CN103087542A

CN103087542A - 植物纤维包装材料及其制备工艺

Info

Publication number: CN103087542A
Application number: CN2013100541722A
Authority: CN
Inventors: 战国昌; 刘满贤
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-01-30
Filing date: 2013-01-30
Publication date: 2013-05-08

Abstract

本发明提供了一种植物纤维包装材料的制备工艺，依次经过以下步骤：(a)计量浸泡；(b)搅拌制浆；(c)成型：复合植物纤维浆料送入成型机注浆成型，形成湿坯料；(d)定型：湿坯料放入热压定型机，进行热压定型；(e)切边；(f)喷涂：将防水剂喷涂到制品表面。本发明公开的制备工艺不在成品中添加任何塑料成分，安全、环保、无公害，生产的主要原料取自可再生资源，或者各种秸秆等农业废弃物，可以大大减轻资源的需求，减少对环境的破坏，制成品可以完全降解，不会造成水污染、丢弃不会造成二次污染问题，甚至制成品水解后可以与肥料混合使用，不会分解产生不利人身健康的物质。

Description

植物纤维包装材料及其制备工艺

技术领域

本发明涉及一种包装材料及其制备工艺，特别是涉及一种植物纤维包装材料及其制备工艺。

背景技术

随着工业日新月异的发展和各种电子电器产品的普及使用，产品包装材料需求量越来越大。目前，市场上广泛使用的工业产品包装材料是发泡塑料制品，虽然发泡塑料成本低、工艺方便，并具有良好的缓冲性能，但由于难以降解，因此会对环境造成“白色污染”，从而威胁到人类自身的生存环境；国外已禁止接受我国使用泡沫塑料包装的出口产品。现在，塑料制品对生态环境的影响已经引起各国的高度重视；为解决这一问题，易于自然降解、易于回收的纸浆模塑产品应运而生；但其生产成本明显高于发泡沫塑料制品，生产过程中伴随着大量废水排出，对环境有一定程度的影响，且其抗震缓冲性能较差。上世纪70年代以来，不少科学家积极开发可降解的塑料，也出现了不用石油而用可再生资源，如植物淀粉和纤维素、动物甲壳质等为原料生产的生物降解塑料，工艺过程中需要使用化学降解试剂。因此，本领域实际上仍然缺乏一种生产过程中直接对植物纤维处理而得到但不产生新的污染物的植物纤维包装材料。

发明内容

本发明的目的在于针对以上现有技术存在的不足之处，提供一种原料来源广泛、价格低廉、生产成本低，生产过程中无“三废”，不污染环境、产品质量轻、防霉、防潮、抗压抗震强度好，而且废弃物可循环利用的植物纤维包装材料及其制备工艺。

本发明的目的是通过以下技术措施来达到的：

植物纤维包装材料的制备工艺，其特征在于：包括以下步骤：

(a)计量浸泡：将植物纤维原料称重，然后放入水中浸泡；

(b)搅拌制浆：浸泡后的植物纤维原料加入助剂和水分，然后依次经过水力碎浆机碎解、打浆机打浆后形成复合植物纤维浆料；复合植物纤维浆料由浆料泵送入储浆池暂时存放；

(c)成型：复合植物纤维浆料送入成型机注浆成型，形成湿坯料；

(d)定型：湿坯料放入热压定型机，进行热压定型；

(e)切边：将热压定型的制品切边修剪为成品形状；

(f)喷涂：将防水剂喷涂到制品表面。通过在制品表面喷涂防水剂，可以在大大减少防水剂用量的情况下保持相同甚至更好的防水性能，从而降低高成本原料的用量，减低成本。防水剂为阳离子型防水剂，该型防水剂经食品安全性毒理学检验为无毒产品，适用于餐饮具的施胶。施胶后的制品可达到餐饮具的防水要求，并可大幅度提高制品的机械性能。

