CN115339209A - 不沾奶酸奶杯及其制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种不沾奶酸奶杯及其制备工艺，包括基层、疏水层和纳米涂层，所述基层和疏水层通过双层共挤成型，所述疏水层包括以下原料按重量百分比组成：75%‑89%的主体树脂、10%‑20%的白色母和1%‑6%的疏水助剂，所述疏水助剂为有机硅氧烷或有机改性硅氧烷中的一种或两种混合物，所述纳米涂层为喷涂在疏水层上的纳米SiO2乳液涂层。双层共挤的方式拉成片材，通过热成型和吸塑支撑杯体，然后通过喷涂纳米SiO2乳液涂层获得不沾奶酸奶杯。通过上述方式，本发明沾奶酸奶杯及其制备工艺，能够提高不沾奶酸奶杯的疏水性能，可大幅度的减少酸奶在酸奶杯上的残留量，从而减少浪费，便于包装材料的回收。
Description
技术领域
本发明涉及食品包装材料领域，特别是涉及一种不沾奶酸奶杯及其制备工艺。
背景技术
酸奶是一种油水混合的粘稠液体，易粘附在包装材料上。在生活中发现，很多包装的酸奶在饮用后会有较多的酸奶残留在包装上，浪费很多，同时由于粘附也不便于包装材料的回收。目前现有酸奶杯采用普通的聚丙烯材料制作而成，由于酸奶的粘稠性导致酸奶易沾附在酸奶杯的内侧壁上，造成消费者食用困难和浪费。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种不沾奶酸奶杯及其制备工艺，能够提高不沾奶酸奶杯的疏水性能，可大幅度的减少酸奶在酸奶杯上的残留量，从而减少浪费，便于包装材料的回收。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种不沾奶酸奶杯，包括基层、疏水层和纳米涂层，所述基层和疏水层通过双层共挤成型，所述疏水层包括以下原料按重量百分比组成：75%-89%的主体树脂、10%-20%的白色母和1%-6%的疏水助剂，所述疏水助剂为有机硅氧烷或有机改性硅氧烷中的一种或两种混合物，所述纳米涂层为喷涂在疏水层上的纳米SiO2乳液涂层。
在本发明一个较佳实施例中，所述疏水层的层比占比为10%。
在本发明一个较佳实施例中，所述有机硅氧烷为硅酮母粒或硅油中的一种或者两种混合物。
在本发明一个较佳实施例中，所述有机改性硅氧烷为含氟基团改性的聚硅氧烷。
在本发明一个较佳实施例中，所述基层包括以下原料按重量百分比组成：80%-90%的主体树脂和10%-20%的白色母。
在本发明一个较佳实施例中，所述主体树脂为熔融指数为2-4g/10min的均聚聚丙烯。
在本发明一个较佳实施例中，所述纳米涂层的数量为2层以上。
为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种不沾奶酸奶杯的制备工艺，包括以下步骤：a．将各组分的主体树脂、疏水助剂和白色母分别投入对应的失重称，失重称进行按照设定的各组分的比例混合后下料；b．通过挤出机利用双层共挤的方式拉成片材，双层共挤按照如下挤出：A机器中80%-90%的主体树脂和10%-20%的白色母，层比占比90%，螺杆转速为165 r/min，挤出压力为10-15MPa，B机器中75%-89%的主体树脂、10%-20%的白色母和1%-6%的疏水助剂，层比占比10%，螺杆转速为40 r/min，挤出压力为7-10MPa； c．通过三辊压延机将片材压延成型，通过热成型机将片材制成塑杯，成型后放置24小时；d．将纳米SiO2乳液均匀喷涂在塑杯的内壁上，等纳米涂层自然干燥，需要多层纳米涂层喷涂时，等待上一层纳米涂层干燥后再开始下一次喷涂，最后获得不沾奶酸奶杯。
在本发明一个较佳实施例中，所述步骤a中制得的片材厚度为1100±50μm，步骤b中制得的塑杯中间部分的厚度为300±25μm。
在本发明一个较佳实施例中，所述不沾奶酸奶杯的平坦部分与水的接触角为141.1°-150.9°。
