一种塑料婴儿碗及其制备方法与流程

1.本发明属于塑料碗的生产制造技术领域，主要涉及一种塑料婴儿碗及其制备方法。


背景技术：

2.现有的便于婴儿使用的塑料碗，当婴儿在学习使用碗具时，若给婴儿使用陶瓷类碗，通常容易将碗打破，若给婴儿使用金属碗，或多或少的会析出一定的重金属，因此婴儿碗既要保证健康又要保证安全，所以安全的塑料碗是婴儿使用的最佳选择。
3.目前市场上的婴儿塑料碗制品还存在以下几点问题：一、与成人碗相比仅体积变小，实用性差；二、普遍韧性差，且放置一段时间会变脆，容易开裂，导致使用寿命短；三、塑料制品使用完后变成白色污染的源头；四、其制作过程复杂，对环境造成污染大，因此加大了成本。
4.cn109337214a公开了一种高强度可降解塑料碗，原料以重量份计为：聚丙烯40-50份、植物淀粉10-20份、纤维素黄原酸酯15-25份、增溶剂5-10份、聚对苯二甲酸丙二醇酯6-10份、钛白粉4-8份、硬脂酸钠2-5份、碳酸钙2-5份、有机硅2-5份。通过对原料的配比设计，使得各组分间相互促进，进而提高产品的强度和降解性能，该塑料碗重压或撞击时不易发生碎裂，不易留下刮痕，燃烧后对大气无污染。上述专利技术的塑料碗并没有达到完全可降解，依旧会造成污染。
5.cn107365453a公开了一种塑料碗，属于塑料制品领域。它由以下重量份数的组分制成：聚丙烯90份、聚烯烃15份～25份、聚乙烯辛烯共弹性体7份～15份、低铅复合稳定剂3份～6份、钛白粉4份～8份、硬脂酸2份～4份以及碳化硅40份～60份。本发明通过在以聚丙烯、聚烯烃为塑料基体的基础上，添加聚乙烯辛烯共弹性体、低铅复合稳定剂、钛白粉、硬脂酸以及碳化硅，从而可以使制得的塑料碗具有良好的隔热性，且便于降解。上述专利技术的塑料碗的材质主要是聚丙烯和聚烯烃，因此没有达到完全可降解，依旧会造成污染。
6.综上，研究开发一种塑料婴儿碗，实用性好，韧性好，且材质完全可降解，具有极大的市场价值。


技术实现要素：

7.本发明的目的是提供一种塑料婴儿碗，实用性好，韧性好，且材质完全可降解，避免对环境造成污染。
8.为实现上述目的，本发明提供的技术方案如下：一种塑料婴儿碗，包括婴儿碗本体、与婴儿碗本体底部可拆卸连接的固定结构，以及设置在婴儿碗本体内部的温度显示装置；所述婴儿碗本体内壁设有凹槽，用于放置温度显示装置；所述婴儿碗本体的制备工艺，包括如下步骤：s1. 称取包括如下按重量份计的原料：
聚乳酸60-80份，玉米淀粉20-30份，pbat 15-25份，滑石粉 5-10份，纳米二氧化钛5-10份，玉米秸秆纤维素5-8份，木质素磺酸钠4-7份，增韧剂 1-5份，硬脂酸偶联剂1-2份，硅烷偶联剂1-2份，s2. 干燥熔融：将聚乳酸、玉米淀粉和pbat先混合均匀，然后加入其他固态原料混合均匀后烘干5-7小时，水分含量控制在0.1％以下；然后加入液态原料混合均匀得混合料，继续加热使混合料熔融；s3. 挤出造粒：将s2获得的熔融混合料送入挤出机中进行挤出造粒，得颗粒料；s4. 注塑成型：将s3获得的颗粒料放入注塑机的加料口，注塑成型，即得塑料碗半成品；s5. 后处理：将塑料碗半成品进行打磨修形，整体进行水洗，然后再烘干，将温度显示装置安装于塑料碗内部，包装入库。
