CN105623050A - 咖啡壳粉塑料及其生产工艺以及咖啡杯 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种咖啡壳粉塑料及其生产工艺，该咖啡壳粉塑料的原料包括咖啡壳粉、滑石粉、天然粘土、高分子聚合物和塑料助剂，所述咖啡壳粉、滑石粉、天然粘土、高分子聚合物和塑料助剂的重量份数比为20～35：8～10：4～6：40～60：4～5。本发明还提供一种咖啡杯。本发明的咖啡壳粉塑料采用咖啡壳粉作为原料制备而成，其采用了无害化处理农业废弃物咖啡壳，提供了一种新的咖啡壳的处理方法，摈弃了以往的咖啡壳焚烧的处理方法，减少了焚烧产生的环境污染，实现了咖啡壳的废物再利用，提高了其经济价值。

Description

咖啡壳粉塑料及其生产工艺以及咖啡杯
技术领域
本发明涉及塑料生产工艺领域，尤其涉及一种利用咖啡壳粉制备的塑料。
背景技术
随着塑料工业的大发展和塑料的大量应用，废旧塑料问题日益严重。传统塑料在废弃后无法自然降解且对土壤、地下水及空气造成严重污染，直接回收则事倍功半，效率低下。由此而来的白色污染已成为困扰全球的问题，环保压力极其巨大。从节约资源的角度出发，由于塑料制品主要来源是面临枯竭的石油资源，应尽可能回收，但由于现阶段再回收的生产成本远高于直接生产成本，在现行市场经济条件下难以做到。面对日益严重的白色污染问题，许多国家的研究人员都在致力于研究开发环境可降解塑料。所谓的环境可降解塑料的特点是在达到一定使用寿命废弃后，在特定的环境条件下，由于其化学结构发生明显变化，引起某些性能损失及外观变化而发生降解，对自然环境无害或少害。
咖啡是云南等地区的主要经济植物之一，大量的咖啡壳成为农业中的废弃物，通常只做简单的焚烧处理，污染环境的同时产生安全隐患。中国专利CN200910038366.7公开了一种可降解环保材料及其制备方法和应用，该专利以咖啡壳或咖啡豆渣与食品级固体胶粉末混合而成，其制备工艺是将咖啡壳粉末和食品级固体胶粉末搅拌混合均匀然后热压成型，该生产工艺较为简单，制备的可降解环保材料的强度较低，使用寿命短，相对经济价值较低，这是因为咖啡壳与食品级固体胶粉末之间的结合力较弱。因此需要提供一种新的利用咖啡壳粉制备塑料的方法。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种利用咖啡壳粉制备的塑料。
本发明的技术方案如下：
一种咖啡壳粉塑料，其原料包括咖啡壳粉、滑石粉、天然粘土、高分子聚合物和塑料助剂，所述咖啡壳粉、滑石粉、天然粘土、高分子聚合物和塑料助剂的重量份数比为20～35：8～10：4～6：40～60：4～5。
其中，所述高分子聚合物为高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、线性聚乙烯、聚丙烯中的一种或几种的混合物。
其中，所述塑料助剂包括钛酸酯偶联剂、硬脂酸、马来酸酐接枝聚乙烯蜡和马来酸酐接枝聚丙烯，所述钛酸酯偶联剂、硬脂酸、马来酸酐接枝聚乙烯蜡和马来酸酐接枝聚丙烯的重量份数比为0.3～0.5：0.7～1：2.5～3：0.5～1。
其中，所述天然粘土为硅藻土、膨润土、高岭土中的一种或几种的混合物。
上述的咖啡壳粉塑料的生产工艺，包括如下步骤：
将咖啡壳粉、滑石粉、天然粘土、高分子聚合物和塑料助剂混合均匀，然后经双螺杆挤出造粒；其中咖啡壳粉、滑石粉、天然粘土、高分子聚合物和塑料助剂的重量份数比为20～35：8～10：4～6：40～60：4～5。
