CN110894313A - 抗冻耐微波的淀粉基餐具及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种抗冻耐微波的淀粉基餐具及其制备方法，由聚丙烯、淀粉、抗冻剂、相容剂组成，其中抗冻剂由乙烯醋酸乙烯共聚物、乙烯丙烯酸共聚物、聚丙烯马来酸酐、聚烯烃弹性体混合造粒制得。本发明的抗冻耐微波的淀粉基餐具抗冻性能好，韧性好、不易破损，且耐微波加热、强度好，适用于火车、高铁等需要低温冷冻保鲜运输的快餐行业。
Description
技术领域
本发明属于餐具材料技术领域，具体涉及一种抗冻耐微波的淀粉基餐具及其制备方法。
背景技术
火车、高铁等统一配置快餐行业，制成的快餐都是低温冷冻保鲜、运输，食用前微波加热，这就要求快餐盒材料具有抗冻性能好，韧性好，不易破损，且耐微波加热，强度好的特点。现有的这种快餐大多采用聚丙烯（PP）材料制备而成，随着用量的加大，白色污染现象的严重，中央出台了《关于进一步加强塑料污染治理的意见》，明确指出：积极应对塑料污染，有序禁止、限制部分塑料制品的生产、销售和实用，积极推广可循环易回收可降解替代产品。
作为塑料餐具的升级产品，通常都采用淀粉基材料替代部分塑料材料，使用淀粉基制备普通餐具尚可，但在需要低温（-18℃）保鲜时，采用常规淀粉基的餐盒，进冷冻后，餐盒变硬、变脆，搬运过程中极易破损；且微波加热后，餐盒强度变低，无法正常使用。
中国专利CN 106496652A公开了一种淀粉发泡的一次性餐具，由86～93重量份的改性玉米淀粉、0.8～1.2重量份的脱模剂硬脂酸锌、0.2～0.4重量份的促进剂山梨酸钾、1.5～2重量份的增稠剂聚丙烯酸钠、45～53重量份的稳定剂、若干重量份的水混合搅拌得到混合料后，经热压成型得到，尽管该发明中采用较大含量的玉米淀粉作为原料，降低成本，安全环保，但其制作的一次性餐具不具有抗冻性，低温冷冻后变硬变脆，加热后硬度变差，只能作为普通餐具使用，不可以用于火车、高铁等需要低温冷冻保鲜运输的快餐行业。
发明内容
本发明的目的是提供一种抗冻耐微波的淀粉基餐具及其制备方法，抗冻耐微波的淀粉基餐具具有抗冻性能好、韧性好、不易破损，且耐微波加热，强度好的特点。
本发明解决上述问题所采用的技术方案为：一种抗冻耐微波的淀粉基餐具，由聚丙烯、淀粉、抗冻剂、相容剂组成，所述抗冻剂由以下质量百分比的组分混合造粒制得：
乙烯醋酸乙烯共聚物 10-15%
乙烯丙烯酸共聚物 10-20%
聚乙烯 1-5%
马来酸酐 1-3%
聚烯烃弹性体 余量。
其中，乙烯醋酸乙烯共聚物中醋酸乙烯酯含量为15-30%，乙烯丙烯酸共聚物中丙烯酸含量为20-30%。
优选的，所述各组分的质量百分比为：
聚丙烯 25-35%
淀粉 40-60%
抗冻剂 5-15%
相容剂 0.5-3%。
优选的，所述乙烯醋酸乙烯共聚物、乙烯丙烯酸共聚物采在抗冻剂造粒过程中用侧喂料的方式加入螺杆挤出机，挤出造粒温度范围120-160℃。
优选的，所述相容剂为LT-1铝钛复合偶联剂与钛酸酯偶联剂的混合物，LT-1铝钛复合偶联剂与钛酸酯偶联剂的质量比为2：1。
本发明的另一个目的是提供一种抗冻耐微波的淀粉基餐具的制备方法，具体包括以下步骤：
（1）配料：将聚丙烯、淀粉、抗冻剂、相容剂按比例称量。
（2）高速混料改性：将上述配料放入高速混炼机进行高速混料，在高速混炼的同时，去除淀粉里的水分和改变淀粉分子间的极性，对淀粉进行改性。
（3）挤出造粒或压片：将混合后的原料引入挤出造粒机制成原料母粒后压片，或将混合后的原料直接引入片材机压成片材。