9.本发明通过研究婴儿碗在实际使用过程中可能遇到的问题，在婴儿碗内部设置了温度显示装置，能够直观准确的显示碗内食物的温度，避免烫伤或冷食物对婴儿的伤害，在婴儿碗的底部设置了固定结构，能够有效防止婴儿碗被婴儿打翻，使用安全。
10.本发明的婴儿碗本体使用的原料是可降解材料，且加入了多种添加剂，提高了婴儿碗可降解材料的强度和韧性。其中，聚乳酸和pbat是全生物降解复合材料，但是聚乳酸与 pbat两相仅部分相容，加入玉米淀粉和玉米秸秆纤维素，弥补了单一线性聚乳酸材料的强度低、韧性差的缺点。滑石粉、纳米二氧化钛的加入，提高了可降解材料的整体强度；增韧剂提高可降解材料的韧性。硬脂酸偶联剂和硅烷偶联剂能够提高聚乳酸、玉米淀粉和pbat的整体相容性，从而提高强度和韧性；木质素磺酸钠提高材料中各组分的均匀性和分散性；最终获得强度高、韧性好的婴儿碗。
11.在本发明中，优选地，所述固定结构可以安装在婴儿碗本体底部后一起包装入库，也可以单独包装入库。具体视生产成本的情况而定。
12.在本发明中，优选地，所述温度显示装置包括温度传感器和温度显示屏，所述温度传感器将食物的温度感应信号传输到温度显示屏上。上述温度显示装置可直接购买市场上常规的温度显示装置。
13.在本发明中，优选地，所述固定结构为圆环型橡胶吸盘，能够真空吸附平整表面。婴儿碗底部连接橡胶吸盘，能够吸附平整表面，婴儿碗放置于桌面时，即产生一定的吸附力，防止婴儿打翻碗，造成烫伤。
14.在本发明中，优选地，所述婴儿碗本体底部设置有圆形凸环，所述圆环型橡胶吸盘上设置有与凸环相匹配的凹槽，所述凸环卡在凹槽中。设置凸环和凹槽的卡合结构，使安装和拆卸更简单，并且婴儿碗本体也可以脱离橡胶吸盘单独使用。
15.在本发明中，优选地，s1中，称取包括如下按重量份计的原料：聚乳酸75份，玉米淀粉25份，pbat 20份，滑石粉 7份，纳米二氧化钛8份，玉米秸秆纤维素7份，木质素磺酸钠6份，增韧剂 3份，硬脂酸偶联剂1份，硅烷偶联剂1份。
16.上述原料的各组分用量设置，是发明人经过大量的实验研究和总结，获得的较优方案，其组分的整体均匀性、相容性和分散性较好，最终的成品机械强度高，韧性好，明显提高了使用寿命。
17.在本发明中，优选地，挤出造粒过程中，螺杆转速为80-100r/min，获得的颗粒料的粒径为15~20mm；挤出造粒共设五个温度分区，其中，各区的温度为：一区：145-165℃，二区：170-185℃，三区：190-205℃，四区：210-217℃，五区：220-225℃，机头：220-230℃。挤出过程中的各参数设置，经过大量的实验调整，首先，温度不能过高，会导致最后的挤出料出现气泡、产品发黄现象，甚者物料分解，不能正常挤出；其次温度不能过低，导致物料塑化不良，黏度增大，加工困难，离模膨胀现象较严重，同时机头压力上升，设备负荷加大。本发明整个挤出过程温度逐渐升高，且温度范围适宜，使挤出的颗粒料质地均匀，质量高。
18.在本发明中，优选地，注塑成型过程中，注射压力为80～100 mpa，背压为3～5 mpa，熔胶温度为190～230℃。注塑成型过程中，在充模阶段，熔料的流动阻力较大，若注射压力较低，熔料在模具内呈铺展流动，流速平缓，难以填充整个模具空间，且收缩率高；当注射压力较高时熔料为液态流动，容易将空气裹入形成气泡、银纹等缺陷。因此，要选择合适的注射压力以及熔胶温度。当熔料充满模具后，注射压力(又叫保压压力)一般等于或略低于注射时的压力，可根据实际需要进行调节。保压压力高，将有更多的熔料进入模腔，所得到的塑件密度高、收缩率小，力学性能较好。但压力过高时，塑件会出现较大残余应力，使强度反而下降，甚至造成脱模困难。
