CN116516725B - 一种非淋膜无氟防水防油食品包装功能纸 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种非淋膜无氟防水防油食品包装功能纸，其制备方法包括：将针叶木浆、阔叶木浆和羧基化纳晶纤维素混合连续打浆，至打浆度为50～55°SR，得到打浆料A；向打浆料A中加入聚乳酸纤维、壳聚糖纤维和纳米二氧化硅，搅拌30～60min，再次混合连续打浆，至打浆度为30～40°SR，得到打浆料B；对打浆料B进行抄纸，成型后置于干燥室进行干燥，得到包装纸；将涂层施胶液涂布在包装纸表面，再经干燥和压光后制得非淋膜无氟防水防油食品包装功能纸。本发明的非淋膜无氟防水防油食品包装功能纸的防水防油性满足食品包装纸的要求，并且采用预处理纳米二氧化硅以后，食品包装功能纸的强度显著提高。
Description
技术领域
本发明属于食品包装纸技术领域，具体涉及一种非淋膜无氟防水防油食品包装功能纸。
背景技术
食品包装纸(纸板)和塑料是最重要的两类食品包装材料，相比塑料制品，食品包装纸具有绿色环保、功能多样、安全可靠、使用方便等特性，已成为快餐外卖食品包装的主要材料。食品包装纸除了必须符合食品卫生标准规定外，同时还须具有良好的阻隔性能(防水防油)和必要的机械强度。目前防油食品包装纸主要通过在纸张表面淋上PE或PP塑料薄膜或施涂含氟防水防油剂来实现对水和油的阻隔。然而，PE或PP淋膜产品存在不可降解、不可再制浆、回收困难等问题。含氟类物质具有很低的表面能，对水和油的表面接触角均大于90°，是目前最常用的纸张防水防油剂，其可与淀粉、PVA等造纸常用施胶剂复配并通过浆内添加或表面施涂的方法制得防水防油纸。然而用来制备含氟类防油剂的重要原料和中间体PFOS具有生物积累性，会转移到食品内部，对人体有致癌风险。随着人们健康意识的增强及对食品安全重视程度的提高，各国都开始研制无毒无害、环境友好的新型非氟类纸用防水防油剂。近年来国内外研究者也开始研究开发壳聚糖、改性淀粉、羧甲基纤维素(CMC)、纳米纤维素等具有更好降解性能的生物基防水防油剂作为无氟涂料配方，但是采用这些涂料制备的包装纸在防水防油性能上还存在一定的缺陷。
发明内容
本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。
为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种非淋膜无氟防水防油食品包装功能纸的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、将针叶木浆、阔叶木浆和羧基化纳晶纤维素混合连续打浆，至打浆度为50～55°SR，得到打浆料A；
步骤二、向打浆料A中加入聚乳酸纤维、壳聚糖纤维和纳米二氧化硅，搅拌30～60min，再次混合连续打浆，至打浆度为30～40°SR，得到打浆料B；
步骤三、对打浆料B进行抄纸，成型后置于干燥室进行干燥，得到包装纸；
步骤四、将涂层施胶液涂布在包装纸表面，再经干燥和压光后制得非淋膜无氟防水防油食品包装功能纸。
优选的是，所述步骤一中，按重量份，将30～50份针叶木浆、60～80份阔叶木浆和4～5份羧基化纳晶纤维素混合连续打浆，至打浆度为50～55°SR，得到打浆料A。
优选的是，所述步骤二中，按重量份，向35～40份打浆料A中加入1～3份聚乳酸纤维、3～5份壳聚糖纤维和1～1.5份纳米二氧化硅，搅拌30～60min，再次混合连续打浆，至打浆度为30～40°SR，得到打浆料B。
优选的是，所述步骤二中，所述纳米二氧化硅在使用前进行预处理，其预处理过程为：将纳米二氧化硅加入硬脂酸乙醇溶液中，施加双频超声处理90～120min，然后离心，用乙醇进行超声清洗，得到预处理纳米二氧化硅。
优选的是，所述硬脂酸乙醇溶液的浓度为5～10wt％；所述纳米二氧化硅与硬脂酸乙醇溶液的重量比为1:10～15。
