CN110396223A - 生物基环保牙签及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种生物基环保牙签及其制备方法，所述牙签由生物基环保料通过装有牙签模具的注射机注射成型，所述生物基环保料的组分组成以重量份计包括：淀粉33～60份，聚丙烯23～38份，乙烯丙烯酸共聚物1～10份，甘油4～12份，交联剂0.2～1份,抗氧剂0.2～0.8份。其制备，先将原料加入混合器中进行预混，然后再将预混料投入双螺杆挤出机中进行熔融共混挤出，挤出的料条经风冷后由切粒机切成粒料，所得粒料由注射机通过牙签模具注射成型，得到所要制备的生物基环保牙签。本发明所制备的生物基环保牙签，克服了竹木牙签使用过程易对牙龈造成伤害，使用不便，造成对树林竹林资源大量消耗等问题。

Description

生物基环保牙签及其制备方法

技术领域

本发明涉及口腔卫生清洁用品，具体来说，是涉及一种用于剔除卡塞在牙缝里卡塞物的牙签。

背景技术

人们三餐进食吃东西，时常会有纤维性食物(如韭菜、瘦肉等)卡塞在牙缝里，很不舒服，人们总是想尽快地把卡塞在牙缝里的食物剔出来。为了尽快将卡塞在牙缝里的食物剔出，有时迫不及待地用手指甲进行剔除，更多地是采用牙线和牙签进行剔除。采用手指甲进行剔除，很不卫生，也很不文明，应尽量避免这种行为。采用牙线进行剔除，操作比较麻烦，一般人还不会使用牙线进行剔除。人们更多的是采用牙签进行剔除。使用牙签剔除卡塞在牙缝里的食物，在中国已经有超过2000年的历史。牙签实际上是人们的常用品，甚至是部分人的必备品。牙签被称为人们的第六手指，直接关系到人们牙齿的保健和口腔卫生。

目前广泛使用的牙签，根据其制作材质有竹牙签、木牙签、塑料牙签和金属牙签，其中竹牙签、木牙签属于一次性牙签，用后即抛弃。塑料牙签(如聚丙烯牙签、聚乙烯牙签)，材质比较软，用起来有点不给力。金属牙签，可多次使用，但金属牙签的硬度较高，使用过程不当会伤到牙龈，其反复使用还有细菌感染的风险。一般不提倡使用金属牙签。目前广泛使用的牙签是竹牙签和木牙签。

目前常用的竹牙签和木牙签其剔除端为尖锥体，本身材质比较硬且比较脆，加工也略显粗糙，剔牙过程很容易刺破牙龈，引起牙龈发炎等牙周病，进而影响牙的功能和生活质量。再就是使用过程中易折断，折断的尖部会卡在牙缝，造成二次塞牙，牙签就成了有牙之签。另外竹木牙签是纤维型材料，使用过程容易分叉，使用起来可能会不如人意。竹木牙签大量使用带来的另一个问题是造成竹子、木材巨大消耗。据有关方面统计，中国每年要耗费6000亿支牙签，如用竹制牙签需140万吨竹子，要占用70万亩竹林；如用木制牙签需160万立方米木材，要203万亩森林资源。因此，开发新材质的牙签具有非常大的社会意义。

发明内容

本发明的目的旨在提供一种生物基环保牙签及其制备方法，以克服现有技术的竹牙签和木牙签使用过程易对牙龈造成伤害，使用不方便，造成对树林竹林资源大量消耗等问题。

本发明提供的生物基环保牙签，由生物基环保料通过装有牙签模具的注射机注射成型，所述生物基环保料的组分组成以重量份计包括：淀粉33～60份，聚丙烯23～38份，乙烯丙烯酸共聚物1～10份，甘油4～12份，交联剂0.2～1 份,抗氧剂0.2～0.8份。

在本发明的上述技术方案中，所述淀粉优先选用绿豆淀粉、木薯淀粉、玉米淀粉、小麦淀粉和甘薯淀粉中的至少一种。

在本发明的上述技术方案中，所述乙烯丙烯酸共聚物优先选用EVA、EAA和 EEA中的至少一种。

在本发明的上述技术方案中，为了降低成本，原料配方中可添加15～25份填料，所述填料优先选用秸秆粉。

在本发明的上述技术方案中，所述交联剂优先选用三氯氧磷、三偏磷酸钠、丙烯醛和环氧氯丙烷中的至少一种；进一步优先选用三偏磷酸钠。

在本发明的上述技术方案中，所述抗氧剂优先选用抗氧剂1010与抗氧剂168 的复合抗氧剂，抗氧剂1010与抗氧剂168的重量比为1:(1.8～2.2)。

在本发明的上述技术方案中，所述牙签外形优先设计成一端为金雕喙结构或牙科医疗器械洁治器掏钩结构，另一端为至少从三个侧面逐渐收缩成型的扁平体，扁平体的顶端为光滑圆弧结构；进一步地，牙签中部设计有一段与手指端头弧度一致的手指把位结构，以便于操作，不易滑动，轻松掌握力度，一改传统圆形牙签线接触为柱面接触。

