一种耐水耐油型纸浆模塑餐具及其制备工艺的制作方法

1.本发明涉及餐具制备技术领域，具体为一种耐水耐油型纸浆模塑餐具及其制备工艺。


背景技术：

2.餐具，指用餐时直接接触食物的非可食性工具，用于辅助食物分发或摄取食物的器皿和用具。市场上还出现了许多一次性的餐具，这种餐具对环境不好，也有一些可降解材料制作的餐具。
3.餐具有金属器具、陶瓷餐具、茶具酒器、玻璃器皿、纸制器具、塑料器具以及五花八门、用途各异的各种容器类工具(如碗、碟、杯、壶等)和手持用具(如筷、刀、叉、勺、吸管、签棒等)及等用具。
4.纸浆模塑餐具是指用模具对纸浆经真空吸附成型、烘干，再经深加工制成的可以代替金属，塑料来供人们所使用的餐具。由于其具有保护生态环境和资源再次利用的优点，因此应大力开发使用绿色包装材料，大力发展纸浆模塑制品和餐具系列是21世纪大趋势。
5.目前市售的纸浆模塑餐具虽然较为绿色环保，但是其本身的耐水耐油性能相对较差，影响了其使用寿命。再者，其本身的抗菌性能也相对较差，这不仅缩短了其使用寿命，也影响了其本身的洁净性及卫生性，降低了其品质与质量。
6.因此，本发明提供了一种耐水耐油型纸浆模塑餐具及其制备工艺，以解决上述问题。


技术实现要素：

7.本发明的目的在于提供一种耐水耐油型纸浆模塑餐具及其制备工艺，所制备的纸浆模塑餐具不仅具有很好的耐水耐油性能，还具有很好的抗菌性能，有效地延长了其使用寿命的同时，也保证了其洁净性、卫生性及品质。
8.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
9.一种耐水耐油型纸浆模塑餐具，由以下重量份的原料制成：60～85份纸浆、10～18份纳米二氧化钛、15～25份碳酸钙、0.8～3.0份改性淀粉、1.8～2.5份聚丁二酸丁二醇酯、0.4～0.8份邻苯二甲酸二环已酯、0.6～1.0份硬脂酸钠、1.6～3.0份防水剂、1.5～2.0份湿强剂、0.25～0.32份防油剂及1.0～1.5份功能添加剂。
10.更进一步地，所述纸浆所用原料为芦苇、甘蔗渣中的任意一种。
11.更进一步地，所述改性淀粉的制备方法包括以下步骤：
12.将淀粉分散于适量的蒸馏水中，并在50～100℃的温度下机械搅拌使之溶解，配置成质量浓度为10～45％的淀粉悬浮液；然后向所得的淀粉悬浮液中加入质量为淀粉15～25％的聚六亚甲基胍及2.5～4.2％的脂肪醇聚氧乙烯醚，经混合搅拌均匀后，分别将质量为淀粉10～20％的维多酚及0.8～1.5％的丙烯酸酯加入其中，并以100～180r/min的搅拌速率对所得的混合组分搅拌2～5h，然后将其ph调节至中性，加入适量的乙醇，经高速离心
分离及冷冻干燥处理后，即得改性淀粉成品。
13.更进一步地，所述防水剂选用石蜡、松香胶、硬脂酸、壳聚糖中的任意一种。
14.更进一步地，所述湿强剂选用ppe湿强剂、聚乙烯乙胺树脂中的任意一种。
15.更进一步地，所述防油剂选用羧甲基纤维素钠、海藻酸钠、甘油中的任意一种。
16.更进一步地，所述功能添加剂的制备方法为：
17.按2.5～4.8：1：0.2～0.4的质量比分别称取适量的藻酸丙二醇酯、1，2
‑
二氯乙烷及十二烷基三甲基氯化铵并将之投入质量为藻酸丙二醇酯3～6倍、浓度为55～70％的乙醇水溶液中，以100～180r/min的速率混合搅拌15～30min，然后将温度升至60～75℃，并在此温度下保温反应20～30h；待反应完毕后，依次对所得混合液进行过滤、洗涤及干燥处理；再将干燥后所得的固体物质与淀粉按照1：3～6的质量比混合均匀，然后转入双螺杆挤出机中，经挤出，造粒处理所得固体原料即为功能添加剂成品。