优选的是，所述双频超声的交替频率为40～50kHz和120～135kHz，双频超声交替处理的时间为90～150s，双频超声的功率为800W。
优选的是，所述步骤四中，涂层施胶液包括以下重量份的原料组成：
15～25份羧甲基壳聚糖、8～15份丙烯酸树脂、1.5～2.5份聚乙二醇、1～1.5份甘油、0.5～1.5份膨润土、0.1～0.5份羟甲基纤维素钠、0.1～0.3份硫代硫酸钠、50～70份水。
优选的是，所述涂层施胶液的制备方法为：将羧甲基壳聚糖、羟甲基纤维素钠和膨润土加入水中，在50～60℃、5000～10000r/min的速度下搅拌30～45min，然后将转速调整为100～300r/min，并加入甘油和硫代硫酸钠，继续在60～70℃、150～300r/min下搅拌45～60min，得到预混物料；在预混物料中加入丙烯酸树脂和聚乙二醇，在室温、1000～3000r/min的速度下搅拌30～45min，得到涂层施胶液。
优选的是，所述步骤四中，包装纸与涂层施胶液的质量比为1：0.1-0.3。
本发明还提供一种如上所述的制备方法制备的非淋膜无氟防水防油食品包装功能纸。
本发明至少包括以下有益效果：本发明的非淋膜无氟防水防油食品包装功能纸可用做餐盒等纸质食品包装，且采用的原料中不含有石油基化合物，所以废弃物回收处理方便；同时本发明非淋膜无氟防水防油食品包装功能纸的防水防油性满足食品包装纸的要求，并且采用预处理纳米二氧化硅以后，食品包装功能纸的强度显著提高。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
实施例1：
一种非淋膜无氟防水防油食品包装功能纸的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、按重量份，将30份针叶木浆、60份阔叶木浆和4份羧基化纳晶纤维素混合连续打浆，至打浆度为55°SR，得到打浆料A；
步骤二、按重量份，向40份打浆料A中加入1份聚乳酸纤维、3份壳聚糖纤维和1.5份纳米二氧化硅，搅拌60min，再次混合连续打浆，至打浆度为40°SR，得到打浆料B；
步骤三、对打浆料B进行抄纸，成型后置于干燥室进行干燥，得到包装纸；
步骤四、将涂层施胶液涂布在包装纸表面，再经干燥和压光后制得非淋膜无氟防水防油食品包装功能纸；包装纸与涂层施胶液的质量比为1：0.15；
所述步骤四中，涂层施胶液包括以下重量份的原料组成：
20份羧甲基壳聚糖、10份丙烯酸树脂、2份聚乙二醇、1份甘油、0.5份膨润土、0.1份羟甲基纤维素钠、0.1份硫代硫酸钠、70份水；
所述涂层施胶液的制备方法为：将羧甲基壳聚糖、羟甲基纤维素钠和膨润土加入水中，在50℃、10000r/min的速度下搅拌45min，然后将转速调整为300r/min，并加入甘油和硫代硫酸钠，继续在70℃、300r/min下搅拌60min，得到预混物料；在预混物料中加入丙烯酸树脂和聚乙二醇，在室温、3000r/min的速度下搅拌45min，得到涂层施胶液。
实施例2：
一种非淋膜无氟防水防油食品包装功能纸的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、按重量份，将35份针叶木浆、65份阔叶木浆和5份羧基化纳晶纤维素混合连续打浆，至打浆度为50°SR，得到打浆料A；
步骤二、按重量份，向35份打浆料A中加入2份聚乳酸纤维、4份壳聚糖纤维和1份纳米二氧化硅，搅拌60min，再次混合连续打浆，至打浆度为35°SR，得到打浆料B；
步骤三、对打浆料B进行抄纸，成型后置于干燥室进行干燥，得到包装纸；
步骤四、将涂层施胶液涂布在包装纸表面，再经干燥和压光后制得非淋膜无氟防水防油食品包装功能纸；包装纸与涂层施胶液的质量比为1：0.15；