19.在本发明中，优选地，所述增韧剂选用以聚苯乙烯为末端段，以聚丁二烯加氢得到的乙烯-丁烯共聚物为中间弹性嵌段的线性三嵌共聚物（sebs）；或者增韧剂选用聚丁二烯橡胶；所述原料还包括抗氧化剂0.1-0.5份。上述增韧剂的增韧效果显著，且不会对婴儿碗制品产生不好的影响。加入抗氧化剂，提高塑料制品的使用寿命。抗氧化剂采用受阻酚类，优选为basf抗氧剂1076。
20.具体地，本发明还可以加入其他常规应用于塑料碗的添加剂，本发明对此不作限定。
21.具体地，本发明在物料混合以及挤出、注塑过程中，可根据需要加入少量的水，或者不加入水，根据实践经验判断即可。
22.在本发明中，优选地，所述婴儿碗本体的内部开设有保温层，所述保温层设置在婴
儿碗本体内壁与外壁的中间。实际操作过程中保温层可设置为空腔结构，可设置多个开口，所有开口可打开闭合，空腔内可装有保温材料，保温材料通过开口处更换。
23.与现有技术相比，本发明的有益效果：本发明通过研究婴儿碗在实际使用过程中可能遇到的问题，在婴儿碗内部设置了温度显示装置，能够直观准确的显示碗内食物的温度，避免烫伤或冷食物对婴儿的伤害，在婴儿碗的底部设置了固定结构，能够有效防止婴儿碗被婴儿打翻，使用安全。
24.本发明的婴儿碗本体使用的原料是可降解材料，且加入了多种添加剂，提高了婴儿碗可降解材料的强度和韧性。其中，聚乳酸和pbat是全生物降解复合材料，但是聚乳酸与 pbat两相仅部分相容，加入玉米淀粉和玉米秸秆纤维素，弥补了单一线性聚乳酸材料的强度低、韧性差的缺点。滑石粉、纳米二氧化钛的加入，提高了可降解材料的整体强度；增韧剂提高可降解材料的韧性。硬脂酸偶联剂和硅烷偶联剂能够提高聚乳酸、玉米淀粉和pbat的整体相容性，从而提高强度和韧性；木质素磺酸钠提高材料中各组分的均匀性和分散性；最终获得强度高、韧性好的婴儿碗。
附图说明
25.图1为本发明婴儿碗的整体结构示意图。
26.图中，1、温度显示装置，2、凸环，3、圆环型橡胶吸盘。
具体实施方式
27.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合说明书附图和具体实施例，对本发明进一步详细说明，但本发明要求的保护范围并不局限于实施例。
28.下述实施例中所使用的原料，如无特殊说明，均为市售。
29.其中，本发明并不对硬脂酸偶联剂和硅烷偶联剂作限定，在下述实施例中硬脂酸偶联剂选用三硬脂酸钛酸异丙酯，硅烷偶联剂选用kh560。
30.实施例1:如图1所示，一种塑料婴儿碗，包括婴儿碗本体、与婴儿碗本体底部可拆卸连接的固定结构，以及设置在婴儿碗本体内部的温度显示装置1；所述婴儿碗本体内壁设有凹槽，用于放置温度显示装置1。所述温度显示装置包括温度传感器和温度显示屏，所述温度传感器将食物的温度感应信号传输到温度显示屏上。上述温度显示装置可直接购买市场上常规的温度显示装置。
31.所述固定结构为圆环型橡胶吸盘3，能够真空吸附平整表面。所述婴儿碗本体底部设置有圆形凸环2，所述圆环型橡胶吸盘3上设置有与凸环2相匹配的凹槽，所述凸环2卡在凹槽中。设置凸环和凹槽的卡合结构，使安装和拆卸更简单，并且婴儿碗本体也可以脱离橡胶吸盘单独使用。