18.一种耐水耐油型纸浆模塑餐具的制备工艺，包括以下步骤：
19.步骤一、原辅材料采购；
20.原辅材料进厂时根据不同产品进行水分、重量、尺寸、白度、污垢计数、合格证、卫生等进行检验/验证，合格后入库，不合格禁止入库使用；
21.步骤二、打浆；
22.关闭碎浆机放浆阀门，按纸浆：水＝(3～6)：100的比例投入清水，再将已浸泡晾干的湿浆板投入碎浆机桶内，然后启动碎浆机进行打浆，打浆时间为10～30min，桶内浆板呈棉花状，无纸浆颗粒状，关闭碎浆机；
23.步骤三、配浆；
24.开启碎浆机底部阀门，启动输浆泵把浆泵入配浆池内，加水稀释后把剩余原料投入配浆池内，按每种化学助剂搅拌约8～10min和浆一起予以充分搅拌，然后由浆泵把配好的浆依次经过磨浆机、压力筛及除砂器；入成品浆池中待用；
25.步骤五、成型；
26.启动输浆泵，把纸浆经浆管输送到各成型机管道中；在真空度为0.04～0.08mpa的条件下，打开各管路阀门，开启电源，投入网模，按下自动按钮进行吸附成型；
27.步骤六、热压定型；
28.将上、下加热板的温度加热至150～320℃，并将空气压力调节至0.3～0.5mpa，然后将网模湿坯转移到定型模中，对其进行热压处理20～80s；
29.步骤七、切边；
30.启动按钮，调整压力0.3～0.5mpa，把产品投入切边模内，进行切边处理；连续工作10～15万次时，更换切刀片；
31.步骤八、检验；
32.每班开始生产后，对第一模压出的产品立即进行防油、防水检验；
33.步骤九、消毒，包装，入库；
34.对经检验合格的产品进行紫外线消毒处理，然后将产品包装，入库即可。
35.更进一步地，所述步骤三中，稀释后纸浆：水＝(0.3～0.5)：100。
36.更进一步地，紫外线消毒处理时，所用紫外线灯具的功率为40w，数量为7只；且输送带运动速度为20～30m/min。
37.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
38.1、本发明在制备改性淀粉的过程中以淀粉、聚六亚甲基胍、脂肪醇聚氧乙烯醚、维多酚及丙烯酸酯为原料；其中，在脂肪醇聚氧乙烯醚的作用下聚六亚甲基胍、维多酚及丙烯酸酯能均匀分散在淀粉悬浮液中，然后通过维多酚、丙烯酸酯与淀粉之间发生化学反应，使得淀粉分子表面形成一层致密的三维网络结构，从而将聚六亚甲基胍有效地“限制”在淀粉及其表面三维网络所形成的三维结构中。在聚六亚甲基胍与维多酚之间的协同配合作用下，改性淀粉的杀菌性能得到很大程度上地提升，从而延长了纸浆模塑餐具的使用寿命。
39.2、本发明中还以藻酸丙二醇酯、1，2
‑
二氯乙烷及十二烷基三甲基氯化铵等作为制备功能添加剂的原料；其中，十二烷基三甲基氯化铵被藻酸丙二醇酯及1，2
‑
二氯乙烷形成的三维网络状体系固定在其内部。使得本发明所制备的功能添加剂不仅具有一定的杀菌性能。还具有很好的耐水、耐油功能，其与防水剂及防油剂之间相互协同，能进一步地改善所制备的纸浆模塑餐具的耐水及耐油性能，提高了其品质与质量。另外，本发明中以纸浆为基材，使得所制备的纸浆模塑餐还具有很好的可降解性能，能减小其对环境造成的污染，在一定程度上保护了环境。
具体实施方式
40.下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
41.实施例1
42.一种耐水耐油型纸浆模塑餐具，由以下重量份的原料制成：60份芦苇纸浆、10份纳米二氧化钛、15份碳酸钙、0.8份改性淀粉、1.8份聚丁二酸丁二醇酯、0.4份邻苯二甲酸二环已酯、0.6份硬脂酸钠、1.6份石蜡、1.5份ppe湿强剂、0.25份羧甲基纤维素钠及1.0份功能添加剂。
