CN110438842A - 一种提高食品包装纸性能的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及新型功能材料技术领域，公开了一种提高食品包装纸性能的方法，在食品包装纸加工过程中，通过制备得到的合成改性无机功能材料与植物纤维进行交织作用，形成牢固的立体网状结构，所述合成改性无机功能材料以白泥和粉煤灰漂珠为原料，对其进行充分利用，在二氧化锰的催化作用下利用制备合成的纳米二氧化钛粒子进行改性，得到的复合改性材料分散性好，克服了现有人造纤维、增性填料与植物纤维结合性差、随意堆砌造成纸张强度韧性不足等劣势，制备得到的包装纸组织均匀，致密平滑，纸幅平整，具有较好的印刷性能，显著提高了复合食品包装纸的力学强度，合成改性无机功能材料的添加量可以达到55‑60%，极大的解决了木浆资源的快速消耗问题，降低了成本。
Description
技术领域
本发明属于新型功能材料技术领域，具体涉及一种提高食品包装纸性能的方法。
背景技术
食品包装是食品商品的组成部分。食品工业过程中的主要工程之一。它保护食品，使食品在离开工厂到消费者手中的流通过程中，防止生物的、化学的、物理的外来因素的损害，它也可以有保持食品本身稳定质量的功能，它方便食品的食用，又是首先表现食品外观，吸引消费的形象，具有物质成本以外的价值。因此，食品包装制程也是食品制造系统工程的不可分的部分。但食品包装制程的通用性又使它有相对独立的自我体系。其中，作为可降解型的食品包装纸是最受欢迎的，也是消耗量最大的，食品包装纸的品种规格最多。并分为内包装用及外包装用两大类。直接接触食品的称为内包装纸，主要要求清洁，不带病菌，具有防潮、防油、防粘、防霉等特性。外包装纸主要为了美化和保护商品，除要求一定物理强度外，还需洁净美观，适于印刷多色的商品图案和文字。供牛奶、菜汁等液体饮料的包装纸，还必须具有极好防渗透性。
随着经济的发展和人们日益增长的生活消费水平，食品行业欣欣向荣，对于食品包装纸的需求与日俱增，使得造纸工业面临着供应短缺的严重问题，对森林资源的开发造成巨大的压力。因此，现有的技术使用人造纤维以及增性填料来代替植物纤维制备食品包装纸，但存在着与植物纤维亲和性差、替代量小、加工性差、透气性不足等问题，同时会造成包装纸强度的下降。
发明内容
本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种提高食品包装纸性能的方法，克服了现有人造纤维结合性差、随意堆砌造成纸张强度韧性不足等劣势，制备得到的包装纸组织均匀，致密平滑，纸幅平整，具有较好的印刷性能。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种提高食品包装纸性能的方法，在包装纸加工过程中，向干燥的木浆纤维中添加质量分数占55-60%的合成改性无机功能材料进行共混，送入打浆机中打浆，打浆后投入抄纸机中造纸；所述合成改性无机功能材料的制备方法包括以下步骤：
（1）称取1.4-1.5千克白泥置于粉碎机中粉碎至1-2毫米范围，加入3.0-3.5千克过硼酸钠-双氧水混合水溶液，持续顺时针搅拌20-30分钟，浸泡30-40分钟后进行过滤，得到过滤物使用去离子水继续洗涤3-4次，置于80-90℃烘箱中干燥5-6小时，称取500-550克粉煤灰漂珠，经过球磨机研磨至过160-180目筛，向球磨粉中添加2-3倍体积的十二烷基硫酸钠水溶液，超声分散洗涤10-15分钟，离心分离得到产物置于100-120℃烘箱中干燥4-5小时，然后与制备得到的干燥白泥混合均匀，置于马弗炉中煅烧50-60分钟，得到复合产物研磨成粉状备用；
