CN106633370A - 一种彩色饮料吸管的生产工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种彩色饮料吸管的生产工艺，属于塑料生产制造技术领域，所述彩色饮料吸管是以聚丙烯颗粒作为基料，以PP色母粒，羟丙基甲基纤维素和抗菌纤维作为辅料，其中，作为基料的聚丙烯颗粒是以聚丙烯，聚乳酸，碳化钒，热塑性聚酯弹性体，改性材料，抗氧化剂和硬脂酸为原料制备而得，该彩色饮料吸管的制作工艺包括如下步骤：原料的准备、原料的烘干、混料、进料、挤出、拉伸、分切、消毒、装箱；本发明的彩色饮料吸管生产工艺过程简单可控，成本低，且污染小，符合可持续发展理念，值得推广，生产出的饮料吸管色泽鲜艳且均匀，性能优良，具有较高的机械强度，且质感细腻，透明度高，使用寿命长，使用后吸管垃圾可降解，绿色环保。

Description

一种彩色饮料吸管的生产工艺
【技术领域】
本发明涉及塑料生产制造技术领域，具体涉及一种彩色饮料吸管的生产工艺。
【背景技术】
随着人们生活水平的日益提高与生活节奏的加快，牛奶、饮料各种各样的流质食品的消费越来越多，而这类食品一般会用到吸管。因为用吸管不会接触杯子比较卫生；另外用吸管喝饮料，有助于牙齿的健康，对美白牙齿有作用；而且吸管价格便宜。吸管作为一次性用品因其方便、卫生、便宜而受到人们的青睐。
由于被大量使用，近年来，塑料吸管也得到了较快的发展，现有的吸管耐高温能力参差不齐，若在吸食热饮时，耐高温能力差的吸管遇热水会溶解掉一些的成分，同时，现有的吸管多半都有着色，有色吸管存在遇热水掉色的问题依然存在，这类吸管在吸食后会对人体造成一定伤害。
不仅如此，目前市场上的吸管制品透明度一般，且普遍韧性差，使用寿命短，且制作过程复杂、对环境污染严重，因此加大了成本。
【发明内容】
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种彩色饮料吸管的生产工艺，本发明的彩色饮料吸管采用复合聚丙烯颗粒制作，赋予其强度高，耐热性能好，使用寿命长等优点，加入的辅料使得彩色饮料吸管光泽度高，色泽鲜艳且均匀，本发明生产工艺过程简单可控，成本低，且生产出的饮料吸管可降解，避免了白色污染，符合可持续发展理念，值得推广。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种彩色饮料吸管的生产工艺，包括如下步骤：
(1)原料的准备：按照如下重量份称取各原料组分：聚丙烯颗粒200-400份，PP色母粒0.8-2份，羟丙基甲基纤维素20-70份，抗菌纤维50-100份；
(2)原料的烘干：将相应重量份的聚丙烯颗粒在80-110℃下烘3-8小时，水分含量控制在0.1％以下；
(3)混料：将经步骤(2)的聚丙烯颗粒、PP色母粒、羟丙基甲基纤维和抗菌纤维置于混合容器内混合搅拌均匀；
(4)进料：将混合好的原料放入挤出机内，启动挤出机加热功能，将挤出机一区到六区的加热温度都控制在200-240℃，加热时间为40-65分钟；
(5)挤出：开启挤出机主机，将吸管坯件挤出，并开启气泵，气泵的压力设定为5-7MPa；
(6)拉伸、冷却：将步骤(5)挤出的物料拉伸至冷却水槽，冷却水槽的水温控制在12-42℃下，冷却时间为2-8s；
(7)分切：将冷却后的物料进行分切；