上述生物基环保牙签可通过包括以下工艺步骤的方法进行制备：

⑴将配方量的淀粉投入85℃～95℃的混合器中，充分搅拌后升温至100℃～ 130℃，在搅拌过程中加入配方量的甘油，充分搅拌后再依次加入配方量的交联剂、聚丙烯、乙烯丙烯酸共聚物、抗氧剂，充分搅拌后移入降温搅拌器中进行搅拌降温，降温后备用；

⑵将步骤⑴所得预混料投入恒温在120℃～170℃的平行双螺杆挤出机中熔融共混，由机头挤出的料条经风冷后送入切粒机切成粒料，得到生物基环保牙签专用料；

⑶将生物基环保牙签专用料送入装有牙签模具的注射机，注射成型所要制备的生物基环保牙签。

在上述制备方法中，步骤⑴所得预混料最好是投入长径比为48、恒温在 120℃～170℃的双螺杆挤出机中进行熔融共混。

在上述制备方法中，当原料中包括有填料时，填料与淀粉一同先投入85℃～ 95℃的混合器中进行混合。

本发明提供的生物基环保牙签，其制备原料中的主要成分淀粉，是自然界植物体内存在的一种资源丰富的天然高分子化合物，是绿色植物进行光合作用的产物，植物以叶绿素为催化剂，通过光合作用将二氧化碳和水合成成葡萄糖，葡萄糖再经过生物化学反应，最终生成淀粉等多聚糖，从而将能量以碳水化合物的形式储藏在植物体内。淀粉不仅是人类食物的主要来源，而且是重要的工业原料。随着环境污染问题日益严重，淀粉作为工业原料越来越受到重视，与石油化工原料相比，淀粉具有价廉、可再生、可生物降解、污染小等特点，符合环境保护和可持续战略发展，因此淀粉作为工业原料越来越受到人们青睐。

农产品主要成分表

从上述成分表可见，这几种农产品的淀粉含量差距都不大，都适合制造本发明的产品。其中玉米淀粉约占淀粉总质量的85.7％，且玉米淀粉的生产多采用湿磨工艺，其封闭式的生产工艺路线，只在最后的淀粉洗涤时用新水，其它工序用水都为工艺循环水，干物质损失率低，生产污染较轻。所以本发明生产牙签原料的淀粉优先采用玉米淀粉。

但天然植物淀粉有很多缺点，限制了其使用范围。将淀粉用作牙签原料，根据淀粉的结构和理化性质特点必须对其进行改性处理，使其具有适合牙签特殊用途的性能。本发明选用了三氯氧磷、三偏磷酸钠、丙烯醛、环氧氯丙烷作为交联剂，对淀粉进行交联处理，淀粉的醇羟基与具有多官能团的交联剂反应形成二醚键或二酯键，使两个或两个以上的淀粉分子连接在一起而形成淀粉衍生物。淀粉交联后，平均分子量明显提高，粘度比原淀粉高，具有更好的强度，耐热性和对酸碱的稳定性都得到提高，糊化温度也增加，随着交联度的加大，淀粉颗粒变得更为紧密。本发明通过对淀粉进行交联改性，使淀粉基材料的硬度提高了近两个百分点，由原来的邵A97增至邵A99。这个硬度符合人们使用牙签的最佳硬度。根据美国食品化学药典FCQ规定，经过实验验证，本发明选择食品级三偏磷酸钠作为交联剂对淀粉进行交联改性，取得了很好的改性效果。三偏磷酸钠由食用磷酸二氢钠法制备，淀粉与三偏磷酸钠的交联形式属于酯化交联，即形成磷酸双淀粉酯：

原淀粉、改性淀粉分子量

聚丙烯(PP)、乙烯丙烯酸共聚物是由丙烯、乙烯简单结构的α-烯烃类单体单独聚合或共聚合得到的热塑性树脂。选用PP主要是取其机械性能优良，耐热性好。选用乙烯丙烯酸共聚物，特别是选用EAA主要考虑是一种具有热塑性和极高粘接性的聚合物，由于羟基基团的存在以及氢键的作用，聚合物的结晶化被抑制，主链的线性被破坏，因此提高了EAA的韧性和优良的加工性。在本发明中需与EAA粘接的材料有淀粉、碳酸钙、滑石粉、沙漠石粉等，而且它与PP还是很好的相容性。甘油在本发明中的用作是增塑剂，通过加入一定量的甘油增塑剂用以削弱淀粉分子中的氢键作用，大大降低其玻璃化转化温度和熔融温度，由此实现淀粉的热塑加工。所述甘油选用天然油脂为主要原料进行生产。