所述步骤四中，涂层施胶液包括以下重量份的原料组成：
25份羧甲基壳聚糖、15份丙烯酸树脂、2份聚乙二醇、1份甘油、0.5份膨润土、0.1份羟甲基纤维素钠、0.1份硫代硫酸钠、70份水；
所述涂层施胶液的制备方法为：将羧甲基壳聚糖、羟甲基纤维素钠和膨润土加入水中，在50℃、10000r/min的速度下搅拌45min，然后将转速调整为300r/min，并加入甘油和硫代硫酸钠，继续在70℃、300r/min下搅拌60min，得到预混物料；在预混物料中加入丙烯酸树脂和聚乙二醇，在室温、3000r/min的速度下搅拌45min，得到涂层施胶液。
实施例3：
一种非淋膜无氟防水防油食品包装功能纸的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、按重量份，将50份针叶木浆、75份阔叶木浆和5份羧基化纳晶纤维素混合连续打浆，至打浆度为55°SR，得到打浆料A；
步骤二、按重量份，向38份打浆料A中加入1.5份聚乳酸纤维、3.5份壳聚糖纤维和1.5份纳米二氧化硅，搅拌60min，再次混合连续打浆，至打浆度为35°SR，得到打浆料B；
步骤三、对打浆料B进行抄纸，成型后置于干燥室进行干燥，得到包装纸；
步骤四、将涂层施胶液涂布在包装纸表面，再经干燥和压光后制得非淋膜无氟防水防油食品包装功能纸；包装纸与涂层施胶液的质量比为1：0.15；
所述步骤四中，涂层施胶液包括以下重量份的原料组成：
15份羧甲基壳聚糖、10份丙烯酸树脂、2.5份聚乙二醇、1.5份甘油、1份膨润土、0.1份羟甲基纤维素钠、0.1份硫代硫酸钠、70份水；
所述涂层施胶液的制备方法为：将羧甲基壳聚糖、羟甲基纤维素钠和膨润土加入水中，在50℃、10000r/min的速度下搅拌45min，然后将转速调整为300r/min，并加入甘油和硫代硫酸钠，继续在70℃、300r/min下搅拌60min，得到预混物料；在预混物料中加入丙烯酸树脂和聚乙二醇，在室温、3000r/min的速度下搅拌45min，得到涂层施胶液。
实施例4：
一种非淋膜无氟防水防油食品包装功能纸的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、按重量份，将30份针叶木浆、60份阔叶木浆和4份羧基化纳晶纤维素混合连续打浆，至打浆度为55°SR，得到打浆料A；
步骤二、按重量份，向40份打浆料A中加入1份聚乳酸纤维、3份壳聚糖纤维和1.5份预处理纳米二氧化硅，搅拌60min，再次混合连续打浆，至打浆度为40°SR，得到打浆料B；
步骤三、对打浆料B进行抄纸，成型后置于干燥室进行干燥，得到包装纸；
步骤四、将涂层施胶液涂布在包装纸表面，再经干燥和压光后制得非淋膜无氟防水防油食品包装功能纸；包装纸与涂层施胶液的质量比为1：0.15；
所述步骤四中，涂层施胶液包括以下重量份的原料组成：
20份羧甲基壳聚糖、10份丙烯酸树脂、2份聚乙二醇、1份甘油、0.5份膨润土、0.1份羟甲基纤维素钠、0.1份硫代硫酸钠、70份水；
所述涂层施胶液的制备方法为：将羧甲基壳聚糖、羟甲基纤维素钠和膨润土加入水中，在50℃、10000r/min的速度下搅拌45min，然后将转速调整为300r/min，并加入甘油和硫代硫酸钠，继续在70℃、300r/min下搅拌60min，得到预混物料；在预混物料中加入丙烯酸树脂和聚乙二醇，在室温、3000r/min的速度下搅拌45min，得到涂层施胶液；
所述步骤二中，所述纳米二氧化硅在使用前进行预处理，其预处理过程为：将纳米二氧化硅加入硬脂酸乙醇溶液中，施加双频超声处理120min，然后离心，用乙醇进行超声清洗，得到预处理纳米二氧化硅；所述硬脂酸乙醇溶液的浓度为10wt％；所述纳米二氧化硅与硬脂酸乙醇溶液的重量比为1:10；所述双频超声的交替频率为45kHz和135kHz，双频超声交替处理的时间为90s，双频超声的功率为800W。
