CN109486229A - 一种环保隔热纸杯及其制备方法 - Google Patents

一种环保隔热纸杯及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于纸杯制造技术领域，尤其是一种环保隔热纸杯及其制备方法，采用甘蔗渣、椰壳纤维、聚乳酸、羧甲基纤维素钠、改性硅藻土、马铃薯淀粉、活性炭和改性剂为原料，所述改性剂原料为羟丙基甲基纤维素、聚乙烯醇、碳酸钠和没食子酸；通过合理的配比设计，结合工艺参数的调控，使得原料在搅拌过程中相互作用，进而使得制备的的纸杯强度高，隔热性能好，能够避免在运输过程中发生褶皱现象，本发明纸杯原料成本低，制备工艺简单，安全环保，降解性能显著，无渗水、漏水现象。

Description

一种环保隔热纸杯及其制备方法
技术领域
本发明属于纸杯制造技术领域，尤其是一种环保隔热纸杯及其制备方法。
背景技术
一次性纸杯是人们日常生活中必不可少的用品，其具有价格低廉，使用方便的特点，随着人们生活节奏的加快，生活中一次性纸杯的使用越来越普遍，其使用周期短，用量大，成为我国当前继一次性筷子之后使用量加大的一次性木材消耗品，但是目前使用的很多一次性纸杯都是不可降解的，容易造成环境污染。
现有的天然大分子的生物可降解塑料主要包括淀粉，聚糖，纤维素等；淀粉基塑料由于加工设备简单、价格低廉而特引人注目，较为常用；但是淀粉基塑料的韧性较差，在自然条件下易霉变；而市面上所售的一次性纸杯强度较差，容易在运输过程中发生褶皱，降解性能也不理想；再如专利CN106579958B公开的一次性可降解纸杯，其存在原料复杂，成本较高的缺陷。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供了一种环保隔热纸杯及其制备方法：
一种环保隔热纸杯，原料以重量份计为：甘蔗渣20-30份、椰壳纤维40-60份、聚乳酸10-20份、羧甲基纤维素钠5-10份、改性硅藻土3-5份、马铃薯淀粉8-10份、活性炭3-5份、改性剂8-12份。
优选地，所述原料以重量份计为：甘蔗渣25份、椰壳纤维50份、聚乳酸15份、羧甲基纤维素钠7份、改性硅藻土4份、马铃薯淀粉8份、活性炭4份、改性剂10份。。
所述改性剂为羟丙基甲基纤维素、聚乙烯醇、碳酸钠、没食子酸混合后加入到其质量3-5倍水中搅拌至少15min而得。
所述羟丙基甲基纤维素、聚乙烯醇、碳酸钠、没食子酸重量比为(3-5)：(0.8-1.2)：(1.5-2.0)：(0.4-0.8)。
上述环保隔热纸杯的制备方法，包括以下步骤：
(1)取甘蔗渣、椰壳纤维，混合后粉碎成400-600目，得粉末，加入改性剂，调整含水率≥25％，搅拌20-30min，搅拌速度为500-800r/min，得浆料；
(2)取羧甲基纤维素钠、改性硅藻土、马铃薯淀粉、活性炭加入到浆料中，高速搅拌5-10min，搅拌速度为1500-2500r/min，再采用60-80℃微波处理10-20min；
(3)将步骤(2)得到的物料进行脱水，将水分将水分减少至4-8％，再倒入模具中，进行高温模压成型。
所述步骤(3)高温压膜的温度为120-140℃，压力为25-35Mpa，压膜时间为5-10s。
所述椰壳纤维经过粉碎后，置于800-1000℃条件下真空处理5-10min。
有益效果