本发明所述生物基环保牙签，其制备原料是以淀粉为基体组分，配以聚丙烯、乙烯丙烯酸共聚物、甘油、填料、交联剂、抗氧剂为配方，原料的组分组成配方，对于硬度采取了正交理论设计，由其制备的生物基环保牙签，其硬度十分合适，既满足了将卡塞在牙缝中的食物从牙缝中剔除要求的硬度，又能守护着牙龈的生命线，给使用者带来清爽与自在感。完全克服了竹木牙签由于比较硬且比较脆，使用中容易损伤牙龈，折断卡在牙缝，使用不方便，以及造成对树林竹林资源大量消耗等问题。同时也克服了塑料牙签，如聚丙烯牙签、聚乙烯牙签等比较软，用起来不给力等问题。

本发明提供的生物基环保牙签，其一端为模仿金雕喙设计，或为牙科医疗器械洁治器的掏钩设计，另一端为至少从三个侧面逐渐收缩成型的扁平体，且扁平体的顶端为光滑圆弧，中间段设计有一个与指端头弧度一致的手指把位。所述扁平体的设计，是根据力学0.618黄金分割率原理进行设计的，断面为微梯形，具有可靠的力学与结构保障。能够确保牙签的安全和实用。光滑圆弧壮的扁平体顶端，较之普通牙签的锋利尖头，大大提高了使用者的安全性。本发明的生物基环保牙签，其结构设计十分合理，使用过程操作顺手，不易滑动，轻松掌握力度，一改传统圆柱形牙签线接触为面接触。由于与手指接触面大，能与口腔神经默契交流，理解牙间的渴望，更易于手感过程的体会，心和手不断的传播着灵气，指尖神经最敏感的部位扑捉到信息，指挥手的延伸工具牙签，及时调整动作，准确将牙签头导航到那个疏浚点，把卡塞物从牙缝中剔除。

附图说明

图1本发明所述生物基环保牙签结构示意图。

具体实施方式

下面给出本发明的实施例，并通过实施例对本发明作进一步的详细说明。但需特别指出的是，不应将以下的实施例理解为本发明的保护范围，在不脱离本发明技术思想情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段作出的各种替换和变更，应该属于本发明的保护范围。

以下各实施例所用原料的分数，除特别说明外，均为重量分数。

实施例1

本实施例的生物基环保牙签，其外形设计为，一端为金雕喙结构，另一端为从两个侧面和下面逐渐收缩成型的扁平体，扁平体的顶端为光滑圆弧结构，牙签中部设计有一段与手指端头弧度一致的手指把位结构。从手指把位的宽度约为 6.0mm，端部的宽度约1.0mm，全长约56mm。采取包括下述步骤的方法进行制备：

(1)将按重量份计：玉米淀粉48份、秸秆粉15份加入已预热恒温至90℃的搅拌机中，搅拌8分钟之后改为高速搅拌并升温至128℃，在搅拌中加入甘油8份，搅拌8分钟后再依次加入交联剂三偏磷酸钠0.4份，PP 32份，EAA 4份，抗氧剂1010与复合抗氧剂0.5份(抗氧剂1010与抗氧剂168的重量比为1:2)，搅拌5分钟后移入降温搅拌器中降温至70℃放出备用；

(2)将步骤(1)所制备的预混料加入已预热并恒温至120℃～185℃配真空排气的双螺杆挤出机中熔融共混，螺杆转速为100rpm，经拉条机头挤出多条直径3mm的料条，置于不锈钢网状传送带上，输送时经多级风冷，再进入切粒机切成约3mm长的牙签专用粒料。

(3)将牙签专用料投入已预热并恒温至140℃～220℃装有牙签模具的注射机，注射成型所要制备的生物基环保牙签。

实施例2

本实施例的生物基环保牙签，其外形设计为，一端为牙科医疗器械洁治器的掏钩结构，另一端为从两个侧面和下面逐渐收缩成型的扁平体，扁平体的顶端为光滑圆弧结构，牙签中部设计有一段与手指端头弧度一致的手指把位结构。从手指把位的宽度约为6.0mm，端部的宽度约1.0mm，全长约56mm。采取包括下述步骤的方法进行制备：

(1)将按重量份计：玉米淀粉60份加入已预热恒温至90℃的搅拌机中，搅拌6分钟之后改为高速搅拌并升温至110℃，在搅拌中加入甘油8份，搅拌5 分钟后再依次加入交联剂三偏磷酸钠0.6份，PP 30份，EAA 4份，抗氧剂1010 与抗氧剂168复合抗氧剂0.5份(抗氧剂1010与抗氧剂168的重量比为1:2)，搅拌8分钟后移入降温搅拌器中降温至70℃放出备用；