(8)消毒：将经步骤(7)的物料进行紫外线消毒，消毒时间为15-20分钟，环境温度控制为20-40℃；
(9)装箱：用连排自动包装机进行自动包装，然后进行装箱，装箱后的再用臭氧进行消毒即可。
进一步地，所述步骤(1)中的抗菌纤维中的纤维成分为苎麻纤维、芳纶纤维的一种或它们的组合，所述抗菌纤维主要通过如下方法得到：将所述纤维成分用磷酸锆载银抗菌剂浸渍处理即可。
进一步地，所述步骤(5)挤出机挤出的吸管坯件直径为3-8mm。
本发明还提供上述聚丙烯颗粒的原料组成及其制备方法：
所述聚丙烯颗粒主要由以下重量份的原料制得：
聚丙烯30-50份，聚乳酸10-30份，碳化钒15-40份，热塑性聚酯弹性体5-10份，改性材料10-20份，抗氧化剂2-6份，硬脂酸5-15份；
所述改性材料为镁铝水滑石、聚磷酸胺和钴粉的混合物，其中，三者的重量比为3:2:2。
所述聚丙烯颗粒的制备方法包括如下步骤：
a.原材料预处理：将所述重量份的聚丙烯、碳化钒、热塑性聚酯弹性体以及改性材料加入到清洗液中进行清洗，并将清洗后的物料干燥；
b.原材料筛选：将经过预处理后的原材料混合，然后放入粉碎机中进行物理粉碎，选出通过100-150目筛网的原材料颗粒，得到混合物A；
c.改性：将改性材料加入步骤b所得混合物A中，并搅拌混合均匀，得到混合物B；
d.加功能助剂：将混合物B加热至70-90℃后，加入硬脂酸，继续在900-1000r/min下搅拌25-30min，再加入所述重量份的抗氧化剂，得到混合物C；
e.造粒：将混合物C加入双螺杆挤出机中进行熔融共混、挤出、冷却、造粒得到聚丙烯颗粒。
进一步地，所述步骤a中清洗液为去离子水、异丙醇的任一种或它们的组合。
进一步地，所述步骤e中双螺杆挤出机分为五个温度分区，其中，各区的温度分布控制为：一区：178-182℃，二区：188-192℃，三区：198-202℃，四区：208-212℃，五区：219-221℃，机头：219-221℃；螺杆转速为120-180r/min。
羟丙基甲基纤维素具有增稠能力，耐盐性低灰粉、pH稳定性、保水性、尺寸稳定性、优良的成膜性、以及广泛的耐酶性、分散性和粘结性等特点，本品溶于水及大多数极性c和适当比例的乙醇/水、丙醇/水、二氯乙烷等，在冷水中溶胀成澄清或微浊的胶体溶液。其水溶液具有表面活性，透明度高、性能稳定等优点，在吸管中加入此配方可使吸管具有高透明度、高强度、性能稳定等特点。
聚丙烯为无毒、无臭、无味的乳白色高结晶的聚合物，聚丙烯的结晶度高，结构规整，因而具有优良的力学性能，其中，聚丙烯最突出的性能就是抗弯曲疲劳性，俗称百折胶。
PP色母粒在塑料加工过程中，具有浓度高、分散性好、清洁等显著的优点。能使颜料在制品中具有更好的分散性色，且有利于保持颜料的化学稳定性，保证制品颜色的稳定。
聚乳酸是以乳酸为主要原料聚合得到的聚合物，属于聚酯家族，聚乳酸原料来源充分可再生，生产过程无污染，产品可以生物降解，实现在自然界中的循环，是理想的绿色高分子材料。聚乳酸是一种新型的生物降解材料，其具有良好的生物可降解性，使用后能被自然界中微生物完全降解，最终生成二氧化碳和水，不污染环境，这对保护环境非常有利，是公认的环境友好材料。
碳化钒具有很高的密度，在本发明作为制作塑料颗粒的密度填充剂，使塑料制品具有高密度，高硬度，高强度的特点。