（4）成型：将上述片材引入热压成型机或真空吸塑机，制得餐具。
（5）紫外线消毒、密封包装：对制得的餐具进行紫外线消毒，并将消毒后的餐具进行密封包装。
优选的，步骤（2）中所述混料的温度为95~115℃。
优选的，步骤（3）中所述挤出造粒或压片过程中的物料温度为180~220℃。
优选的，步骤（4）中所述成型过程中的加热温度在220℃以下。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
（1）本发明的抗冻剂中各组份原料缺一不可，且需混合造粒后再使用，若不造粒直接加入淀粉基原料中的话，制成的餐盒脆、外观不好、成品率低。
（2）在淀粉基原料中加入抗冻剂，在餐具的制备过程中不仅具有较好的流动性，还具有良好的加工性，而良好的流动性可改善填料的分散效果，同时也可提高制品的熔接痕强度，从而使得餐具性能优异、吸水率低。
（3）与常规淀粉基的餐盒相比，本发明的淀粉基餐具在低温冷冻保鲜、运输后，餐盒韧性好，不会变硬、变脆，从而避免搬运过程中极易发生破损的弊端，同时微波加热后，餐盒强度好，可正常使用，适用于火车、高铁等统一配置快餐行业。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例1
一种抗冻耐微波的淀粉基餐具，由以下质量百分比的组分组成：
聚丙烯 28%
淀粉 60%
抗冻剂 10%
LT-1铝钛复合偶联剂 2%
钛酸酯偶联剂 1%。
所述抗冻剂由以下组分混合造粒制得，其中，乙烯醋酸乙烯共聚物中醋酸乙烯酯的含量为20%，乙烯丙烯酸共聚物中丙烯酸含量为25%，乙烯醋酸乙烯共聚物、乙烯丙烯酸共聚物在抗冻剂造粒过程中采用侧喂料的方式加入螺杆挤出机，挤出造粒温度范围140℃。
乙烯醋酸乙烯共聚物 10%
乙烯丙烯酸共聚物 20%
聚乙烯 3%
马来酸酐 2%
聚烯烃弹性体 余量。
一种抗冻耐微波的淀粉基餐具的制备方法，具体包括以下步骤：
（1）配料：将聚丙烯、淀粉、抗冻剂、相容剂按上述比例称量。
（2）高速混料改性：将上述配料放入高速混炼机进行高速混料，在高速混炼的同时，去除淀粉里的水分和改变淀粉分子间的极性，对淀粉进行改性，混料时将温度控制在105℃。
（3）挤出造粒或压片：将混合后的原料引入挤出造粒机制成原料母粒后压片，或将混合后的原料直接引入片材机压成片材，在造粒或压片的过程中，物料保持在200℃。
（4）成型：将上述片材引入热压成型机或真空吸塑机，制得餐具，在成型过程中，应避免片材过分集中受热，并将加热温度保持在220℃以下。
（5）紫外线消毒、密封包装：对制得的餐具进行紫外线消毒，并将消毒后的餐具进行密封包装。
本实施例的物理性能、卫生性能均能满足《塑料一次性餐饮具通用技术要求》（GB18006.1-2009）的标准。
实施例2
一种抗冻耐微波的淀粉基餐具，由以下质量百分比的组分组成：
聚丙烯 35%
淀粉 47%
抗冻剂 15%
LT-1铝钛复合偶联剂 1%
钛酸酯偶联剂 0.5%。
所述抗冻剂由以下组分混合造粒制得，其中，乙烯醋酸乙烯共聚物中醋酸乙烯酯的含量为30%，乙烯丙烯酸共聚物中丙烯酸含量为20%，所述乙烯醋酸乙烯共聚物、乙烯丙烯酸共聚物在抗冻剂造粒过程中采用侧喂料的方式加入螺杆挤出机，挤出造粒温度范围120℃。
乙烯醋酸乙烯共聚物 15%
乙烯丙烯酸共聚物 15%
聚乙烯 5%
马来酸酐 1%
聚烯烃弹性体 余量。
一种抗冻耐微波的淀粉基餐具的制备方法，具体包括以下步骤：
