CN109370244A - 可降解的植物纤维一次性餐具及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种可降解的植物纤维一次性餐具及其制备方法，该一次性餐具由以下重量份数的原料制成：植物纤维90～100份，聚乙烯醇20～30份，改性淀粉10～15份，改性碳酸钙粉4～8份，防水胶20～40份、羧甲基纤维素6～10份；其制备方法包括以下步骤：粉碎、研磨、混合溶解、成型、涂胶、烘干、消毒，即得成品。本发明所述的可降解的植物纤维一次性餐具，无毒无害、清洁卫生，其制备过程环保无污染；在自燃环境中降解速度快，浸入土壤还能成为植物的肥料被再次利用；其原料来源丰富廉价，可再生，有助于农业资源的综合利用，同时有利于缓解作物秸秆燃烧造成的空气污染问题，还可有效缓解大范围使用塑料制品造成的白色污染问题。

Description

可降解的植物纤维一次性餐具及其制备方法

技术领域

本发明涉及一次性餐具技术领域，具体是可降解的植物纤维一次性餐具及其制备方法。

背景技术

伴随人们生活节奏的加快，社会生活正向便利化、卫生化发展。为了顺应这种需求，一次性泡沫塑料饭盒、塑料袋、筷子、水杯等开始频繁地进入人们的日常生活。这些使用方便、价格低廉的包装材料的出现给人们的生活带来了诸多便利。但另一方面，这些包装材料在使用后往往被随手丢弃，造成“白色污染”，形成环境危害，成为极大的环境问题。白色污染是指是指用聚苯乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等高分子化合物制成的包装袋、农用地膜、一次性餐具、塑料瓶等塑料制品使用后被弃置成为固体废物，由于随意乱丢乱扔，难于降解处理，给生态环境和景观造成的污染。

我国是世界上十大塑料制品生产和消费国之一。据调查，北京市生活垃圾的3%为废旧塑料包装物，每年总量约为14万吨；上海市生活垃圾的7%为废旧塑料包装物，每年总量约为19万吨。天津市每年废旧塑料包装物也超过10万吨。北京市每年废弃在环境中的塑料袋约23亿个，一次性塑料餐具约2.2亿个，废农膜约675万平方米。包装用塑料大部分以废旧薄膜、塑料袋和泡沫塑料餐具的形式，被丢弃在环境中。

白色污染给人们的生活带来了严重的危害：第一，抛弃在陆地或水体中的废旧塑料包装物，被动物当作食物吞入，导致动物死亡；第二，混入生活垃圾中的废旧塑料包装物很难处理：填埋处理将会长期占用土地，混有塑料的生活垃圾不适用于堆肥处理，分拣出来的废塑料也因无法保证质量而很难回收利用；第三，污染空气，污染水体；第四，污染土地资源，影响农作物吸收养分和水分，将导致农作物减产；等等。

面对日益严重的白色污染问题，人们希望寻找一种能替代现行塑料性能,又不造成白色污染的塑料替代品,可降解塑料应运而生。这种新型功能的塑料，其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。

目前市面上也有很多可降解的餐具，可降解餐具是指可在自然环境微生物（细菌、霉菌、藻类）酶作用下，发生生物化学反应，引起外观霉变到内在质量变化，最终形成二氧化碳和水的餐具。按照其使用的材料可分为两种：一种是天然材料制成的，如纸制品、秸秆、淀粉等，可降解，也称之为环保产品；另一种是以塑料为主要成分，加入淀粉、光敏剂等物质制成。淀粉类的餐具由于防霉变技术难以解决，且成本过高，由于我国是缺粮国家，即使技术上改进了也很难大范围推广；纸板的质量要求较高，随之成本也提高，且需要大量的木浆作为原料，也不利于环境的保护；塑料型环保餐具的生产中，一些生产企业为降低成本经常会存在塑料掺假掺杂等，也很容易掺入一些有毒有害物质，且其降解的速度也不够理想。

在环保优势上，植物纤维餐盒具有明显的优势，它是以稻草、稻谷壳、甘蔗渣等提取的植物纤维作为原料，加入成型剂、黏合剂、耐水剂等助剂搅拌通过成型机成型，加以干燥、整形、消毒等后期加工而成。植物纤维材料来源于农作物秸秆和快速再生植物，是来源丰富的廉价的可再生资源，这些农业的下脚料变废为宝成为工业原料，有助于农业资源的综合利用。但目前我国植物纤维餐盒产量不多，市场上难买到，且成本较为昂贵，难以推广。