对比例1：
一种非淋膜无氟防水防油食品包装功能纸的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、按重量份，将30份针叶木浆、60份阔叶木浆和4份羧基化纳晶纤维素混合连续打浆，至打浆度为55°SR，得到打浆料A；
步骤二、按重量份，向40份打浆料A中加入1份聚乳酸纤维、3份壳聚糖纤维和1.5份纳米二氧化硅，搅拌60min，再次混合连续打浆，至打浆度为40°SR，得到打浆料B；
步骤三、对打浆料B进行抄纸，成型后置于干燥室进行干燥，得到包装纸；
步骤四、将涂层施胶液涂布在包装纸表面，再经干燥和压光后制得非淋膜无氟防水防油食品包装功能纸；包装纸与涂层施胶液的质量比为1：0.15；
所述步骤四中，涂层施胶液包括以下重量份的原料组成：
20份壳聚糖、10份丙烯酸树脂、2份聚乙二醇、1份甘油、0.5份膨润土、0.1份羟甲基纤维素钠、0.1份硫代硫酸钠、70份水；
所述涂层施胶液的制备方法为：将壳聚糖、羟甲基纤维素钠和膨润土加入水中，在50℃、10000r/min的速度下搅拌45min，然后将转速调整为300r/min，并加入甘油和硫代硫酸钠，继续在70℃、300r/min下搅拌60min，得到预混物料；在预混物料中加入丙烯酸树脂和聚乙二醇，在室温、3000r/min的速度下搅拌45min，得到涂层施胶液。
对比例2：
一种非淋膜无氟防水防油食品包装功能纸的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、按重量份，将35份针叶木浆、65份阔叶木浆和5份羧基化纳晶纤维素混合连续打浆，至打浆度为50°SR，得到打浆料A；
步骤二、按重量份，向35份打浆料A中加入2份聚乳酸纤维、4份壳聚糖纤维和1份纳米二氧化硅，搅拌60min，再次混合连续打浆，至打浆度为35°SR，得到打浆料B；
步骤三、对打浆料B进行抄纸，成型后置于干燥室进行干燥，得到包装纸；
步骤四、将涂层施胶液涂布在包装纸表面，再经干燥和压光后制得非淋膜无氟防水防油食品包装功能纸；包装纸与涂层施胶液的质量比为1：0.15；
所述步骤四中，涂层施胶液包括以下重量份的原料组成：
25份壳聚糖、15份丙烯酸树脂、2份聚乙二醇、1份甘油、0.5份膨润土、0.1份羟甲基纤维素钠、0.1份硫代硫酸钠、70份水；
所述涂层施胶液的制备方法为：将壳聚糖、羟甲基纤维素钠和膨润土加入水中，在50℃、10000r/min的速度下搅拌45min，然后将转速调整为300r/min，并加入甘油和硫代硫酸钠，继续在70℃、300r/min下搅拌60min，得到预混物料；在预混物料中加入丙烯酸树脂和聚乙二醇，在室温、3000r/min的速度下搅拌45min，得到涂层施胶液。
对比例3：
一种非淋膜无氟防水防油食品包装功能纸的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、按重量份，将50份针叶木浆、75份阔叶木浆和5份羧基化纳晶纤维素混合连续打浆，至打浆度为55°SR，得到打浆料A；
步骤二、按重量份，向38份打浆料A中加入1.5份聚乳酸纤维、3.5份壳聚糖纤维和1.5份纳米二氧化硅，搅拌60min，再次混合连续打浆，至打浆度为35°SR，得到打浆料B；
步骤三、对打浆料B进行抄纸，成型后置于干燥室进行干燥，得到包装纸；
步骤四、将涂层施胶液涂布在包装纸表面，再经干燥和压光后制得非淋膜无氟防水防油食品包装功能纸；包装纸与涂层施胶液的质量比为1：0.15；
所述步骤四中，涂层施胶液包括以下重量份的原料组成：
15份壳聚糖、10份丙烯酸树脂、2.5份聚乙二醇、1.5份甘油、1份膨润土、0.1份羟甲基纤维素钠、0.1份硫代硫酸钠、70份水；