（2）称取20-22克钛酸四丁酯，分散于60-70毫升硬脂酸乙醇溶液中，在搅拌下加入到步骤（1）制备得到的粉状产物中，同时加入4.0-5.0千克聚乙二醇水溶液和14-16克羧甲基纤维素钠，置于升温至60-70℃的高速混炼机中混合搅拌10-15分钟，然后加入125-130克硅酸镁和1.0-1.1克二氧化锰，继续搅拌20-30分钟后将混合物置于反应釜中，控制反应温度为150-160℃，反应时间为10-12小时，反应结束后自然冷却至室温，得到产物进行过滤，依次使用去离子水和无水乙醇洗涤3-4次，然后置于干燥箱中，在90-100℃下干燥15-20小时，即为所述合成改性无机功能材料。
作为对上述方案的进一步描述，步骤（1）所述硼酸钠-双氧水混合水溶液中硼酸钠浓度为45-55ppm，双氧水浓度为120-130ppm。
作为对上述方案的进一步描述，步骤（1）所述十二烷基硫酸钠水溶液质量浓度为1.1-1.3%。
作为对上述方案的进一步描述，步骤（1）所述马弗炉煅烧温度为230-240℃。
作为对上述方案的进一步描述，步骤（2）所述硬脂酸乙醇溶液中，硬脂酸质量分数占28-30%。
作为对上述方案的进一步描述，步骤（2）所述聚乙二醇水溶液质量浓度为45-55%。
作为对上述方案的进一步描述，所述木浆纤维长度在0.8-1.2毫米之间。
本发明相比现有技术具有以下优点：为了解决现有的用于食品包装纸的过度消耗带来的一系列问题，本发明提供了一种提高食品包装纸性能的方法，在食品包装纸加工过程中，通过制备得到的合成改性无机功能材料与植物纤维进行交织作用，形成牢固的立体网状结构，所述合成改性无机功能材料以白泥和粉煤灰漂珠为原料，对其进行充分利用，在二氧化锰的催化作用下利用制备合成的纳米二氧化钛粒子进行改性，得到的复合改性材料分散性好，利用其独特的微观结构以及较强的机械性能，与植物纤维有很好的亲和力，在加工过程中实现与原浆纤维交叉排列，克服了现有人造纤维、增性填料与植物纤维结合性差、随意堆砌造成纸张强度韧性不足等劣势，制备得到的包装纸组织均匀，致密平滑，纸幅平整，具有较好的印刷性能，显著提高了复合食品包装纸的力学强度，合成改性无机功能材料的添加量可以达到55-60%，极大的解决了木浆资源的快速消耗问题，降低了成本，本发明采用的提高食品包装纸性能的方法解决了现有的食品包装纸消耗大，人造纤维、增性填料代替性差的问题，在保证环保、安全的前提下，使用制备得到的复合纤维，降低了传统包装纸的生产量，保护了环境，提高了食品包装纸制品的综合性能和实用价值，延长了食品包装纸的使用寿命，为食品包装纸的开发提供了新的思路和方向，提高了无机功能材料-植物复合材料的开发利用，能够实现促进食品包装制品技术行业的可持续发展，提高在食品、节能环保等领域的应用价值的现实意义，是一种极为值得推广使用的技术方案。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明所提供的技术方案。
实施例1
一种提高食品包装纸性能的方法，在包装纸加工过程中，向干燥的木浆纤维中添加质量分数占55%的合成改性无机功能材料进行共混，送入打浆机中打浆，打浆后投入抄纸机中造纸；所述合成改性无机功能材料的制备方法包括以下步骤：
（1）称取1.4千克白泥置于粉碎机中粉碎至1-2毫米范围，加入3.0千克过硼酸钠-双氧水混合水溶液，持续顺时针搅拌20分钟，浸泡30分钟后进行过滤，得到过滤物使用去离子水继续洗涤3次，置于80℃烘箱中干燥5小时，称取500克粉煤灰漂珠，经过球磨机研磨至过160目筛，向球磨粉中添加2倍体积的十二烷基硫酸钠水溶液，超声分散洗涤10分钟，离心分离得到产物置于100℃烘箱中干燥4小时，然后与制备得到的干燥白泥混合均匀，置于马弗炉中煅烧50分钟，得到复合产物研磨成粉状备用；