目前环保型餐具的生产成本仍然较高，未能全范围推广，且适用范围相对较小，国家对于环境污染的管理和处罚力度不够，废弃塑料回收利用效率低，市民的环保意识不够强，等等。由于以上种种原因，我国白色污染仍很严重，急需加强管理和技术上的支持。因此，开发出一种成本较低、制备方法简单的可降解型植物纤维餐具具有很好的发展前景及经济效益。

发明内容

本发明的目的是提供一种可降解的植物纤维一次性餐具及其制备方法，该可降解的植物纤维一次性餐具在自燃环境中降解速度快，浸入土壤还能成为植物的肥料被再次利用；其原料来源丰富廉价，可再生，可有效解决大范围使用塑料制品造成的白色污染问题，同时有利于缓解农作物秸秆燃烧造成的空气污染问题。

本发明通过以下技术方案实现：

可降解的植物纤维一次性餐具，由以下重量份数的原料制成：植物纤维90～100份，聚乙烯醇20～30份，改性淀粉10～15份，改性碳酸钙粉4～8份，防水胶20～40份、羧甲基纤维素6～10份。

所述的植物纤维来源于玉米秸秆、小麦秸秆、甘蔗渣、水稻杆中的一种或多种的组合。

所述的改性淀粉是改性马铃薯淀粉、木薯变性淀粉中的一种或两种。

所述改性碳酸钙粉是由重质碳酸钙或轻质碳酸钙表面进行活化处理制得的白色粉末，粒径小于等于0.1um。

所述聚乙烯醇是分子量为12～15万，醇解度为78～88%的中粘度的聚乙烯醇粉末。

所述防水胶是三聚氰胺甲醛树脂、黄原胶、氯化钙按照1:03～0.4：0.1～0.2制成。

所述餐具包括饭盒、碗、碟、杯等用餐时用于盛装食物的器皿和用具。

上述可降解的植物纤维一次性餐具，其制备方法包括以下步骤：

（1）粉碎：将植物纤维材料干燥后放入粉碎机中进行初步粉碎，至粒度大小为70～100目，再用超细粉碎机粉碎至力度大小为120～200目，得到混合植物纤维粉；

（2）研磨：在混合植物纤维粉中加入改性碳酸钙粉，放入超微粉碎机中研磨20～30min，得到粒度300～350目的精细混合植物纤维粉；

（3）混合溶解：在带有搅拌装置和加温装置的配料缸内加入适量的水，升温至40～50℃，边搅拌边将羧甲基纤维素缓慢均匀地撒到配料缸内，慢速搅拌5～8min，使羧甲基纤维素和水完全溶化，以防止羧甲基纤维素与水相遇时，发生结团、结块，并提高羧甲基纤维素的溶解速度；然后加入精细混合植物纤维粉、聚乙烯醇粉末和改性淀粉，升温至70～85℃，搅拌15～25min，得到混合浆液；

（4）成型：将上述混合浆液注入餐盒模具中，加压使其成型，成型温度为150～180℃，压力110～140MPa，时间20～30min，制成餐具粗坯；

（5）涂胶：在餐具粗配表面涂上一层防水胶，厚度为0.1～0.3mm；

（6）烘干：置于80～90℃的干燥热风中烘干，干燥时间1～2h；

（7）消毒，即得成品。

本发明的有益效果是：

1、本发明所述的可降解的植物纤维一次性餐具，原料来源丰富，其主要原料植物纤维来源于农作物秸秆和快速再生植物，是来源丰富的廉价的可再生资源，在形成过程中和废弃后不会对环境造成污染，这些农业的下脚料变废为宝成为工业原料，有助于农业资源的综合利用，同时有利于缓解作物秸秆燃烧造成的空气污染问题。

2、本发明所述的可降解的植物纤维一次性餐具，无毒、无害、清洁无污染，符合国家食品卫生及环境保护法规、标准，其制备成本较低，有利于工业化生产和推广，还可有效缓解大范围使用塑料制品造成的白色污染问题。

3、本发明所述的可降解的植物纤维一次性餐具，其降解速度快，不一定非要光照条件下，其在阴暗处也可被微生物分解利用，浸入土壤还能成为植物的肥料被再次利用，具有良好的生态循环效果。

4、本发明所述的可降解的植物纤维一次性餐具的制备方法，材料原生态，安全卫生，不经过脱色处理，可减少次氯酸钠等脱色剂对人体的危害，其制备过程环保无污染。

具体实施方式

为了更加详细的介绍本发明，下面结合实施例，对本发明做进一步说明。以下仅是本发明的优选实施方式，应当指出，本技术领域的普通技术人员在不脱离本发明技术原理的前提下，做出的若干改进和修饰，也应属于本发明的保护范围。