本发明采用甘蔗渣、椰壳纤维、聚乳酸、羧甲基纤维素钠、改性硅藻土、马铃薯淀粉、活性炭和改性剂为原料，所述改性剂原料为羟丙基甲基纤维素、聚乙烯醇、碳酸钠和没食子酸；通过合理的配比设计，结合工艺参数的调控，使得原料在搅拌过程中相互作用，进而使得制备的的纸杯强度高，隔热性能好，能够避免在运输过程中发生褶皱现象，本发明纸杯原料成本低，制备工艺简单，安全环保，降解性能显著，无渗水、漏水现象。
具体实施方式
下面结核具体的实施方式来对本发明的技术方案做进一步的限定，但要求保护的范围不仅局限于所作的描述。
实施例1
一种环保隔热纸杯，原料以重量份计为：甘蔗渣20kg、椰壳纤维40kg、聚乳酸10kg、羧甲基纤维素钠5kg、改性硅藻土3kg、马铃薯淀粉8kg、活性炭3kg、改性剂8kg。
所述改性剂为羟丙基甲基纤维素、聚乙烯醇、碳酸钠、没食子酸混合后加入到其质量3倍水中搅拌15min而得。
所述羟丙基甲基纤维素、聚乙烯醇、碳酸钠、没食子酸重量比为3：0.8：1.5：0.4。
上述环保隔热纸杯的制备方法，包括以下步骤：
(1)取甘蔗渣、椰壳纤维，混合后粉碎成400目，得粉末，加入改性剂，调整含水率为25％，搅拌20min，搅拌速度为500r/min，得浆料；
(2)取羧甲基纤维素钠、改性硅藻土、马铃薯淀粉、活性炭加入到浆料中，高速搅拌5min，搅拌速度为1500r/min，再采用60℃微波处理10min；
(3)将步骤(2)得到的物料进行脱水，将水分将水分减少至4％，再倒入模具中，进行高温模压成型。
所述步骤(3)高温压膜的温度为120℃，压力为25-35Mpa，压膜时间为5s。
所述椰壳纤维经过粉碎后，置于800℃条件下真空处理5min。
实施例2
一种环保隔热纸杯，原料以重量份计为：甘蔗渣30kg、椰壳纤维60kg、聚乳酸20kg、羧甲基纤维素钠10kg、改性硅藻土5kg、马铃薯淀粉10kg、活性炭5kg、改性剂12kg。
所述改性剂为羟丙基甲基纤维素、聚乙烯醇、碳酸钠、没食子酸混合后加入到其质量5倍水中搅拌25min而得。
所述羟丙基甲基纤维素、聚乙烯醇、碳酸钠、没食子酸重量比为5：1.2：2.0：0.8。
上述环保隔热纸杯的制备方法，包括以下步骤：
(1)取甘蔗渣、椰壳纤维，混合后粉碎成600目，得粉末，加入改性剂，调整含水率为40％，搅拌30min，搅拌速度为800r/min，得浆料；
(2)取羧甲基纤维素钠、改性硅藻土、马铃薯淀粉、活性炭加入到浆料中，高速搅拌10min，搅拌速度为2500r/min，再采用80℃微波处理20min；
(3)将步骤(2)得到的物料进行脱水，将水分将水分减少至8％，再倒入模具中，进行高温模压成型。
所述步骤(3)高温压膜的温度为140℃，压力为35Mpa，压膜时间为10s。
所述椰壳纤维经过粉碎后，置于1000℃条件下真空处理10min。
实施例3
一种环保隔热纸杯，原料以重量份计为：甘蔗渣22kg、椰壳纤维55kg、聚乳酸14kg、羧甲基纤维素钠6kg、改性硅藻土4kg、马铃薯淀粉8kg、活性炭5kg、改性剂9kg。
所述改性剂为羟丙基甲基纤维素、聚乙烯醇、碳酸钠、没食子酸混合后加入到其质量4倍水中搅拌20min而得。
所述羟丙基甲基纤维素、聚乙烯醇、碳酸钠、没食子酸重量比为4：0.9：1.6：0.7。
上述环保隔热纸杯的制备方法，包括以下步骤：
(1)取甘蔗渣、椰壳纤维，混合后粉碎成450目，得粉末，加入改性剂，调整含水率为30％，搅拌20min，搅拌速度为600r/min，得浆料；
(2)取羧甲基纤维素钠、改性硅藻土、马铃薯淀粉、活性炭加入到浆料中，高速搅拌10min，搅拌速度为2000r/min，再采用65℃微波处理15min；