其中，所述咖啡壳粉的粒度为300～350目。
其中，所述生产工艺包括如下步骤：
将咖啡壳粉、滑石粉、天然粘土与塑料助剂混合并升温至80℃～95℃得到混合物A；
将高分子聚合物加入混合物A，然后进行除水处理得到混合物B；进行除水处理后混合物B的含水率应当低于15％；
将混合物B置于双螺杆混炼挤出机中，在155℃～160℃条件下挤出造粒。
其中，所述除水处理是将高分子聚合物与混合物A混合后升温至120℃～140℃，保温10～30分钟即可。
其中，在挤出造粒后还包括与聚乙烯复配的步骤。
本发明还提供一种采用上述咖啡壳粉塑料的生产工艺生产而成的咖啡杯。
本发明的咖啡壳粉采用咖啡壳粉碎而成，咖啡壳粉的粒度最好为300～350目。加入咖啡粉后可以降低塑料中高分子聚合物的含量从而得到可降解塑料，同时使制得的塑料具有咖啡味，满足特定产品例如咖啡杯的需要。咖啡壳粉均匀分散在高分子聚合物中，由于咖啡壳粉的比表面积较大，因此咖啡壳粉能够很好的与高分子聚合物结合，加入的滑石粉和天然粘土协同作用使得咖啡壳粉与高分子聚合物的结合力加强，从而增加了塑料产品形状的稳定，提高了塑料的强度和刚度，降低了塑料的变形、伸张率、热膨胀系数等，并可提高产品的耐热、耐磨、保温、抗老化等性能。
本发明的有益效果是：
(1)本发明的咖啡壳粉塑料为食品级塑料，符合国家食品级塑料的标准，且制备的咖啡壳粉塑料抗拉强度和拉伸强度高，使用寿命长；
(2)本发明的咖啡壳粉塑料采用咖啡壳粉作为原料制备而成，其采用了无害化处理农业废弃物咖啡壳，提供了一种新的咖啡壳的处理方法，摈弃了以往的咖啡壳焚烧的处理方法，减少了焚烧产生的环境污染，实现了咖啡壳的废物再利用，提高了其经济价值；
(3)本发明的咖啡壳粉塑料减少了不可降解塑料的使用，减缓石油危机；
(4)本发明的咖啡壳粉塑料具有咖啡气味，其咖啡味持久；且本发明的咖啡壳粉塑料尤其适用于制作咖啡杯，能够提高使用者的满意度。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
以下实施例中使用的原料和设备如非特别说明均为市售。
实施例一
一种咖啡壳粉塑料，其原料包括咖啡壳粉、滑石粉、硅藻土、高密度聚乙烯和钛酸酯偶联剂，所述咖啡壳粉、滑石粉、硅藻土、高密度聚乙烯和钛酸酯偶联剂的重量份数比为20：8：4：40：4。
其生产工艺为按上述重量分数比称取适量的原料；然后将称取的咖啡壳粉、滑石粉、硅藻土、高密度聚乙烯和钛酸酯偶联剂混合均匀，然后经双螺杆挤出造粒。本实施例中的咖啡壳粉的粒度为300目。
实施例二
一种咖啡壳粉塑料，其原料包括咖啡壳粉、滑石粉、膨润土、低密度聚乙烯和硬脂酸，所述咖啡壳粉、滑石粉、膨润土、低密度聚乙烯和硬脂酸的重量份数比为35：10：6：40：5。本实施例中的咖啡壳粉的粒度为350目。
其生产工艺包括如下步骤：
S100：按上述重量份数比称取适量的咖啡壳粉、滑石粉、膨润土和硬脂酸，然后将咖啡壳粉、滑石粉、膨润土和硬脂酸混合并升温至80℃～95℃得到混合物A；
S200：将低密度聚乙烯加入混合物A中，然后升温至120℃～140℃进行除水处理得到混合物B；
S300：将混合物B置于双螺杆混炼挤出机中，在155℃～160℃条件下挤出造粒。所述双螺杆挤出机螺杆直径为75mm，长径比为40，挤出机温度依次设定为：一区130℃、二区135℃、三区140℃、四区145℃、五区150℃、六区155℃、七区160℃、八区160℃、九区160℃、十区165℃、机头170℃。
