一种隔热的纸质容器套及其制作方法与流程

1.本发明涉及一种隔热的纸质容器套及其制作方法，属于包装材料技术领域。


背景技术：

2.目前，盛装热饮(例如热咖啡、热茶、热豆浆、热汤等)或热食的容器，如杯或桶，由于其盛装的高温流体会在一段时间内处高于高温状态，热量就会快速通过杯身、桶身传向握持表面，进而传向消费者的手掌上，从而感到不适，甚至会被烫伤。
3.同样的，盛装冷饮类食品的容器，如杯或桶，其外部的高温会通过杯壁或桶壁传导到内部，容器内的冷饮变热，会降低冷饮类食物的口感；此外长时间手握冷饮杯，手掌冰冷同样感觉不舒适。
4.因此，对于盛装热饮或冷饮的容器，一般配有瓦楞纸杯套，最常见的就是咖啡杯套，其用于隔离高温纸杯表面与顾客手持掌面的热量传导从而让顾客感觉不到烫手。然而，目前市面上现有的纸杯瓦楞套采用的是中通瓦楞的结构，保温效果很有限。


技术实现要素：

5.为了解决上述技术问题，本发明一方面提供了一种纸质容器套，其中，
6.所述纸质容器套具有多层复合结构，其包括环形的纸基材和涂布于所述纸基材内侧面的第一涂料层；
7.所述纸基材采用纤维素纸材料，且克重落入60～300g/m2的范围内；
8.所述第一涂料层是采用水性可发泡涂料经涂布干燥形成；所述水性可发泡涂料的涂布干量为10～30g/m2；
9.所述水性可发泡涂料包含以下重量份的组分：
10.淀粉基料15～30％wt
11.植物纤维浆料30～45％wt
12.轻质碳酸钙3～6％wt
13.热膨胀微球发泡剂3～10％wt
14.水19～45％wt；
15.所述植物纤维浆料的固含量为35％～70％，所述淀粉基料的重量与所述植物纤维浆料的固含量之间的比值为1.2:1～1:1。
16.优选的，所述淀粉基料为原淀粉、氧化淀粉、预糊化淀粉、羧甲基改性淀粉、酯化淀粉和交联淀粉中的任意一种或任意几种的组合物。
17.优选的，所述原淀粉为马铃薯原淀粉、玉米原淀粉、木薯原淀粉、高粱原淀粉、绿豆原淀粉、小麦原淀粉或大米原淀粉中的任意一种或任意几种的组合物；
18.所述氧化淀粉为木薯氧化淀粉、马铃薯氧化淀粉、玉米氧化淀粉、小麦氧化淀粉或大米氧化淀粉中的任意一种或任意几种的组合物；
19.所述酯化淀粉为木薯酯化淀粉、马铃薯酯化淀粉、玉米酯化淀粉、小麦酯化淀粉或
大米酯化淀粉中的任意一种或任意几种的组合物；
20.所述预糊化淀粉为木薯预糊化淀粉、马铃薯预糊化淀粉、玉米预糊化淀粉、小麦预糊化淀粉或大米预糊化淀粉中的任意一种或任意几种的组合物；
21.所述羧甲基改性淀粉为木薯羧甲基改性淀粉、马铃薯羧甲基改性淀粉、玉米羧甲基改性淀粉、小麦羧甲基改性淀粉或大米羧甲基改性淀粉中的任意一种或任意几种的组合物；
22.所述的交联淀粉为木薯交联淀粉、马铃薯交联淀粉、玉米交联淀粉、小麦交联淀粉或大米交联淀粉中的任意一种或任意几种的组合物。
23.优选的，所述植物纤维浆料为纸纤维浆料；或者，
24.所述植物纤维浆料为纸纤维浆料与40～100目的竹粉和/或咖啡粉的组合物。
25.优选的，所述淀粉基料为木薯预糊化淀粉或木薯羧甲基改性淀粉。
26.优选的，所述水性可发泡涂料还包含1～2％wt的助剂，所述助剂选自防腐剂、流平剂或消泡剂中的任意一种或几种的组合。
27.优选的，所述纸基材的外侧面设有第二涂料层；所述第二涂料层是采用所述水性可发泡涂料经涂布干燥形成；所述水性可发泡涂料的涂布干量为10～30g/m2。
28.本发明另一方面提供了一种发泡的纸质容器套，其中，上述的纸质容器套中，所述第一涂料层经加水复溶，并在80～130℃的温度下发泡并干燥固化成型获得所述发泡的纸质容器套。
29.本发明另一方面提供了一种发泡的纸质容器套，其中，上述的纸质容器套中，所述第一涂料层和所述第二涂料层经加水复溶，并在80～130℃的温度下发泡并干燥固化成型获得所述发泡的纸质容器套。
