CN106589583A - 一种用石膏粉生产一次性石头纸发泡餐饮具及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用石膏粉生产一次性石头纸发泡餐饮具及其制备方法。由下列重量份百分比的组分组成：石膏粉77～90%、聚丙烯7～13%、表面改性剂0.5～1.5%、发泡剂0.5～2.5%、降解剂0.5～1.5%、增容剂0.5～1.5%、加工助剂1～3%。通过石膏粉表面改性、混炼、成型等步骤制得。利用本发明制备的一次性石头纸发泡餐饮具，具有抗水性好、抗油性强、保温隔热效果好，强度高，比重轻，承重性好，能够在15～90天内进行环境降解，产品降解后还可作土壤改良剂和肥料，是一种最新的环境降解石头纸包装材料。

Description

一种用石膏粉生产一次性石头纸发泡餐饮具及其制备方法

技术领域

本发明属于石头造纸技术领域，具体涉及一种用石膏粉生产一次性石头纸发泡餐饮具及其制备方法。

背景技术

我国天然石膏矿产资源储量丰富，总储量达近600亿吨，位居世界第一。石膏是单斜晶系矿物，其主要化学成分为硫酸钙（CaSO₄）的水合物。石膏作为一种用途广泛的工业材料和建筑材料，经过国内科研人员的努力，已广泛应用于水泥缓凝剂、石膏建筑制品、模型制作、医用食品添加剂、硫酸生产、油漆填料、石膏晶须等领域，石膏的应用前景相当广阔，还需进一步研究开发石膏资源的应用领域。

据不完全统计，目前我国每年约要消费150～500亿只一次性餐饮具。其中主要还是以PS一次性发泡餐饮具为主，部分为PP一次性吸塑餐饮具、纸质一次性餐饮具和降解一次性餐饮具。国外的研究结果表明，一次性PS发泡餐具中的聚苯乙烯高分子在合成过程中如果不完全聚合，便会造成苯乙烯单体、二聚体、三聚体的溶出，人体如果长期吸收，会对肝脏、肾脏造成伤害。聚苯乙烯的单体苯乙烯有强烈的刺激性，高浓度时还会产生麻醉作用，并对中枢和周围神经系统造成不良作用和危害，且难以降解，国家已明令禁止。PP一次性吸塑餐饮具因受PP熔体强度的影响，不易发泡，相较于PS发泡餐具，强度低，硬度不足，成本高，不能完全满足市场需求。纸质一次性餐饮具虽然不会对环境造成危害，但是其强度低、价格又较高，影响了其在市场上的销量。降解一次性餐饮具由于高昂的价格，市场推广难度更大。

石头纸是我国近几年发展起来的，以低碳、节能、可循环为主要特征的一种新型包装材料。石头纸具有普通纤维纸和塑料制品的双重特性，可广泛应用于食品、药品、文具、玩具、电子产品、一次性餐饮具等外包装领域。申请公布号CN104710685A公开了石头纸餐饮具及其制备方法，包括以下重量份成分：碳酸钙60～80份，聚乙烯18～43份，聚丙烯18～43份，抗氧化剂0.5～1份，树脂ACR粘合剂0.5～1.5份，复合稳定改性剂1.5～2.5份，木质纤维粉25～35份；其制备方法，包括：（1）将原料按一定比例投放进混炼机进行高速混合；（2）改性：混炼机将配合好的原料进行充分分散揉搓后制成条状料或板料；（3）造粒：使用造粒机，将制得的条状或板料制成料粒，料粒既方便运输又可以给平行的多条生产线提供原料，提高生产效率；（4）将粒料经挤出、吹制成型工艺制成所需产品即可。采用此方法生产制备的石头纸餐饮具虽然有一定想先进性，但这种以碳酸钙粉、木质纤维粉为主、以聚乙烯、聚丙烯为辅料生产制备的石头纸仅为物理共混改性过程，其区别仅仅是借助碳酸钙粉、木质纤维粉使其碎化，属于不完全降解材料。且生产出的石头纸比重大，价格高，无法与PS一次性发泡餐饮具的价格相比美，使其推广应用受到一定的影响。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述缺陷，本发明提供一种用石膏粉生产一次性石头纸发泡餐饮具及其制备方法。