43.改性淀粉的制备方法包括以下步骤：
44.将淀粉分散于适量的蒸馏水中，并在50℃的温度下机械搅拌使之溶解，配置成质量浓度为10％的淀粉悬浮液；然后向所得的淀粉悬浮液中加入质量为淀粉15％的聚六亚甲基胍及2.5％的脂肪醇聚氧乙烯醚，经混合搅拌均匀后，分别将质量为淀粉10％的维多酚及0.8％的丙烯酸酯加入其中，并以100r/min的搅拌速率对所得的混合组分搅拌2h，然后将其ph调节至中性，加入适量的乙醇，经高速离心分离及冷冻干燥处理后，即得改性淀粉成品。
45.功能添加剂的制备方法为：
46.按2.5：1：0.2的质量比分别称取适量的藻酸丙二醇酯、1，2
‑
二氯乙烷及十二烷基三甲基氯化铵并将之投入质量为藻酸丙二醇酯3倍、浓度为55％的乙醇水溶液中，以100r/min的速率混合搅拌15min，然后将温度升至60℃，并在此温度下保温反应20h；待反应完毕后，依次对所得混合液进行过滤、洗涤及干燥处理；再将干燥后所得的固体物质与淀粉按照1：3的质量比混合均匀，然后转入双螺杆挤出机中，经挤出，造粒处理所得固体原料即为功能添加剂成品。
47.一种耐水耐油型纸浆模塑餐具的制备工艺，包括以下步骤：
48.步骤一、原辅材料采购；
49.原辅材料进厂时根据不同产品进行水分、重量、尺寸、白度、污垢计数、合格证、卫生等进行检验/验证，合格后入库，不合格禁止入库使用；
50.步骤二、打浆；
51.关闭碎浆机放浆阀门，按纸浆：水＝3：100的比例投入清水，再将已浸泡晾干的湿浆板投入碎浆机桶内，然后启动碎浆机进行打浆，打浆时间为10min，桶内浆板呈棉花状，无纸浆颗粒状，关闭碎浆机；
52.步骤三、配浆；
53.开启碎浆机底部阀门，启动输浆泵把浆泵入配浆池内，加水稀释后把剩余原料投入配浆池内，按每种化学助剂搅拌约8min和浆一起予以充分搅拌，然后由浆泵把配好的浆依次经过磨浆机、压力筛及除砂器；入成品浆池中待用；
54.步骤五、成型；
55.启动输浆泵，把纸浆经浆管输送到各成型机管道中；在真空度为0.04mpa的条件下，打开各管路阀门，开启电源，投入网模，按下自动按钮进行吸附成型；
56.步骤六、热压定型；
57.将上、下加热板的温度加热至150℃，并将空气压力调节至0.3mpa，然后将网模湿坯转移到定型模中，对其进行热压处理20s；
58.步骤七、切边；
59.启动按钮，调整压力0.3mpa，把产品投入切边模内，进行切边处理；连续工作10万次时，更换切刀片；
60.步骤八、检验；
61.每班开始生产后，对第一模压出的产品立即进行防油、防水检验；
62.步骤九、消毒，包装，入库；
63.对经检验合格的产品进行紫外线消毒处理，然后将产品包装，入库即可。
64.步骤三中，稀释后纸浆：水＝0.3：100。
65.紫外线消毒处理时，所用紫外线灯具的功率为40w，数量为7只；且输送带运动速度为20m/min。
66.实施例2
67.本实施例所提供的耐水耐油型纸浆模塑餐具的制备工艺大致和实施例1相同，其主要区别在于具体原料配比不同，具体为：
68.一种耐水耐油型纸浆模塑餐具，由以下重量份的原料制成：70份纸浆、15份纳米二氧化钛、20份碳酸钙、1.6份改性淀粉、2.0份聚丁二酸丁二醇酯、0.6份邻苯二甲酸二环已酯、0.8份硬脂酸钠、2.5份防水剂、1.8份湿强剂、0.3份防油剂及1.2份功能添加剂。
69.改性淀粉的制备方法包括以下步骤：
