CN103554949A - 一种秸秆餐具及其生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种秸秆餐具及其生产方法，其中秸秆餐具按重量份计包括：秸秆粉40～50份；粘合剂30～40份；填充剂8～10份；助剂0.1～0.15份；水11～18份；其中所述粘合剂为聚乳酸和淀粉的混合物。本发明的秸秆餐具具有以下特点：1）使用玉米淀粉和聚乳酸的复合型粘合剂，得到的产品抗拉强度改善，强度高、韧性好；2）原料低廉，秸秆餐具整体可降解，且降解速度快，无毒无害，安全环保。

Description

一种秸秆餐具及其生产方法

技术领域

本发明涉及新材料餐具领域，特别涉及一种秸秆餐具及其生产方法。

背景技术

我国的一次性餐具需求量巨大，大都是塑料制品或纸制品。工业化生产的塑料制品大部分难以降解，在消耗化石能源的同时还造成严重环境污染；纸制品又会带来森林的砍伐、涂膜难降解、水资源浪费等问题，而且成本较高。

秸秆是成熟农作物茎叶（穗）部分的总称，我国农作物种植面积广，每年有大量的秸秆剩余，近些年来对秸秆的处理从焚烧转变至再加工处理，其中利用秸秆制备环保餐具因其利用效率高、易回收等优点得到了广泛推广。中国专利申请号98124818.7公开的一种秸秆餐具，由秸秆、电玉粉、填充剂或硬脂酸钙（或面粉）经过搅拌、混匀、加压成型制备，该餐具重量轻、抗压强，加工工艺简单，但因缺少粘合剂导致韧性不足，易碎；中国专利申请号99115359.6公开了一种以植物茎秆及果实外壳为原料生产可降解餐具的方法，该餐具是先将植物茎秆及果实外壳处理后加入粘合剂并混合，加入石膏模成型后烘干，再经表面涂胶烘干制成，成品的降解性能良好，无毒无害，但原料的成型方法决定了产品强度不好，且加工工艺复杂；中国专利申请号01127386.0公开了一种一次性降解餐具及其制造方法，餐具由可降解主料、粘合剂、填充剂打浆混合后经真空炼泥机炼制，常温液压成型，烘干处理，表面喷涂隔离剂制成，该餐具刚性高且可通过配比调整进行调节，降解性能和韧性较好，但其使用玉米粉和白芨粉做粘合剂，烘干后产品韧性不好，产品所用水基聚氨酯等隔离剂在固化前有有毒气体释放；中国专利申请号01108832.X公开了一种以淀粉为主要原料制成的一次性易降解餐具，餐具的70%～90%为淀粉，再辅以少量秸秆纤维，植物油和添加剂，经一次热压成型，成型后进行表面防水胶的涂覆，该餐具主要成为淀粉因此降解性能好，成本低，无毒、无味，但其主要的缺点是固化后淀粉呈现的脆性导致产品抗拉伸强度差，易破碎。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种降解性能好，强度、韧性好的秸秆餐具，及其生产方法。

为解决上述技术问题，本发明的秸秆餐具按重量份计包括：

其中所述粘合剂为聚乳酸和淀粉的混合物。

本发明的秸秆餐具重量轻、耐温抗压、韧性较好，而且使用聚乳酸和淀粉为粘结剂，由于聚乳酸（PLA）具有可完全生物降解的特性，得到的秸秆餐具原料低廉、生物降解速度快，而且无毒无害。

本发明所使用的秸秆粉可为常见的秸秆粉，如小麦秸秆粉、玉米秸秆粉或油菜秸秆粉等，本发明并不对此作进一步的限定。为了保持一定纤维长度的同时，使秸秆粉在终产物秸秆餐具中分散更均匀，秸秆餐具的外观更光滑细腻，所述秸秆粉的粒度优选为60目～80目。

所述粘合剂为聚乳酸和淀粉混合物，两者的共混效果好，且使用该混合型粘合剂得到的秸秆餐具可实现生物全降解。在本发明的一个优选实施例中，为了降低生产成本，提高产品的稳定性和韧性，所述粘合剂中聚乳酸和淀粉的质量比为(10～15):(20～25)。在一个具体实施例中，秸秆餐具按重量份计包括：秸秆粉40～50份；聚乳酸10～15份；淀粉20～25份；填充剂8～10份；助剂0.1～0.15份；水11～18份。

本发明所使用的聚乳酸可为任意分子量，为了提高聚乳酸与其他原料的混合效果，所述粘合剂中聚乳酸的粒度优选为80目～100目，进一步地，为了降低生产成本，可使用分子量在八万以下的聚乳酸；所述淀粉可为玉米淀粉或糯米粉等，优选地选用糊化后粘性更强的玉米淀粉，使用玉米淀粉也可使秸秆餐具的成品更具光泽，观感和使用感更佳。