32.所述婴儿碗本体的制备工艺，包括如下步骤：s1. 称取如下原料：聚乳酸60kg，玉米淀粉20kg，
pbat 15kg，滑石粉 5kg，纳米二氧化钛5kg，玉米秸秆纤维素5kg，木质素磺酸钠4kg，增韧剂 sebs 1kg，硬脂酸偶联剂1kg，硅烷偶联剂1kg。
33.s2. 干燥熔融：将聚乳酸、玉米淀粉和pbat先混合均匀，然后加入其他固态原料混合均匀后烘干5-7小时，水分含量控制在0.1％以下；然后加入液态原料混合均匀得混合料，继续加热使混合料熔融。
34.s3. 挤出造粒：将s2获得的熔融混合料送入挤出机中进行挤出造粒，得颗粒料；挤出造粒过程中，螺杆转速为80r/min，获得的颗粒料的粒径为20mm；挤出造粒共设五个温度分区，其中，各区的温度为：一区：145℃，二区：170℃，三区：190℃，四区：210℃，五区：220℃，机头：220℃。
35.s4. 注塑成型：将s3获得的颗粒料放入注塑机的加料口，注塑成型，即得塑料碗半成品；注塑成型过程中，注射压力为80mpa，背压为3mpa，熔胶温度为190℃。
36.s5. 后处理：将塑料碗半成品进行打磨修形，整体进行水洗，然后再烘干，将温度显示装置安装于塑料碗内部，包装入库。所述固定结构可以安装在婴儿碗本体底部后一起包装入库，也可以单独包装入库。具体视生产成本的情况而定。
37.实施例2:本实施例的塑料婴儿碗结构与实施例1相同。
38.所述婴儿碗本体的制备工艺，包括如下步骤：s1. 称取如下原料：聚乳酸80kg，玉米淀粉30kg，pbat 25kg，滑石粉 10kg，纳米二氧化钛10kg，玉米秸秆纤维素8kg，木质素磺酸钠7kg，增韧剂聚丁二烯橡胶 5kg，硬脂酸偶联剂2kg，硅烷偶联剂2kg。
39.s2. 干燥熔融：将聚乳酸、玉米淀粉和pbat先混合均匀，然后加入其他固态原料混合均匀后烘干5-7小时，水分含量控制在0.1％以下；然后加入液态原料混合均匀得混合料，继续加热使混合料熔融。
40.s3. 挤出造粒：将s2获得的熔融混合料送入挤出机中进行挤出造粒，得颗粒料；挤出造粒过程中，螺杆转速为100r/min，获得的颗粒料的粒径为15mm；挤出造粒共设五个温度
分区，其中，各区的温度为：一区：165℃，二区： 185℃，三区：205℃，四区：217℃，五区：225℃，机头：230℃。
41.s4. 注塑成型：将s3获得的颗粒料放入注塑机的加料口，注塑成型，即得塑料碗半成品；注塑成型过程中，注射压力为100 mpa，背压为5 mpa，熔胶温度为230℃。
42.s5. 后处理：将塑料碗半成品进行打磨修形，整体进行水洗，然后再烘干，将温度显示装置安装于塑料碗内部，包装入库。所述固定结构可以安装在婴儿碗本体底部后一起包装入库，也可以单独包装入库。具体视生产成本的情况而定。
43.实施例3:本实施例的塑料婴儿碗结构与实施例1相同。
44.所述婴儿碗本体的制备工艺，包括如下步骤：s1. 称取如下原料：聚乳酸75kg，玉米淀粉25kg，pbat 20kg，滑石粉 7kg，纳米二氧化钛8kg，玉米秸秆纤维素7kg，木质素磺酸钠6kg，增韧剂sebs 3kg，硬脂酸偶联剂1kg，硅烷偶联剂1kg。