作为一种改进，上述制备工艺还包括以下步骤：

(h)消毒：紫外线消毒处理，形成植物纤维包装材料成品。当成品需要作为餐饮具使用时，需要进行消毒，达到餐饮具的卫生要求。

作为一种优选方案，所述喷涂到制品表面的防水剂相对于植物纤维原料的重量百分比为1％～5％。防水剂为阳离子型防水剂，是高分子型防水剂，其在中性或弱碱性条件下可以发挥最大的抗水渗透性，可以作为植物纤维可降解餐具的防水剂。防水剂的用量视制成品的用途而定，对于一般的包装材料喷涂量达到1％～1.5％即可达到防潮、防软化的效果；对于防水要求较高的一次性餐饮具而言，用量为2-3％较佳，既能达到餐饮具要求的较好防水性能，又能够降低成本；对于防水要求更高的盛水的纸杯、纸盒等制品防水剂的喷涂量可以达到3％～5％。

作为一种优选方案，所述植物纤维原料为玉米、秸秆、稻麦草、甘蔗、芦苇中的一种或者数种。目前农业上废弃的各类秸秆，如玉米秸秆、小麦秸秆、水稻秸秆等，都可以单独或者多种混合作为植物纤维原料，既可以降低成本，又减少了废弃物。

作为一种优选方案，所述助剂包括模塑粉、海藻酸钠、纤维素钠、淀粉钠。模塑粉采用的是三聚氢胺甲醛餐具级模塑料，其具有无臭、无味、耐热、耐水、自熄、耐霉菌、抗电弧等优良性能，广泛用于医院、餐厅、家庭中的餐具等。海藻酸钠，是一种天然多糖，具有很好的稳定性、溶解性、粘性和安全性，广泛应用于食品工业、制药业和牙科。淀粉钠，又称羧甲基淀粉钠，是变性淀粉的代产品，属醚类淀粉，是一种水溶性阴离子高分子型化合物，它无味、无毒、不易霉变、易溶于水，在食品、造纸等行业应用广泛。纤维素钠，即羟甲基纤维素钠，水溶液有粘性，广泛用作食品加工的稳定剂、增稠剂。淀粉钠和纤维素钠用作浆内添加剂，起增稠粘结作用，增强成品材料的韧性和耐磨性，可明显提高成品的干强度和湿强度、耐油性和抗水性。

作为一种优选方案，所述模塑粉、海藻酸钠、纤维素钠、淀粉钠相对于植物纤维原料的重量百分比分别为1％～5％、1％～3％、3％～20％、3％～15％。

作为一种具体的优选方案，所述模塑粉、海藻酸钠、纤维素钠、淀粉钠相对于植物纤维原料的重量百分比分别为3％、2％、10％、5％。

作为一种优选方案，所述助剂还包括防水剂，所述防水剂相对于植物纤维原料的重量百分比为1％～6％。防水剂为阳离子型防水剂，是高分子型防水剂，其在中性或弱碱性条件下可以发挥最大的抗水渗透性，可以作为植物纤维可降解餐具的防水剂。当植物纤维包装材料制作为餐饮具使用时，需要较好的防水性能，可以加入防水剂，以强化植物纤维包装材料的防水性能。

作为一种具体的优选方案，所述防水剂相对于植物纤维原料的重量百分比为3.5％。

作为一种优选方案，所述助剂还包括防油剂，所述防油剂相对于植物纤维原料的重量百分比为0.6％～9％。防油剂是一种水溶性的阳离子氟聚合物，具体可以选用P623、P620、F321阳离子型防油剂中的一种，也可以多种混合使用。当植物纤维包装材料制作为餐饮具使用时，需要具有一定的防油性能，可以加入防油剂，以强化植物纤维包装材料的防油性能。

作为一种具体的优选方案，所述防油剂相对于植物纤维原料的重量百分比为1.2％。

植物纤维包装材料，包括植物纤维原料和助剂，所述植物纤维原料和助剂依次经碎解、打浆、注浆成型、热压定型、切边，其特征在于：制品表面喷涂防水剂即得到植物纤维包装材料成品。