(3)将步骤(2)得到的物料进行脱水，将水分将水分减少至7％，再倒入模具中，进行高温模压成型。
所述步骤(3)高温压膜的温度为125℃，压力为35Mpa，压膜时间为5s。
所述椰壳纤维经过粉碎后，置于850℃条件下真空处理10min。
实施例4
一种环保隔热纸杯，原料以重量份计为：甘蔗渣27kg、椰壳纤维44kg、聚乳酸12kg、羧甲基纤维素钠5kg、改性硅藻土5kg、马铃薯淀粉8kg、活性炭3kg、改性剂12kg。
所述改性剂为羟丙基甲基纤维素、聚乙烯醇、碳酸钠、没食子酸混合后加入到其质量3倍水中搅拌至少15min而得。
所述羟丙基甲基纤维素、聚乙烯醇、碳酸钠、没食子酸重量比为5：0.8：1.7：0.4。
上述环保隔热纸杯的制备方法，包括以下步骤：
(1)取甘蔗渣、椰壳纤维，混合后粉碎成500目，得粉末，加入改性剂，调整含水率为45％，搅拌20min，搅拌速度为700r/min，得浆料；
(2)取羧甲基纤维素钠、改性硅藻土、马铃薯淀粉、活性炭加入到浆料中，高速搅拌10min，搅拌速度为1800r/min，再采用75℃微波处理20min；
(3)将步骤(2)得到的物料进行脱水，将水分将水分减少至5％，再倒入模具中，进行高温模压成型。
所述步骤(3)高温压膜的温度为135℃，压力为25Mpa，压膜时间为7s。
所述椰壳纤维经过粉碎后，置于950℃条件下真空处理5min。
实施例5
一种环保隔热纸杯，原料以重量份计为：甘蔗渣25kg、椰壳纤维50kg、聚乳酸15kg、羧甲基纤维素钠7kg、改性硅藻土4kg、马铃薯淀粉8kg、活性炭4kg、改性剂10kg。
所述改性剂为羟丙基甲基纤维素、聚乙烯醇、碳酸钠、没食子酸混合后加入到其质量5倍水中搅拌20min而得。
所述羟丙基甲基纤维素、聚乙烯醇、碳酸钠、没食子酸重量比为4：1：1.8：0.7。
上述环保隔热纸杯的制备方法，包括以下步骤：
(1)取甘蔗渣、椰壳纤维，混合后粉碎成400-600目，得粉末，加入改性剂，调整含水率≥25％，搅拌20-30min，搅拌速度为500-800r/min，得浆料；
(2)取羧甲基纤维素钠、改性硅藻土、马铃薯淀粉、活性炭加入到浆料中，高速搅拌5min，搅拌速度为2500r/min，再采用70℃微波处理20min；
(3)将步骤(2)得到的物料进行脱水，将水分将水分减少至7％，再倒入模具中，进行高温模压成型。
所述步骤(3)高温压膜的温度为125℃，压力为30Mpa，压膜时间为8s。
所述椰壳纤维经过粉碎后，置于900℃条件下真空处理10min。
试验例1降解性能对比试验：
将市场上售卖的纸杯(对比例1)、专利CN106579958B方案制备的纸杯(对比例2)和上述实施例1-5方案制备的纸杯按照GB/T20197-2006标准进行降解试验，结果如下表1：
表1
由表1试验数据可知，实施例和对比例制备的纸杯具有良好的降解性能，而实施例组纸杯的纸杯分别再30d、60d、90d的降解效果优于对比例2，因此本发明方案制备的纸杯降解性能十分显著，并且在降解过程中并未出现霉变的情况。
试验例2隔热性能对比试验
选用对比例1、对比例2和实施例1-3方案制备的纸杯，每组设定三个重复，将温度为90℃的水等量倒入各个纸杯中，放置于室温，每隔10min测量纸杯中水的温度，每组结果取平均值，结果如下表2：
表2
由表2中试验结果可知，实施例组制备的纸杯里的水在相同时间内温度降低的比对比例中纸杯里的水温度降低的慢，因此，本发明方案制备的纸杯保温性能优异。
试验例3
对上述实施例方案制备的纸杯进行各项指标测定，