30.本发明再一方面提供了上述的纸质容器套的制作方法，其中，
31.所述制作方法包括以下依次进行的步骤：
32.步骤1)：选择克重落入60～300g/m2的范围内的纤维素纸材料的片材；
33.步骤2)：对于所选择的片材，避开预设的糊边部分，将其余部分满版涂布所述水性可发泡涂料，涂布干量为10～30g/m2；在60
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75℃的温度下干燥形成所述第一涂料层；
34.步骤3)：模切步骤2)获得的片材，对所述糊边部分涂布糊边胶并进行糊边工序，从而获得所述纸质容器套。
35.本发明提供了一种隔热的纸质容器套，其在环形的纸基材的内侧面设置了第一涂料层，且第一涂料层为水性可发泡涂料层；本发明的纸质容器套制造工艺简单，容易实现工业化规模生产；更为重要的是，本发明的技术方案很好地解决了现有技术中“采用具有良好的隔热保温性能的发泡层”和“较小的运输体积”无法两全的技术难题，想到了采用“热膨胀微球发泡剂”开发出合适的水性可发泡涂料，将其涂布于纸基材的内侧面(或内外侧面)并在干燥温度下干燥形成涂料层；此时，涂料层的厚度较小，容器套的整体体积较小，便于运输，大幅降低纸质容器套的运输成本；完成运输之后，在具体使用场景中再将该涂料层用水复溶，再在发泡温度下进行发泡并干燥固化形成“发泡层”，从而获得具有优良的隔热保温性能的纸质容器套，可以作为隔热外包装套，广泛应用于热饮热食、冷饮冷食的容器。
附图说明
36.图1为本发明实施例1的纸质容器套的剖视示意图；
37.图2为本发明实施例1的发泡后的纸质容器套的剖视示意图；
38.图3为本发明实施例3的纸质容器套的剖视示意图；
39.图4为本发明实施例3的发泡后的纸质容器套的剖视示意图。
具体实施方式
40.在本发明的一个具体实施方案中提供了一种纸质容器套，其中，所述纸质容器套具有多层复合结构，其包括环形的纸基材和涂布于所述纸基材内侧面的第一涂料层；
41.所述纸基材采用纤维素纸材料，且克重落入60～300g/m2的范围内；
42.所述第一涂料层是采用水性可发泡涂料经涂布干燥形成；所述水性可发泡涂料的涂布干量为10～30g/m2；
43.所述水性可发泡涂料包含以下重量份的组分：
44.淀粉基料15～30％wt
45.植物纤维浆料30～45％wt
46.轻质碳酸钙3～6％wt
47.热膨胀微球发泡剂3～10％wt
48.水19～45％wt；
49.所述植物纤维浆料的固含量为35％～70％，所述淀粉基料的重量与所述植物纤维浆料的固含量之间的比值为1.2:1～1:1。
50.如背景技术中阐述，现有的中通材质的瓦楞容器套保温效果有限，由此，本技术的发明人希望能够开发出具有隔热保温性能的纸质容器套。
51.发明人考虑使用发泡材料来实现隔热和保温的性能。现有技术的发泡材料的制作方法，一般是将特殊改性的淀粉与化学发泡剂(能够产生诸如二氧化碳的气体)混合后通过双螺杆挤出发泡设备来生产热塑性的淀粉基发泡缓冲材料；或者，将特殊改性的淀粉在加热的情况下与特定的化学物质之间进行产气和交联等反应来获得发泡缓冲材料；又或者，在热塑性的膏料中注入超临界二氧化碳气体，使用快速泄压阀泄压，获得微发泡膏料，再将纸质膏料与微发泡膏料共挤出获得包装纸雏形，通过加热辊加热，使得微发泡膏料进行微发泡，从而获得具有发泡层的包装材料。
52.然而，现有的这些方法都使用了化学发泡剂、塑化剂等物质，仍然会对环境造成不利影响；更为关键的是，这些方法都是直接制作含“发泡层”的容器套；体积膨胀后的“发泡层”会增大容器套的整体体积，从而会增加运输成本。
53.因此，对于本领域技术人员来说，“良好的隔热保温性能”和“较小的运输体积”是一个无法两全的技术难题。如果通过“发泡层”获得“良好的隔热缓冲性能”，那“发泡层”的体积就会增加运输成本。