（2）称取20克钛酸四丁酯，分散于60毫升硬脂酸乙醇溶液中，在搅拌下加入到步骤（1）制备得到的粉状产物中，同时加入4.0千克聚乙二醇水溶液和14克羧甲基纤维素钠，置于升温至60℃的高速混炼机中混合搅拌10分钟，然后加入125克硅酸镁和1.0克二氧化锰，继续搅拌20分钟后将混合物置于反应釜中，控制反应温度为150℃，反应时间为10小时，反应结束后自然冷却至室温，得到产物进行过滤，依次使用去离子水和无水乙醇洗涤3次，然后置于干燥箱中，在90℃下干燥15小时，即为所述合成改性无机功能材料。
作为对上述方案的进一步描述，步骤（1）所述硼酸钠-双氧水混合水溶液中硼酸钠浓度为45ppm，双氧水浓度为120ppm。
作为对上述方案的进一步描述，步骤（1）所述十二烷基硫酸钠水溶液质量浓度为1.1%。
作为对上述方案的进一步描述，步骤（1）所述马弗炉煅烧温度为230℃。
作为对上述方案的进一步描述，步骤（2）所述硬脂酸乙醇溶液中，硬脂酸质量分数占28%。
作为对上述方案的进一步描述，步骤（2）所述聚乙二醇水溶液质量浓度为45%。
作为对上述方案的进一步描述，所述木浆纤维长度在0.8-1.2毫米之间。
实施例2
一种提高食品包装纸性能的方法，在包装纸加工过程中，向干燥的木浆纤维中添加质量分数占58%的合成改性无机功能材料进行共混，送入打浆机中打浆，打浆后投入抄纸机中造纸；所述合成改性无机功能材料的制备方法包括以下步骤：
（1）称取1.45千克白泥置于粉碎机中粉碎至1-2毫米范围，加入3.3千克过硼酸钠-双氧水混合水溶液，持续顺时针搅拌25分钟，浸泡35分钟后进行过滤，得到过滤物使用去离子水继续洗涤3次，置于85℃烘箱中干燥5.5小时，称取525克粉煤灰漂珠，经过球磨机研磨至过170目筛，向球磨粉中添加2.5倍体积的十二烷基硫酸钠水溶液，超声分散洗涤12分钟，离心分离得到产物置于110℃烘箱中干燥4.5小时，然后与制备得到的干燥白泥混合均匀，置于马弗炉中煅烧55分钟，得到复合产物研磨成粉状备用；
（2）称取21克钛酸四丁酯，分散于65毫升硬脂酸乙醇溶液中，在搅拌下加入到步骤（1）制备得到的粉状产物中，同时加入4.5千克聚乙二醇水溶液和15克羧甲基纤维素钠，置于升温至65℃的高速混炼机中混合搅拌12分钟，然后加入128克硅酸镁和1.05克二氧化锰，继续搅拌25分钟后将混合物置于反应釜中，控制反应温度为155℃，反应时间为11小时，反应结束后自然冷却至室温，得到产物进行过滤，依次使用去离子水和无水乙醇洗涤3次，然后置于干燥箱中，在95℃下干燥18小时，即为所述合成改性无机功能材料。
作为对上述方案的进一步描述，步骤（1）所述硼酸钠-双氧水混合水溶液中硼酸钠浓度为50ppm，双氧水浓度为125ppm。
作为对上述方案的进一步描述，步骤（1）所述十二烷基硫酸钠水溶液质量浓度为1.2%。
作为对上述方案的进一步描述，步骤（1）所述马弗炉煅烧温度为235℃。
作为对上述方案的进一步描述，步骤（2）所述硬脂酸乙醇溶液中，硬脂酸质量分数占29%。
作为对上述方案的进一步描述，步骤（2）所述聚乙二醇水溶液质量浓度为50%。
作为对上述方案的进一步描述，所述木浆纤维长度在0.8-1.2毫米之间。
实施例3
一种提高食品包装纸性能的方法，在包装纸加工过程中，向干燥的木浆纤维中添加质量分数占60%的合成改性无机功能材料进行共混，送入打浆机中打浆，打浆后投入抄纸机中造纸；所述合成改性无机功能材料的制备方法包括以下步骤：
（1）称取1.5千克白泥置于粉碎机中粉碎至1-2毫米范围，加入3.5千克过硼酸钠-双氧水混合水溶液，持续顺时针搅拌30分钟，浸泡40分钟后进行过滤，得到过滤物使用去离子水继续洗涤4次，置于90℃烘箱中干燥6小时，称取550克粉煤灰漂珠，经过球磨机研磨至过180目筛，向球磨粉中添加3倍体积的十二烷基硫酸钠水溶液，超声分散洗涤15分钟，离心分离得到产物置于120℃烘箱中干燥5小时，然后与制备得到的干燥白泥混合均匀，置于马弗炉中煅烧60分钟，得到复合产物研磨成粉状备用；