本发明的有益效果是：本发明不沾奶酸奶杯及其制备工艺，通过硅酮母粒或硅油的作用，聚硅氧烷的表面能低，与聚丙烯混合挤出后，由于其与聚丙烯的相容性不好，随着时间推移，聚硅氧烷会逐渐迁移到聚丙烯表面，从而提高聚丙烯的表面疏水性。
本发明不沾奶酸奶杯及其制备工艺，通过利用含氟基团改性的聚硅氧烷改性，含氟化合物的临界表面张力明显小于其他化合物，从分子结构和原子排列的角度分析，在以碳为骨架的材料中，氟碳键能最高，极化率最低，氟分子间的作用力又较小，促使氟元素易于外迁，表层氟元素富集，从而导致表面能迅速降低，从而使得带有含氟化合物的材料具有疏水性。
本发明不沾奶酸奶杯及其制备工艺，利用一种疏水改性的纳米SiO2乳液构造微纳米的粗糙表面。纳米SiO2因为粒径小，表面能极高，且表面含有大量硅羟基，表现为强亲水性，故需对其进行疏水改性，采用氯硅烷、硅氮烷、硅氧烷和醇等对其表面硅羟基进行部分或全面“屏蔽”，降低其表面硅羟基的数量，使之由亲水转为一定程度的疏水甚至完全疏水。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：
图1至图16为不沾奶酸奶杯的杯壁微观示意图。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。本说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
实施例1，一种不沾奶酸奶杯，其具体制备方法如下：
1、主体树脂选用熔融指数为3g/10min的均聚聚丙烯，疏水助剂选用含氟基团改性的超高分子量聚硅氧烷，白色母和疏水改性纳米SiO2乳液在市场出售的原料中选取。聚硅氧烷（硅酮和硅油）的表面能低，与聚丙烯混合挤出后，由于其与聚丙烯的相容性不好，随着时间推移，聚硅氧烷会逐渐迁移到聚丙烯表面，从而提高聚丙烯的表面疏水性。含氟基团改性的聚硅氧烷的临界表面张力明显小于其他化合物。从分子结构和原子排列的角度分析，在以碳为骨架的材料中，氟碳键能最高，极化率最低，氟分子间的作用力又较小，促使氟元素易于外迁，表层氟元素富集，从而导致表面能迅速降低，从而使得带有含氟化合物的材料具有疏水性。纳米SiO2因为粒径小，表面能极高，且表面含有大量硅羟基，表现为强亲水性，故需对其进行疏水改性，采用氯硅烷、硅氮烷、硅氧烷和醇等对其表面硅羟基进行部分或全面“屏蔽”，降低其表面硅羟基的数量，使之由亲水转为一定程度的疏水甚至完全疏水，杯壁内侧微观图参见图1至图16。
2、将均聚聚丙烯、疏水助剂和白色母按各自对应的称重式失重称上方的料仓中，失重称进行混合后下料，在失重称配料系统操作面板上按含量设定各种组分的下料比例。
3、通过片材挤出机利用多层共挤的方式拉成片材，多层共挤按照如下挤出：
A机器：主体树脂84%和白色母16%，层比占比90%，螺杆转速为165 r/min，挤出压力为10-15MPa；
B机器：主体树脂81%、疏水助剂3%和白色母16%，层比占比10%，螺杆转速为40 r/min，挤出压力为7-10MPa。
4、选用静态混合器以及混合器后的压力控制在8-12MPa，来稳定片材，压延辊的温度为20-30℃，最后获得片材的厚度为1100±50μm。
5、成型机采用辐射加热，温度设置在340℃-400℃左右，片材行进的速度为0.5m/s，片材的温度控制在105℃-115℃，采用水冷模具，模具温度设置20℃-30℃，气压设置0.7MPa-0.9MPa，吸塑成型时间为8s-10s。吸塑的模具型腔尺寸为205ml。
6、所制备的片材经过气压成型，成型为95口径有效容积205ml的白色塑杯，205ml杯体的中间部分的厚度在300±25μm，成型后放置24h。
7、将纳米SiO2乳液放入喷枪载液桶内，利用喷枪将乳液均匀的喷涂在酸奶杯内壁上，等涂层自然干燥，等待涂层自然干燥后在开始下一次喷涂，共进行两层纳米涂层，再次自然干燥后获得不沾奶酸奶杯的成品。
8、取喷涂干燥完毕的样品进行测试，取其平坦部分样品，测其与水的接触角，测得其接触角为150.9°。
实施例2，疏水助剂选用硅酮母粒，其中B机器：主体树脂83%、疏水助剂1%和白色母16%，最后喷涂一层纳米涂层，其余同实施例1。最后测得接触角为141.1°。