54.基于这个背景，发明人开创性地想到了先制作生产“未发泡”的、体积较小容器套，完成运输之后，再由使用者经简单操作获得“发泡后”的具有隔热保温功能的容器套。
55.具体来说，发明人想到了采用“热膨胀微球发泡剂”开发出合适的水性可发泡涂料，将其涂布于纸基材的内侧面(或内外侧面)并在干燥温度下干燥形成涂料层；此时，涂料
层的厚度较小，容器套的整体体积较小，便于运输，大幅降低纸质容器套的运输成本；完成运输之后，再将该涂料层用水复溶后，再在发泡温度下进行发泡并干燥固化形成“发泡层”，发泡后的纸质容器套可以套装在对应尺寸的容器外壁面，可以起到隔热保温的作用。
56.上述的“热膨胀微球发泡剂”是一种乳白色的微小球状塑料颗粒，颗粒具有核壳结构，外壳为热塑性丙烯酸聚合物，内核为烷烃气体；当加热到一定温度时，热塑性壳体软化，壳体里面的气体膨胀，壳内的碳氢化合物在很短的时间内膨胀为原来体积的20
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50倍；发泡后的微球外壳不会破裂，仍保持一个完整的密封球体，从而达到发泡的效果，并且具有良好的回弹、缓冲性能；此外，该聚合物微球无毒无污染，是一种良好的环保型发泡剂。
57.然而，“热膨胀微球发泡剂”是一种近似粉末状的材料，它该以何种方式与其他材料结合来开发出合适的水性可发泡涂料，是发明人需要进一步解决的技术问题。
58.发明人做了大量试验筛选适合与“热膨胀微球发泡剂”组合的生物质材料，其中添加了特定量的轻质碳酸钙，调配出合适的水性可发泡涂料配方；之后，发明人再选择特定的纸质基材，并基于该纸质基材调试了各种配方的水性可发泡涂料以及涂布参数，最终获得了本发明的纸质容器套产品，该产品便于运输，且能够后续发泡形成具有优良的隔热保温性能的纸质容器套。
59.术语“轻质碳酸钙”又称沉淀碳酸钙，化学式为caco3，其通过化学加工方法制得；由于它的沉降体积(2.4～2.8ml/g)比机械方法生产的重质碳酸钙沉降体积(1.1～1.9ml/g)大，因此被称为轻质碳酸钙。
60.以下通过实施例对本发明作进一步的说明，但本发明并不限于这些具体实施方式。
61.附注：具体实施方式中出现的百分比(％)，如无特别表示，均为重量百分比(％wt)。
62.实施例1
63.如图1所示，本发明实施例1的纸质容器套的剖视示意图。
64.本发明实施例1的纸质容器套1具有多层复合结构，其包括环形的纸基材10和涂布于纸基材10的内侧面的第一涂料层20。
65.在发明的一个具体实施方案中，纸基材10采用纤维素纸材料，且克重落入60～300g/m2的范围内；
66.在发明的一个具体实施方案中，第一涂料层20是采用水性可发泡涂料经涂布干燥形成；水性可发泡涂料的涂布干量为10～30g/m2；
67.在本技术的一个具体实施方案中，水性可发泡涂料包含以下重量份的组分：
68.淀粉基料15～30％wt
69.植物纤维浆料30～45％wt
70.轻质碳酸钙3～6％wt
71.热膨胀微球发泡剂3～10％wt
72.水19～45％wt；
73.所述植物纤维浆料的固含量为35％～70％，所述淀粉基料的重量与所述植物纤维浆料的固含量之间的比值为1.2:1～1:1。
74.具体在本实施例中，水性可发泡涂料包含以下重量份的组分：
75.淀粉基料(木薯预糊化淀粉)20％wt
76.固含量为50％的纸纤维浆料40％wt
77.轻质碳酸钙3％wt
78.热膨胀微球发泡剂9％wt
79.去离子水27％wt
80.防腐剂1％wt；
81.本实施例的配方中，淀粉基料(木薯预糊化淀粉)为购自德州润德淀粉有限公司dpt
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82.在本实施例中，淀粉基料与植物纤维浆料的固含量的重量比值约为1:1。
