CN110924233B - 一种纸基外卖袋（盒）及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种纸基外卖袋(盒)，其通过一种改性纸基材料在具有热封或超声波焊封的机械设备上连续制袋(盒)而获得；所述的改性纸基材料通过在纸基材料表面涂覆上涂层材料后再经干燥、压光、收卷后获得，其中涂层材料以重量份数计至少包括以下组分：水100；聚乙烯醇5‑15；纸基材料补强剂0.3‑0.6；过硫酸钾0.003‑0.005；亚硫酸氢钠0.003‑0.005；多聚甘油0.5‑2；保湿剂0.3‑1；基材润湿渗透剂0.5‑3；流平剂0.5‑1.0；脱氧乙酸钠0.05‑0.1。该外卖袋(盒)具有环保、实用和安全等方面的综合性能。该外卖袋(盒)也可作为纸基购物袋(盒)和纸基包装袋(盒)使用。

Description

一种纸基外卖袋（盒）及其制备方法
技术领域
本发明属于纸基制品制备及应用领域，特别涉及一种纸基外卖袋(盒)及其制备方法。
背景技术
近年来，随着外卖行业的兴起，发展非常迅猛。据美团在2019年9月公布的数据可知，每日接单量已经超过3000万单/天，外卖成为了名副其实的一次性快消品，在外卖品数量剧增的背后伴随的是外卖包装废弃物的迅猛增长。
外卖行业的现状是：1、数量巨大，而且还在迅速增长；2、一次性快消属性，同时带来了外卖包装废弃物的快速消费和积累；3、外卖包装一般使用塑料袋和纸质袋。塑料袋是一种极难降解的材料，大量积累在自然环境中势必给环境造成污染和破坏；纸质袋虽说环保，但目前制备纸袋技术大多使用热熔胶进行粘结而制备，不但制备工艺复杂效率较低下，而且也将给自然环境中残留下不降解的热熔胶；4、纸质材料的耐水、耐油性能差，容易被油、水等侵蚀而破损。5、外卖袋的密封封口问题，目前的外卖包装都使用塑料胶带进行密封包装，不但遗留的废弃塑料胶带不降解、不环保，而且极易重复拆封；或物理(可逆)密封包装，都给食品安全带来极大的隐患。面对外卖行业的迅猛发展，目前尚无全面和有效的综合解决方案，如中国专利公开文本 CN208593619U、CN105151492A、CN201831122U、CN301505298S等都仅停留在对外卖袋的功能设计、使用便利等方面的改进，根本无法全面解决以上提出的环保(可降解或可回收再生)、实用(耐水耐油)、安全(食品包装物在达到客户手中前的不可拆性)等核心问题。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种环保(可降解或可回收再生)、实用(耐水耐油)、安全(食品包装物在达到客户手中前的不可拆性)的纸基外卖袋(盒)。
本发明的目的通过下述方案实现：
一种纸基外卖袋(盒)，其通过一种改性纸基材料在具有热封或超声波焊封的机械设备上连续制袋(盒)而获得；所述的改性纸基材料通过在纸基材料表面涂覆上涂层材料后再经干燥、压光、收卷后获得，其中涂层材料以重量份数计至少包括以下组分：
Figure BDA0002274997560000021
所述的聚乙烯醇指醇解度为85％-99％、聚合度为300-2600的任何型号聚乙烯醇中的至少一种；考虑到低醇解度的聚乙烯醇具有冷水可溶的特性，而完全醇解型(醇解度：99％)的聚乙烯醇只有高温热水下才能完全溶解，同时聚合度越高水溶需要的温度也越高，为了提高整体材料的耐水性能，优选的，本发明中使用完全醇解的聚乙烯醇以获得最佳的耐水性能，即醇解度为99％，聚合度为1000-2600的任何型号聚乙烯醇中的至少一种。