本发明的技术方案是这样实现的：一种用石膏粉生产一次性石头纸发泡餐饮具，由下列重量份百分比的组分组成：

石膏粉 77～90%

聚丙烯 7～13%

表面改性剂 0.5～1.5%

发泡剂 0.5～2.5%

降解剂 0.5～1.5%

增容剂 0.5～1.5%

加工助剂 1～3%，

以上各组分的总和为100%。

所述石膏粉为经过400～1100℃的高温煅烧所得的食品级石膏粉，粒径为325目～1250目，颜色优选白色。

所述聚丙烯为注塑级聚丙烯或者挤出级聚丙烯。注塑级聚丙烯熔体流动速率MFR控制在4～22g/10min(100℃，2160g)，挤出级聚丙烯熔体流动速率MFR控制在2～5g/10min(100℃，2160g)。

所述表面改性剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、复合型偶联剂或硬脂酸中的一种或几种。

所述发泡剂为偶氮二甲酰胺（AC）。

所述降解剂为过氧化二异丙苯（DCP）。

所述增容剂为PP～g～MAH、PP～g～HDPE等接枝共聚物中的一种或几种。

所述加工助剂为氯化石蜡、硬脂酸锌、氧化锌等中一种或几种。

本发明的第二个目的旨在提供一种用石膏粉生产的一次性石头纸发泡餐饮具的制备方法，经过下列各步骤：

（1）按下列重量份百分比的组分备料：

石膏粉 77～90%

聚丙烯 7～13%

表面改性剂 0.5～1.5%

发泡剂 0.5～2.5%

降解剂 0.5～1.5%

增容剂 0.5～1.5%

加工助剂 1～3%，

以上各组分的总和为100%；

（2）石膏粉表面改性：将步骤（1）的石膏粉在150～300℃下干燥2～4小时，送入高速混合机与表面改性剂在120～180℃下混合改性5～8分钟，得表面改性料；

（3）混炼：在步骤（2）的表面改性料中加入聚丙烯、增容剂进行混合10分钟，得混合料；再将混合料、发泡剂、降解剂、加工助剂加入后在密炼机中以100～160℃进行密炼10～15分钟，然后送入挤出机中在120～180℃下熔融挤出造粒，得到粒料；

（4）成型：将步骤（3）所得粒料在常规注塑机中以注塑温度270～300℃、注射压力90～120MPa、模具温度60～90℃进行注塑成型，即得到一次性石头纸发泡餐饮具；

或者，将步骤（3）所得粒料送入常规挤出机中以挤出机温度180～200℃、模头温度190～220℃、冷却温度30～70℃进行熔融挤出，得到石头纸发泡片材，再将所得石头纸发泡片材按常规进行冲压或吸塑成型，即得到一次性石头纸发泡餐饮具。

相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：

利用本发明制备的一次性石头纸发泡餐饮具，具有抗水性好、抗油性强、保温隔热效果好，强度高，比重轻（与当前未发泡的石头纸相比重量减轻15～30%），承重性好，能够在15～90天内进行环境降解，产品降解后还可作土壤改良剂和肥料，是一种最新的环境降解石头纸包装材料。

1.本发明中利用改性食品级硫酸钙为主要原料，再与聚丙烯、增容剂共混改性，生产制备一次性餐饮具。不仅实现了无机粉体加入量的大大增加，每1000千克重量百分比达到77～90%，大幅度降低生产成本，有利用市场推广应用。

2.本发明利用石膏粉可以改善制品硬度、弹性模量、尺寸稳定性和热变形温度等优点，利用本发明制备的一次性石头纸发泡快餐盒内盛100℃热水，150℃食用油浸泡1小时，变形重量≥1000千克，不渗漏、不变形，承重1000千克不变形，成为一种极具市场竞争力实用性餐饮具。

3.本发明利用石膏的微孔结构，通过发泡剂的作用，可使石头纸内部形成了疏松的网状结构，既增加了石头纸的强度，又降低了石头纸的比重。

4.本发明利用石膏的吸湿性强、有利于改善土壤结构等优点，通过DCP偶氮二甲酰胺的引入，利用有机过氧化物在受热情况下会产生大量的自由基，自由基会进攻聚丙烯的叔碳原子，加速大分子链的断裂，促进聚丙烯的降解，利用本发明制备一次性发泡石头纸餐饮具，能够在15～90天内进行环境降解，降解产品不仅回归了大自然，还可作土壤改良剂和肥料，是一种最新的环境降解石头纸包装材料。