83.水性可发泡涂料的具体制备：按照上述的配方称量各组分，然后将它们倒入涂料搅拌容器内，在约20rpm速度搅拌均匀，即获得水性可发泡涂料。
84.在本技术的一个具体实施方案中，上述纸质容器套的制作方法包括以下依次进行的步骤：
85.步骤1)：选择克重落入60～300g/m2的范围内的纤维素纸材料的片材；
86.步骤2)：对于所选择的片材，避开预设的糊边部分，将其余部分满版涂布水性可发泡涂料，涂布干量为10～30g/m2；在60
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75℃的温度下干燥形成所述第一涂料层20；
87.步骤3)：模切步骤2)获得的片材，对所述糊边部分涂布糊边胶并进行糊边工序，从而获得所述纸质容器套。
88.具体在本实施例中，上述制作方法的步骤1)中，纤维素纸材料采用购自日本王子造纸株式会社的克重约80g/m2的本色牛皮纸。
89.具体在本实施例中，上述制作方法的步骤2)中，水性可发泡涂料的涂布干量约为15g/m2，涂布速度在50m/min，采用加热烘箱装置在65℃烘干形成第一涂料层20。
90.上述制作方法的步骤3)中，通过模切机按预先设计的纸质容器套1的形状尺寸模切成单片的半成品。通常来说，单片半成品的尺寸要能够与目标容器匹配，例如单片半成品的高为目标容器高的0.8倍，单片半成品的弧边长为目标容器的外周面对应位置的全幅周长的1.2倍。
91.最后，将获得的单片半成品放置在直线糊盒机上对上述的糊边部分涂布糊边胶，折边单边粘合成型，获得图1所示的隔热的纸质容器套。
92.在本技术的一个具体实施方案中，上述制作方法的步骤3)中，糊边胶的涂布干量可以约为2～3g/m2；折边糊盒速度可以为40～250m/min。
93.本技术实施例1的纸质容器套1的制造工艺简单，容易实现工业化规模生产，更为重要的是，其整体的厚度和体积可以很小，可以仅为市场上相同应用规格的瓦楞纸套的1/5～1/3，可以节省装箱运输空间，大幅降低纸质容器套1的运输成本。
94.本技术实施例1的纸质容器套1在具体使用场景中：在将本技术实施例1的纸质容器套1套在容器上之前(例如套杯/套桶之前)，对其内侧面的第一涂料层20施以一定量的水，使得第一涂料层20复溶，紧接着在80～130℃的发泡温度下，发泡并干燥固化形成一层发泡层20’(例如，放入温度110℃的烘箱或其他加热装置内加热3分钟发泡并干燥固化成
型)，获得经发泡的纸质容器套，参见图2。发泡后的纸质容器套可以套装在对应尺寸的容器外壁面，可以起到隔热(保温)的作用，可以广泛应用于热饮热食、冷饮冷食的容器。
95.实施例2
96.本发明实施例2的隔热的纸质容器套的结构与实施例1的相同。
97.本发明实施例2的隔热的纸质容器套与实施例1的不同仅在于：第一涂料层20所采用的水性可发泡涂料的配方不同。
98.具体在本实施例中，水性可发泡涂料包含以下重量份的组分：
99.淀粉基料(木薯羧甲基改性淀粉)25％wt
100.固含量为60％的纸纤维浆料27％wt
101.竹粉(60目)5％wt
102.轻质碳酸钙5％wt
103.热膨胀微球发泡剂6％wt
104.去离子水31％wt
105.防腐剂1％wt；
106.本实施例的配方中，淀粉基料(木薯羧甲基改性淀粉)为购自荆州美吧生物科技有限公司mb
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107.在本实施例中，淀粉基料与植物纤维浆料的固含量的重量比值约为1.179:1。
108.实施例3
109.如图3所示，本发明实施例3的纸质容器套的剖视示意图。
110.本发明实施例3的隔热的纸质容器套与实施例1的仅区别在于：1)环形的纸基材10的外侧面还设有第二涂料层30。
