封涂布层的天然纤维素烟用包装薄膜，该烟用包装薄膜的天然纤维素薄膜采用环境友好的溶剂法生产，挤出涂布采用无污染挤出涂布工艺，是一种可生物降解，有利于环境保护的绿色烟用包装材料。

Description

一种表面涂布热封层的天然纤维素烟用包装薄膜

技术领域：

本发明涉及一种烟用包装薄膜，特别是一种表面涂布热封层的天然纤维素烟用包装薄膜及其生产方法。该涂布薄膜具有可生物降解和环境友好特点，是一种应用于卷烟条包的绿色包装材料。

背景技术：

近年来，随着我国卷烟包装技术水平的发展，对包装卷烟的材料提出了更高的环保要求。烟用包装膜目前主要为双向拉伸聚丙烯烟用包装膜，该包装膜的聚丙烯材料制备为生物不可降解材料，废弃后已成为一种对环境造成危害的包装材料。烟用包装薄膜第一代为玻璃纸，由于生产的环境问题，被第二代的双拉伸聚丙烯薄膜BOPP替代，如今双向拉伸聚丙烯薄膜已成为烟用包装膜的主流，但存在不可生物降解的环保问题，第三代烟用包装薄膜为在BOPP上用聚偏二氯乙烯涂覆膜，但由于成本高及环保问题，如燃烧产生二恶莫及再生回收困难等，应用受到更大限制。

为了解决目前烟用塑料包装薄不可生物降解的环保问题。CN101607617A介绍了一种可降解的BOPP包装膜及其制法，该包装膜尽管比传统的BOPP膜降解较快，但并不是全生物降解薄膜，应用存在一定问题。CN101260195A公开了降解聚丙烯塑料香烟包装，该香烟包装膜是在聚丙烯中添加了光敏剂和二氧化钛，尽管其在一定程度上可加快聚丙烯的降解，但由于添加光敏剂，成本高，且不属于完全生物降解材料，应用也受到限制。为适应国内外卷烟包装薄膜材料对环保的要求，开发烟用生物降解包装薄膜受到了卷烟企业的重视与关注。其中由溶剂法产生的天然纤维素包装薄膜是一种开发应用的绿色包装材料。其以丰富的原料来源，生产工艺简单，在整个生产过程无污染，产品在透明度、强度和化学稳定性和环保等方面都较早期的玻璃纸为好，且为生物降解材料，现已应用于食品和药品的绿色包装，但作为烟用包装薄膜应用，其存在热封性和阻隔性不足的缺点。如果对天然纤维薄膜进行表面改性为可热封，其将成为目前烟用包装材料的替代环保产品，解决目前烟用包装材料聚丙烯的环保问题，成为第四代烟用条包包装绿色包装材料。

发明内容：

本发明的目的在于克服上述现在烟用包装薄膜技术的不足，提供一种原料来源于非石化的天然纤维素，并在其表面涂布改性淀粉塑料热封层的烟用包装薄膜。该烟用包装薄膜的天然纤维素薄膜采用环境友好的溶剂法生产，挤出涂布采用无污染挤出涂布工艺，是一种可生物降解，有利于环境保护的绿色烟用包装材料。

本发明的目的是这样实现的：

一种表面涂布热封层的天然纤维素烟用包装薄膜，由天然纤维素制的基层和表面的改性淀粉塑料热封涂布层构成；基层为溶剂法制备的天然纤维素薄膜，在天然纤维素基层上和/或下表面挤出涂布可生物降解的改性淀粉塑料涂布热封层，以改善天然纤维素薄膜在热封性和阻隔性方面存在的不足。经表面涂布处理的天然纤维素烟用包装薄膜，其基层厚度为7-25μm，涂布热封层厚度为1.5-5μm。制成的烟用包装薄膜在性能上符合烟用包装薄膜的性能要求，并且其与传统的BOPP薄膜相比，由于采用了可再生的天然纤维素和淀粉材料，具有生物降解功能，符合环境友好产品的技术要求，为环境友好材料。其在替代BOPP烟用包装薄膜上，解决了目前BOPP因膜原料来源为不可再生的石化材料以及其不可生物降解的环保问题。

上述的天然纤维素烟用包装薄膜，其特征在于基层的天然纤维素为麻纤维素，如大麻、亚麻、苎麻或黄麻；或是竹纤维素或是烟杆纤维素，选用它们的一种或几种混合物，其中以麻纤维素或烟杆纤维素为好，并以两者并用为佳。