所述涂层施胶液的制备方法为：将壳聚糖、羟甲基纤维素钠和膨润土加入水中，在50℃、10000r/min的速度下搅拌45min，然后将转速调整为300r/min，并加入甘油和硫代硫酸钠，继续在70℃、300r/min下搅拌60min，得到预混物料；在预混物料中加入丙烯酸树脂和聚乙二醇，在室温、3000r/min的速度下搅拌45min，得到涂层施胶液。
将实施例1～4获得的非淋膜无氟防水防油食品包装功能纸进行了性能测试；其中，撕裂指数测试按GB/T455.1-1989测试，抗张指数按GB/T12914-2008测试，防油等级按TAPPI T 559防油等级测试，具体测试结果如表1所示；
表1
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的实例。
Claims (7)
1.一种非淋膜无氟防水防油食品包装功能纸的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、将针叶木浆、阔叶木浆和羧基化纳晶纤维素混合连续打浆，至打浆度为50～55°SR，得到打浆料A；
步骤二、向打浆料A中加入聚乳酸纤维、壳聚糖纤维和纳米二氧化硅，搅拌30～60min，再次混合连续打浆，至打浆度为30～40°SR，得到打浆料B；
步骤三、对打浆料B进行抄纸，成型后置于干燥室进行干燥，得到包装纸；
步骤四、将涂层施胶液涂布在包装纸表面，再经干燥和压光后制得非淋膜无氟防水防油食品包装功能纸；
所述步骤二中，所述纳米二氧化硅在使用前进行预处理，其预处理过程为：将纳米二氧化硅加入硬脂酸乙醇溶液中，施加双频超声处理90～120min，然后离心，用乙醇进行超声清洗，得到预处理纳米二氧化硅；
所述步骤四中，涂层施胶液包括以下重量份的原料组成：
15～25份羧甲基壳聚糖、8～15份丙烯酸树脂、1.5～2.5份聚乙二醇、1～1.5份甘油、0.5～1.5份膨润土、0.1～0.5份羟甲基纤维素钠、0.1～0.3份硫代硫酸钠、50～70份水；
所述涂层施胶液的制备方法为：将羧甲基壳聚糖、羟甲基纤维素钠和膨润土加入水中，在50～60℃、5000～10000r/min的速度下搅拌30～45min，然后将转速调整为100～300r/min，并加入甘油和硫代硫酸钠，继续在60～70℃、150～300r/min下搅拌45～60min，得到预混物料；在预混物料中加入丙烯酸树脂和聚乙二醇，在室温、1000～3000r/min的速度下搅拌30～45min，得到涂层施胶液。
2.如权利要求1所述的非淋膜无氟防水防油食品包装功能纸的制备方法，其特征在于，所述步骤一中，按重量份，将30～50份针叶木浆、60～80份阔叶木浆和4～5份羧基化纳晶纤维素混合连续打浆，至打浆度为50～55°SR，得到打浆料A。
3.如权利要求1所述的非淋膜无氟防水防油食品包装功能纸的制备方法，其特征在于，所述步骤二中，按重量份，向35～40份打浆料A中加入1～3份聚乳酸纤维、3～5份壳聚糖纤维和1～1.5份纳米二氧化硅，搅拌30～60min，再次混合连续打浆，至打浆度为30～40°SR，得到打浆料B。
4.如权利要求1所述的非淋膜无氟防水防油食品包装功能纸的制备方法，其特征在于，所述硬脂酸乙醇溶液的浓度为5～10wt％；所述纳米二氧化硅与硬脂酸乙醇溶液的重量比为1:10～15。
5.如权利要求1所述的非淋膜无氟防水防油食品包装功能纸的制备方法，其特征在于，所述双频超声的交替频率为40～50kHz和120～135kHz，双频超声交替处理的时间为90～150s，双频超声的功率为800W。
6.如权利要求1所述的非淋膜无氟防水防油食品包装功能纸的制备方法，其特征在于，所述步骤四中，包装纸与涂层施胶液的质量比为1：0.1-0.3。
7.一种如权利要求1～6任一项所述的制备方法制备的非淋膜无氟防水防油食品包装功能纸。
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