（1）配料：将聚丙烯、淀粉、抗冻剂、相容剂按上述比例称量。
（2）高速混料改性：将上述配料放入高速混炼机进行高速混料，在高速混炼的同时，去除淀粉里的水分和改变淀粉分子间的极性，对淀粉进行改性，混料时将温度控制在95℃。
（3）挤出造粒或压片：将混合后的原料引入挤出造粒机制成原料母粒后压片，或将混合后的原料直接引入片材机压成片材，在造粒或压片的过程中，物料保持在180℃。
（4）成型：将上述片材引入热压成型机或真空吸塑机，制得餐具，在成型过程中，应避免片材过分集中受热，并将加热温度保持在210℃。
（5）紫外线消毒、密封包装：对制得的餐具进行紫外线消毒，并将消毒后的餐具进行密封包装。
本实施例的物理性能、卫生性能均能满足《塑料一次性餐饮具通用技术要求》（GB18006.1-2009）的标准。
实施例3
一种抗冻耐微波的淀粉基餐具，由以下质量百分比的组分组成：
聚丙烯 33%
淀粉 60%
抗冻剂 5%
LT-1铝钛复合偶联剂 2%
钛酸酯偶联剂 1%。
所述抗冻剂由以下质量百分比的组分混合造粒制得，其中，乙烯醋酸乙烯共聚物中醋酸乙烯酯的含量为20%，乙烯丙烯酸共聚物中丙烯酸含量为25%，所述乙烯醋酸乙烯共聚物、乙烯丙烯酸共聚物在抗冻剂造粒过程中采用侧喂料的方式加入螺杆挤出机，挤出造粒温度范围160℃。
乙烯醋酸乙烯共聚物 10%
乙烯丙烯酸共聚物 15%
聚乙烯 1%
马来酸酐 1%
聚烯烃弹性体 余量。
一种抗冻可微波淀粉基餐具的制备方法，具体包括以下步骤：
（1）配料：将聚丙烯、淀粉、抗冻剂、相容剂按上述比例称量。
（2）高速混料改性：将上述配料放入高速混炼机进行高速混料，在高速混炼的同时，去除淀粉里的水分和改变淀粉分子间的极性，对淀粉进行改性，混料时将温度控制在115℃。
（3）挤出造粒或压片：将混合后的原料引入挤出造粒机制成原料母粒后压片，或将混合后的原料直接引入片材机压成片材，在造粒或压片的过程中，物料保持在220℃。
（4）成型：将上述片材引入热压成型机或真空吸塑机，制得餐具，在成型过程中，应避免片材过分集中受热，并将加热温度保持在200℃。
（5）紫外线消毒、密封包装：对制得的餐具进行紫外线消毒，并将消毒后的餐具进行密封包装。
本实施例的物理性能、卫生性能均能满足《塑料一次性餐饮具通用技术要求》（GB18006.1-2009）的标准。
对比例1
与实施例1的区别仅在于：不包括抗冻剂。
对比例2
与实施例1的区别仅在于：抗冻剂未混合造粒，而是直接加入淀粉基原料中。
物理性能测试
实施例1-3所制备的餐具的物理性能测试，包括拉伸强度、断裂伸长率、拉伸弹性模量的检测数据如表1所示。
表1 物理性能检测结果表
| 样品 | 拉伸强度（MPa） | 断裂拉伸应变（%） | 拉伸弹性模量（MPa） |
| 实施例1 | 15.7 | 66.78 | 846.79 |
| 实施例2 | 17.3 | 78.69 | 963.70 |
| 实施例3 | 16.8 | 72.42 | 932.36 |
耐微波炉性能测试
将实施例和对比例所制备的餐具分别装餐后封膜，封膜温度为220-230℃，其余参数与现有餐食封膜参数一致，置于冷藏柜中，4小时后进行微波加热试验，微波加热时，将餐食加热至中心温度75℃以上2min，后分别测量餐盒自然搬运下的形变量，同时，以餐盒四个边为跌落触地点进行跌落试验，记录餐盒四边封口处漏气时的餐盒跌落次数，检测结果如表2所示。
表2 微波加热试验检测结果表
抗冻性能测试