111.第二涂料层30也采用水性可发泡涂料，其与上述实施例1中第一涂料层20所采用的水性可发泡涂料的选择相同，具体不再赘述。
112.本发明实施例3的隔热的纸质容器套的制作过程与实施例1的区别仅在于：在纸基材10的外侧面(除了预设的糊口部分以外)涂布一层水性可发泡涂料层。关于制作过程的其他内容均与实施例1的制作过程相同，具体不再赘述。
113.本技术实施例3的纸质容器套1在具体使用场景中：在将本技术实施例3的纸质容器套1套在容器上之前(例如套杯/套桶之前)，对其内外侧面的第一涂料层20和第二涂料层30均施以一定量的水，使得它们复溶，紧接着在80～130℃的发泡温度下，发泡并干燥固化形成内外两层发泡层(例如，放入温度110℃的烘箱内加热3分钟发泡并干燥固化成型)，获得经发泡的纸质容器套，参见图4。
114.效果数据
115.对比例1
116.对比例1与实施例1的区别仅在于：水性可发泡涂料配方中，淀粉基料与植物纤维浆料(固含量)的比例不同；具体的，其中淀粉基料为30％wt，纸纤维浆料(固含量为50％)为30％wt(两者的总量为60％wt)，其中，淀粉基料：植物纤维浆料的固含量的比值约为2：1。
117.对比文件1的纸质容器套的其他特征以及制备方法均与实施例1的相同，具体不再
赘述。
118.对比例2
119.对比例2与实施例2的区别仅在于：水性可发泡涂料配方中，淀粉基料与植物纤维浆料(固含量)的比例不同；具体的，其中淀粉基料为30％wt，纸纤维浆料(固含量为60％)为23％wt，竹粉为5％wt(三者的总量为58％wt)，其中，淀粉基料：植物纤维浆料的固含量的比值约为1.596：1。
120.对比文件2的纸质容器套的其他特征以及制备方法均与实施例2的相同，具体不再赘述。
121.将市面上的中空瓦楞杯套，以及上述实施例1～3，对比例1和2制作成同等尺寸大小的杯套(并且将实施例1～3，对比例1和2进行发泡处理)，在25℃左右的室内环境中，取5个同样规格大小一次性纸杯，并套装对应尺寸大小的纸杯实施例1～3，对比例1和2，以及市面上的中空瓦楞杯套，往纸杯中加入一定量(约至杯口0.80cm处)热水，用温度计探测杯中水温，水温下降至87.8℃时，套上实施例1～3，对比例1和2，以及市面上的中空瓦楞杯套开始计时，记录纸杯内壁水温和杯套表面温度随时间的变化情况，其中杯内水温测试使用温度计悬挂液面以下固定位置，杯套表面温度测试采用红外测温枪型号为az888，测试位置为杯套外表面固定位置，读数记录温度数据。
122.检测结果参见下表1：
123.表1
[0124][0125][0126]
从表1的结果对比可以看出，采用实施例1
‑
3的杯套，杯内水温的降温速度更慢(保温效果更好)，杯套外壁的温度升温速度更慢(隔热效果更好)，即使在60分钟的时间点，杯内的水温能维持在60℃以上的温度，尤其，杯套外壁温度能维持在35℃以下的温度，不会给
人烫手的触感。
[0127]
特别是，实施例3的杯套，与实施例1的相比具有两侧发泡层，保温和隔热的效果更佳。
[0128]
相比之下，现有的中空瓦楞杯套，在30分钟的时间点，杯套外壁的温度就已经达到了40℃以上(有明显烫感)，并且此时杯内的水温已降至60℃以下。
[0129]
此外，与对比例1和2的杯套相比，本技术实施例1和2的杯套具有更好的隔热保温的性能，证明对于采用特定参数(淀粉基料与植物纤维浆料固含量的特定比例，特定重量份的热膨胀微球发泡剂和轻质碳酸钙)调配获得的水性可发泡涂料所形成的发泡层的隔热保温效果表现更优良。
[0130]
应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
[0131]
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。