热塑性聚酯弹体性是含有聚酯硬段和聚醚软段的嵌段共聚物，其中聚醚软段和未结晶的聚酯形成无定形相聚酯硬段部分结晶形成结晶微区，起物理交联点的作用，它具有橡胶的弹性和工程塑料的强度；软段赋予它弹性，使它像橡胶；硬段赋予它加工性能，使它像塑料；与橡胶相比，它具有更好的加工性能和更长的使用寿命；与工程料相比，同样具有强度高的特点，而柔韧性和动态力学性能更好。
本发明所提供的一种彩色饮料吸管的生产工艺，与现有技术相比，具有以下有益效果：
1、在生产过程中，本发明生产工艺过程简单可控，成本低，便于推广和应用，无论是聚丙烯颗粒的生产过程或者是彩色饮料吸管的生产过程，都对机器以及生产环境无污染。
2、在使用过程中，本发明的饮料吸管以聚丙烯颗粒作为基料，聚丙烯颗粒由多种原料制备得到，赋予饮料吸管强度高，物理性能优，使用寿命长等优点，且其热变形温度高，受热不易变形，遇热水不掉色，使用安全，加入的辅料中羟丙基甲基纤维素、PP色母粒使得塑料杯光泽度高，色泽透亮均匀，外观美丽，抗菌纤维可增强饮料吸管的力学性能，且具有抗菌的效果，使得吸管的食用安全性高。
3、在使用完丢弃后，本发明的饮料吸管添加有聚乳酸，聚乳酸具有良好的生物可降解性，使得本发明的饮料吸管在使用后能被自然界中微生物完全降解，最终生成二氧化碳和水，不污染环境，对保护环境非常有利。
4、综上所述，本发明的彩色饮料吸管无论在生产、使用还是使用完丢弃后，都不对环境造成污染，真正做到安全、绿色环保，符合可持续发展理念，值得推广生产。
【具体实施方式】
下面的实施例可以帮助本领域的技术人员更全面的理解本发明，但不可以以任何方式限制本发明。
实施例1
一种彩色饮料吸管，主要由以下重量份的原料制得：聚丙烯颗粒200份，PP色母粒0.8份，羟丙基甲基纤维素20份，抗菌纤维50份；所述抗菌纤维中的纤维成分为芳纶纤维，是通过将芳纶纤维用磷酸锆载银抗菌剂浸渍处理得到；
所述聚丙烯颗粒主要由以下重量份的原料制得：聚丙烯30份，聚乳酸10份，碳化钒15份，热塑性聚酯弹性体5份，改性材料10份，抗氧化剂1010用量2份，硬脂酸5份；其中，改性材料为重量比为3:2:2的镁铝水滑石、聚磷酸胺和钴粉的混合物。
上述彩色饮料吸管的生产工艺，包括如下步骤：
(一)制备聚丙烯颗粒
a.原材料预处理：将所述重量份的聚丙烯、碳化钒和热塑性聚酯弹性体加入到清洗液中进行清洗，并将清洗后的物料干燥；所述清洗液为去离子水；
b.原材料筛选：将经过预处理后的原材料混合，选出通过100目筛网的原材料颗粒，得到混合物A；
c.改性：将改性材料加入步骤b所得混合物A中，并搅拌混合均匀，得到混合物B；
d.加功能助剂：将混合物B加热至70℃后，加入硬脂酸，继续在900r/min下搅拌25min，再加入所述重量份的抗氧化剂，得到混合物C；
e.造粒：将混合物C加入双螺杆挤出机中进行熔融共混、挤出、冷却、造粒得复合粒子，双螺杆挤出机分为五个温度分区，其中，各区温度控制为：一区：178℃，二区：188℃，三区：198℃，四区：208℃，五区：219℃，机头：219℃；螺杆转速为120r/min。
(二)制备彩色饮料吸管
(1)原料的准备：按照如下重量份称取各原料组分：聚丙烯颗粒200份，PP色母粒0.8份，羟丙基甲基纤维素20份，抗菌纤维50份；
(2)原料的烘干：将相应重量份的聚丙烯颗粒在80℃下烘3小时，水分含量控制在0.1％以下；
(3)混料：将经步骤(2)的聚丙烯颗粒、PP色母粒、羟丙基甲基纤维和抗菌纤维置于混合容器内混合搅拌均匀；
