CN102794803B - 一种植物纤维复合餐具的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于植物纤维复合餐具技术领域，具体涉及一种植物纤维复合餐具的制造方法。具体分为七个步骤实现，其生产成本明显低于传统金属、陶瓷、密胺餐具，既可以取代传统金属、陶瓷、密胺餐具，又可以有效利用大量的植物纤维如农作物秸秆、稻壳、玉米芯、木屑等。从而有效防止植物纤维焚烧造成的大气污染，并变废为宝。主要产品有盆、碗、杯、盘子、碟、快餐盒、汤勺、汤匙、筷子航空餐盒等。产品具有仿瓷强度高，自然质感好，丝纹清晰华丽等特点。

Description

一种植物纤维复合餐具的制造方法

技术领域

本发明属于植物纤维复合餐具技术领域，具体涉及一种植物纤维复合餐具的制造方法。

背景技术

发展绿色产品，倡导绿色消费，是当今社会发展的主流，是保护环境维护生态平衡的重要环节。随着科技的进步和经济的发展，各个国家对环境保护越来越重视。塑料的诞生，近百年来已经成为社会发展中应用最广泛的材料。而大量废弃塑料对生态环境造成严重的污染。

植物纤维材料来源于农作物秸秆和快速再生植物，是自然界中取之不尽用之不竭的可再生资源。由于植物纤维材料具有强度高，表面纹理天然、质朴，颜色鲜艳，质感新颖，可以替代部分塑料、玻璃、陶、瓷等制品，节省石油资源和能耗。通过对植物纤维改性可用于制作餐饮容器具、可控降解容器、工艺品、日用品、建筑板材、工业包装等新型绿色环保材料。目前大部分植物纤维产品是一次性餐饮具，虽然能变废为宝节约资源，但是对植物纤维的开发利用过于粗犷单一，不能充分发挥其价值。

植物纤维中因含有大量的亲水性基团—羟基，因此植物纤维具有很强的极性，由于羟基间可形成氢键，植物纤维之间的相互作用很强，呈团聚状存在。使其在树脂基体中的分散极差，要达到均匀分散较为困难。另外，基体树脂通常为非极性、不亲水材料，植物纤维和树脂基体间的相容性很差，界面粘结强度低。要充分挖掘植物纤维的价值，对其进行深层次的加工利用，植物纤维的预处理与表面改性十分重要，是限制植物纤维运用的障碍。

密胺树脂餐具又称仿瓷餐具，是近年来兴起的新型餐具品种。密胺塑料餐具是以三聚氰胺甲醛树脂为基材，经模压成型制得的餐具。此类餐具以其表面平整、轻巧、美观、耐低温(可以直接放入冰箱)、耐蒸煮(可以沸水蒸煮)、耐污染、不易摔碎等性能，被广泛用于快餐业、职工食堂及儿童饮食业等领域。密胺树脂具有无臭、无味、无毒、色泽鲜艳等特点，其制作的餐具可在—30～120℃范围内长期安全使用。但随着密胺餐具用量逐渐增加，由于密胺树脂的成本较高，一些不法商家为了降低成本，采用有毒的脲醛树脂替代密胺树脂。这种餐具由于其原料在使用中的析出物和分解产生的物质对人体有害，流入市场给人们的健康造成了巨大的隐患。

公开号为CN 100553928C的文献公开了一种结合竹纤维的家庭用具的制作方法，采用竹纤维与密胺树脂的复合生产。其采用竹纤维对密胺树脂进行增量填充，进而改进密胺树脂的性能，降低制品成本。但其对竹纤维的利用过于简单，未对其进行充分的预处理，使用的也仅仅限于竹纤维这一单一的品种。这种利用效率是很低下的。其使用了极性、亲水的竹纤维而不进行相应的改性，必定导致其与密胺树脂的相容性低，制品的机械性能、耐水性、耐久性都会受到影响。要在保证使用安全的同时降低成本，提升性能，对制造方法和工艺必须进行改进。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺陷，设计一种植物纤维复合餐具的制造方法。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是设计一种植物纤维复合餐具的制造方法，其步骤为：