双螺杆混炼挤出机挤出造粒即可得到塑料母粒。将塑料母粒置于口杯或咖啡杯生产线中，依口杯生产方法可制得具有咖啡气味口杯或咖啡杯，咖啡气味可长期保存。
实施例三
一种咖啡壳粉塑料，其原料包括咖啡壳粉、滑石粉、高岭土、线性聚乙烯和马来酸酐接枝聚乙烯蜡，所述咖啡壳粉、滑石粉、高岭土、线性聚乙烯和马来酸酐接枝聚乙烯蜡的重量份数比为25：9：5：45：4。
其生产工艺同实施例二。
实施例四
一种咖啡壳粉塑料，其原料包括咖啡壳粉、滑石粉、硅藻土、聚丙烯和马来酸酐接枝聚丙烯，所述咖啡壳粉、滑石粉、硅藻土、聚丙烯和马来酸酐接枝聚丙烯的重量份数比为30：9：5：50：4。
其生产工艺同实施例二。
实施例五
一种咖啡壳粉塑料，其原料包括咖啡壳粉、滑石粉、天然粘土、高分子聚合物和塑料助剂，所述咖啡壳粉、滑石粉、天然粘土、高分子聚合物和塑料助剂的重量份数比为30：9：5：52：4。本实施例中的天然粘土为硅藻土和高岭土的混合物，其中硅藻土和高岭土的重量份数比为1:1。本实施例中的高分子聚合物为高密度聚乙烯。本实施例中的塑料助剂为钛酸酯偶联剂和硬脂酸的混合物，二者的重量份数比为1:1。
其生产工艺同实施例二。
实施例六
一种咖啡壳粉塑料，其原料包括咖啡壳粉、滑石粉、天然粘土、高分子聚合物和塑料助剂，所述咖啡壳粉、滑石粉、天然粘土、高分子聚合物和塑料助剂的重量份数比为30：9：5：55：4。本实施例中的天然粘土为硅藻土。本实施例中的高分子聚合物为高密度聚乙烯。本实施例中的塑料助剂为钛酸酯偶联剂、硬脂酸、马来酸酐接枝聚乙烯蜡和马来酸酐接枝聚丙烯的混合物，所述钛酸酯偶联剂、硬脂酸、马来酸酐接枝聚乙烯蜡和马来酸酐接枝聚丙烯的重量份数比为0.3：0.7：2.5：0.5。
其生产工艺同实施例二。
实施例七
一种咖啡壳粉塑料，其原料包括咖啡壳粉、滑石粉、天然粘土、高分子聚合物和塑料助剂，所述咖啡壳粉、滑石粉、天然粘土、高分子聚合物和塑料助剂的重量份数比为30：9：5：60：4。本实施例中的天然粘土为硅藻土。本实施例中的高分子聚合物为高密度聚乙烯。本实施例中的塑料助剂为钛酸酯偶联剂、硬脂酸、马来酸酐接枝聚乙烯蜡和马来酸酐接枝聚丙烯的混合物，所述钛酸酯偶联剂、硬脂酸、马来酸酐接枝聚乙烯蜡和马来酸酐接枝聚丙烯的重量份数比为0.5：1：3：1。
其生产工艺同实施例二。
实施例八
一种咖啡壳粉塑料，其原料包括咖啡壳粉、滑石粉、天然粘土、高分子聚合物和塑料助剂，所述咖啡壳粉、滑石粉、天然粘土、高分子聚合物和塑料助剂的重量份数比为30：9：5：55：4。本实施例中的天然粘土为硅藻土。本实施例中的高分子聚合物为高密度聚乙烯和低密度聚乙烯的混合物，高密度聚乙烯和低密度聚乙烯的重量份数比为1:1.5。本实施例中的塑料助剂为钛酸酯偶联剂、硬脂酸、马来酸酐接枝聚乙烯蜡和马来酸酐接枝聚丙烯的混合物，所述钛酸酯偶联剂、硬脂酸、马来酸酐接枝聚乙烯蜡和马来酸酐接枝聚丙烯的重量份数比为0.5：1：3：1。
其生产工艺包括如下步骤：
S100：按上述重量份数比称取适量的咖啡壳粉、滑石粉、天然粘土和塑料助剂，然后将咖啡壳粉、滑石粉、天然粘土和塑料助剂混合并升温至80℃～95℃得到混合物A；
S200：将高分子聚合物加入混合物A中，然后升温至120℃～140℃进行除水处理得到混合物B；
S300：将混合物B置于双螺杆混炼挤出机中，在155℃～160℃条件下挤出造粒即可得到咖啡壳粉塑料母粒。