附图说明

图1为本发明的工艺流程示意图。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明进行具体描述，有必要在此指出的是以下实施例只用于对本发明进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术熟练人员根据上述本发明内容对本发明做出的一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。

实施例1

（1）按下列重量份百分比的组分备料：

石膏粉 90%

注塑级聚丙烯 7%

硅烷偶联剂 0.5%

偶氮二甲酰胺 0.5%

过氧化二异丙苯 0.5%

PP～g～MAH 0.5%

硬脂酸锌 1%，

以上各组分的总和为100%；

所述石膏粉为经过400℃的高温煅烧所得的食品级石膏粉，粒径为325目；

（2）石膏粉表面改性：将步骤（1）的石膏粉在150℃下干燥4小时，送入高速混合机与表面改性剂在120℃下混合改性8分钟，得表面改性料；

（3）混炼：在步骤（2）的表面改性料中加入聚丙烯、增容剂进行混合10分钟，得混合料；再将混合料、发泡剂、降解剂、加工助剂加入后在密炼机中以100℃进行密炼15分钟，然后送入挤出机中在120℃下熔融挤出造粒，得到粒料；

（4）成型：将步骤（3）所得粒料在常规注塑机中以注塑温度300℃、注射压力120MPa、模具温度60℃进行注塑成型，即得到一次性石头纸发泡餐饮具。

实施例2

（1）按下列重量份百分比的组分备料：

石膏粉 84%

挤出级聚丙烯 10%

表面改性剂 1%

偶氮二甲酰胺 1%

过氧化二异丙苯 1%

PP～g～HDPE 1%

加工助剂 2%，

以上各组分的总和为100%；

所述石膏粉为经过600℃的高温煅烧所得的食品级石膏粉，粒径为1000目，颜色白色；所述表面改性剂为钛酸酯偶联剂和铝酸酯偶联剂；所述加工助剂为硬脂酸锌和氧化锌。

（2）石膏粉表面改性：将步骤（1）的石膏粉在200℃下干燥3小时，送入高速混合机与表面改性剂在160℃下混合改性6分钟，得表面改性料；

（3）混炼：在步骤（2）的表面改性料中加入聚丙烯、增容剂进行混合10分钟，得混合料；再将混合料、发泡剂、降解剂、加工助剂加入后在密炼机中以120℃进行密炼12分钟，然后送入挤出机中在160℃下熔融挤出造粒，得到粒料；

（4）成型：将步骤（3）所得粒料送入常规挤出机中以挤出机温度180～200℃、模头温度195℃、冷却温度30℃进行熔融挤出，得到石头纸发泡片材，再将所得石头纸发泡片材按常规进行冲压或吸塑成型，即得到一次性石头纸发泡餐饮具。

实施例3

（1）按下列重量份百分比的组分备料：

石膏粉 77%

挤出级聚丙烯 13%

表面改性剂 1.5%

偶氮二甲酰胺 2.5%

过氧化二异丙苯 1.5%

增容剂 1.5%

加工助剂 3%，

以上各组分的总和为100%；

所述石膏粉为经过1100℃的高温煅烧所得的食品级石膏粉，粒径为1250目；所述表面改性剂为复合型偶联剂和硬脂酸；所述增容剂为PP～g～MAH和PP～g～HDPE；所述加工助剂为氯化石蜡和氧化锌。

（2）石膏粉表面改性：将步骤（1）的石膏粉在300℃下干燥2小时，送入高速混合机与表面改性剂在180℃下混合改性5分钟，得表面改性料；

（3）混炼：在步骤（2）的表面改性料中加入聚丙烯、增容剂进行混合10分钟，得混合料；再将混合料、发泡剂、降解剂、加工助剂加入后在密炼机中以160℃进行密炼10分钟，然后送入挤出机中在180℃下熔融挤出造粒，得到粒料；