实施例1

一种可降解的植物纤维一次性饭盒，由以下重量份数的原料制成：植物纤维90份，聚乙烯醇20份，改性淀粉15份，改性碳酸钙粉5份，防水胶25份、羧甲基纤维素8份。

所述的植物纤维来源于玉米秸秆、小麦秸秆，按2:1:组合而成。

所述的改性淀粉是改性马铃薯淀粉和木薯变性淀粉按1:5组合而成。

所述改性碳酸钙粉是由重质碳酸钙或轻质碳酸钙表面进行活化处理制得的白色粉末，粒径小于等于0.1um。

所述防水胶是三聚氰胺甲醛树脂、黄原胶、氯化钙按照1:0.3：0.1制成。

上述可降解的植物纤维一次性餐具，其制备方法包括以下步骤：

（1）粉碎：将玉米秸秆、小麦秸秆干燥后放入粉碎机中进行初步粉碎，至粒度大小为100目，再用超细粉碎机粉碎至力度大小为200目，得到混合植物纤维粉；

（2）研磨：在混合植物纤维粉中加入改性碳酸钙粉，放入超微粉碎机中研磨30min，得到粒度300目的精细混合植物纤维粉；

（3）混合溶解：在带有搅拌装置和加温装置的配料缸内加入适量的水，升温至50℃，边搅拌边将羧甲基纤维素缓慢均匀地撒到配料缸内，慢速搅拌5min，然后加入精细混合植物纤维粉、聚乙烯醇粉末和改性淀粉，升温至80℃，搅拌20min，得到混合浆液；

（4）成型：将上述混合浆液注入餐盒模具中，加压使其成型，成型温度为170～180℃，压力140MPa，时间25min，制成饭盒粗坯；

（5）涂胶：在饭盒粗配表面涂上一层防水胶，厚度为0.2mm；

（6）烘干：置于85～90℃的干燥热风中烘干，干燥时间2h；

（7）消毒，即得成品。

实施例2

一种可降解的植物纤维一次性碟子，由以下重量份数的原料制成：植物纤维100份，聚乙烯醇25份，改性淀粉10份，改性碳酸钙粉5份，防水胶28份、羧甲基纤维素6份。

所述的植物纤维来源于玉米秸秆、小麦秸秆按照1:0.5制成。

所述的改性淀粉是改性马铃薯淀粉、木薯变性淀粉按照1:8制成。

所述改性碳酸钙粉是由重质碳酸钙或轻质碳酸钙表面进行活化处理制得的白色粉末，粒径小于等于0.1um；

所述防水胶是三聚氰胺甲醛树脂、黄原胶、氯化钙按照1:0.35：0.12制成。

上述可降解的植物纤维一次性餐具，其制备方法包括以下步骤：

（1）粉碎：将玉米秸秆、小麦秸秆干燥后放入粉碎机中进行初步粉碎，至粒度大小为100目，再用超细粉碎机粉碎至力度大小为180～200目，得到混合植物纤维粉；

（2）研磨：在混合植物纤维粉中加入改性碳酸钙粉，放入超微粉碎机中研磨30min，得到粒度350目的精细混合植物纤维粉；

（3）混合溶解：在带有搅拌装置和加温装置的配料缸内加入适量的水，升温至45℃，边搅拌边将羧甲基纤维素缓慢均匀地撒到配料缸内，慢速搅拌6min，使羧甲基纤维素和水完全溶化，以防止羧甲基纤维素与水相遇时，发生结团、结块、降低羧甲基纤维素溶解量，并提高羧甲基纤维素的溶解速度；然后加入精细混合植物纤维粉、聚乙烯醇粉末和改性淀粉，升温至85℃，搅拌20min，得到混合浆液；