（2）称取22克钛酸四丁酯，分散于70毫升硬脂酸乙醇溶液中，在搅拌下加入到步骤（1）制备得到的粉状产物中，同时加入5.0千克聚乙二醇水溶液和16克羧甲基纤维素钠，置于升温至70℃的高速混炼机中混合搅拌15分钟，然后加入130克硅酸镁和1.1克二氧化锰，继续搅拌30分钟后将混合物置于反应釜中，控制反应温度为160℃，反应时间为12小时，反应结束后自然冷却至室温，得到产物进行过滤，依次使用去离子水和无水乙醇洗涤4次，然后置于干燥箱中，在100℃下干燥20小时，即为所述合成改性无机功能材料。
作为对上述方案的进一步描述，步骤（1）所述硼酸钠-双氧水混合水溶液中硼酸钠浓度为55ppm，双氧水浓度为130ppm。
作为对上述方案的进一步描述，步骤（1）所述十二烷基硫酸钠水溶液质量浓度为1.3%。
作为对上述方案的进一步描述，步骤（1）所述马弗炉煅烧温度为240℃。
作为对上述方案的进一步描述，步骤（2）所述硬脂酸乙醇溶液中，硬脂酸质量分数占30%。
作为对上述方案的进一步描述，步骤（2）所述聚乙二醇水溶液质量浓度为55%。
作为对上述方案的进一步描述，所述木浆纤维长度在0.8-1.2毫米之间。
对比例1
与实施例1的区别仅在于，所述合成改性无机功能材料占木浆纤维质量的35%，其余保持一致。
对比例2
与实施例2的区别仅在于，所述合成改性无机功能材料占木浆纤维质量的65%，其余保持一致。
对比例3
与实施例3的区别仅在于，所述合成改性无机功能材料制备中，省略步骤（1）所述硼酸钠-双氧水混合水溶液的添加，使用等量浓度的盐酸代替，其余保持一致。
对比例4
与实施例3的区别仅在于，所述合成改性无机功能材料制备中，步骤（1）所述马弗炉煅烧时间为80分钟，其余保持一致。
对比例5
与实施例3的区别仅在于，所述合成改性无机功能材料制备中，省略步骤（2）所述钛酸四丁酯添加，直接使用等摩尔量的纳米二氧化钛代替，其余保持一致。
对比例6
与实施例3的区别仅在于，所述合成改性无机功能材料制备中，省略步骤（2）中硅酸镁的添加，其余保持一致。
对比例7
与实施例3的区别仅在于，所述合成改性无机功能材料制备中，步骤（2）中反应釜中，控制反应温度为180℃，反应时间为9小时，其余保持一致。
对比实验
分别使用实施例1-3和对比例1-7的方法提高提高食品包装纸性能，以发明专利号为CN105696409A公开的提高纸张强度性能的方法：使用硅酸钙填料（添加量为木浆纤维质量的15%）作为增强剂进行抄纸的方法作为对照组，将各组制备得到的纸张剪切成标准试样，尺寸为100毫米×50毫米×0.2毫米，在相同的试验条件下对各组试样进行纸张强度性能测试，数据达到稳定时，采集具有代表性的数据，所得实验数据为各组5份具有代表性的样品的平均值，保持试验中无关变量一致，统计有效平均值，结果如下表所示：
| 项目 | 撕裂指数（mN· m2/g） | 抗张强度（kN/m） | 耐破指数（kPa· m2/g） |
| 实施例1 | 9.1 | 56.0 | 17.5 |
| 实施例2 | 9.2 | 56.3 | 17.6 |
| 实施例3 | 9.2 | 56.2 | 17.3 |
| 对比例1 | 8.5 | 50.4 | 15.3 |
| 对比例2 | 8.8 | 51.6 | 16.0 |
| 对比例3 | 8.9 | 53.1 | 16.2 |
| 对比例4 | 8.7 | 51.3 | 15.8 |
| 对比例5 | 8.0 | 48.4 | 12.5 |
| 对比例6 | 7.4 | 45.8 | 11.3 |
| 对比例7 | 7.6 | 45.6 | 11.7 |
| 对照组 | 5.1 | 40.4 | 6.4 |