填充剂的加入可有效提高秸秆餐具的刚性强度，其可为本领域常用的各种填充剂，优选地所述填充剂为色白、安全环保且成本较低的滑石粉，其粒径为200目～500目。

助剂的作用是偶联有机粘合剂与无机填充剂，以增强粘合剂和填充剂之间的粘结性，所述助剂优选为通用性强的硅烷偶联剂，更具体地，可选用KH-550w型硅烷偶联剂，在实际应用中，常将KH-550w配制成2%～5%的水溶液以方便使用。

本发明还涉及一种生产秸秆餐具的方法，其包括如下步骤：

1）将按重量份计40～50份秸秆粉、30～40份粘合剂、8～10份填充剂、0.1～0.15份助剂和11～18份水混合并搅拌混匀，得到混合料，其中所述粘合剂为聚乳酸和淀粉的混合物；

2）将步骤1）中得到的混合料放入模具中一次热压成型，即得到秸秆餐具。

在生产秸秆餐具时，在所述步骤1）中可将秸秆粉、粘合剂、填充剂、助剂和水一次性混合；也可先将固态原料搅拌，再加入液态原料。优选地，先将秸秆粉、粘合剂和填充剂搅拌，再以喷雾形式加入助剂和水继续搅拌，这样更有利于秸秆粉、粘合剂和填充剂混合均匀，且以喷雾形式加入助剂和水有利于增加液态原料和固态原料的接触面积，提高秸秆餐具的稳定性和韧性。在实际生产中，搅拌的时间和速度视原料的重量而定，以40W搅拌电机搅拌1kg物料为例，在搅拌20min～30min后，再以喷雾形式加入助剂和水搅拌15min～20min。

在本发明的一个优选实施例中，步骤2）中热压成型的具体条件为：180℃～200℃恒温中在30吨～40吨的压力下保压30s～50s。

为了提高本方法所制得的秸秆餐具的防水防油效果，还可对秸秆餐具进行防水处理，优选地，进行乙基纤维素防水涂层处理以使秸秆餐具更易降解，为了降低成本，可仅对秸秆餐具内表面进行防水处理。

此外，根据模具的不同，采用本发明的方法可制备各种尺寸和形状的餐具或器皿，比如盘子、碗、筷、勺子、餐盒、育苗盒等。

本发明的秸秆餐具具有以下特点：

1）使用玉米淀粉和聚乳酸的复合型粘合剂，得到的产品抗拉强度改善，强度高、韧性好；

2）原料低廉，秸秆餐具整体可降解，且降解速度快，无毒无害，安全环保。

使用本发明的秸秆餐具的生产方法，具有以下效果：

1）工艺简单，可操作性高，易于推广；

2）一次热压成型比常压成型得到的产品强度更高，且可方便得到不同尺寸、形状和厚度的餐具。

具体实施方式

为使发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

本发明的实施例中所用的原料如下：

秸秆粉，自制，将秸秆原料在饲料粉碎机上粉碎制得

聚乳酸，深圳光华伟业实业有限公司

玉米淀粉，晋城市鸿生淀粉有限公司的产品

滑石粉，湖北省兴银河化工有限公司

KH-550w（硅烷偶联剂），南京能德化工有限公司

乙基纤维素，杭州恒源化工有限公司

本发明在实施例中使用江苏金坛市万华实验仪器厂生产的JJ-1型40W定时电动搅拌器进行搅拌，采用深圳市鑫台铭机械设备有限公司生产的XTM105F-30T型号热压成型机进行热压成型。

实施例1

将60目的小麦秸秆粉400g、100目的聚乳酸（PLA）150g、玉米淀粉250g、300目的滑石粉80g、KH-550w1mL和水119mL搅拌混匀备用；将模具升温至180℃恒定，调节上下模热压时稳定间距为1mm，将20g混合料放入已恒温的模具中，在30吨压力下保压30s，出模成型；成型餐具经切边后对内表面进行乙基纤维素防水涂层处理，烘干、消毒，得到秸秆餐具成品S1。