所述的纸基材料补强剂为N-羟甲基丙烯酰胺，由N-羟甲基丙烯酰胺单体在(氧化-还原)引发体系中聚合而成羟甲基聚丙烯酰胺，由于羟甲基聚丙烯酰胺中含有大量的活性基团羟甲基，可以与聚乙烯醇分子上的羟基、木浆纤维上的大量羟基，在一定条件下形成互穿网络的分子交联而提高和改善纸基材料的干、湿强度和耐水性能。
所述的多聚甘油作为涂层材料的增塑和增韧剂，改善涂层的轫性，可以为二聚甘油、四聚甘油、六聚甘油、十聚甘油等中的至少一种；
所述的保湿剂为羟乙基脲，其是一种全新的、具有突出优势的保湿剂。与传统的保湿剂相比，羟乙基尿素具有更显著的保湿效果，滑爽的涂敷感觉，具有不发粘、不油腻、滋润的舒适感觉，以及自身非离子性带来的极广泛的适用性被广泛使用在化妆品保湿产品中。纸基材料的柔韧性需要一定的水份存在，太干燥的纸基材料容易发脆折损、破裂。
所述的基材润湿渗透剂为烷基糖苷，是一种表面张力低、无浊点、HLB 值可调、湿润力强、可生物降解的环保绿色表面活性剂；由葡萄糖和脂肪醇合成的烷基糖苷(简称APG)不但可以降低固液表面的张力，使涂层材料快速、有效地在纸基材料表面进行湿润和渗透，而且其具有优异的相容和增容作用，长链脂肪醇也为聚乙烯醇提供有效的增塑作用而使涂层获得更优异的热封性能。优选为烷基糖苷APG0810、烷基糖苷APG1214、烷基糖苷APG0814、烷基糖苷APG0816、烷基糖苷APG1216中的至少一种；
所述的流平剂为流平剂LP0100、流平剂LP050A、流平剂LP050C中的一种；可为涂层材料获得更均匀的涂层涂膜，与纸基材料复合后的性能更均衡。
所述的脱氧乙酸钠为食品级防霉剂；
所述的水优选为工业纯净水。
所述的涂层材料由以下步骤制备得到：
(1)将过硫酸钾与部分水配成质量百分数为10％的过硫酸钾水溶液，备用；
(2)将除纸基材料补强剂、过硫酸钾、亚硫酸氢钠以外的其余非水原料与剩下的水混合，在搅拌条件下升温至95-100℃进行溶解均化2-4h，然后降温至90℃保温0.5-1h，再降温至60℃，保温待用；
(3)向步骤(2)中得到的混合溶液中加入纸基材料补强剂，混合均匀后，向其中滴加步骤(1)中配制的过硫酸钾水溶液(氧化剂)，控制滴加时间为 30min；滴加完后继续在60℃保温15min；然后加入亚硫酸氢钠(还原剂)进行终止反应，于60℃下维持10分钟，最后降至室温即得涂层材料。
本发明中所述的搅拌均是为了使原料之间充分的混合，因此可以不用限制搅拌速度；
本发明中未指明温度的均指室温，本发明所述的室温是指23℃。
所述的纸基材料的克重为(GSM)80-600克/m2。
所述的涂覆可以为单面涂覆也可以为双面涂覆；单面的涂覆量满足每平方米的纸基材料的表面对应涂覆干重为8～30g的涂层材料。
所述的涂覆方式为刮涂、辊涂、淋涂或浸涂中的一种；
所述的外卖袋(盒)可以是平口袋、插边袋、插底袋、立体袋、手挽袋等使用具有热封、超声波焊封机械自动制袋(盒)设备制备的任何款式和尺寸的袋子(盒子)。
所述的外卖袋(盒)袋口(盒口)的封口，可以使用任何具有热封、超声波焊封功能的设备进行封口，封口可以是点焊(封)、点断焊(封)、连续封焊等任何形状的封口。
本发明相对于现有技术，具有如下的优点及有益效果：
(1)环保和环境友好
本发明仍然选择纸基材料作为主要材料。纸基材料来源丰富，价格低廉，不但可完全生物降解而且也可回收再生，是一种可再生和循环利用的资源，具有优异的环保和环境友好属性。
(2)实用性能