（4）成型：将步骤（3）所得粒料送入常规挤出机中以挤出机温度180～200℃、模头温度220℃、冷却温度60℃进行熔融挤出，得到石头纸发泡片材，再将所得石头纸发泡片材按常规进行冲压或吸塑成型，即得到一次性石头纸发泡餐饮具。

实施例4

同实施例1，仅将步骤（4）替换为：将步骤（3）所得粒料在常规注塑机中以注塑温度270℃、注射压力90MPa、模具温度90℃进行注塑成型，即得到一次性石头纸发泡餐饮具。

实施例5

同实施例3，仅将步骤（4）替换为：将步骤（3）所得粒料送入常规挤出机中以挤出机温度180℃、模头温度190℃、冷却温度70℃进行熔融挤出，得到石头纸发泡片材，再将所得石头纸发泡片材按常规进行冲压或吸塑成型，即得到一次性石头纸发泡餐饮具。

对比例1：常规ps发泡快餐盒。

对比例2：申请公布号CN104710685A公开的石头纸餐饮具。

将实施例1、实施例2、实施例3制成同等规格的石头纸发泡餐饮具（长×宽×深=190×130×45mm），与对比例1和2的性能比较见下表：

Claims (9)

1.一种用石膏粉生产一次性石头纸发泡餐饮具，其特征在于由下列重量份百分比的组分组成：

石膏粉 77～90%

聚丙烯 7～13%

表面改性剂 0.5～1.5%

发泡剂 0.5～2.5%

降解剂 0.5～1.5%

增容剂 0.5～1.5%

加工助剂 1～3%，

以上各组分的总和为100%。

2.根据权利要求1所述的用石膏粉生产一次性石头纸发泡餐饮具，其特征在于：所述石膏粉为经过400～1100℃的高温煅烧所得的食品级石膏粉，粒径为325目～1250目。

3.根据权利要求1所述的用石膏粉生产一次性石头纸发泡餐饮具，其特征在于：所述聚丙烯为注塑级聚丙烯或者挤出级聚丙烯。

4.根据权利要求1所述的用石膏粉生产一次性石头纸发泡餐饮具，其特征在于：所述表面改性剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、复合型偶联剂或硬脂酸中的一种或几种。

5.根据权利要求1所述的用石膏粉生产一次性石头纸发泡餐饮具，其特征在于：所述发泡剂为偶氮二甲酰胺。

6.根据权利要求1所述的用石膏粉生产一次性石头纸发泡餐饮具，其特征在于：所述降解剂为过氧化二异丙苯。

7.根据权利要求1所述的用石膏粉生产一次性石头纸发泡餐饮具，其特征在于：所述增容剂为PP～g～MAH、PP～g～HDPE接枝共聚物中的一种或几种。

8.根据权利要求1所述的用石膏粉生产一次性石头纸发泡餐饮具，其特征在于：所述加工助剂为氯化石蜡、硬脂酸锌、氧化锌等中一种或几种。

9.一种用石膏粉生产的一次性石头纸发泡餐饮具的制备方法，其特征在于经过下列各步骤：

（1）按下列重量份百分比的组分备料：

石膏粉 77～90%

聚丙烯 7～13%

表面改性剂 0.5～1.5%

发泡剂 0.5～2.5%

降解剂 0.5～1.5%

增容剂 0.5～1.5%

加工助剂 1～3%，

以上各组分的总和为100%；

（2）石膏粉表面改性：将步骤（1）的石膏粉在150～300℃下干燥2～4小时，与表面改性剂在120～180℃下混合改性5～8分钟，得表面改性料；

（3）混炼：在步骤（2）的表面改性料中加入聚丙烯、增容剂进行混合10分钟，得混合料；再将混合料、发泡剂、降解剂、加工助剂加入后以100～160℃进行密炼10～15分钟，然后在120～180℃下熔融挤出造粒，得到粒料；

（4）成型：将步骤（3）所得粒料以注塑温度270～300℃、注射压力90～120MPa、模具温度60～90℃进行注塑成型，即得到一次性石头纸发泡餐饮具；

或者，将步骤（3）所得粒料送入常规挤出机中以挤出机温度180～200℃、模头温度190～220℃、冷却温度30～70℃进行熔融挤出，得到石头纸发泡片材，再将所得石头纸发泡片材按常规进行冲压或吸塑成型，即得到一次性石头纸发泡餐饮具。