45.s2. 干燥熔融：将聚乳酸、玉米淀粉和pbat先混合均匀，然后加入其他固态原料混合均匀后烘干5-7小时，水分含量控制在0.1％以下；然后加入液态原料混合均匀得混合料，继续加热使混合料熔融。
46.s3. 挤出造粒：将s2获得的熔融混合料送入挤出机中进行挤出造粒，得颗粒料；挤出造粒过程中，螺杆转速为90r/min，获得的颗粒料的粒径为18mm；挤出造粒共设五个温度分区，其中，各区的温度为：一区：155℃，二区：180℃，三区：195℃，四区：213℃，五区：223℃，机头：225℃。
47.s4. 注塑成型：将s3获得的颗粒料放入注塑机的加料口，注塑成型，即得塑料碗半成品；注塑成型过程中，注射压力为90 mpa，背压为4mpa，熔胶温度为220℃。
48.s5. 后处理：将塑料碗半成品进行打磨修形，整体进行水洗，然后再烘干，将温度显示装置安装于塑料碗内部，包装入库。所述固定结构可以安装在婴儿碗本体底部后一起包装入库，也可以单独包装入库。具体视生产成本的情况而定。
49.实施例4:本实施例的塑料婴儿碗结构与实施例1相同。
50.所述婴儿碗本体的制备工艺，包括如下步骤：s1. 称取如下原料：聚乳酸70kg，玉米淀粉23kg，
pbat 22kg，滑石粉 8kg，纳米二氧化钛7kg，玉米秸秆纤维素6kg，木质素磺酸钠5kg，增韧剂聚丁二烯橡胶 2kg，硬脂酸偶联剂1kg，硅烷偶联剂1.5kg，basf抗氧剂1076 0.1kg。
51.s2. 干燥熔融：将聚乳酸、玉米淀粉和pbat先混合均匀，然后加入其他固态原料混合均匀后烘干5-7小时，水分含量控制在0.1％以下；然后加入液态原料混合均匀得混合料，继续加热使混合料熔融。
52.s3. 挤出造粒：将s2获得的熔融混合料送入挤出机中进行挤出造粒，得颗粒料；挤出造粒过程中，螺杆转速为100r/min，获得的颗粒料的粒径为20mm；挤出造粒共设五个温度分区，其中，各区的温度为：一区：160℃，二区：175℃，三区：195℃，四区：215℃，五区：225℃，机头：230℃。
53.s4. 注塑成型：将s3获得的颗粒料放入注塑机的加料口，注塑成型，即得塑料碗半成品；注塑成型过程中，注射压力为95mpa，背压为4.5 mpa，熔胶温度为215℃。
54.s5. 后处理：将塑料碗半成品进行打磨修形，整体进行水洗，然后再烘干，将温度显示装置安装于塑料碗内部，包装入库。所述固定结构可以安装在婴儿碗本体底部后一起包装入库，也可以单独包装入库。具体视生产成本的情况而定。
55.实施例5:本实施例的塑料婴儿碗结构与实施例1相比，还设有保温层，所述保温层设置在婴儿碗本体内壁与外壁的中间。保温层为空腔结构，设置了多个开口，所有开口可打开闭合，空腔内装有保温材料，保温材料能够通过开口处更换。
56.所述婴儿碗本体的制备工艺，包括如下步骤：s1. 称取如下原料：聚乳酸65kg，玉米淀粉26kg，pbat 18kg，滑石粉 6kg，纳米二氧化钛8kg，玉米秸秆纤维素6kg，木质素磺酸钠7kg，增韧剂 2kg，硬脂酸偶联剂1kg，硅烷偶联剂1 kg，basf抗氧剂1076 0.5kg。
57.s2. 干燥熔融：将聚乳酸、玉米淀粉和pbat先混合均匀，然后加入其他固态原料混
合均匀后烘干5-7小时，水分含量控制在0.1％以下；然后加入液态原料混合均匀得混合料，继续加热使混合料熔融。