上述的改性淀粉塑料涂布热封层为可生物降解的改性淀粉塑料，改性淀粉塑料的基材为木薯淀粉、芭蕉芋淀粉或魔芋粉。这些淀粉采用共混改性制备，以满足烟用包装薄膜的热封性和阻隔性要求，同时具备生物可降解性能。涂布热封层的厚度根据需要可进行调整，涂布热封层可以单面涂布或双面涂布，并且采用环境友好的挤出涂布工艺进行涂布。获得的烟用包装薄膜为包括基层和热封层在内的二层结构或三层结构，热封层分布在基层的一面或两面，烟用包装薄膜的厚度在10-35μm之间，各项性能符合条烟用包装薄膜的技术要求。由于其可生物降解，环保性符合我国降解塑料产品技术要求，并满足欧盟EN13432和美国ASTMD6400的对可生物降解与堆肥塑料的环保要求。该烟膜为以可再生资源为主原料的环境友好烟用包装薄膜，这种薄膜除用于烟草行业外，也可应用于食品和医药包装。

上述的表面涂布热封层的天然纤维素包装薄膜，它由以下步骤来生产：

1、纤维素溶解

首先是天然纤维素溶解，天然纤维素选用麻纤维、竹纤维素或烟杆纤维素浆粕。溶剂选用N-甲基吗啉-N-氧化物NMMO水溶液，体积浓度为50％，通过蒸发浓缩至浓度为8-16％后与天然纤维素在温度为80-125℃混合搅拌至溶胀，除去过量的水分，溶解时间0.5-2小时，使纤维素溶解至成为纤维素溶液。

2、基膜制备

溶解后的天然纤维素溶液，通过管道送入挤出机，由挤出机的口模或缝隙挤出管膜或平膜，以挤出管膜为佳。挤出机通过吹胀和拉伸挤出管膜，并进入凝固浴中先冷却，然后水洗增塑和干燥，制成双向拉伸纤维素薄膜基材，挤出薄膜的厚度控制在7-25μm之间，挤出机模的温度为80-100℃，溶剂NMMO返回溶解系统循环利用。

3、挤出涂布

采用挤出机将改性淀粉塑料加热融熔塑化后由机头挤出涂布在天然纤维素基材表面，涂布材料粘贴在纤维素基材上面，形成表面具有涂布热封层的天然纤维素烟用包装薄膜。挤出涂布的挤出模头根据需要设置为单流道或双流道，以挤出涂布具有单面热封涂布层或双面热封涂布层的天然纤维素烟用包装薄膜。挤出涂布的改性淀粉塑料为改性木薯淀粉、芭蕉芋淀粉或魔芋粉，并经过共混改性处理制备。涂布层的挤出涂布温度在100-175℃之间，以145℃为佳。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、原材料为可再生资源

原材料为来源广泛天然可再生纤维素，其成本低、可生物降解，避免目前使用的BOPP为石化原料，节约了不可再生石油资源，同时在纤维素表面的热封材料也为可再生资源淀粉，属于低碳产品。

2、生产工艺简单实用

该天然纤维素烟用包装薄膜生产采用环境友好的溶剂法制膜和挤出涂布工艺，生产过程简单方便实用。而不像BOPP烟膜的生产要从石油炼制、聚丙烯合成以及挤出吹膜并表面涂布改性那么多的工序。

3、产品性能优良

产品独特的表面上、下挤出涂布热封层结构设计，使天然纤维素薄膜在烟草工业上烟膜得以实际应用。

4、使用后环境友好

烟膜使用丢弃后，由于其生物可降解性，不会造成对环境的影响，克服了目前使用的BOPP薄膜不可生物降解而存在的环保问题。

附图说明

图1为单面热封涂布层天然纤维素烟用包装薄膜结构图。

图2为双面热封涂布层天然纤维素烟用包装薄膜结构图。

图3为本明的生产工艺流程图。

图中标号为：1、天然纤维素基层；2、改性淀粉塑料热封涂布层。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进一步说明，但并不代表对本发明公开内容的限定。