由于采用了上述技术方案，与现有技术相比，本发明的优点是：

本发明公开了一种植物纤维包装材料及其制备工艺，这种制备工艺不在成品中添加任何塑料成分，安全、环保、无公害，生产的主要原料取自可再生资源，或者各种秸秆等农业废弃物，可以大大减轻资源的需求，减少对环境的破坏，制成品可以完全降解，不会造成水污染、丢弃不会造成二次污染问题，甚至制成品水解后可以与肥料混合使用，不会分解产生不利人身健康的物质。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

附图说明

附图是本发明植物纤维包装材料制备工艺的示意图。

具体实施方式

实施例1：如附图所示，植物纤维包装材料的制备工艺，包括以下步骤：

步骤1，计量浸泡：将植物纤维原料称重，然后放入水中浸泡；

步骤2，搅拌制浆：浸泡后的植物纤维原料加入助剂和水分，然后依次经过水力碎浆机碎解、打浆机打浆后形成复合植物纤维浆料；复合植物纤维浆料由浆料泵送入储浆池暂时存放；

步骤3，成型：复合植物纤维浆料送入成型机注浆成型，形成湿坯料；

步骤4，定型：湿坯料放入热压定型机，进行热压定型；

步骤5，切边：将热压定型的制品切边修剪为成品形状；

步骤6，喷涂：将防水剂喷涂到制品表面。通过在制品表面喷涂防水剂，可以在大大减少防水剂用量的情况下保持相同甚至更好的防水性能，从而降低高成本原料的用量，减低成本。在本实施例中，防水剂为HA-321阳离子型防水剂，该型防水剂经食品安全性毒理学检验为无毒产品，适用于餐饮具的施胶。施胶后的制品可达到餐饮具的防水要求，并可大幅度提高制品的机械性能。

步骤7，消毒：紫外线消毒处理，形成植物纤维包装材料成品。当成品需要作为餐饮具使用时，需要进行消毒，达到餐饮具的卫生要求。

在本实施例中，喷涂到制品表面的防水剂相对于植物纤维原料的重量百分比为2％。这一比例适合于植物纤维包装材料制作的一次性餐饮具。防水剂为HA-321阳离子型防水剂，是高分子型防水剂，其在中性或弱碱性条件下可以发挥最大的抗水渗透性，可以作为植物纤维可降解餐具的防水剂。当然，防水剂的用量介于1％～5％之间，视制成品的用途而定。具体而言，对于一般的包装材料喷涂量达到1％～1.5％即可达到防潮、防软化的效果；对于防水要求较高的一次性餐饮具而言，用量为2-3％较佳，既能达到餐饮具要求的较好防水性能，又能够降低成本；对于防水要求更高的盛水的纸杯、纸盒等制品防水剂的喷涂量可以达到3％～5％。

在本实施例中，植物纤维原料为玉米秸秆，玉米秸秆属于农业上采收玉米后的废弃物，常常被当做燃料烧掉，既污染环境，又浪费了资源。本发明采用农业废弃的各类秸秆以及稻麦草、甘蔗、芦苇中的一种或者数种作为原料，既可以降低成本，又减少了废弃物。