秸秆餐具成品S1厚度1mm，防水耐油，韧性好，不易碎，可承受110℃高温，置于环境(空气温度20℃～35℃)中约38天自行分解为有机肥料。

实施例2

其它条件同实施例1，模具温度改为190℃恒定，得到秸秆餐具成品S2。

秸秆餐具成品S2厚度1mm，防水耐油，韧性好，不易碎，可承受110℃高温，置于环境(空气温度20℃～35℃)中约38天自行分解为有机肥料。

实施例3

其它条件同实施例1，模具温度改为200℃恒定，保压50s，得到秸秆餐具成品S3。

秸秆餐具成品S3厚度1mm，防水耐油，韧性好，不易碎，可承受110℃高温，置于环境(空气温度20℃～35℃)中约38天自行分解为有机肥料。

实施例4

其它条件同实施例1，模具温度改为200℃恒定，在40吨压力下保压30s，得到秸秆餐具成品S4。

秸秆餐具成品S4厚度1mm，防水耐油，韧性好，不易碎，可承受110℃高温，置于环境(空气温度20℃～35℃)中约38天自行分解为有机肥料。

实施例5

将60目的小麦秸秆粉450g、100目的聚乳酸（PLA）100g、玉米淀粉200g、300目的滑石粉80g、KH-550w1.5mL和水168.5mL搅拌混匀备用；将模具升温至180℃恒定，调节上下模热压时稳定间距为1mm，将20g混合料放入已恒温的模具中，在30吨压力下保压30s，出模成型；成型餐具经切边后对内表面进行乙基纤维素防水涂层处理，烘干、消毒，得到秸秆餐具成品S5。

秸秆餐具成品S5厚度1mm，防水耐油，韧性同S1比较略差，不易碎，可承受110℃高温，置于环境(空气温度20℃～35℃)中约36天自行分解为有机肥料。

实施例6

将60目的小麦秸秆粉420g、100目的聚乳酸（PLA）150g、玉米淀粉200g、500目的滑石粉100g、KH-550w1.5mL和水128.5mL搅拌混匀备用；将模具升温至180℃恒定，调节上下模热压时稳定间距为1.5mm，将30g混合料放入已恒温的模具中，在30吨压力下保压30s，出模成型；成型餐具经切边后对内表面进行乙基纤维素防水涂层处理，烘干、消毒，得到秸秆餐具成品S6。

秸秆餐具成品S6厚度1.5mm，防水耐油，韧性好，不易碎，可承受110℃高温，置于环境(空气温度20℃～35℃)中约45天自行分解为有机肥料。

实施例7

其它条件同实施例1，小麦秸秆粉的粒度改为80目，得到秸秆餐具成品S7。

秸秆餐具成品S7厚度1mm，防水耐油，韧性好，不易碎，可承受110℃高温，置于环境(空气温度20℃～35℃)中约38天自行分解为有机肥料。

实施例8

其它条件同实施例1，小麦秸秆粉改为玉米秸秆粉，得到秸秆餐具成品S8。

秸秆餐具成品S8厚度1mm，防水耐油，韧性好，不易碎，可承受110℃高温，置于环境(空气温度20℃～35℃)中约38天自行分解为有机肥料。

实施例9

其它条件同实施例1，小麦秸秆粉改为油菜秸秆粉，得到秸秆餐具成品S9。

秸秆餐具成品S9厚度1mm，防水耐油，韧性好，不易碎，可承受110℃高温，置于环境(空气温度20℃～35℃)中约38天自行分解为有机肥料。

虽然本发明是结合以上实施例进行描述的，但本发明并不被限定于上述实施例，而只受所附权利要求的限定，本领域普通技术人员能够容易地对其进行修改和变化，但并不离开本发明的实质构思和范围。

Claims (10)

1.一种秸秆餐具，其特征在于，按重量份计包括：

其中所述粘合剂为聚乳酸和淀粉的混合物。

2.根据权利要求1所述的秸秆餐具，其特征在于，所述秸秆粉的粒度为60目～80目。

3.根据权利要求1所述的秸秆餐具，其特征在于，所述粘合剂中聚乳酸和淀粉的质量比为(10～15):(20～25)。

4.根据权利要求1所述的秸秆餐具，其特征在于，所述粘合剂中聚乳酸的粒度为80目～100目，所述淀粉为玉米淀粉。

5.根据权利要求1所述的秸秆餐具，其特征在于，所述填充剂为滑石粉，其粒径为200目～500目。

6.根据权利要求1所述的秸秆餐具，其特征在于，所述助剂为硅烷偶联剂。

7.一种生产秸秆餐具的方法，其特征在于，包括如下步骤：

1）将按重量份计40～50份秸秆粉、30～40份粘合剂、8～10份填充剂、0.1～0.15份助剂和11～18份水混合并搅拌混匀，得到混合料，其中所述粘合剂为聚乳酸和淀粉的混合物；

2）将步骤1）中得到的混合料放入模具中一次热压成型，即得到秸秆餐具。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在所述步骤1）中，先将秸秆粉、粘合剂和填充剂搅拌，再以喷雾形式加入助剂和水继续搅拌。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤2）中热压成型的具体条件为：180℃～200℃恒温中在30吨～40吨的压力下保压30s～50s。

10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述秸秆餐具还进行乙基纤维素防水涂层处理。