实施例1：

以麻纤维素为基层材料，麻类为大麻纤维素，溶剂为N-甲基吗啉-N-氧化物水溶液中，大麻纤维素为云南大麻股份有限公司产品；溶剂N-甲基吗啉-N-氧化物水溶液为德国巴斯夫(BASF)公司产品，蒸发浓缩至浓度为8-16％后与天然纤维素在温度为90-100℃混合搅拌至溶胀，除去过量的水分，溶解时间0.5-2小时，使纤维素溶解至成为纤维素溶液。将纤维素溶液通过管道输送进入挤出机挤出吹塑拉伸制为麻纤维素基薄膜。挤出机模温度为90℃-100℃，挤出的纤维素薄膜先通过40℃的水浴冷却，再通过水洗、干燥和增塑为待涂布的纤维素薄膜。纤维素薄膜的增塑剂为甘油。薄膜生产选用奥地利Lenzing公司的天然纤维素薄膜制备生产设备。

制备好的麻纤维素基材经过平整拉伸和预热处理后单独或在线与挤出涂布设备挤出的改性木薯淀粉塑料完成挤出涂布处理，木薯淀粉为云南河口淀粉厂产品，挤出机的涂布温度为145℃，涂布后的麻纤维素基薄膜再经过冷却卷取即为产品。挤出涂布机选用常州涂塑机械有限公司的生产设备。

该表面涂布热封层烟用包装薄膜，基层厚度为15μm，涂布层厚度为3μm，单层涂布，总厚度为18μm，为单面具有热封涂布层的麻纤维素烟用包装薄膜，符合烟用包装薄膜的使用要求，并在废弃后生物降解，不会造成对环境的危害。

实施例2：

纤维素选用竹纤维素，四川华盛纸业有限公司产品，魔芋改性淀粉为云南富源农产品有限公司产品，制备工艺同实施例1。制成的烟用包装薄膜产品的总厚度为22μm，其中基层竹纤维素薄膜为18μm，单面涂布，魔芋改性淀粉塑料涂层厚度为4μm。

实施例3：

纤维素选用麻纤维素和烟杆纤维素以5∶5质量份混配，改性淀粉为芭蕉芋淀粉塑料。芭蕉芋淀粉为云南文山田丰农资公司出产，烟杆纤维素本公司自制。表面热封涂布为双层涂布，单面涂布厚度为2μm，上下涂布厚度为4μm，基层纤维薄膜为16μm，烟用包装薄膜总厚度为20μm，其它制备条件同实施例1。

Claims (5)

1.一种表面涂布热封层的天然纤维素烟用包装薄膜，其特征在于由天然纤维素制的基层和表面的改性淀粉塑料热封涂布层构成；基层为溶剂法制备的天然纤维素薄膜，在天然纤维素基层上和/或下表面挤出涂布可生物降解的改性淀粉塑料涂布热封层；经表面涂布处理的天然纤维素烟用包装薄膜，其基层厚度为7-25μm，涂布热封层厚度为1.5-5μm。

2.根据权利要求1所述的天然纤维素烟用包装薄膜，其特征在于作为基层的天然纤维素为麻纤维素或竹纤维素或烟杆纤维素一种或几种混合物。

3.根据权利要求1所述的天然纤维素烟用包装薄膜，其特征在于改性淀粉塑料涂布热封层为可生物降解的改性淀粉塑料，改性淀粉塑料的基材为木薯淀粉、芭蕉芋淀粉或魔芋粉，采用共混改性制备。

4.根据权利要求1所述的天然纤维素烟用包装薄膜，其特征在于制得的烟用包装薄膜为包括基层和涂布热封层在内的二层结构或三层结构，涂布热封层分布在基层的一面或两面，烟用包装薄膜的厚度在10-35μm之间。

5.根据权利要求1所述的表面涂布热封层的天然纤维素包装薄膜通过以下步骤制备：

1)、纤维素溶解

首先是天然纤维素溶解，天然纤维素选用麻纤维、竹纤维素或烟杆纤维素浆粕。溶剂选用N-甲基吗啉-N-氧化物NMMO水溶液，体积浓度为50％，通过蒸发浓缩至浓度为8-16％后与天然纤维素在温度为80-125℃混合搅拌至溶胀，除去过量的水分，溶解时间0.5-2小时，使纤维素溶解至成为纤维素溶液；

2)、基膜制备

溶解后的天然纤维素溶液，通过管道送入挤出机，由挤出机的口模或缝隙挤出管膜或平膜，并进入凝固浴中先冷却，然后水洗增塑和干燥，制成双向拉伸纤维素薄膜基材，挤出机模的温度为80-100℃；

3)、挤出涂布

采用挤出机将改性淀粉塑料加热融熔塑化后挤出涂布在天然纤维素基材表面，形成具有单面热封涂布层或双面热封涂布层的天然纤维素烟用包装薄膜，涂布层的挤出涂布温度在100-175℃之间。

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