步骤一、将植物纤维在粉碎机中粉碎；

步骤二、将粉碎后的植物纤维在细化机中细化，细化后粒径大小控制为100～400目，并将经筛分大于100目的植物纤维粉末再次加入细化机中细化；

步骤三、向细化后的植物纤维加入硬脂酸和钛酸酯，一同在球磨机中研磨10～20分钟，后加入白色无机粉体再研磨10～20分钟；

步骤四、将研磨后的原料同密胺树脂、颜料、抗氧剂、光泽剂中的一种或几种加入高速混合机中混合；

步骤五、将混合后的原料用模压机模压成型为餐具粗坯；

步骤六、在餐具粗坯表面涂覆一层密胺树脂涂层，并在干燥设备中烘干去除溶剂和小分子物质；

步骤七、将涂覆烘干后的餐具粗坯再次用模压机模压，即制得最终成型的植物纤维复合餐具。

为充分利用各种植物纤维，进一步的技术方案是：所述的植物纤维是农作物秸秆、稻壳、玉米芯、木屑中的一种或几种。

为使植物纤维的粗细合适且均匀，便于处理和加工，进一步的技术方案是：步骤二中所述的细化机为气流涡旋微粉机。

为使植物纤维的预处理完全，表面改性彻底，分散性能改善，进一步的技术方案是：步骤三中所述的改性剂是硬脂酸、硬脂酸甘油酯、硬脂醇、软脂醇中的一种或几种与钛酸酯偶联剂的混合物。

为辅助植物纤维的研磨和处理，同时使产品外观和性能得到加强，进一步的技术方案是：步骤三中所述的白色无机粉体是钛白粉、高岭土、硫酸钡、碳酸钙中的一种或几种。

为使原料中各组分均匀混合，深层复合，更进一步的技术方案是：步骤四中所述的高速混合机的温度为60～80℃，转速为300～1000转/分，混合时间为5～15分钟。

为使制造的植物纤维复合餐具性能优良稳定，再进一步的技术方案是：步骤五中所述的模压分先热压后冷压两步，热压温度为150℃～200℃，预热时间为5～15分钟，压力为150～180MPa，时间为5～15分钟；冷压温度为20℃～50℃，压力为140～160MPa，时间为5～15分钟。

为进一步改善制造的植物纤维复合餐具表面外观和使用性能，又进一步的技术方案是：步骤七中所述的模压分先热压后冷压两步，热压温度为120℃～180℃，预热时间为5～15分钟，压力为150～180MPa，时间为5～15分钟；冷压温度为20℃～50℃，压力为140～160MPa，时间为5～15分钟。

本发明的技术方案还可以是：所述的全部步骤中各原料的整体质量比为植物纤维100份，改性剂1～5份，无机白色粉体3～20份，密胺树脂60～100份，颜料0～3份，抗氧剂0～1份，光泽剂0～5份。

本发明通过以上技术方案选取了农作物秸秆、稻壳、玉米芯、木屑等在工农业生产中作为废弃物的植物纤维品种，进行了深入的改性处理，再与密胺树脂复合，结合了两者的优点，克服了各自的缺点；通过加入白色无机粉体可改善产品外观质感，使染色后更亮丽，富有光泽；通过加入不同颜色的颜料，使餐具具有多种色彩，不再单调；抗氧剂可控制餐具的高温氧化降解和长时间使用的耐久性；光泽剂的加入使外观进一步提升；表面的纯密胺树脂层对产品的耐久、耐水具有巨大帮助，同时使产品外观大大改善。

