CN113043697A - 一种新型可生物降解的冷冻产品包装膜袋 - Google Patents

一种新型可生物降解的冷冻产品包装膜袋 Download PDF

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Abstract

本发明涉及可降解包装膜袋技术领域，尤其涉及一种新型可生物降解的冷冻产品包装膜袋，所述包装膜袋由外层的可降解热封膜与内层的纤维素膜无溶剂复合而成：可降解热封膜由质量占比60％的PBAT和质量占比40％的PLA组成；纤维素膜由质量占比30％的聚酯多元醇、50％的脂肪族聚酯以及20％的聚乙烯醇聚合制得，本发明解决了冷冻复合膜袋不可降解，对环境危害大的问题，本包装膜袋的提出，可降解的材料特性降低了对环境的污染，同时现代包装机走机要求和材料冷冻功能要求，适宜推广使用。

Description

一种新型可生物降解的冷冻产品包装膜袋
技术领域
本发明涉及可降解包装膜袋技术领域，尤其涉及一种新型可生物降解的冷冻产品包装膜袋。
背景技术
塑料包装膜袋在市场上所占的份额越来越大，已经广泛地应用于食品、医药、化工等领域，其中又以食品包装所质量占比例最大，比如冷冻食品包装，这些产品给人们的生活带来了极大的便利。但是，包装膜袋大都通过聚乙烯或者聚丙烯材料制得，这样的材料在自然环境下难以降解，会对环境产生一定的影响。
目前市场上冷冻复合膜袋采用PET、聚乙烯、聚丙烯等石油基材料作为印刷膜和热封膜，冷冻复合膜袋材料最大弊端是不可降解，并且石油储量有限，属于非再生能源。冷冻复合膜袋废弃后形成白色污染，需要上百年才能崩解为微塑料，微塑料污染地下水、海洋、土壤，最终对人类持续发展产生不利影响。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的冷冻复合膜袋不可降解，对环境危害大的缺点，而提出的一种新型可生物降解的冷冻产品包装膜袋。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种新型可生物降解的冷冻产品包装膜袋，所述包装膜袋由外层的可降解热封膜与内层的纤维素膜无溶剂复合而成：
可降解热封膜由质量占比为60％的PBAT和质量占比40％的PLA组成；
纤维素膜由质量占比30％的聚酯多元醇、50％的脂肪族聚酯以及20％的聚乙烯醇聚合制得；
聚酯多元醇选自聚己内酯系聚酯多元醇、饱和脂肪族聚酯多元醇以及不饱和脂肪族聚酯多元醇中的一种或者多种；
脂肪族聚酯选自聚丁二酸丁二醇酯。
聚乙烯醇选择完全醇解型和部分醇解型中的一种或两种。
优选的，所述可降解热封膜由质量占比80％的PBAT和质量占比20％的PLA组成。
优选的，所述聚酯多元醇为聚己内酯系聚酯多元醇和饱和脂肪族聚酯多元醇的聚合物，且聚己内酯系聚酯多元醇、脂肪族聚酯多元醇的质量比为(2.5～4)：1。
优选的，所述聚酯多元醇为聚己内酯系聚酯多元醇和不饱和脂肪族聚酯多元醇的聚合物，且聚己内酯系聚酯多元醇、不饱和脂肪族聚酯多元醇的聚合物的质量比为(1.8～3.6)：1。
优选的，所述聚酯多元醇为聚己内酯系聚酯多元醇、饱和脂肪族聚酯多元醇以及不饱和脂肪族聚酯多元醇的聚合物，其中，聚己内酯系聚酯多元醇、饱和脂肪族聚酯多元醇、不饱和脂肪族聚酯多元醇的质量比为(3.2～3.6)：1：(1.8～2.6)。
优选的，所述聚乙烯醇为部分醇解型烯醇，且聚乙烯醇为聚乙烯醇17－88。
优选的，所述聚乙烯醇为完全醇解型烯醇，且聚乙烯醇为聚乙烯醇17－99。
一种新型可生物降解的冷冻产品包装膜袋的制备方法，包括以下步骤：
S1、按量分别称取原料PBAT和PLA，备用；
S2、将上述原料投入反应釜中，升温至120℃后开始由磁力棒将其搅拌均匀，得到PBAT和PLA聚合物；
S3、将PBAT和PLA聚合物在吹膜机上制备可生物降解热封膜；