在本实施例中，助剂包括模塑粉、海藻酸钠、纤维素钠、淀粉钠、防水剂和防油剂。模塑粉采用的是三聚氢胺甲醛餐具级模塑料，其具有无臭、无味、耐热、耐水、自熄、耐霉菌、抗电弧等优良性能，广泛用于医院、餐厅、家庭中的餐具等。海藻酸钠，是一种天然多糖，具有很好的稳定性、溶解性、粘性和安全性，广泛应用于食品工业、制药业和牙科。淀粉钠，又称羧甲基淀粉钠，是变性淀粉的代产品，属醚类淀粉，是一种水溶性阴离子高分子型化合物，它无味、无毒、不易霉变、易溶于水，在食品、造纸等行业应用广泛。纤维素钠，即羟甲基纤维素钠，水溶液有粘性，广泛用作食品加工的稳定剂、增稠剂。淀粉钠和纤维素钠用作浆内添加剂，起增稠粘结作用，增强成品材料的韧性和耐磨性，可明显提高成品的干强度和湿强度、耐油性和抗水性。防水剂为HA-321阳离子型防水剂，是高分子型防水剂，其在中性或弱碱性条件下可以发挥最大的抗水渗透性，可以作为植物纤维可降解餐具的防水剂。当植物纤维包装材料制作为餐饮具使用时，需要较好的防水性能，可以加入防水剂，以强化植物纤维包装材料的防水性能。防油剂是F321阳离子型防油剂，一种水溶性的阳离子氟聚合物，也可以选用P623、P620阳离子型防油剂中的任一种，也可以多种混合使用。当植物纤维包装材料制作为餐饮具使用时，需要防油性能，可以加入防油剂，以强化植物纤维包装材料的防油性能。

在本实施例中，模塑粉、海藻酸钠、纤维素钠、淀粉钠、防水剂和防油剂相对于植物纤维原料的重量百分比分别为3％、2％、10％、5％、3.5％、1.2％。

实施例2：一种植物纤维包装材料，包括植物纤维原料和助剂，助剂包括模塑粉、海藻酸钠、纤维素钠、淀粉钠、防水剂和防油剂，模塑粉、海藻酸钠、纤维素钠、淀粉钠、防水剂和防油剂相对于植物纤维原料的重量百分比分别为3％、2％、10％、5％、3.5％、1.2％，植物纤维原料和助剂经碎解、打浆、注浆成型、热压定型、切边等工艺流程，然后，制品表面喷涂防水剂即得到植物纤维包装材料成品。防水剂表面喷涂量为植物纤维原料重量的2％。这样得到的植物纤维包装材料适合于制作为一次性餐饮具。

实施例3：如附图所示，植物纤维包装材料的制备工艺，包括以下步骤：

步骤4，定型：湿坯料放入热压定型机，进行热压定型；

步骤5，切边：将热压定型的制品切边修剪为成品形状；

在本实施例中，喷涂到制品表面的防水剂相对于植物纤维原料的重量百分比为1％。这一比例适合于植物纤维包装材料制作的普通包装材料，如手机、数码相机等产品的包装材料。防水剂为HA-321阳离子型防水剂，是高分子型防水剂，其在中性或弱碱性条件下可以发挥最大的抗水渗透性，可以作为植物纤维可降解餐具的防水剂。当然，防水剂的用量介于1％～5％之间，视制成品的用途而定。具体而言，对于一般的包装材料喷涂量达到1％～1.5％即可达到防潮、防软化的效果；对于防水要求较高的一次性餐饮具而言，用量为2-3％较佳，既能达到餐饮具要求的较好防水性能，又能够降低成本；对于防水要求更高的盛水的纸杯、纸盒等制品防水剂的喷涂量可以达到3％～5％。

在本实施例中，助剂包括模塑粉、海藻酸钠、纤维素钠、淀粉钠、防水剂。模塑粉采用的是三聚氢胺甲醛餐具级模塑料，其具有无臭、无味、耐热、耐水、自熄、耐霉菌、抗电弧等优良性能，广泛用于医院、餐厅、家庭中的餐具等。海藻酸钠，是一种天然多糖，具有很好的稳定性、溶解性、粘性和安全性，广泛应用于食品工业、制药业和牙科。淀粉钠，又称羧甲基淀粉钠，是变性淀粉的代产品，属醚类淀粉，是一种水溶性阴离子高分子型化合物，它无味、无毒、不易霉变、易溶于水，在食品、造纸等行业应用广泛。纤维素钠，即羟甲基纤维素钠，水溶液有粘性，广泛用作食品加工的稳定剂、增稠剂。淀粉钠和纤维素钠用作浆内添加剂，起增稠粘结作用，增强成品材料的韧性和耐磨性，可明显提高成品的干强度和湿强度、耐油性和抗水性。防水剂为HA-321阳离子型防水剂，是高分子型防水剂，其在中性或弱碱性条件下可以发挥最大的抗水渗透性，可以作为植物纤维可降解餐具的防水剂。当植物纤维包装材料制作为餐饮具使用时，需要较好的防水性能，可以加入防水剂，以强化植物纤维包装材料的防水性能。