本发明制造的植物纤维复合餐具相比传统金属、陶瓷、密胺餐具有明显优势。

本发明制造的植物纤维复合餐具为一种利用植物纤维为主要材料制备硬质餐具的高附加值产品。其生产成本明显低于传统金属、陶瓷、密胺餐具，既可以取代传统金属、陶瓷、密胺餐具，又可以有效利用大量的植物纤维如农作物秸秆、稻壳、玉米芯、木屑等。从而有效防止植物纤维焚烧造成的大气污染，并变废为宝。主要产品有盆、碗、杯、盘子、碟、快餐盒、汤勺、汤匙、筷子航空餐盒等。产品具有仿瓷强度高，自然质感好，丝纹清晰华丽等特点。

附图说明

无

具体实施方式

下面结合实施例对本发明的具体实施方式作进一步描述，以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

本发明的具体实施方式为：一种植物纤维复合餐具的制造方法，其步骤为：

步骤一、将植物纤维在粉碎机中粉碎；

步骤二、将粉碎后的植物纤维在细化机中细化，细化后粒径大小控制为100～400目，并将经筛分大于100目的植物纤维粉末再次加入细化机中细化；

步骤三、向细化后的植物纤维加入硬脂酸和钛酸酯，一同在球磨机中研磨10～20分钟，后加入白色无机粉体再研磨10～20分钟；

步骤四、将研磨后的原料同密胺树脂、颜料、抗氧剂、光泽剂中的一种或几种加入高速混合机中混合；

步骤五、将混合后的原料用模压机模压成型为餐具粗坯；

步骤六、在餐具粗坯表面涂覆一层密胺树脂涂层，并在干燥设备中烘干去除溶剂和小分子物质；

步骤七、将涂覆烘干后的餐具粗坯再次用模压机模压，即制得最终成型的植物纤维复合餐具。

为充分利用各种植物纤维，进一步的技术方案是：所述的植物纤维是农作物秸秆、稻壳、玉米芯、木屑中的一种或几种。

为使植物纤维的粗细合适且均匀，便于处理和加工，进一步的技术方案是：步骤二中所述的细化机为气流涡旋微粉机。

为使植物纤维的预处理完全，表面改性彻底，分散性能改善，进一步的技术方案是：步骤三中所述的改性剂是硬脂酸、硬脂酸甘油酯、硬脂醇、软脂醇中的一种或几种与钛酸酯偶联剂的混合物。

为辅助植物纤维的研磨和处理，同时使产品外观和性能得到加强，进一步的技术方案是：步骤三中所述的白色无机粉体是钛白粉、高岭土、硫酸钡、碳酸钙中的一种或几种。

为使原料中各组分均匀混合，深层复合，更进一步的技术方案是：步骤四中所述的高速混合机的温度为60～80℃，转速为300～1000转/分，混合时间为5～15分钟。

为使制造的植物纤维复合餐具性能优良稳定，再进一步的技术方案是：步骤五中所述的模压分先热压后冷压两步，热压温度为150℃～200℃，预热时间为5～15分钟，压力为150～180MPa，时间为5～15分钟；冷压温度为20℃～50℃，压力为140～160MPa，时间为5～15分钟。

为进一步改善制造的植物纤维复合餐具表面外观和使用性能，又进一步的技术方案是：步骤七中所述的模压分先热压后冷压两步，热压温度为120℃～180℃，预热时间为5～15分钟，压力为150～180MPa，时间为5～15分钟；冷压温度为20℃～50℃，压力为140～160MPa，时间为5～15分钟。

本发明的技术方案还可以是：所述的全部步骤中各原料的整体质量比为植物纤维100份，改性剂1～5份，白色无机粉体3～20份，密胺树脂60～100份，颜料0～3份，抗氧剂0～1份，光泽剂0～5份。

