一种烟用包装材料的制备方法与流程

1.本发明涉及烟用包装材料技术领域，特别涉及一种烟用包装材料的制备方法。


背景技术：

2.近些年来，我国烟草包装技术迅速发展。早期的烟用包装材料以白卡纸为主，经过印刷、烫印、压凹凸等工序后被制作成精美的烟包。但白卡纸的纸张视觉效果单一，在具有金属质感的复合纸诞生后，白卡纸的使用量大幅度降低。此后，随着适用于复合纸印刷的uv油墨、uv光油、电化铝、油墨固化装置、模切版等配套耗材和设备的逐步发展和完善，复合纸很快取代白卡纸成为烟包印刷的主流材料。
3.复合纸虽然具有使烟包绚丽的视觉效果，但其上复合的薄膜无法降解，大大降低了烟包的生物可降解性，从而使得烟包的环保性能备受质疑。随着《中华人民共和国循环经济促进法》的正式实施以及环保知识的不断普及，消费者环保意识逐渐增强，环保已成为产品能否可持续发展的决定性条件。
4.因此，如何提供一种生物可降解性能良好的烟用包装材料的制备方法，成为了本领域技术人员亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

5.为了解决上述技术问题，本发明提供一种烟用包装材料的制备方法，该方法以烟梗为原料，加强烟梗的资源化利用，不仅符合国家“低碳经济”的要求，还进一步丰富了烟用包装材料的原料库，制备过程中无需添加任何人工合成材料，所得产品具有良好的生物降解性能。
6.本发明提供的一种烟用包装材料的制备方法，包括以下步骤：
7.s1.对烟梗进行解纤预处理，得到第一浆料；
8.s2.将所述第一浆料与水混合，浸泡萃取后进行固液分离，得到第一烟梗固料；
9.s3.将所述第一烟梗固料加入水中，并加入仿生物酶溶液，保温处理的同时保持曝气，得到第二浆料；
10.s4.在所述第二浆料中加入过氧化物酶溶液，保温处理后得到造纸浆料。
11.烟梗是烟草工业生产的副产物，也是被忽略的宝贵自然资源。烟梗中富含烟碱、茄呢醇、烟酸、果胶、植物蛋白等成分，约占整叶重的25-30％。目前烟梗普遍被当作边角料弃置处理，不但造成自然资源的浪费，还会产生环境污染。经研究表明，烟梗中的成分与烟叶高度一致。因此，加强烟梗的资源化利用，不仅符合国家“低碳经济”的要求，还能进一步丰富烟用包装材料的原料库。
12.本发明以烟梗为原料，经解纤预处理、浸泡萃取后进行仿生物酶处理，再通过过氧化物酶处理，得到的造纸浆料用于抄造纸张，制作烟盒包装材料。首先，浸泡萃取能够有效去除烟梗中的水溶性物质，有利于纤维分散以及纤维的吸水润胀。另外，在仿生物酶的作用下，烟梗的抗张指数和撕裂指数得到有效提升，可以赋予烟盒包装材料更好的强度；而通过
过氧化物酶处理，可以催化氧化改性烟梗纤维，使得原料具有更好的抄造性能和抗病毒抑菌能力，以此抄造得到的烟用包装材料能够更好的保护烟草产品。本发明以烟梗为原料，制备过程中无需添加任何人工合成材料，所得产品具有良好的生物降解性能，在保护环境的同时可以实现资源的高值化利用。
13.优选的，步骤s1中，所述解纤预处理过程为：盘磨处理30min-50min，盘磨间距1.0-0.5mm。
14.解纤预处理的目的在于对纤维进行疏解，使其分丝帚化，增加纤维之间的氢键结合力。通过盘磨处理，纤维可以受到充分且适度的碾压、切断、分丝和帚化。本发明将盘磨间距设置为1.0-0.5mm，其理由在于盘磨间隙过小时，往往会发生碰磨现象而严重影响磨片的使用寿命；盘磨间隙过大时，纤维则无法分丝帚化。
15.优选的，步骤s3中，所述仿生物酶溶液中的仿生物酶为gif型仿酶体系。
16.本发明中，选择gif仿酶体系的理由在于，其对木素结构单元具有很强的氧化降解能力，能够有效去除烟梗中的木素，便于后期的加工处理。