本发明制备的涂层材料具有可生物降解和热水可溶的环保属性，在使用中既赋予纸基材料耐水(≤90℃)、耐油等实用性能，而且在使用后可以完全生物降解或不用经任何处理就可以回收再生，不需要像纸塑复合材料那样，先必须进行纸塑分离后才能回收再生。通过该涂层材料对纸基材料的改性而使纸基材料获得耐水、耐油性能的同时，满足包装、承重等实用性能又不失去整体材料的环保属性，即可完全生物降解和再生循环使用。
(3)安全便利
通过本发明技术对纸基材料的改性后，可使纸基材料获得优异的热封性能，不但可以满足机械自动化高速制袋(盒)，提高效率；而且简单便利的实现袋(盒)口的热封封口，通过热封封口使外卖袋(盒)实现一次性不可拆封的整体包装，运送途中具有不可逆的封口属性，即拆封口必须出现材料破坏，以警示客户食品安全可能遭受破坏或污染。极大的提高了外卖食品的安全性。而这种现场热封封口可以使用像订书机大小的手动热封器就可以实现。快捷、方便、有效。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例中所用试剂如无特殊说明均可从市场常规购得。
下列具体实施例中，所使用的多聚甘油包括由鞍山创业生物新材料科技有限公司生产的二聚甘油、四聚甘油、六聚甘油、十聚甘油等中的一种；基材润湿渗透剂为烷基糖苷，包括由上海发凯化工有限公司、石家庄金莫尔化学品有限公司生产的APG0810、APG1214、APG0814、APG0816、APG1216等中的一种；流平剂为广州万容材料科技有限公司生产LP0100、LP050A、LP050C 中的一种。
下面具体实施例中的表1-5中的空白样为均为没有经过本发明涂层材料涂覆复合的纸基材料；热封性能测试为水溶性涂层材料涂覆复合层间。
下面具体实施例中，纸基材料耐破度测试按照标准GB/T454-2002；耐折度测试按照标准GB/T 457-2008；热封性能测试按照标准QB/T 2358-98进行测试。
实施例1
一种涂层材料，以重量份数计，包括以下组分：
Figure BDA0002274997560000051
Figure BDA0002274997560000061
上述涂层材料的制备方法包括如下步骤：
(1)将过硫酸钾与部分水配成质量百分数(wt％)为10％的过硫酸钾水溶液，备用；
(2)将除纸基材料补强剂、过硫酸钾、亚硫酸氢钠以外的其余非水原料与剩下的水混合，加入带有加热装置的溶解容器中，在搅拌条件下升温至 100℃进行溶解均化4h，然后降温至90℃保温0.5h，再降温至60℃，保温待用；
(3)向步骤(2)中得到的混合溶液中加入纸基材料补强剂，混合均匀后，向其中滴加步骤(1)中配制的过硫酸钾水溶液(氧化剂)，控制滴加时间为 30min；滴加完后继续在60℃保温15min；然后加入亚硫酸氢钠(还原剂)进行终止反应，于60℃下维持10分钟，最后降至室温即得涂层材料。
将涂层材料在涂覆机组上经过计量涂覆到纸基材料表面，干燥、压光、收卷即为一种可用于制备外卖袋的纸基复合材料。涂覆用纸基材料克重(GSM) 为80克/m2；单面涂覆，单面涂覆量为8克/m2。基本性能如表1。
表1
Figure BDA0002274997560000062
Figure BDA0002274997560000071
从上述实验数据可知，实施例1制备的一种纸基复合材料不但具备了优良的热封性，而且其他机械物理性能与空白样对比也获得了提高。
实施例1制备的纸基材料可以适合制造各类尺寸的平口外卖袋。该外卖袋的袋口具备一次性热封、和超声波焊封封口性。