58.s3. 挤出造粒：将s2获得的熔融混合料送入挤出机中进行挤出造粒，得颗粒料；挤出造粒过程中，螺杆转速为90r/min，获得的颗粒料的粒径为16mm；挤出造粒共设五个温度分区，其中，各区的温度为：一区：150℃，二区：175℃，三区：195℃，四区：215℃，五区：225℃，机头：225℃。
59.s4. 注塑成型：将s3获得的颗粒料放入注塑机的加料口，注塑成型，即得塑料碗半成品；注塑成型过程中，注射压力为85mpa，背压为3.5mpa，熔胶温度为210℃。
60.s5. 后处理：将塑料碗半成品进行打磨修形，整体进行水洗，然后再烘干，将温度显示装置安装于塑料碗内部，包装入库。所述固定结构可以安装在婴儿碗本体底部后一起包装入库，也可以单独包装入库。具体视生产成本的情况而定。
61.对比例1-6与实施例3相比：对比例1采用聚丙烯替换聚乳酸；对比例2不添加玉米淀粉和玉米秸秆纤维素，由此损失的重量添加到聚乳酸中；对比例3不添加木质素磺酸钠，由此损失的重量添加到聚乳酸中。
62.与实施例3相比，对比例4的原料各组分含量不同，其他与实施例3相同。对比例4的原料如下：聚乳酸55kg，玉米淀粉35kg，pbat 10kg，滑石粉 5kg，纳米二氧化钛3kg，玉米秸秆纤维素3kg，木质素磺酸钠6kg，增韧剂sebs 3kg，硬脂酸偶联剂1kg，硅烷偶联剂1kg。
63.与实施例3相比，对比例5的挤出工艺参数不同。对比例4的挤出造粒过程中，螺杆转速为50r/min；挤出造粒共设五个温度分区，其中，各区的温度为：一区：130℃，二区：150℃，三区：160℃，四区：180℃，五区：200℃，机头：210℃。
64.与实施例3相比，对比例6的注塑工艺参数不同。对比例5的注塑成型过程中，注射压力为60mpa，背压为3mpa，熔胶温度为180℃。
65.性能测试根据gb/t 3403.2-2013的标准，按照实施例1-5和对比例1-6注塑成型的尺寸为60mm
×
20mm
×
3mm的样条，用zbc-50型冲击试验机测试其冲击强度。硬度测定：在dy235 型万能材料试验机上, 按照gb1040279测定试样的拉伸和弯曲强度, 试样的尺寸为30mm
×
10 mm
×
5mm。在mh25型显微硬度计上测定试样的显微硬度, 载荷3n, 加载速度为0.06 mm/s, 保载时间为5 s。
66.将实施例1-5和对比例1-6制备的塑料碗（没有安装温度显示装置）分别掩埋地下
深1m，计算完全降解时间（d），每个试验重复3遍，结果取平均值。
67.测试结果如表1所示。
68.由表1可看出，本发明制备得到的婴儿碗使用的原料是可降解材料，且加入了多种添加剂，提高了婴儿碗可降解材料的硬度和冲击强度。与实施例3相比：对比例1采用聚丙烯替换聚乳酸；对比例2不添加玉米淀粉和玉米秸秆纤维素，由此损失的重量添加到聚乳酸中；对比例3不添加木质素磺酸钠，由此损失的重量添加到聚乳酸中；对比例4的原料各组分含量不同；对比例5的挤出工艺参数不同；对比例6的注塑工艺参数不同；由此造成材料的冲击强度和硬度有所下降。因此本发明通过优化原料配方的组成、原料配比含量以及制备工艺，得到的婴儿碗塑料制品强度高、韧性好，且能完全降解，安全无污染。
69.根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。