本发明具体实施例1：本实施例中原料的配方如表1：

表1

组分	质量比(份)
		稻壳粉	100
硬脂酸	2
		钛酸酯	2
钛白粉	5
		密胺树脂	80
抗氧剂	0.2

本实施例中各步骤工艺条件如表2：

表2

将实施例一制造的植物纤维复合餐具进行抗摔试验发现其从5米高度落下后未顺坏，而普通陶瓷餐具1米高度落下即顺坏，可见其抗摔性能大大优于陶瓷餐具；实施例一制造的植物纤维复合餐具进行耐水耐高温试验发现其在100℃沸水中可保持稳定，表现出了良好的耐水性和耐高温性；实施例一制造的植物纤维复合餐具在阳光下暴晒30天后外观颜色都无明显变化，表现出良好的耐久性。

实施例二，本实施例中原料的配方如表3：

表3

组分	质量比(份)
		稻壳粉	100
硬脂醇	1
		钛酸酯	2
钛白粉	3
		高岭土	5
密胺树脂	80
		蓝色颜料	0.5
抗氧剂	0.2
		光泽剂	1

本实施例中各步骤工艺条件如表4：

表4

实施例二与实施例一制造的植物纤维复合餐具在抗摔、耐水、耐高温、耐久等方面基本一致，而实施例二因为加入了蓝色颜料和光泽剂，其外观比实施例一有所提升，更美观大方。

应用方向：餐具、厨具、烟灰缸、卫浴、相框、纸巾盒、儿童玩具等。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种植物纤维复合餐具的制造方法，其特征在于，分以下步骤：

步骤一、将植物纤维在粉碎机中粉碎；

步骤二、将粉碎后的植物纤维在细化机中细化，细化后粒径大小控制为100～400目，并将经筛分大于100目的植物纤维粉末再次加入细化机中细化；

步骤三、向细化后的植物纤维加入硬脂酸和钛酸酯，一同在球磨机中研磨10～20分钟，后加入白色无机粉体再研磨10～20分钟；

步骤四、将研磨后的原料同密胺树脂、颜料、抗氧剂、光泽剂中的一种或几种加入高速混合机中混合；

步骤五、将混合后的原料用模压机模压成型为餐具粗坯；

步骤六、在餐具粗坯表面涂覆一层密胺树脂涂层，并在干燥设备中烘干去除溶剂和小分子物质；

步骤七、将涂覆烘干后的餐具粗坯再次用模压机模压，即制得最终成型的植物纤维复合餐具。

2.根据权利要求1所述的一种植物纤维复合餐具的制造方法，其特征在于：所述的植物纤维是农作物秸秆、稻壳、玉米芯、木屑中的一种或几种。

3.根据权利要求1所述的一种植物纤维复合餐具的制造方法，其特征在于：步骤二中所述的细化机为气流涡旋微粉机。

4.根据权利要求1所述的一种植物纤维复合餐具的制造方法，其特征在于：步骤三中所述的白色无机粉体是钛白粉、高岭土、硫酸钡、碳酸钙中的一种或几种。

5.根据权利要求1所述的一种植物纤维复合餐具的制造方法，其特征在于：步骤四中所述的高速混合机的温度为60～80℃，转速为300～1000转/分，混合时间为5～15分钟。

6.根据权利要求1所述的一种植物纤维复合餐具的制造方法，其特征在于：步骤五中所述的模压分先热压后冷压两步，热压温度为150℃～200℃，预热时间为5～15分钟，压力为150～180MPa，时间为5～15分钟；冷压温度为20℃～50℃，压力为140～160MPa，时间为5～15分钟。

7.根据权利要求1所述的一种植物纤维复合餐具的制造方法，其特征在于：步骤七中所述的模压分先热压后冷压两步，热压温度为120℃～180℃，预热时间为5～15分钟，压力为150～180MPa，时间为5～15分钟；冷压温度为20℃～50℃，压力为140～160MPa，时间为5～15分钟。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的一种植物纤维复合餐具的制造方法，其特征在于：所述制造方法同样可以用到厨具、烟灰缸、卫浴、相框、纸巾盒和儿童玩具的一种或者几种。