将实施例和对比例所制备的餐具分别装餐后封膜，封膜温度为220-230℃，其余参数与现有餐食封膜参数一致。置于冷藏柜（-18℃）中，48小时后取出后以餐盒四个边为跌落触地点进行跌落试验，连续跌落5次进行测试，观察餐盒有无裂损。检测结果如表3所示。
表3 抗冻性能检测结果表
实施例与对比例2所制备的餐具的外观、成品率如表4所示。
表4 餐具的外观和成品率结果表
| 样品 | 外观 | 成品率（%） |
| 实施例1 | 完整，无缺陷 | 90 |
| 实施例2 | 完整，无缺陷 | 88 |
| 实施例3 | 完整，无缺陷 | 90 |
| 对比例2 | 有缺陷 | 50 |
从表2和表3中可以看出，相比较于对比例，加入混合造粒的抗冻剂的实施例具有更好的抗冻性和耐微波性，在-18℃条件下餐盒韧性好，不会变硬、变脆，同时耐微波加热；从表4可以看出，抗冻剂未混合造粒，而是直接加入淀粉基原料中，其制备的淀粉基餐具的外观差，成品率低。
除上述实施例外，本发明还包括有其他实施方式，凡采用等同变换或者等效替换方式形成的技术方案，均应落入本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种抗冻耐微波的淀粉基餐具，其特征在于：由聚丙烯、淀粉、抗冻剂、相容剂组成，所述抗冻剂由以下质量百分比的组分混合造粒制得：
乙烯醋酸乙烯共聚物 10-15%
乙烯丙烯酸共聚物 10-20%
聚乙烯 1-5%
马来酸酐 1-3%
聚烯烃弹性体 余量，
其中，乙烯醋酸乙烯共聚物中醋酸乙烯酯的含量为15-30%，乙烯丙烯酸共聚物中丙烯酸含量为20-30%。
2.根据权利要求1所述的抗冻耐微波的淀粉基餐具，其特征在于：所述各组分的质量百分比为：
聚丙烯 25-35%
淀粉 40-60%
抗冻剂 5-15%
相容剂 0.5-3%。
3.根据权利要求1所述的抗冻耐微波的淀粉餐具，其特征在于：所述乙烯醋酸乙烯共聚物、乙烯丙烯酸共聚物在抗冻剂造粒过程中采用侧喂料的方式加入螺杆挤出机，挤出造粒温度范围120-160℃。
4.根据权利要求1或2所述的抗冻耐微波的淀粉餐具，其特征在于：所述相容剂为LT-1铝钛复合偶联剂与钛酸酯偶联剂的混合物，LT-1铝钛复合偶联剂与钛酸酯偶联剂的质量比为2：1。
5.一种抗冻耐微波的淀粉基餐具的制备方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
（1）配料：将聚丙烯、淀粉、抗冻剂、相容剂按比例称量；
（2）高速混料改性：将上述配料放入高速混炼机进行高速混料，在高速混炼的同时，去除淀粉里的水分和改变淀粉分子间的极性，对淀粉进行改性；
（3）挤出造粒或压片：将混合后的原料引入挤出造粒机制成原料母粒后压片，或将混合后的原料直接引入片材机压成片材；
（4）成型：将上述片材引入热压成型机或真空吸塑机，制得餐具；
（5）紫外线消毒、密封包装：对制得的餐具进行紫外线消毒，并将消毒后的餐具进行密封包装。
6.根据权利要求5所述的抗冻耐微波的淀粉基餐具的制备方法，其特征在于：步骤（2）中所述混料的温度为95~115℃。
7.根据权利要求5所述的抗冻耐微波的淀粉基餐具的制备方法，其特征在于：步骤（3）中所述挤出造粒或压片过程中的物料温度为180~220℃。
8.根据权利要求5所述的抗冻耐微波的淀粉基餐具的制备方法，其特征在于：步骤（4）中所述成型过程中的加热温度在220℃以下。
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