在本实施例中，模塑粉、海藻酸钠、纤维素钠、淀粉钠、防水剂相对于植物纤维原料的重量百分比分别为5％、1％、3％、3％、1％。

实施例4：一种植物纤维包装材料，包括植物纤维原料和助剂，助剂包括模塑粉、海藻酸钠、纤维素钠、淀粉钠和防水剂，模塑粉、海藻酸钠、纤维素钠、淀粉钠和防水剂相对于植物纤维原料的重量百分比分别为5％、1％、3％、3％、1％，植物纤维原料和助剂经碎解、打浆、注浆成型、热压定型、切边等工艺流程，然后，制品表面喷涂防水剂即得到植物纤维包装材料成品。防水剂表面喷涂量为植物纤维原料重量的1％。这样得到的植物纤维包装材料适合于制作为普通包装材料，如手机、数码相机等产品的包装材料。

实施例5：如附图所示，植物纤维包装材料的制备工艺，包括以下步骤：

步骤4，定型：湿坯料放入热压定型机，进行热压定型；

步骤5，切边：将热压定型的制品切边修剪为成品形状；

在本实施例中，喷涂到制品表面的防水剂相对于植物纤维原料的重量百分比为5％。这一比例适合于植物纤维包装材料制作的纸杯、纸盒等防水性能要求高的制品。防水剂为HA-321阳离子型防水剂，是高分子型防水剂，其在中性或弱碱性条件下可以发挥最大的抗水渗透性，可以作为植物纤维可降解餐具的防水剂。当然，防水剂的用量介于1％～5％之间，视制成品的用途而定。具体而言，对于一般的包装材料喷涂量达到1％～1.5％即可达到防潮、防软化的效果；对于防水要求较高的一次性餐饮具而言，用量为2-3％较佳，既能达到餐饮具要求的较好防水性能，又能够降低成本；对于防水要求更高的盛水的纸杯、纸盒等制品防水剂的喷涂量可以达到3％～5％。

在本实施例中，助剂包括模塑粉、海藻酸钠、纤维素钠、淀粉钠、防水剂和防油剂。模塑粉采用的是三聚氢胺甲醛餐具级模塑料，其具有无臭、无味、耐热、耐水、自熄、耐霉菌、抗电弧等优良性能，广泛用于医院、餐厅、家庭中的餐具等。海藻酸钠，是一种天然多糖，具有很好的稳定性、溶解性、粘性和安全性，广泛应用于食品工业、制药业和牙科。淀粉钠，又称羧甲基淀粉钠，是变性淀粉的代产品，属醚类淀粉，是一种水溶性阴离子高分子型化合物，它无味、无毒、不易霉变、易溶于水，在食品、造纸等行业应用广泛。纤维素钠，即羟甲基纤维素钠，水溶液有粘性，广泛用作食品加工的稳定剂、增稠剂。淀粉钠和纤维素钠用作浆内添加剂，起增稠粘结作用，增强成品材料的韧性和耐磨性，可明显提高成品的干强度和湿强度、耐油性和抗水性。防水剂为HA-321阳离子型防水剂，是高分子型防水剂，其在中性或弱碱性条件下可以发挥最大的抗水渗透性，可以作为植物纤维可降解餐具的防水剂。当植物纤维包装材料制作为餐饮具使用时，需要较好的防水性能，需要加入防水剂，以强化植物纤维包装材料的防水性能。防油剂是F321阳离子型防油剂，一种水溶性的阳离子氟聚合物，也可以选用P623、P620阳离子型防油剂中的任一种，也可以多种防油剂混合使用。当植物纤维包装材料制作为餐饮具使用时，需要防油性能，可以加入防油剂，以强化植物纤维包装材料的防油性能。