实施例2
一种涂层材料，以重量份数计，包括以下组分：
Figure BDA0002274997560000072
上述涂层材料的制备方法包括如下步骤：
(1)将过硫酸钾与部分水配成质量百分数(wt％)为10％的过硫酸钾水溶液，备用；
(2)将除纸基材料补强剂、过硫酸钾、亚硫酸氢钠以外的其余非水原料与剩下的水混合，加入带有加热装置的溶解容器中，在搅拌条件下升温至95℃进行溶解均化2h，然后降温至90℃保温1h，再降温至60℃，保温待用；
(3)向步骤(2)中得到的混合溶液中加入纸基材料补强剂，混合均匀后，向其中滴加步骤(1)中配制的过硫酸钾水溶液(氧化剂)，控制滴加时间为 30min；滴加完后继续在60℃保温15min；然后加入亚硫酸氢钠(还原剂)进行终止反应，于60℃下维持10分钟，最后降至室温即得涂层材料。
将涂层材料在涂覆机组上经过计量涂覆到纸基材料表面，干燥、压光、收卷即为一种可用于制备外卖袋的纸基复合材料。涂覆用纸基材料克重(GSM) 为600克/m2；单面涂覆量为30克/m2。进行双面涂覆。基本性能如表2。
表2
Figure BDA0002274997560000081
从上述实验数据可知，实施例2制备的一种纸基复合材料不但具备了优良的热封性，而且其他机械物理性能与空白样对比也获得了提高。
实施例2制备的纸基复合材料适合具有热封、超声波焊封功能的设备进行自动制袋(盒)；制备任何款式和尺寸的袋子(盒子)；且制备的该袋袋口都具备一次性热封、和超声波焊封封口性。
实施例3
一种涂层材料，以重量份数计，包括以下组分：
Figure BDA0002274997560000082
Figure BDA0002274997560000091
上述涂层材料的制备方法包括如下步骤：
(1)将过硫酸钾与部分水配成质量百分数(wt％)为10％的过硫酸钾水溶液，备用；
(2)将除纸基材料补强剂、过硫酸钾、亚硫酸氢钠以外的其余非水原料与剩下的水混合，加入带有加热装置的溶解容器中，在搅拌条件下升温至98℃进行溶解均化3h，然后降温至90℃保温1h，再降温至60℃，保温待用；
(3)向步骤(2)中得到的混合溶液中加入纸基材料补强剂，混合均匀后，向其中滴加步骤(1)中配制的过硫酸钾水溶液(氧化剂)，控制滴加时间为 30min；滴加完后继续在60℃保温15min；然后加入亚硫酸氢钠(还原剂)进行终止反应，于60℃下维持10分钟，最后降至室温即得涂层材料。
将涂层材料在涂覆机组上经过计量涂覆到纸基材料表面，干燥、压光、收卷即为一种可用于制备外卖袋的纸基复合材料。涂覆用纸基材料克重(GSM) 为300克/m2；单面涂覆量为15克/m2。进行双面涂覆。基本性能如表3。
表3
Figure BDA0002274997560000092
Figure BDA0002274997560000101
从上述实验数据可知，实施例3制备的一种纸基复合材料不但具备了优良的热封性，而且其他机械物理性能与空白样对比也获得了提高。
实施例3制备的纸基复合材料适合具有热封、超声波焊封功能的设备进行自动制袋(盒)；制备任何款式和尺寸的袋子(盒子)；且制备的该袋袋口都具备一次性热封、超声波焊封封口性。
实施例4
一种涂层材料，以重量份数计，包括以下组分：
Figure BDA0002274997560000102
上述涂层材料的制备方法包括如下步骤：
(1)将过硫酸钾与部分水配成质量百分数(wt％)为10％的过硫酸钾水溶液，备用；