实施例3，疏水助剂选用硅油，其中B机器：主体树脂83%、疏水助剂1%和白色母16%，最后喷涂两层纳米涂层，其余同实施例1。最后测得接触角为143.5°。
实施例4，疏水助剂选用硅油和硅酮母粒的混合物，其中B机器：主体树脂82%、疏水助剂2%和白色母16%，最后喷涂一层纳米涂层，其余同实施例1。最后测得接触角为148.6°。
实施例5，疏水助剂选用硅油和硅酮母粒的混合物，其中B机器：主体树脂82%、疏水助剂2%和白色母16%，最后喷涂两层纳米涂层，其余同实施例1。最后测得接触角为150.6°。
实施例6，其中B机器：主体树脂81%、疏水助剂3%和白色母16%，最后喷涂一层纳米涂层，其余同实施例1。最后测得接触角为149.1°。上述测试结果表明：多层涂层的疏水效果要好于单层的。
实施例7，疏水助剂选用硅油和含氟基团改性的聚硅氧烷的混合物，两种物质的质量比为1:1。其中B机器：主体树脂80%、疏水助剂6%和白色母14%，最后喷涂一层纳米涂层，其余同实施例1。最后测得接触角为149.5°。
区别于现有技术，本发明不沾奶酸奶杯及其制备工艺，能够提高不沾奶酸奶杯的疏水性能，可大幅度的减少酸奶在酸奶杯上的残留量，从而减少浪费，便于包装材料的回收。
以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种不沾奶酸奶杯，其特征在于，包括基层、疏水层和纳米涂层，所述基层和疏水层通过双层共挤成型，所述疏水层包括以下原料按重量百分比组成：75%-89%的主体树脂、10%-20%的白色母和1%-6%的疏水助剂，所述疏水助剂为有机硅氧烷或有机改性硅氧烷中的一种或两种混合物，所述纳米涂层为喷涂在疏水层上的纳米SiO2乳液涂层。
2.根据权利要求1所述的不沾奶酸奶杯，其特征在于，所述疏水层的层比占比为10%。
3.根据权利要求2所述的不沾奶酸奶杯，其特征在于，所述有机硅氧烷为硅酮母粒或硅油中的一种或者两种混合物。
4.根据权利要求2所述的不沾奶酸奶杯，其特征在于，所述有机改性硅氧烷为含氟基团改性的聚硅氧烷。
5.根据权利要求1所述的不沾奶酸奶杯，其特征在于，所述基层包括以下原料按重量百分比组成：80%-90%的主体树脂和10%-20%的白色母。
6.根据权利要求5所述的不沾奶酸奶杯，其特征在于，所述主体树脂为熔融指数为2-4g/10min的均聚聚丙烯。
7.根据权利要求1-6任一所述的不沾奶酸奶杯，其特征在于，所述纳米涂层的数量为2层以上。
8.一种不沾奶酸奶杯的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：
a．将各组分的主体树脂、疏水助剂和白色母分别投入对应的失重称，失重称进行按照设定的各组分的比例混合后下料；
b．通过挤出机利用双层共挤的方式拉成片材，双层共挤按照如下挤出：A机器中80%-90%的主体树脂和10%-20%的白色母，层比占比90%，螺杆转速为165 r/min，挤出压力为10-15MPa，B机器中75%-89%的主体树脂、10%-20%的白色母和1%-6%的疏水助剂，层比占比10%，螺杆转速为40 r/min，挤出压力为7-10MPa；
c．通过三辊压延机将片材压延成型，通过热成型机将片材制成塑杯，成型后放置24小时；
d．将纳米SiO2乳液均匀喷涂在塑杯的内壁上，等纳米涂层自然干燥，需要多层纳米涂层喷涂时，等待上一层纳米涂层干燥后再开始下一次喷涂，最后获得不沾奶酸奶杯。
9.根据权利要求8所述的不沾奶酸奶杯的制备工艺，其特征在于，所述步骤a中制得的片材厚度为1100±50μm，步骤b中制得的塑杯中间部分的厚度为300±25μm。
10.根据权利要求9所述的不沾奶酸奶杯的制备工艺，其特征在于，所述不沾奶酸奶杯的平坦部分与水的接触角为141.1°-150.9°。
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