按照GB/T 27590-2011《纸杯(附标准修改单1)》对纸杯的渗漏性能和杯身挺度进行检测；
按照GB/T5009.78的标准对纸杯重金属含量、荧光性物质、脱色实验和微生物含量进行测定；
按照GB/T5009.60的标准对纸杯的蒸发残渣、高锰酸钾消耗量进行测定；
纸杯的渗漏性能指标：其底部和侧面均不应漏水、渗水；
杯身挺度≥2.1N；
重金属含量：铅≤5.0mg/kg，砷≤1.0mg/kg；
荧光性物质：(254nm及365nm)100cm2为5；
脱色实验：在水中或者乙醇中浸泡液不应有颜色；
微生物含量：不得检出沙门氏菌、志贺氏菌、金黄色葡萄球菌、溶重性链球菌；单场杆菌含量≤30g；
蒸发残渣：蒸发残渣1表示在表示不同浸泡液中的溶出量，在4％乙酸中、60℃下，蒸发2h时≤30mg/L；蒸发残渣2表示在正己烷中20℃下，蒸发2h时≤30mg/L；
高锰酸钾消耗量：用浸泡液浸泡后，测定其高锰酸钾消耗量，表示可溶出有机物质的含量；结果值≤10mg/L；
各项指标检测结果如下表3
表3
通过表3检测结果可知，实施例1-7方案制备的纸杯各项指标均符合标准规定。
在此有必要指出的是，以上实施例和试验例仅限于对本发明的技术方案做进一步的阐述和理解，不能理解为对本发明的技术方案做进一步的限定，本领域技术人员作出的非突出实质性特征和显著进步的发明创造，仍然属于本发明的保护范畴。

Claims (7)

1.一种环保隔热纸杯，其特征在于，原料以重量份计为：甘蔗渣20-30份、椰壳纤维40-60份、聚乳酸10-20份、羧甲基纤维素钠5-10份、改性硅藻土3-5份、马铃薯淀粉8-10份、活性炭3-5份、改性剂8-12份。
2.如权利要求1所述环保隔热纸杯，其特征在于，所述原料以重量份计为：甘蔗渣25份、椰壳纤维50份、聚乳酸15份、羧甲基纤维素钠7份、改性硅藻土4份、马铃薯淀粉8份、活性炭4份、改性剂10份。
3.如权利要求1或2所述环保隔热纸杯，其特征在于，所述改性剂为羟丙基甲基纤维素、聚乙烯醇、碳酸钠、没食子酸混合后加入到其质量3-5倍水中搅拌至少15min而得。
4.如权利要求3所述环保隔热纸杯，其特征在于，所述羟丙基甲基纤维素、聚乙烯醇、碳酸钠、没食子酸重量比为(3-5)：(0.8-1.2)：(1.5-2.0)：(0.4-0.8)。
5.如权利要求1-4任一项所述环保隔热纸杯的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)取甘蔗渣、椰壳纤维，混合后粉碎成400-600目，得粉末，加入改性剂，调整含水率≥25％，搅拌20-30min，搅拌速度为500-800r/min，得浆料；
(2)取羧甲基纤维素钠、改性硅藻土、马铃薯淀粉、活性炭加入到浆料中，高速搅拌5-10min，搅拌速度为1500-2500r/min，再采用60-80℃微波处理10-20min；
(3)将步骤(2)得到的物料进行脱水，将水分将水分减少至4-8％，再倒入模具中，进行高温模压成型。
6.如权利要求5所述环保隔热纸杯的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)高温压膜的温度为120-140℃，压力为25-35Mpa，压膜时间为5-10s。
7.如权利要求5所述环保隔热纸杯的制备方法，其特征在于，所述椰壳纤维经过粉碎后，置于800-1000℃条件下真空处理5-10min。
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