[發明專利]無醛植物纖維包裝材料的制造方法

無效

• 申請號: 201110201014.6
• 申請日: 2011-07-19
• 公開（公告）號: CN102268847A
• 公開（公告）日: 2011-12-07
• 發明（設計）人: 周曉燕;張偉東;呂城龍;勇強;周定國;羅海力;梅長彤;潘明珠;徐勇;唐苾君;劉學源;洪樞;李勝楠;李俊
• 申請（專利權）人: 南京林業大學
• 主分類號: D21J1/00
• 分類號: D21J1/00;D21B1/04;D21C1/02;D21C5/00;D21D1/20
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種以植物纖維和纖維素燃料乙醇加工剩余物酶解木質素為原料，制造不含游離甲醛的食品包裝材料的方法。屬于木質復合材料制造技術領域。

背景技術

目前，市場上的食品包裝材料種類繁多，包括紙、竹、木、金屬、搪瓷、陶瓷、塑料、橡膠、天然纖維、化學纖維、玻璃等制品。而其中以天然植物纖維(包括木材、竹材和農作物秸稈等)為原料制成的制品以其資源的可再生性和產品的可降解性而倍受關注。以植物纖維為原料，合成樹脂膠為膠粘劑制成的超薄型植物纖維復合材料在食品包裝已得到廣泛應用，如茶葉、月餅、糕點等包裝盒。然而，由于目前市場上的植物纖維復合材料幾乎都是用脲醛樹脂膠制成的，不可避免地存在著游離甲醛的釋放問題。盡管制造企業采用了各種方法盡可能降低脲醛樹脂膠的游離甲醛含量，然而，由于甲醛釋放是一個長期、緩慢和反復的過程，隨著植物纖維復合材料使用時間的延長，板材中膠粘劑老化降解，產生的甲醛會源源不斷地向外界釋放。如何從根本上解決植物纖維復合材料的游離甲醛釋放問題，保證食品包裝的安全性，已成為該領域的一個熱點研究課題。

要從本質上解決植物纖維復合材料的游離甲醛釋放的技術難題只有兩條途徑：一是采用不含甲醛的膠粘劑(如異氰酸酯膠粘劑、蛋白膠等)，二是不使用膠粘劑。植物纖維原料本身富含膠粘性物質，可在特定條件下經化學轉換生成不溶不熔的聚合物，起到良好的膠合作用，實現植物纖維的“自膠結”。

植物纖維是天然高分子有機體，主要由纖維素、半纖維素和木質素組成。其中，纖維素是植物纖維細胞壁的骨架物質，木質素是細胞壁結殼物質，是纖維與纖維之間的粘結物質，而半纖維素則在纖維素和木質素之間起著耦合劑的作用。實踐證明，當植物纖維細胞胞間層的木質素逐漸被熔出時，植物纖維的強度隨之下降，并且稍受外力，纖維則相互分離。可見，木質素與碳水化合物(纖維素和半纖維素)之間的粘結作用是植物纖維與生俱來的。如果能利用這種植物纖維自身的膠粘物質在特定條件下實現分離纖維的重組自膠合，則可從根本上解決以脲醛樹脂為膠粘劑制成的植物纖維復合材料的游離甲醛釋放問題。

近年來，作為能源支柱的化石能源(如石油、煤炭和天然氣等)的不可再生性，以及使用過程所帶來的環境惡化效應，迫使人們不得不重新審視和調整長期以來實行的化石能源發展戰略。可再生的生物質能源成為人類社會21世紀能源研究發展的熱點。許多科研人員正致力于開發利用纖維素制取生物燃料乙醇的技術，并已取得了一定的進展。該項技術是以植物纖維原料(如木材、農作物秸稈等)為原料，利用微生物、酶催化等生物技術使植物纖維原料中的多糖(纖維素和半纖維素)轉化成生物燃料乙醇。據相關資料表明，6噸秸稈可以制得1噸生物燃料乙醇，但同時還會產生1噸殘渣。殘渣中除了含有少量未經酶解的植物纖維原料和其他雜質之外，其余大部分為沒有被降解的木質素，稱為酶解木質素。目前，對酶解木質素的處理僅是作為燃料燒掉，利用價值很低，造成了資源浪費。迫切需要開發酶解木質素規模化工業應用技術，以期獲得較高的附加值，從而可使利用纖維素制取生物燃料乙醇技術的工業化推廣應用獲得較高的經濟效益。

發明內容

本發明的目的是提供一種不含游離甲醛的植物纖維包裝材料的制造方法，即以植物纖維(包括木纖維和各類秸稈纖維等)和纖維素燃料乙醇加工剩余物酶解木質素為原料，經粉碎、均混、蒸汽爆破、精磨、干燥、鋪裝和熱壓等工序制造不含合成樹脂膠粘劑和任何化學藥劑的植物纖維復合材料。這種材料不含游離甲醛和其他任何化學藥劑，可廣泛用于食品包裝行業。

本發明的技術解決方案：該方法的工藝步驟依次分為，

(1)植物纖維單元制備：將植物纖維原料粉碎成長度為15～50mm，寬度為5～10mm，厚度1～3mm的單元，并將其含水率控制在70～80％之間。

(2)酶解木質素粉碎：將纖維素燃料乙醇加工剩余物酶解木質素粉碎成60～80目的顆粒，含水率控制在10～15％之間。

(3)植物纖維單元與酶解木質素均混：將絕干重量占絕干植物纖維單元重量30～50％的酶解木質素與植物纖維單元置于攪拌機中均勻混合。