(4)进料：将混合好的原料放入挤出机内，启动挤出机加热功能，将挤出机一区到六区的加热温度都控制在200℃，加热时间为40分钟；
(5)挤出：开启挤出机主机，将吸管坯件挤出，并开启气泵，气泵的压力设定为5MPa；
(6)拉伸、冷却：将步骤(5)挤出的物料拉伸至冷却水槽，冷却水槽的水温控制在12℃下，冷却时间为2s；
(7)分切：将冷却后的物料进行分切；
(8)消毒：将经步骤(7)的物料进行紫外线消毒，消毒时间为15分钟，环境温度控制为20℃；
(9)装箱：用连排自动包装机进行自动包装，然后进行装箱，装箱后的再用臭氧进行消毒即可。
实施例2
一种彩色饮料吸管，主要由以下重量份的原料制得：聚丙烯颗粒300份，PP色母粒1.2份，羟丙基甲基纤维素40份，抗菌纤维70份；所述抗菌纤维中的纤维成分为苎麻纤维，是通过将苎麻纤维用磷酸锆载银抗菌剂浸渍处理得到；
所述聚丙烯颗粒主要由以下重量份的原料制得：聚丙烯40份，聚乳酸20份，碳化钒25份，热塑性聚酯弹性体7份，改性材料15份，抗氧剂1076用量4份，硬脂酸10份；其中，改性材料为重量比为3:2:2的镁铝水滑石、聚磷酸胺和钴粉的混合物。
上述彩色饮料吸管的生产工艺，包括如下步骤：
(一)制备聚丙烯颗粒
a.原材料预处理：将所述重量份的聚丙烯、碳化钒和热塑性聚酯弹性体加入到清洗液中进行清洗，并将清洗后的物料干燥；所述清洗液为异丙醇；
b.原材料筛选：将经过预处理后的原材料混合，选出通过125目筛网的原材料颗粒，得到混合物A；
c.改性：将改性材料加入步骤b所得混合物A中，并搅拌混合均匀，得到混合物B；
d.加功能助剂：将混合物B加热至80℃后，加入硬脂酸，继续在950r/min下搅拌28min，再加入所述重量份的抗氧化剂，得到混合物C；
e.造粒：将混合物C加入双螺杆挤出机中进行熔融共混、挤出、冷却、造粒得复合粒子，双螺杆挤出机分为五个温度分区，其中，各区温度控制为：一区：178℃，二区：188℃，三区：198℃，四区：208℃，五区：219℃，机头：219℃；螺杆转速为120r/min。
(二)制备彩色饮料吸管
(1)原料的准备：按照如下重量份称取各原料组分：聚丙烯颗粒300份，PP色母粒1.2份，羟丙基甲基纤维素50份，抗菌纤维70份；
(2)原料的烘干：将相应重量份的聚丙烯颗粒在90℃下烘5小时，水分含量控制在0.1％以下；
(3)混料：将经步骤(2)的聚丙烯颗粒、PP色母粒、羟丙基甲基纤维和抗菌纤维置于混合容器内混合搅拌均匀；
(4)进料：将混合好的原料放入挤出机内，启动挤出机加热功能，将挤出机一区到六区的加热温度都控制在220℃，加热时间为50分钟；
(5)挤出：开启挤出机主机，将吸管坯件挤出，并开启气泵，气泵的压力设定为6MPa；
(6)拉伸、冷却：将步骤(5)挤出的物料拉伸至冷却水槽，冷却水槽的水温控制在30℃下，冷却时间为5s；
(7)分切：将冷却后的物料进行分切；
(8)消毒：将经步骤(7)的物料进行紫外线消毒，消毒时间为18分钟，环境温度控制为30℃；
(9)装箱：用连排自动包装机进行自动包装，然后进行装箱，装箱后的再用臭氧进行消毒即可。
实施例3
一种彩色饮料吸管，主要由以下重量份的原料制得：聚丙烯颗粒400份，PP色母粒2份，羟丙基甲基纤维素70份，抗菌纤维100份；所述抗菌纤维中的纤维成分为苎麻纤维与芳纶纤维组合，组合比例为2:1，是通过将纤维成分用磷酸锆载银抗菌剂浸渍处理得到；