S4、再分别称取原料聚酯多元醇、脂肪族聚酯以及聚乙烯醇，备用；
S5、将S4中的原料溶解在溶剂中，充分搅拌，制得纤维素溶液；
S6、将纤维素溶液在板上刮膜，用凝固剂凝固后洗净干燥，制得纤维素膜；
S7、将纤维素膜印刷在可降解热封膜的内侧，得到产物A；
S8、利用复合挤出机将产物A无溶剂复合成型并挤出，得产物B；
S9、产物B进行恒温熟化，得熟化过程的产物C；
S10、利用分切机对产物C进行分切操作，并按照规格要求制作预制袋。
优选的，所述熟化过程的温度为36℃-40℃，且熟化时间为48h。
本发明的有益效果是：
1、整个包装膜袋上不可降解的材料质量占比极低，有利于环境的保护。
2、包装膜袋内聚酯多元醇的添加，可以有效提高膜袋抗冷冻能力，有利于后续冷冻产品的包装使用。
综上所述，通过本方案提出的包装膜袋，解决了冷冻复合膜袋不可降解，对环境危害大的问题，本包装膜袋的提出，可降解的材料特性降低了对环境的污染，同时满足现代包装机走机要求和材料冷冻功能要求，适宜推广使用。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
本实施例一
一种新型可生物降解的冷冻产品包装膜袋，包装膜袋由外层的可降解热封膜与内层的纤维素膜无溶剂复合而成：
可降解热封膜由质量占比60％的PBAT和质量占比40％的PLA组成；
纤维素膜由质量占比30％的聚酯多元醇、50％的脂肪族聚酯以及20％的聚乙烯醇聚合制得；
其中，聚酯多元醇为聚己内酯系聚酯多元醇和饱和脂肪族聚酯多元醇的聚合物，且聚己内酯系聚酯多元醇：脂肪族聚酯多元醇＝3：1；
脂肪族聚酯选自聚丁二酸丁二醇酯。
聚乙烯醇为部分醇解型烯醇，且聚乙烯醇为聚乙烯醇17－88。
一种新型可生物降解的冷冻产品包装膜袋的制备方法，包括以下步骤：
S1、按量分别称取原料PBAT和PLA，备用；
S2、将上述原料投入反应釜中，升温至120℃后开始由磁力棒将其搅拌均匀，得到PBAT和PLA聚合物；
S3、将PBAT和PLA聚合物在吹膜机上制备可生物降解热封膜；
S4、再分别称取原料聚酯多元醇、脂肪族聚酯以及聚乙烯醇，备用；
S5、将S4中的原料溶解在溶剂中，充分搅拌，制得纤维素溶液；
S6、将纤维素溶液在板上刮膜，用凝固剂凝固后洗净干燥，制得纤维素膜；
S7、将纤维素膜印刷在可降解热封膜的内侧，得到产物A；
S8、利用复合挤出机将产物A无溶剂复合成型并挤出，得产物B；
S9、产物B进行恒温熟化，得熟化过程产物C；
S10、利用分切机对产物C进行分切操作，并按照规格要求制作预制袋，熟化过程的温度为36℃，且熟化时间为48h。
本对比例一
一种新型可生物降解的冷冻产品包装膜袋，包装膜袋由外层的可降解热封膜与内层的纤维素膜无溶剂复合而成：
可降解热封膜由质量占比80％的PBAT和质量占比20％的PLA组成；
纤维素膜由质量占比30％的聚酯多元醇、50％的脂肪族聚酯以及20％的聚乙烯醇聚合制得；
其中，聚酯多元醇为聚己内酯系聚酯多元醇和饱和脂肪族聚酯多元醇的聚合物，且聚己内酯系聚酯多元醇：脂肪族聚酯多元醇＝3：1；
脂肪族聚酯选自聚丁二酸丁二醇酯。
聚乙烯醇为部分醇解型烯醇，且聚乙烯醇为聚乙烯醇17－88。
一种新型可生物降解的冷冻产品包装膜袋的制备方法，包括以下步骤：
S1、按量分别称取原料PBAT和PLA，备用；
S2、将上述原料投入反应釜中，升温至120℃后开始由磁力棒将其搅拌均匀，得到PBAT和PLA聚合物；
S3、将PBAT和PLA聚合物在吹膜机上制备可生物降解热封膜；
S4、再分别称取原料聚酯多元醇、脂肪族聚酯以及聚乙烯醇，备用；
S5、将S4中的原料溶解在溶剂中，充分搅拌，制得纤维素溶液；
S6、将纤维素溶液在板上刮膜，用凝固剂凝固后洗净干燥，制得纤维素膜；
S7、将纤维素膜印刷在可降解热封膜的内侧，得到产物A；