制备口杯或咖啡杯时，将咖啡壳粉塑料母粒与聚乙烯复配，置于口杯或咖啡杯生产线中，依口杯生产方法可制得具有咖啡气味口杯或咖啡杯，咖啡气味可长期保存。其中咖啡壳粉塑料母粒和聚乙烯的重量份数比为10～20:1。
实施例九
一种咖啡壳粉塑料，其原料包括咖啡壳粉、滑石粉、天然粘土、高分子聚合物和塑料助剂，所述咖啡壳粉、滑石粉、天然粘土、高分子聚合物和塑料助剂的重量份数比为30：9：5：40：5。本实施例中的天然粘土为硅藻土。本实施例中的高分子聚合物为高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、线性聚乙烯和聚丙烯的混合物，高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、线性聚乙烯和聚丙烯的重量份数比为5:5:10:20。本实施例中的塑料助剂为钛酸酯偶联剂、硬脂酸、马来酸酐接枝聚乙烯蜡和马来酸酐接枝聚丙烯的混合物，所述钛酸酯偶联剂、硬脂酸、马来酸酐接枝聚乙烯蜡和马来酸酐接枝聚丙烯的重量份数比为0.3：1：3：0.7。
生产工艺同实施例八。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以权利要求为准。

Claims (10)

1.一种咖啡壳粉塑料，其特征在于，其原料包括咖啡壳粉、滑石粉、天然粘土、高分子聚合物和塑料助剂，所述咖啡壳粉、滑石粉、天然粘土、高分子聚合物和塑料助剂的重量份数比为20～35：8～10：4～6：40～60：4～5。
2.根据权利要求1所述的咖啡壳粉塑料，其特征在于，所述高分子聚合物为高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、线性聚乙烯、聚丙烯中的一种或几种的混合物。
3.根据权利要求1所述的咖啡壳粉塑料，其特征在于，所述塑料助剂包括钛酸酯偶联剂、硬脂酸、马来酸酐接枝聚乙烯蜡和马来酸酐接枝聚丙烯，所述钛酸酯偶联剂、硬脂酸、马来酸酐接枝聚乙烯蜡和马来酸酐接枝聚丙烯的重量份数比为0.3～0.5：0.7～1：2.5～3：0.5～1。
4.根据权利要求1至3任意一项所述的咖啡壳粉塑料，其特征在于，所述天然粘土为硅藻土、膨润土、高岭土中的一种或几种的混合物。
5.权利要求1至4任意一项所述的咖啡壳粉塑料的生产工艺，其特征在于，包括如下步骤：
将咖啡壳粉、滑石粉、天然粘土、高分子聚合物和塑料助剂混合均匀，然后经双螺杆挤出造粒；其中咖啡壳粉、滑石粉、天然粘土、高分子聚合物和塑料助剂的重量份数比为20～35：8～10：4～6：40～60：4～5。
6.根据权利要求5所述的生产工艺，其特征在于，所述咖啡壳粉的粒度为300～350目。
7.根据权利要求5所述的生产工艺，其特征在于，所述生产工艺包括如下步骤：
将咖啡壳粉、滑石粉、天然粘土与塑料助剂混合并升温至80℃～95℃得到混合物A；
将高分子聚合物加入混合物A，然后进行除水处理得到混合物B；
将混合物B置于双螺杆混炼挤出机中，在155℃～160℃条件下挤出造粒。
8.根据权利要求7所述的生产工艺，其特征在于，所述除水处理是将高分子聚合物与混合物A混合后升温至120℃～140℃。
9.根据权利要求5至8任意一项所述的咖啡壳粉塑料的生产工艺，其特征在于，在挤出造粒后还包括与聚乙烯复配的步骤。
10.一种咖啡杯，其特征在于，采用权利要求5至9任意一项所述的咖啡壳粉塑料的生产工艺生产而成。
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