所述聚丙烯颗粒主要由以下重量份的原料制得：聚丙烯50份，聚乳酸30份，碳化钒40份，热塑性聚酯弹性体10份，改性材料20份，抗氧剂168用量6份，硬脂酸15份；其中，改性材料为重量比为3:2:2的镁铝水滑石、聚磷酸胺和钴粉的混合物。
上述彩色饮料吸管的生产工艺，包括如下步骤：
(一)制备聚丙烯颗粒
a.原材料预处理：将所述重量份的聚丙烯、碳化钒和热塑性聚酯弹性体加入到清洗液中进行清洗，并将清洗后的物料干燥；所述清洗液为去离子水、异丙醇,的组合，其组合比例为1:1；
b.原材料筛选：将经过预处理后的原材料混合，选出通过150目筛网的原材料颗粒，得到混合物A；
c.改性：将改性材料加入步骤b所得混合物A中，并搅拌混合均匀，得到混合物B；
d.加功能助剂：将混合物B加热至90℃后，加入硬脂酸，继续在1000r/min下搅拌30min，再加入所述重量份的抗氧化剂，得到混合物C；
e.造粒：将混合物C加入双螺杆挤出机中进行熔融共混、挤出、冷却、造粒得复合粒子，双螺杆挤出机分为五个温度分区，其中，各区温度控制为：一区：178℃，二区：188℃，三区：198℃，四区：208℃，五区：219℃，机头：219℃；螺杆转速为120r/min。
(二)制备彩色饮料吸管
(1)原料的准备：按照如下重量份称取各原料组分：聚丙烯颗粒400份，PP色母粒2份，羟丙基甲基纤维素70份，抗菌纤维100份；
(2)原料的烘干：将相应重量份的聚丙烯颗粒在110℃下烘8小时，水分含量控制在0.1％以下；
(3)混料：将经步骤(2)的聚丙烯颗粒、PP色母粒、羟丙基甲基纤维和抗菌纤维置于混合容器内混合搅拌均匀；
(4)进料：将混合好的原料放入挤出机内，启动挤出机加热功能，将挤出机一区到六区的加热温度都控制在240℃，加热时间为65分钟；
(5)挤出：开启挤出机主机，将吸管坯件挤出，并开启气泵，气泵的压力设定为7MPa；
(6)拉伸、冷却：将步骤(5)挤出的物料拉伸至冷却水槽，冷却水槽的水温控制在42℃下，冷却时间为8s；
(7)分切：将冷却后的物料进行分切；
(8)消毒：将经步骤(7)的物料进行紫外线消毒，消毒时间为20分钟，环境温度控制为40℃；
(9)装箱：用连排自动包装机进行自动包装，然后进行装箱，装箱后的再用臭氧进行消毒即可。
为了更清楚的说明本发明的特点，做如下对比实验：
对比组1：将聚丙烯颗粒换为单纯的聚丙烯，去掉生产聚丙烯颗粒的步骤，其他严格按照实施例2进行。
对比组2：在吸管原料中去掉羟丙基甲基纤维素，其他严格按照实施例2进行。
对比组3：制作聚丙烯颗粒时，去掉碳化钒，其他严格按照实施例2进行。
本发明：严格按照实施例2进行。
从上述结果可看出，相比3个对比组，采用本发明的配方及工艺生产的饮料吸管，相对于未添加羟丙基甲基纤维素的对比组2具有雾度低，透明度高的明显优势，相对于去掉碳化钒的对比组3具有弯曲强度高的明显优势，较对比组1热变形温度高，耐高温，不易溶解，且可降解；本发明的彩色饮料吸管不仅外观透亮美丽，且性能优良，使用完丢弃后可降解，避免了对环境的污染。
上述说明是针对本发明较佳可行实施例的详细说明，但实施例并非用以限定本发明的专利申请范围，凡本发明所提示的技术精神下所完成的同等变化或修饰变更，均应属于本发明所涵盖专利范围。

Claims (7)

1.一种彩色饮料吸管的生产工艺，其特征在于，所述生产工艺包括如下步骤：