（4）成型：将上述混合浆液注入餐盒模具中，加压使其成型，成型温度为170～180℃，压力130MPa，时间30min，制成餐具粗坯；

（5）涂胶：在餐具粗配表面涂上一层防水胶，厚度为0.25mm；

（6）烘干：置于85～90℃的干燥热风中烘干，干燥时间2h；

（7）消毒，即得成品。

实施例3

一种可降解的植物纤维一次性饭碗，由以下重量份数的原料制成：

植物纤维95份，聚乙烯醇25份，改性淀粉12份，改性碳酸钙粉6份，防水胶25份、羧甲基纤维素7份。

所述的植物纤维来源于玉米秸秆和水稻杆按照1:0.8制成。

所述的改性淀粉是改性马铃薯淀粉和木薯变性淀粉按照1:5制成。

所述改性碳酸钙粉是由重质碳酸钙或轻质碳酸钙表面进行活化处理制得的白色粉末，粒径小于等于0.1um；

所述防水胶是三聚氰胺甲醛树脂、黄原胶、氯化钙按照1: 0.4：0.1制成。

上述可降解的植物纤维一次性餐具，其制备方法包括以下步骤：

（1）粉碎：将玉米秸秆、水稻杆干燥后放入粉碎机中进行初步粉碎，至粒度大小为100目，再用超细粉碎机粉碎至力度大小为200目，得到混合植物纤维粉；

（2）研磨：在混合植物纤维粉中加入改性碳酸钙粉，放入超微粉碎机中研磨30min，得到粒度300目的精细混合植物纤维粉；

（3）混合溶解：在带有搅拌装置和加温装置的配料缸内加入适量的水，升温至40℃，边搅拌边将羧甲基纤维素缓慢均匀地撒到配料缸内，慢速搅拌8min，使羧甲基纤维素和水完全溶化，以防止羧甲基纤维素与水相遇时，发生结团、结块、降低羧甲基纤维素溶解量，并提高羧甲基纤维素的溶解速度；然后加入精细混合植物纤维粉、聚乙烯醇粉末和改性淀粉，升温至75℃，搅拌25min，得到混合浆液；

（4）成型：将上述混合浆液注入餐盒模具中，加压使其成型，成型温度为170℃，压力130MPa，时间30min，制成餐具粗坯；

（5）涂胶：在餐具粗配表面涂上一层防水胶，厚度为0.15mm；

（6）烘干：置于90℃的干燥热风中烘干，干燥时间2h；

（7）消毒，即得成品。

本发明所述的可降解的植物纤维一次性餐具，其各项卫生指标符合GB 18006.1-2009的技术要求，其生物分解性能应符合GB/T 20197-2006中的生物分解性能的要求。

将本发明所述的可降解的植物纤维一次性餐具与其他的一次性餐具放在同一条件下，让其自然降解，下表是降解85%以上所需的天数的对比情况。

Claims (8)

1.可降解的植物纤维一次性餐具，其特征在于：由以下重量份数的原料制成：植物纤维90～100份，聚乙烯醇20～30份，改性淀粉10～15份，改性碳酸钙粉4～8份，防水胶20～40份、羧甲基纤维素6～10份。

2.根据权利要求1所述的可降解的植物纤维一次性餐具，其特征在于：所述的植物纤维来源于玉米秸秆、小麦秸秆、甘蔗渣、水稻杆中的一种或多种的组合。

3.根据权利要求1所述的可降解的植物纤维一次性餐具，其特征在于：所述的改性淀粉是改性马铃薯淀粉、木薯变性淀粉中的一种或两种。

4.根据权利要求1所述的可降解的植物纤维一次性餐具，其特征在于：所述改性碳酸钙粉是由重质碳酸钙或轻质碳酸钙表面进行活化处理制得的白色粉末，粒径小于等于0.1um。

5.根据权利要求1所述的可降解的植物纤维一次性餐具，其特征在于：所述聚乙烯醇是分子量为12～15万，醇解度为78～88%的中粘度的聚乙烯醇粉末。

6.根据权利要求1所述的可降解的植物纤维一次性餐具，其特征在于：所述防水胶是三聚氰胺甲醛树脂、黄原胶、氯化钙按照1:03～0.4：0.1～0.2制成。

7.根据权利要求1所述的可降解的植物纤维一次性餐具，其特征在于：所述餐具包括饭盒、碗、碟、杯等用餐时用于盛装食物的器皿和用具。

8.可降解的植物纤维一次性餐具的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

（1）粉碎：将植物纤维材料干燥后放入粉碎机中进行初步粉碎，至粒度大小为70～100目，再用超细粉碎机粉碎至力度大小为120～200目，得到混合植物纤维粉；

（2）研磨：在混合植物纤维粉中加入改性碳酸钙粉，放入超微粉碎机中研磨20～30min，得到粒度300～350目的精细混合植物纤维粉；

（3）混合溶解：在带有搅拌装置和加温装置的配料缸内加入适量的水，升温至40～50℃，边搅拌边将羧甲基纤维素缓慢均匀地撒到配料缸内，慢速搅拌5～8min，然后加入精细混合植物纤维粉、聚乙烯醇粉末和改性淀粉，升温至70～85℃，搅拌15～25min，得到混合浆液；

（4）成型：将上述混合浆液注入餐盒模具中，加压使其成型，成型温度为150～180℃，压力110～140MPa，时间20～30min，制成餐具粗坯；

（5）涂胶：在餐具粗配表面涂上一层防水胶，厚度为0.1～0.3mm；

（6）烘干：置于80～90℃的干燥热风中烘干，干燥时间1～2h；

（7）消毒，即得成品。