17.优选的，所述gif型仿酶体系包含以下重量份的原料：硫酸铜5-10重量份，过氧化氢35-40重量份，吡啶45-50重量份。上述原料配比与漆酶体系最接近，各原料组分过高或过低会导致gif型仿酶体系效果变差甚至无效。
18.优选的，步骤s3中，所述仿生物酶溶液中仿生物酶的浓度为4-6mmol/kg。
19.优选的，步骤s3中，所述仿生物酶溶液中仿生物酶的浓度为4.5-5.5mmol/kg。
20.优选的，步骤s3中，所述第一烟梗固料与水的质量比为1.4-1.6。
21.优选的，步骤s3中，所述第一烟梗固料与水的质量比为1.45-1.55。
22.优选的，步骤s3中，所述仿生物酶溶液与水的体积比为1：9-1：11。
23.优选的，步骤s3中，所述仿生物酶溶液与水的体积比为1：9.5-1：10.5。
24.优选的，步骤s3中，保温处理的温度为45℃-55℃，时间为10h-15h。
25.优选的，步骤s3中，曝气处理为通过水泵对液体进行回流。
26.步骤s3中，利用水泵将液体抽出后再回流至反应体系中，一方面能够使物料混合更加均匀，反应更加充分；另一方面，回流的同时会有空气混入，保证反应体系中的空气充足，利于反应的进行。
27.优选的，步骤s2中，所述第一浆料与水的质量比比为1:4-1:6。
28.优选的，步骤s2中，所述浸泡萃取的温度为50-70℃，时间为0.5-1h。
29.优选的，步骤s4中，所述过氧化物酶溶液中过氧化物酶的浓度为4-6mmol/kg。
30.优选的，步骤s4中，所述过氧化物酶溶液中过氧化物酶的浓度为4.5-5.5mmol/kg。
31.优选的，步骤s4中，所述过氧化物酶溶液与所述第二浆料的体积比为1:9-1:11。
32.优选的，步骤s4中，所述过氧化物酶溶液与所述第二浆料的体积比为1：9.5-1：10.5。
33.优选的，步骤s4中，保温处理的温度为45℃-55℃，时间为10-15h。
34.优选的，步骤s4中，保温处理的时间为11-13h。
35.优选的，还包括步骤s5.以所述造纸浆料为原料，抄造得到烟用包装材料。
36.优选的，所述步骤s5具体为：以所述造纸浆料为原料，加入木质纤维，所述造纸浆料与所述木质纤维的质量比为3:1-5:1；加入碳酸钙，所述碳酸钙的加入量为所述造纸浆料
与所述木质纤维总质量的23-28％；抄造得到烟用包装材料，定量为100-110g/m2。
37.优选的，所述步骤s5中，所述造纸浆料与所述木质纤维的质量比为3.5:1-4.5:1。
38.本发明对仿生物酶处理进行了改进，在处理温度，处理时间和仿生物酶用量等方面进行正交实验，探求不同因素对烟梗浆抗张强度和撕裂强度的影响。另外，选择合适过氧化物酶处理时间，处理温度。最后，将经过上述处理的烟梗原料与一定比例的木质纤维素混合抄造成烟用包装材料。
39.和现有技术相比，本发明提供的制备方法工艺简单，生产成本低，所得产品性能优异，具有良好的生物可降解性，解决了传统材料无法生物降解的难题；同时能显著提升烟用包装材料的品质，使材料具有良好的抗张性能和撕裂性能，具有广泛的应用前景。
具体实施方式
40.为了使本技术领域的人员更好地理解本技术中的技术方案，下面将结合具体实施例对本技术进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本技术保护的范围。
41.实施例1
42.一种烟用包装材料的制备方法，包括以下步骤：
43.s1.称取烟梗原料1000g，对烟梗进行解纤预处理，其中盘磨处理30min，盘磨间距为0.6mm，得到第一浆料；
44.s2.将第一浆料与水以质量比1：5混合，在50℃下浸泡萃取0.5h后进行固液分离，得到第一烟梗固料；