(2)将除纸基材料补强剂、过硫酸钾、亚硫酸氢钠以外的其余非水原料与剩下的水混合，加入带有加热装置的溶解容器中，在搅拌条件下升温至96℃进行溶解均化4h，然后降温至90℃保温1h，再降温至60℃，保温待用；
(3)向步骤(2)中得到的混合溶液中加入纸基材料补强剂，混合均匀后，向其中滴加步骤(1)中配制的过硫酸钾水溶液(氧化剂)，控制滴加时间为 30min；滴加完后继续在60℃保温15min；然后加入亚硫酸氢钠(还原剂)进行终止反应，于60℃下维持10分钟，最后降至室温即得涂层材料。
将涂层材料在涂覆机组上经过计量涂覆到纸基材料表面，干燥、压光、收卷即为一种可用于制备外卖袋的纸基复合材料。涂覆用纸基材料克重(GSM) 为150克/m2；单面涂覆量为10克/m2。进行双面涂覆。基本性能如表4。
表4
Figure BDA0002274997560000111
从上述实验数据可知，实施例4制备的一种纸基复合材料不但具备了优良的热封性，而且其他机械物理性能与空白样对比也获得了提高。
实施例4制备的纸基复合材料适合具有热封、超声波焊封功能的设备进行自动制袋(盒)；制备任何款式和尺寸的袋子(盒子)；且制备的该袋袋口都具备一次性热封、超声波焊封封口性。
实施例5
一种涂层材料，以重量份数计，包括以下组分：
Figure BDA0002274997560000112
Figure BDA0002274997560000121
上述涂层材料的制备方法包括如下步骤：
(1)将过硫酸钾与部分水配成质量百分数(wt％)为10％的过硫酸钾水溶液，备用；
(2)将除纸基材料补强剂、过硫酸钾、亚硫酸氢钠以外的其余非水原料与剩下的水混合，加入带有加热装置的溶解容器中，在搅拌条件下升温至97℃进行溶解均化3h，然后降温至90℃保温0.5h，再降温至60℃，保温待用；
(3)向步骤(2)中得到的混合溶液中加入纸基材料补强剂，混合均匀后，向其中滴加步骤(1)中配制的过硫酸钾水溶液(氧化剂)，控制滴加时间为 30min；滴加完后继续在60℃保温15min；然后加入亚硫酸氢钠(还原剂)进行终止反应，于60℃下维持10分钟，最后降至室温即得涂层材料。
将涂层材料在涂覆机组上经过计量涂覆到纸基材料表面，干燥、压光、收卷即为一种可用于制备外卖袋的纸基复合材料。涂覆用纸基材料克重(GSM) 为450克/m2；单面涂覆量为20克/m2。进行双面涂覆。基本性能如表5。
表5
Figure BDA0002274997560000122
Figure BDA0002274997560000131
从上述实验数据可知，实施例5制备的一种纸基复合材料不但具备了优良的热封性，而且其他机械物理性能与空白样对比也获得了提高。
实施例5制备的纸基复合材料适合具有热封、超声波焊封功能的设备进行自动制袋(盒)；制备任何款式和尺寸的袋子(盒子)；且制备的该袋袋口都具备一次性热封、超声波焊封封口性。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种纸基外卖袋或盒，其通过一种改性纸基材料在具有热封或超声波焊封的机械设备上连续制袋或盒而获得，其特征在于：所述的改性纸基材料通过在纸基材料表面涂覆上涂层材料后再经干燥、压光、收卷后制袋或盒而获得，其中涂层材料以重量份数计至少包括以下组分：
水 100份
聚乙烯醇 5-15份
纸基材料补强剂 0.3-0.6份
过硫酸钾 0.003-0.005份
亚硫酸氢钠 0.003-0.005份