(1)原料的准备：按照如下重量份称取各原料组分：聚丙烯颗粒200-400份，PP色母粒0.8-2份，羟丙基甲基纤维素20-70份，抗菌纤维50-100份；
(2)原料的烘干：将相应重量份的聚丙烯颗粒在80-110℃下烘3-8小时，水分含量控制在0.1％以下；
(3)混料：将经步骤(2)的聚丙烯颗粒、PP色母粒、羟丙基甲基纤维和抗菌纤维置于混合容器内混合搅拌均匀；
(4)进料：将混合好的原料放入挤出机内，启动挤出机加热功能，将挤出机一区到六区的加热温度都控制在200-240℃，加热时间为40-65分钟；
(5)挤出：开启挤出机主机，将吸管坯件挤出，并开启气泵，气泵的压力设定为5-7MPa；
(6)拉伸、冷却：将步骤(5)挤出的物料拉伸至冷却水槽，冷却水槽的水温控制在12-42℃下，冷却时间为2-8s；
(7)分切：将冷却后的物料进行分切；
(8)消毒：将经步骤(7)的物料进行紫外线消毒，消毒时间为15-20分钟，环境温度控制为20-40℃；
(9)装箱：用连排自动包装机进行自动包装，然后进行装箱，装箱后的再用臭氧进行消毒即可。
2.根据权利要求1所述一种彩色饮料吸管的生产工艺，其特征在于，所述步骤(1)中的抗菌纤维中的纤维成分为苎麻纤维、芳纶纤维的一种或它们的组合，所述抗菌纤维主要通过如下方法得到：将所述纤维成分用磷酸锆载银抗菌剂浸渍处理即可。
3.根据权利要求1所述一种彩色饮料吸管的生产工艺，其特征在于，所述步骤(5)挤出机挤出的吸管坯件直径为3-8mm。
4.根据权利要求1所述一种彩色饮料吸管的生产工艺，其特征在于，所述聚丙烯颗粒主要由以下重量份的原料制得：
聚丙烯30-50份，聚乳酸10-30份，碳化钒15-40份，热塑性聚酯弹性体5-10份，改性材料10-20份，抗氧化剂2-6份，硬脂酸5-15份；
所述改性材料为镁铝水滑石、聚磷酸胺和钴粉的混合物，其中，三者的重量比为3:2:2。
5.根据权利要求4所述一种彩色饮料吸管的生产工艺，其特征在于，所述聚丙烯颗粒通过以下方法制得：
a.原材料预处理：将所述重量份的聚丙烯、碳化钒、热塑性聚酯弹性体以及改性材料加入到清洗液中进行清洗，并将清洗后的物料干燥；
b.原材料筛选：将经过预处理后的原材料混合，然后放入粉碎机中进行物理粉碎，选出通过100-150目筛网的原材料颗粒，得到混合物A；
c.改性：将改性材料加入步骤b所得混合物A中，并搅拌混合均匀，得到混合物B；
d.加功能助剂：将混合物B加热至70-90℃后，加入硬脂酸，继续在900-1000r/min下搅拌25-30min，再加入所述重量份的抗氧化剂，得到混合物C；
e.造粒：将混合物C加入双螺杆挤出机中进行熔融共混、挤出、冷却、造粒得到聚丙烯颗粒。
6.根据权利要求5所述一种彩色饮料吸管的生产工艺，其特征在于，所述步骤a中清洗液为去离子水、异丙醇的任一种或它们的组合。
7.根据权利要求6所述一种彩色饮料吸管的生产工艺，其特征在于，所述步骤e中双螺杆挤出机分为五个温度分区，其中，各区的温度分布控制为：一区：178-182℃，二区：188-192℃，三区：198-202℃，四区：208-212℃，五区：219-221℃，机头：219-221℃；螺杆转速为120-180r/min。
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