45.s3.将第一烟梗固料加入水中，第一烟梗固料与水的质量比为1：4，并加入浓度为4mmol/kg的仿生物酶溶液，仿生物酶溶液与水的体积比为1：9；其中，仿生物酶为gif型仿酶体系，包含以下重量份的原料：硫酸铜5重量份，过氧化氢40重量份，吡啶45重量份；在45℃下保温处理10h，同时通过水泵对液体进行回流保持曝气，得到第二浆料；
46.s4.在第二浆料中加入浓度为4mmol/kg的过氧化物酶溶液，过氧化物酶溶液与第二浆料的体积比为1：9；在45℃下保温处理10h后得到造纸浆料；
47.s5.以造纸浆料为原料，加入木质纤维，造纸浆料与木质纤维的质量比为3:1，加入木质纤维总质量的23％的碳酸钙，抄造得到烟用包装材料。
48.实施例2
49.一种烟用包装材料的制备方法，包括以下步骤：
50.s1.称取烟梗原料1000g，对烟梗进行解纤预处理，其中盘磨处理40min，盘磨间距为0.5mm，得到第一浆料；
51.s2.将第一浆料与水以质量比1：4混合，在50℃下浸泡萃取0.5h后进行固液分离，得到第一烟梗固料；
52.s3.将第一烟梗固料加入水中，第一烟梗固料与水的质量比为1：4，并加入浓度为5mmol/kg的仿生物酶溶液，仿生物酶溶液与水的体积比为1：9；其中，仿生物酶为gif型仿酶体系，包含以下重量份的原料：硫酸铜6重量份，过氧化氢38重量份，吡啶47重量份；在50℃下进行保温处理12h，同时通过水泵对液体进行回流保持曝气，得到第二浆料；
53.s4.在第二浆料中加入浓度为5mmol/kg的过氧化物酶溶液，过氧化物酶溶液与第二浆料的体积比为1：10；在50℃下保温处理12h后得到造纸浆料；
54.s5.以造纸浆料为原料，加入木质纤维，造纸浆料与木质纤维的质量比为4:1，加入木质纤维总质量的25％的碳酸钙，抄造得到烟用包装材料。
55.实施例3
56.一种烟用包装材料的制备方法，包括以下步骤：
57.s1.称取烟梗原料1000g，对烟梗进行解纤预处理，其中盘磨处理30min，盘磨间距为0.8mm，得到第一浆料；
58.s2.将第一浆料与水以质量比1：6混合，在70℃下浸泡萃取0.8h后进行固液分离，得到第一烟梗固料；
59.s3.将第一烟梗固料加入水中，第一烟梗固料与水的质量比为1：5，并加入浓度为6mmol/kg的仿生物酶溶液，仿生物酶溶液与水的体积比为1：11；其中，仿生物酶为gif型仿酶体系，包含以下重量份的原料：硫酸铜8重量份，过氧化氢36重量份，吡啶50重量份；在55℃下进行保温处理13h，同时通过水泵对液体进行回流保持曝气，得到第二浆料；
60.s4.在第二浆料中加入浓度为6mmol/kg的过氧化物酶溶液，过氧化物酶溶液与第二浆料的体积比为1：11；在55℃下保温处理13h后得到造纸浆料；
61.s5.以造纸浆料为原料，加入木质纤维，造纸浆料与木质纤维的质量比为5:1，加入木质纤维总质量的28％的碳酸钙，抄造得到烟用包装材料。
62.对比例1
63.不加入仿生物酶溶液，其余同实施例1。
64.对比例2
65.不加入过氧化物酶溶液，其余同实施例1。
66.对比例3
67.解纤处理过程盘磨间距为1.5mm，其余同实施例1。
68.对比例4
69.步骤s3中仿生物酶溶液与水的体积比为1：15，其余同实施例1。
70.实施例1-3以及对比例1-4所得烟用包装材料的性能实验结果见表1。
71.表1.所得成品性能试验结果
72.73.由表1可以看出，实施例1-3采用本发明提供的制备方法制备出的烟用包装材料，抗张指数和撕裂指数都比较高，降解性能可达到95％。对比例1由于缺少仿生物酶的作用，物理强度和降解性能显著降低。对比例2由于缺少过氧化物酶的作用，物理强度和降解性能显著降低。对比例3-4中，由于相应步骤的工艺参数未落入本发明提供的最佳工艺范围，因而获得的最终产品物理性能较差。
74.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。