在本实施例中，模塑粉、海藻酸钠、纤维素钠、淀粉钠、防水剂和防油剂相对于植物纤维原料的重量百分比分别为1％、3％、20％、15％、6％、1％。

实施例6：一种植物纤维包装材料，包括植物纤维原料和助剂，助剂包括模塑粉、海藻酸钠、纤维素钠、淀粉钠、防水剂和防油剂，模塑粉、海藻酸钠、纤维素钠、淀粉钠、防水剂和防油剂相对于植物纤维原料的重量百分比分别为1％、3％、20％、15％、6％、1％，植物纤维原料和助剂经碎解、打浆、注浆成型、热压定型、切边等工艺流程，然后，制品表面喷涂防水剂即得到植物纤维包装材料成品。防水剂表面喷涂量为植物纤维原料重量的5％。这样得到的植物纤维包装材料具有很好的防水性能，适合于制作为纸杯、纸盒等防水性能要求高的制品。

Claims

1.植物纤维包装材料的制备工艺，其特征在于：包括以下步骤：

(a)计量浸泡：将植物纤维原料称重，然后放入水中浸泡；

(b)搅拌制浆：浸泡后的植物纤维原料加入助剂和水分，然后依次经过水力碎浆机碎解、打浆机打浆后形成复合植物纤维浆料；

(d)定型：湿坯料放入热压定型机，进行热压定型；

(e)切边：将热压定型的制品切边修剪为成品形状；

(f)喷涂：将防水剂喷涂到制品表面。

2.根据权利要求1所述的植物纤维包装材料的制备工艺，其特征在于：还包括以下步骤：

(h)消毒：紫外线消毒处理，形成植物纤维包装材料成品。

3.根据权利要求1或2所述的植物纤维包装材料的制备工艺，其特征在于：所述喷涂到制品表面的防水剂相对于植物纤维原料的重量百分比为1％～5％。

4.根据权利要求1或2所述的植物纤维包装材料的制备工艺，其特征在于：所述植物纤维原料为玉米、秸秆、稻麦草、甘蔗、芦苇中的一种或者数种。

5.根据权利要求1或2所述的植物纤维包装材料的制备工艺，其特征在于：所述助剂包括模塑粉、海藻酸钠、纤维素钠、淀粉钠。

6.根据权利要求5所述的植物纤维包装材料，其特征在于：所述模塑粉、海藻酸钠、纤维素钠、淀粉钠相对于植物纤维原料的重量百分比分别为1％～5％、1％～3％、3％～20％、3％～15％。

7.根据权利要求6所述的植物纤维包装材料的制备工艺，其特征在于：所述模塑粉、海藻酸钠、纤维素钠、淀粉钠相对于植物纤维原料的重量百分比分别为3％、2％、10％、5％。

8.根据权利要求5所述的植物纤维包装材料的制备工艺，其特征在于：所述助剂还包括防水剂，所述防水剂相对于植物纤维原料的重量百分比为1％～6％。

9.根据权利要求8所述的植物纤维包装材料的制备工艺，其特征在于：所述防水剂相对于植物纤维原料的重量百分比为3.5％。

10.根据权利要求5所述的植物纤维包装材料的制备工艺，其特征在于：所述助剂还包括防油剂，所述防油剂相对于植物纤维原料的重量百分比为0.6％～9％。

11.根据权利要求10所述的植物纤维包装材料的制备工艺，其特征在于：所述防油剂相对于植物纤维原料的重量百分比为1.2％。

12.植物纤维包装材料，包括植物纤维原料和助剂，所述植物纤维原料和助剂依次经碎解、打浆、注浆成型、热压定型、切边，其特征在于：制品表面喷涂防水剂即得到植物纤维包装材料成品。