70.将淀粉分散于适量的蒸馏水中，并在50℃的温度下机械搅拌使之溶解，配置成质量浓度为25％的淀粉悬浮液；然后向所得的淀粉悬浮液中加入质量为淀粉20％的聚六亚甲基胍及3.5％的脂肪醇聚氧乙烯醚，经混合搅拌均匀后，分别将质量为淀粉15％的维多酚及1.2％的丙烯酸酯加入其中，并以150r/min的搅拌速率对所得的混合组分搅拌3h，然后将其ph调节至中性，加入适量的乙醇，经高速离心分离及冷冻干燥处理后，即得改性淀粉成品。
71.功能添加剂的制备方法为：
72.按3.6：1：0.3的质量比分别称取适量的藻酸丙二醇酯、1，2
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二氯乙烷及十二烷基三甲基氯化铵并将之投入质量为藻酸丙二醇酯5倍、浓度为65％的乙醇水溶液中，以12r/min的速率混合搅拌20min，然后将温度升至70℃，并在此温度下保温反应25h；待反应完毕后，依次对所得混合液进行过滤、洗涤及干燥处理；再将干燥后所得的固体物质与淀粉按照1：4的质量比混合均匀，然后转入双螺杆挤出机中，经挤出，造粒处理所得固体原料即为功能添加剂成品。
73.实施例3
74.本实施例所提供的耐水耐油型纸浆模塑餐具的制备工艺大致和实施例1相同，其主要区别在于具体原料配比不同，具体为：
75.一种耐水耐油型纸浆模塑餐具，由以下重量份的原料制成：85份纸浆、18份纳米二氧化钛、25份碳酸钙、3.0份改性淀粉、2.5份聚丁二酸丁二醇酯、0.8份邻苯二甲酸二环已酯、1.0份硬脂酸钠、3.0份防水剂、2.0份湿强剂、0.32份防油剂及1.5份功能添加剂。
76.改性淀粉的制备方法包括以下步骤：
77.将淀粉分散于适量的蒸馏水中，并在100℃的温度下机械搅拌使之溶解，配置成质量浓度为45％的淀粉悬浮液；然后向所得的淀粉悬浮液中加入质量为淀粉25％的聚六亚甲基胍及4.2％的脂肪醇聚氧乙烯醚，经混合搅拌均匀后，分别将质量为淀粉20％的维多酚及1.5％的丙烯酸酯加入其中，并以180r/min的搅拌速率对所得的混合组分搅拌5h，然后将其ph调节至中性，加入适量的乙醇，经高速离心分离及冷冻干燥处理后，即得改性淀粉成品。
78.功能添加剂的制备方法为：
79.按4.8：1：0.4的质量比分别称取适量的藻酸丙二醇酯、1，2
‑
二氯乙烷及十二烷基三甲基氯化铵并将之投入质量为藻酸丙二醇酯6倍、浓度为70％的乙醇水溶液中，以180r/min的速率混合搅拌30min，然后将温度升至75℃，并在此温度下保温反应30h；待反应完毕后，依次对所得混合液进行过滤、洗涤及干燥处理；再将干燥后所得的固体物质与淀粉按照1：6的质量比混合均匀，然后转入双螺杆挤出机中，经挤出，造粒处理所得固体原料即为功能添加剂成品。
80.对比例：山东省威海市某餐具有限公司生产的纸浆模塑餐具；
81.性能测试
82.将通过本发明中实施例1～3制备的纸浆模塑餐具记作实验例1～3；对比例提供的纸浆模塑餐具记作对比例；然后将各实施例和对比例提供的纸浆模塑餐具的相关性能进行检测，所得检测数据记录于下表：
[0083][0084]
由表中的相关数据可知，本发明所制备的纸浆模塑餐具不仅具有很好的耐水耐油性能，还具有很好的抗菌性能，有效地延长了其使用寿命的同时，也保证了其洁净性及卫生性与品质。由此表明本发明所生产的纸浆模塑餐具产品具有更广阔的市场前景，更适宜推广。
[0085]
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0086]
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。