S8、利用复合挤出机将产物A无溶剂复合成型并挤出，得产物B；
S9、产物B进行恒温熟化，得熟化过程产物C；
S10、利用分切机对产物C进行分切操作，并按照规格要求制作预制袋，熟化过程的温度为36℃，且熟化时间为48h。
本实施例二
一种新型可生物降解的冷冻产品包装膜袋，包装膜袋由外层的可降解热封膜与内层的纤维素膜无溶剂复合而成：
可降解热封膜由质量占比60％的PBAT和质量占比40％的PLA组成；
纤维素膜由质量占比30％的聚酯多元醇、50％的脂肪族聚酯以及20％的聚乙烯醇聚合制得；
其中，聚酯多元醇为聚己内酯系聚酯多元醇和不饱和脂肪族聚酯多元醇的聚合物，且聚己内酯系聚酯多元醇：不饱和脂肪族聚酯多元醇的聚合物＝2：1；
脂肪族聚酯选自聚丁二酸丁二醇酯。
聚乙烯醇为部分醇解型烯醇，且聚乙烯醇为聚乙烯醇17－88。
一种新型可生物降解的冷冻产品包装膜袋的制备方法，包括以下步骤：
S1、按量分别称取原料PBAT和PLA，备用；
S2、将上述原料投入反应釜中，升温至120℃后开始由磁力棒将其搅拌均匀，得到PBAT和PLA聚合物；
S3、将PBAT和PLA聚合物在吹膜机上制备可生物降解热封膜；
S4、再分别称取原料聚酯多元醇、脂肪族聚酯以及聚乙烯醇，备用；
S5、将S4中的原料溶解在溶剂中，充分搅拌，制得纤维素溶液；
S6、将纤维素溶液在板上刮膜，用凝固剂凝固后洗净干燥，制得纤维素膜；
S7、将纤维素膜印刷在可降解热封膜的内侧，得到产物A；
S8、利用复合挤出机将产物A无溶剂复合成型并挤出，得产物B；
S9、产物B进行恒温熟化，得熟化过程产物C；
S10、利用分切机对产物C进行分切操作，并按照规格要求制作预制袋，熟化过程的温度为36℃，且熟化时间为48h。
本对比例二(不添加聚己内酯系聚酯多元醇和不饱和脂肪族聚酯多元醇的聚合物)
一种新型可生物降解的冷冻产品包装膜袋，包装膜袋由外层的可降解热封膜与内层的纤维素膜无溶剂复合而成：
可降解热封膜由质量占比60％的PBAT和质量占比40％的PLA组成；
纤维素膜由脂肪族聚酯和聚乙烯醇按照2.5:1的配比聚合；
脂肪族聚酯选自聚丁二酸丁二醇酯。
聚乙烯醇为部分醇解型烯醇，且聚乙烯醇为聚乙烯醇17－88。
一种新型可生物降解的冷冻产品包装膜袋的制备方法，包括以下步骤：
S1、按量分别称取原料PBAT和PLA，备用；
S2、将上述原料投入反应釜中，升温至120℃后开始由磁力棒将其搅拌均匀，得到PBAT和PLA聚合物；
S3、将PBAT和PLA聚合物在吹膜机上制备可生物降解热封膜；
S4、再分别称取原料聚酯多元醇、脂肪族聚酯以及聚乙烯醇，备用；
S5、将S4中的原料溶解在溶剂中，充分搅拌，制得纤维素溶液；
S6、将纤维素溶液在板上刮膜，用凝固剂凝固后洗净干燥，制得纤维素膜；
S7、将纤维素膜印刷在可降解热封膜的内侧，得到产物A；
S8、利用复合挤出机将产物A无溶剂复合成型并挤出，得产物B；
S9、产物B进行恒温熟化，得熟化过程产物C；
S10、利用分切机对产物C进行分切操作，并按照规格要求制作预制袋，熟化过程的温度为36℃，且熟化时间为48h。
本实施例三中，一种新型可生物降解的冷冻产品包装膜袋，包装膜袋由外层的可降解热封膜与内层的纤维素膜无溶剂复合而成：
可降解热封膜由质量占比60％的PBAT和质量占比40％的PLA组成；
纤维素膜由质量占比30％的聚酯多元醇、50％的脂肪族聚酯以及20％的聚乙烯醇聚合制得；
其中，聚酯多元醇为聚己内酯系聚酯多元醇、饱和脂肪族聚酯多元醇以及不饱和脂肪族聚酯多元醇的聚合物，且聚己内酯系聚酯多元醇：饱和脂肪族聚酯多元醇：不饱和脂肪族聚酯多元醇＝3.2：1：2；
脂肪族聚酯选自聚丁二酸丁二醇酯。
聚乙烯醇为完全醇解型烯醇，且聚乙烯醇为聚乙烯醇17－99。
一种新型可生物降解的冷冻产品包装膜袋的制备方法，包括以下步骤：
S1、按量分别称取原料PBAT和PLA，备用；