(2)将步骤(1)所制备的预混料加入已预热并恒温至120℃～185℃配真空排气的双螺杆挤出机中熔融共混，螺杆转速为100rpm，经拉条机头挤出多条直径3mm的料条，置于不锈钢网状传送带上，输送时经多级风冷，再进入切粒机切成约3mm长的牙签专用粒料。

(3)将牙签专用料投入已预热并恒温至140℃～220℃装有牙签模具的注射机，注射成型所要制备的生物基环保牙签。

实施例3

本实施例的生物基环保牙签，其外形设计为，一端为金雕喙结构，另一端为从两个侧面和下面逐渐收缩成型的扁平体，扁平体的顶端为光滑圆弧结构，牙签中部设计有一段与手指端头弧度一致的手指把位结构。从手指把位的宽度约为 6.0mm，端部的宽度约1.0mm，全长约56mm。采取包括下述步骤的方法进行制备：

(1)将按重量份计：甘薯淀粉40份、秸秆粉15份加入已预热恒温至90℃的搅拌机中，搅拌8分钟之后改为高速搅拌并升温至128℃，在搅拌中加入甘油 6份，搅拌8分钟后再依次加入交联剂三偏磷酸钠0.6份，PP 25份，EAA 6份，抗氧剂1010与抗氧剂168复合抗氧剂0.4份(抗氧剂1010与抗氧剂168的重量比为1:2)，搅拌8分钟后移入降温搅拌器中降温至70℃放出备用；

(2)将步骤(1)所制备的预混料加入已预热并恒温至120℃～185℃配真空排气的双螺杆挤出机中熔融共混，螺杆转速为100rpm，经拉条机头挤出多条直径3mm的料条，置于不锈钢网状传送带上，输送时经多级风冷，再进入切粒机切成约3mm长的牙签专用粒料。

(3)将牙签专用料投入已预热并恒温至140℃～220℃装有牙签模具的注射机，注射成型所要制备的生物基环保牙签。

Claims (10)

1.一种生物基环保牙签，其特征在于，所述牙签由生物基环保料通过装有牙签模具的注射机注射成型，所述生物基环保料的组分组成以重量份计包括：淀粉33～60份，聚丙烯23～38份，乙烯丙烯酸共聚物1～10份，甘油4～12份，交联剂0.2～1份,抗氧剂0.2～0.8份。

2.根据权利要求1所述的生物基环保牙签，其特征在于所述淀粉为绿豆淀粉、木薯淀粉、玉米淀粉、小麦淀粉、甘薯淀粉中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的生物基环保牙签，其特征在于所述乙烯丙烯酸共聚物为EVA、EAA和EEA中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的生物基环保牙签，其特征在于所述交联剂为三氯氧磷、三偏磷酸钠、丙烯醛、环氧氯丙烷中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的生物基环保牙签，其特征在于所述抗氧剂为抗氧剂1010与抗氧剂168的复合抗氧剂，抗氧剂1010与抗氧剂168的重量比为1:(1.8～2.2)。

6.根据权利要求1至5之一所述的生物基环保牙签，其特征在于还包括15～25份的填料，所述填料为秸秆粉。

7.根据权利要求1至5之一所述生物基环保牙签，其特征在于牙签的一端为金雕喙结构或牙科医疗器械洁治器掏钩结构，另一端为至少从三个侧面逐渐收缩成型的扁平体，扁平体的顶端为光滑圆弧结构，牙签中部设计有一段与指端头弧度一致的手指把位结构。

8.权利要求1至7之一所述生物基环保牙签的制备方法，其特征在于包括以下工艺步骤：

⑴将配方量的淀粉投入85℃～95℃的混合器中，搅拌升温至100℃～130℃，在搅拌过程中加入配方量的甘油，充分搅拌后再依次加入配方量的交联剂、聚丙烯、乙烯丙烯酸共聚物、抗氧剂，充分搅拌后移入降温搅拌器，经搅拌降温后备用；

⑵将步骤⑴所得预混料投入双螺杆挤出机中进行熔融共混，由机头挤出的料条经风冷后送入切粒机切成粒料，得到生物基环保牙签专用料；

⑶将生物基环保牙签专用料送入装有牙签模具的注射机，注射成型所要制备的生物基环保牙签。

9.根据权利要求8所述的生物基环保牙签制备方法，其特征在于当原料中包括有填料时，填料与淀粉一同先投入85℃～95℃的混合器中进行混合。

10.根据权利要求8所述的生物基环保牙签制备方法，其特征在于将步骤⑴所得预混料投入长径比为48、恒温在120℃～170℃的双螺杆挤出机中熔融共混。