本发明采用的提高食品包装纸性能的方法解决了现有的食品包装纸消耗大，人造纤维代替性差的问题，在保证环保、安全的前提下，使用制备得到的复合纤维，降低了传统包装纸的生产量，保护了环境，提高了食品包装纸制品的综合性能和实用价值，延长了食品包装纸的使用寿命，为食品包装纸的开发提供了新的思路和方向，提高了无机功能材料-植物复合材料的开发利用，能够实现促进食品包装制品技术行业的可持续发展，提高在食品、节能环保等领域的应用价值的现实意义，是一种极为值得推广使用的技术方案。
Claims (7)
1.一种提高食品包装纸性能的方法，其特征在于，在包装纸加工过程中，向干燥的木浆纤维中添加质量分数占55-60%的合成改性无机功能材料进行共混，送入打浆机中打浆，打浆后投入抄纸机中造纸；所述合成改性无机功能材料的制备方法包括以下步骤：
（1）称取1.4-1.5千克白泥置于粉碎机中粉碎至1-2毫米范围，加入3.0-3.5千克过硼酸钠-双氧水混合水溶液，持续顺时针搅拌20-30分钟，浸泡30-40分钟后进行过滤，得到过滤物使用去离子水继续洗涤3-4次，置于80-90℃烘箱中干燥5-6小时，称取500-550克粉煤灰漂珠，经过球磨机研磨至过160-180目筛，向球磨粉中添加2-3倍体积的十二烷基硫酸钠水溶液，超声分散洗涤10-15分钟，离心分离得到产物置于100-120℃烘箱中干燥4-5小时，然后与制备得到的干燥白泥混合均匀，置于马弗炉中煅烧50-60分钟，得到复合产物研磨成粉状备用；
（2）称取20-22克钛酸四丁酯，分散于60-70毫升硬脂酸乙醇溶液中，在搅拌下加入到步骤（1）制备得到的粉状产物中，同时加入4.0-5.0千克聚乙二醇水溶液和14-16克羧甲基纤维素钠，置于升温至60-70℃的高速混炼机中混合搅拌10-15分钟，然后加入125-130克硅酸镁和1.0-1.1克二氧化锰，继续搅拌20-30分钟后将混合物置于反应釜中，控制反应温度为150-160℃，反应时间为10-12小时，反应结束后自然冷却至室温，得到产物进行过滤，依次使用去离子水和无水乙醇洗涤3-4次，然后置于干燥箱中，在90-100℃下干燥15-20小时，即为所述合成改性无机功能材料。
2.如权利要求1所述一种提高食品包装纸性能的方法，其特征在于，步骤（1）所述硼酸钠-双氧水混合水溶液中硼酸钠浓度为45-55ppm，双氧水浓度为120-130ppm。
3.如权利要求1所述一种提高食品包装纸性能的方法，其特征在于，步骤（1）所述十二烷基硫酸钠水溶液质量浓度为1.1-1.3%。
4.如权利要求1所述一种提高食品包装纸性能的方法，其特征在于，步骤（1）所述马弗炉煅烧温度为230-240℃。
5.如权利要求1所述一种提高食品包装纸性能的方法，其特征在于，步骤（2）所述硬脂酸乙醇溶液中，硬脂酸质量分数占28-30%。
6.如权利要求1所述一种提高食品包装纸性能的方法，其特征在于，步骤（2）所述聚乙二醇水溶液质量浓度为45-55%。
7.如权利要求1所述一种提高食品包装纸性能的方法，其特征在于，所述木浆纤维长度在0.8-1.2毫米之间。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115928492A (zh) * | 2022-12-14 | 2023-04-07 | 福建泰兴特纸有限公司 | 一种三维立体特种防伪卡纸及其制备工艺 |
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2019
- 2019-08-13 CN CN201910743437.7A patent/CN110438842A/zh not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN115928492A (zh) * | 2022-12-14 | 2023-04-07 | 福建泰兴特纸有限公司 | 一种三维立体特种防伪卡纸及其制备工艺 |
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