S2、将上述原料投入反应釜中，升温至120℃后开始由磁力棒将其搅拌均匀，得到PBAT和PLA聚合物；
S3、将PBAT和PLA聚合物在吹膜机上制备可生物降解热封膜；
S4、再分别称取原料聚酯多元醇、脂肪族聚酯以及聚乙烯醇，备用；
S5、将S4中的原料溶解在溶剂中，充分搅拌，制得纤维素溶液；
S6、将纤维素溶液在板上刮膜，用凝固剂凝固后洗净干燥，制得纤维素膜；
S7、将纤维素膜印刷在可降解热封膜的内侧，得到产物A；
S8、利用复合挤出机将产物A无溶剂复合成型并挤出，得产物B；
S9、产物B进行恒温熟化，得熟化过程产物C；
S10、利用分切机对产物C进行分切操作，并按照规格要求制作预制袋，熟化过程的温度为36℃，且熟化时间为48h。
本对比例三(不添加聚己内酯系聚酯多元醇、饱和脂肪族聚酯多元醇以及不饱和脂肪族聚酯多元醇的聚合物)
一种新型可生物降解的冷冻产品包装膜袋，包装膜袋由外层的可降解热封膜与内层的纤维素膜无溶剂复合而成：
可降解热封膜由质量占比60％的PBAT和质量占比40％的PLA组成；
纤维素膜由质量占比30％的聚酯多元醇、50％的脂肪族聚酯以及20％的聚乙烯醇聚合制得；
其中，脂肪族聚酯选自聚丁二酸丁二醇酯。
聚乙烯醇为完全醇解型烯醇，且聚乙烯醇为聚乙烯醇17－99。
一种新型可生物降解的冷冻产品包装膜袋的制备方法，包括以下步骤：
S1、按量分别称取原料PBAT和PLA，备用；
S2、将上述原料投入反应釜中，升温至120℃后开始由磁力棒将其搅拌均匀，得到PBAT和PLA聚合物；
S3、将PBAT和PLA聚合物在吹膜机上制备可生物降解热封膜；
S4、再分别称取原料聚酯多元醇、脂肪族聚酯以及聚乙烯醇，备用；
S5、将S4中的原料溶解在溶剂中，充分搅拌，制得纤维素溶液；
S6、将纤维素溶液在板上刮膜，用凝固剂凝固后洗净干燥，制得纤维素膜；
S7、将纤维素膜印刷在可降解热封膜的内侧，得到产物A；
S8、利用复合挤出机将产物A无溶剂复合成型并挤出，得产物B；
S9、产物B进行恒温熟化，得熟化过程产物C；
S10、利用分切机对产物C进行分切操作，并按照规格要求制作预制袋，熟化过程的温度为36℃，且熟化时间为48h。
综合以上实施例并制得如下表格：
Figure BDA0002981349500000111
Figure BDA0002981349500000121
根据以上参数并依照降解周期、抗冷冻变形周期、环境(温度、时间、酸碱度、湿度)等因素进行实验，获得数据并制作如下数据表：
Figure BDA0002981349500000122
Figure BDA0002981349500000131
(其中：降解率＝降解后包装膜袋面积/原包装膜袋面积；冷冻变形：×；冷冻不变形：√。)
由上表数据可以获知：本新型可生物降解的冷冻产品包装膜袋在实际生活使用中，降解周期与其所处的环境有关。本可降解的包装膜袋中添加的可降解材料PBAT和PLA，能够最大化地满足包装膜袋降解需求，且大大加快包装膜袋的降解速率。同时，由于本包装膜袋需要应用到冷冻食品的包装上，因此，聚酯多元醇的添加，可以大大提高包装膜袋的抗冷冻能力，有利于后续冷冻产品的包装使用，综上所述，可降解的材料特性降低了对环境的污染，同时满足现代包装机走机要求和材料冷冻功能要求。
在此，根据国标GB/T 27850-2011的要求，依据GB/T 21803的指导方法设计测定包装膜袋溶解性的有机碳，根据以上实施例以及对比例的制作方法制得的包装膜袋，使用不含抑制毒性物质(如Cu2+)的高纯度去离子水或者蒸馏水，确保水中有机碳含量不高于包装膜袋DOC浓度的10％，同系列试验使用同一批水。
操作方法：将上述实施例和对比例中的包装膜袋分别编号1～6，分批次将各个包装膜袋依次送入过滤器和滤膜过滤，舍去最初的滤出液，保留10ml-20ml供碳分析，最后用有机碳分析仪测定DOC浓度情况并记录于下表：