多聚甘油 0.5-2份
保湿剂 0.3-1.0份
基材润湿渗透剂 0.5-3.0份
流平剂 0.5-1.0份
脱氧乙酸钠 0.05-0.1份；
所述的纸基材料补强剂为N-羟甲基丙烯酰胺;
所述的聚乙烯醇指醇解度为99%，聚合度为1000-2600的任何型号聚乙烯醇中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的纸基外卖袋或盒，其特征在于：
所述的涂层材料由以下方法制备得到：
（1）将过硫酸钾与部分水配成质量百分数为10%的过硫酸钾水溶液，备用；
（2）将除纸基材料补强剂、过硫酸钾、亚硫酸氢钠以外的其余非水原料与剩下的水混合，在搅拌条件下升温至95-100℃进行溶解均化2-4h，然后降温至90℃保温0.5-1h，再降温至60℃，保温待用；
（3）向步骤（2）中得到的混合溶液中加入纸基材料补强剂，混合均匀后，向其中滴加步骤（1）中配制的过硫酸钾水溶液，控制滴加时间为30min；滴加完后继续在60℃保温15min；然后加入亚硫酸氢钠进行终止反应，于60℃下维持10分钟，最后降至室温即得涂层材料。
3.根据权利要求1所述的纸基外卖袋或盒，其特征在于：
所述的多聚甘油为二聚甘油、四聚甘油、六聚甘油、十聚甘油中的至少一种；
所述的保湿剂为羟乙基脲。
4.根据权利要求1所述的纸基外卖袋或盒，其特征在于：
所述的基材润湿渗透剂为烷基糖苷；
所述的流平剂为流平剂LP0100、流平剂LP050A、流平剂LP050C中的一种；
所述的脱氧乙酸钠为食品级防霉剂；
所述的水为工业纯净水。
5.根据权利要求4所述的纸基外卖袋或盒，其特征在于：
所述的基材润湿渗透剂为烷基糖苷APG0810、烷基糖苷APG1214、烷基糖苷APG0814、烷基糖苷APG0816、烷基糖苷APG1216中的至少一种。
6.根据权利要求1或2所述的纸基外卖袋或盒，其特征在于：
所述的纸基材料的克重为80-600克/m2。
7.根据权利要求1或2所述的纸基外卖袋或盒，其特征在于：
所述的涂覆为单面涂覆或双面涂覆；每个单面的涂覆量满足每平方米的纸基材料的表面对应涂覆干重为8~30g的涂层材料；
所述的涂覆方式为刮涂、辊涂、淋涂或浸涂中的一种。
8.根据权利要求1或2所述的纸基外卖袋或盒，其特征在于：
所述的外卖袋或盒包括使用具有热封或超声波焊封机械自动制袋或盒设备制备的任何款式和尺寸的袋子或盒子。
9.根据权利要求8所述的纸基外卖袋或盒，其特征在于：
所述的外卖袋或盒为平口袋、插边袋、插底袋、立体袋或手挽袋。
10.根据权利要求1或2所述的纸基外卖袋或盒，其特征在于：
所述的外卖袋或盒使用任何具有热封或超声波焊封功能的设备进行封口，封口为任何形状的封口。
11.根据权利要求10所述的纸基外卖袋或盒，其特征在于：
所述的外卖袋或盒使用任何具有热封或超声波焊封功能的设备进行封口，封口为点焊或封、点断焊或点断封或连续封焊的封口。
12.根据权利要求1或2所述的纸基外卖袋或盒，其特征在于：该改性纸基材料在具有热封或超声波焊封的机械设备上连续制袋或盒获得的除了纸基外卖袋或盒外，还包括各类纸质环保袋或盒。
13.根据权利要求12所述的纸基外卖袋或盒，其特征在于：该改性纸基材料在具有热封或超声波焊封的机械设备上连续制袋或盒获得的除了纸基外卖袋或盒外，还包括一次性使用的各种纸基购物袋或盒、便利袋或盒、和纸基包装袋或盒。
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