[发明专利]无醛植物纤维包装材料的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种以植物纤维和纤维素燃料乙醇加工剩余物酶解木质素为原料，制造不含游离甲醛的食品包装材料的方法。属于木质复合材料制造技术领域。

背景技术

目前，市场上的食品包装材料种类繁多，包括纸、竹、木、金属、搪瓷、陶瓷、塑料、橡胶、天然纤维、化学纤维、玻璃等制品。而其中以天然植物纤维(包括木材、竹材和农作物秸秆等)为原料制成的制品以其资源的可再生性和产品的可降解性而倍受关注。以植物纤维为原料，合成树脂胶为胶粘剂制成的超薄型植物纤维复合材料在食品包装已得到广泛应用，如茶叶、月饼、糕点等包装盒。然而，由于目前市场上的植物纤维复合材料几乎都是用脲醛树脂胶制成的，不可避免地存在着游离甲醛的释放问题。尽管制造企业采用了各种方法尽可能降低脲醛树脂胶的游离甲醛含量，然而，由于甲醛释放是一个长期、缓慢和反复的过程，随着植物纤维复合材料使用时间的延长，板材中胶粘剂老化降解，产生的甲醛会源源不断地向外界释放。如何从根本上解决植物纤维复合材料的游离甲醛释放问题，保证食品包装的安全性，已成为该领域的一个热点研究课题。

要从本质上解决植物纤维复合材料的游离甲醛释放的技术难题只有两条途径：一是采用不含甲醛的胶粘剂(如异氰酸酯胶粘剂、蛋白胶等)，二是不使用胶粘剂。植物纤维原料本身富含胶粘性物质，可在特定条件下经化学转换生成不溶不熔的聚合物，起到良好的胶合作用，实现植物纤维的“自胶结”。

植物纤维是天然高分子有机体，主要由纤维素、半纤维素和木质素组成。其中，纤维素是植物纤维细胞壁的骨架物质，木质素是细胞壁结壳物质，是纤维与纤维之间的粘结物质，而半纤维素则在纤维素和木质素之间起着耦合剂的作用。实践证明，当植物纤维细胞胞间层的木质素逐渐被熔出时，植物纤维的强度随之下降，并且稍受外力，纤维则相互分离。可见，木质素与碳水化合物(纤维素和半纤维素)之间的粘结作用是植物纤维与生俱来的。如果能利用这种植物纤维自身的胶粘物质在特定条件下实现分离纤维的重组自胶合，则可从根本上解决以脲醛树脂为胶粘剂制成的植物纤维复合材料的游离甲醛释放问题。

近年来，作为能源支柱的化石能源(如石油、煤炭和天然气等)的不可再生性，以及使用过程所带来的环境恶化效应，迫使人们不得不重新审视和调整长期以来实行的化石能源发展战略。可再生的生物质能源成为人类社会21世纪能源研究发展的热点。许多科研人员正致力于开发利用纤维素制取生物燃料乙醇的技术，并已取得了一定的进展。该项技术是以植物纤维原料(如木材、农作物秸秆等)为原料，利用微生物、酶催化等生物技术使植物纤维原料中的多糖(纤维素和半纤维素)转化成生物燃料乙醇。据相关资料表明，6吨秸秆可以制得1吨生物燃料乙醇，但同时还会产生1吨残渣。残渣中除了含有少量未经酶解的植物纤维原料和其他杂质之外，其余大部分为没有被降解的木质素，称为酶解木质素。目前，对酶解木质素的处理仅是作为燃料烧掉，利用价值很低，造成了资源浪费。迫切需要开发酶解木质素规模化工业应用技术，以期获得较高的附加值，从而可使利用纤维素制取生物燃料乙醇技术的工业化推广应用获得较高的经济效益。

发明内容

本发明的目的是提供一种不含游离甲醛的植物纤维包装材料的制造方法，即以植物纤维(包括木纤维和各类秸秆纤维等)和纤维素燃料乙醇加工剩余物酶解木质素为原料，经粉碎、均混、蒸汽爆破、精磨、干燥、铺装和热压等工序制造不含合成树脂胶粘剂和任何化学药剂的植物纤维复合材料。这种材料不含游离甲醛和其他任何化学药剂，可广泛用于食品包装行业。

本发明的技术解决方案：该方法的工艺步骤依次分为，

(1)植物纤维单元制备：将植物纤维原料粉碎成长度为15～50mm，宽度为5～10mm，厚度1～3mm的单元，并将其含水率控制在70～80％之间。

(2)酶解木质素粉碎：将纤维素燃料乙醇加工剩余物酶解木质素粉碎成60～80目的颗粒，含水率控制在10～15％之间。

(3)植物纤维单元与酶解木质素均混：将绝干重量占绝干植物纤维单元重量30～50％的酶解木质素与植物纤维单元置于搅拌机中均匀混合。