试验标记 DOC浓度(％)
1 13.2
2 10.5
3 9.8
4 10.6
5 8.6
6 9.2
由上表可知，实施例和对比例中的包装膜袋在不同的可降解热封膜与纤维素膜配比中，其测定的DOC浓度是不同的。纤维素膜由质量占比30％的聚酯多元醇、50％的脂肪族聚酯以及20％的聚乙烯醇聚合制得的包装膜袋的效果最好。由此可见，在配方中加入聚己内酯系聚酯多元醇、饱和脂肪族聚酯多元醇以及不饱和脂肪族聚酯多元醇的聚合物，能够大大提高包装膜袋的可降解性能。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种新型可生物降解的冷冻产品包装膜袋，其特征在于，所述包装膜袋由外层的可降解热封膜与内层的纤维素膜无溶剂复合而成：
可降解热封膜由质量占比为60％的PBAT和质量占比40％的PLA组成；
纤维素膜由质量占比30％的聚酯多元醇、50％的脂肪族聚酯以及20％的聚乙烯醇聚合制得；
聚酯多元醇选自聚己内酯系聚酯多元醇、饱和脂肪族聚酯多元醇以及不饱和脂肪族聚酯多元醇中的一种或者多种；
脂肪族聚酯选自聚丁二酸丁二醇酯。
聚乙烯醇选择完全醇解型和部分醇解型中的一种或两种。
2.根据权利要求1所述的一种新型可生物降解的冷冻产品包装膜袋，其特征在于，所述可降解热封膜由质量占比80％的PBAT和质量占比20％的PLA组成。
3.根据权利要求1所述的一种新型可生物降解的冷冻产品包装膜袋，其特征在于，所述聚酯多元醇为聚己内酯系聚酯多元醇和饱和脂肪族聚酯多元醇的聚合物，且聚己内酯系聚酯多元醇、脂肪族聚酯多元醇的质量比为(2.5～4)：1。
4.根据权利要求1所述的一种新型可生物降解的冷冻产品包装膜袋，其特征在于，所述聚酯多元醇为聚己内酯系聚酯多元醇和不饱和脂肪族聚酯多元醇的聚合物，且聚己内酯系聚酯多元醇、不饱和脂肪族聚酯多元醇的聚合物的质量比为(1.8～3.6)：1。
5.根据权利要求1所述的一种新型可生物降解的冷冻产品包装膜袋，其特征在于，所述聚酯多元醇为聚己内酯系聚酯多元醇、饱和脂肪族聚酯多元醇以及不饱和脂肪族聚酯多元醇的聚合物，其中，聚己内酯系聚酯多元醇、饱和脂肪族聚酯多元醇、不饱和脂肪族聚酯多元醇的质量比为(3.2～3.6)：1：(1.8～2.6)。
6.根据权利要求1所述的一种新型可生物降解的冷冻产品包装膜袋，其特征在于，所述聚乙烯醇为部分醇解型烯醇，且聚乙烯醇为聚乙烯醇17－88。
7.根据权利要求1所述的一种新型可生物降解的冷冻产品包装膜袋，其特征在于，所述聚乙烯醇为完全醇解型烯醇，且聚乙烯醇为聚乙烯醇17－99。
8.一种新型可生物降解的冷冻产品包装膜袋的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、按量分别称取原料PBAT和PLA，备用；
S2、将上述原料投入反应釜中，升温至120℃后开始由磁力棒将其搅拌均匀，得到PBAT和PLA聚合物；
S3、将PBAT和PLA聚合物在吹膜机上制备可生物降解热封膜；
S4、再分别称取原料聚酯多元醇、脂肪族聚酯以及聚乙烯醇，备用；
S5、将S4中的原料溶解在溶剂中，充分搅拌，制得纤维素溶液；
S6、将纤维素溶液在板上刮膜，用凝固剂凝固后洗净干燥，制得纤维素膜；
S7、将纤维素膜印刷在可降解热封膜的内侧，得到产物A；
S8、利用复合挤出机将产物A无溶剂复合成型并挤出，得产物B；
S9、产物B进行恒温熟化，得熟化过程的产物C；
S10、利用分切机对产物C进行分切操作，并按照规格要求制作预制袋。
9.根据权利要求8所述的一种新型可生物降解的冷冻产品包装膜袋的制备方法，其特征在于，所述熟化过程的温度为36℃-40℃，且熟化时间为48h。
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