CN106366449A - 一种透明饮料吸管及其生产工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种透明饮料吸管及其生产工艺，属于塑料生产制造技术领域，该透明饮料吸管主要由以下重量份的原料加工得到：可降解聚丙烯颗粒80‑200份，透明剂5‑14份，改性材料10‑16份，塑化剂8‑17份，抗菌剂1‑3份；本发明还提供所述透明饮料吸管的生产工艺，包括如下步骤：原料的烘干、混料、改性、进料、挤出、拉伸、分切、消毒、装箱；本发明的透明饮料吸管采用可降解聚丙烯颗粒作为基料，添加自制塑化剂及改性材料，使吸管光泽度高，表面透亮杂质，且兼具韧性和高强度，在高温状态下仍能保持良好的使用性能，本发明的生产工艺过程简单可控，成本低，且污染小，使用后吸管垃圾易被微生物分解，回归自然，绿色环保。

Description

一种透明饮料吸管及其生产工艺
【技术领域】
本发明涉及塑料生产制造技术领域，具体涉及一种透明饮料吸管及其生产工艺。
【背景技术】
随着人们生活水平的日益提高与生活节奏的加快，牛奶、饮料各种各样的流质食品的消费越来越多，而这类食品一般会用到吸管。因为用吸管不会接触杯子比较卫生；另外用吸管喝饮料，有助于牙齿的健康，对美白牙齿有作用；而且吸管价格便宜。吸管作为一次性用品因其方便、卫生、便宜而受到人们的青睐。
由于被大量使用，近年来，塑料吸管也得到了较快的发展，透明的饮料吸管由于其安全性最高收到人们的青睐，市场上的吸管还有存在以下几点问题：一、透明度不高，表面存在一些斑点杂质；二、不能同时满足强度和韧性的要求，一般韧性好的吸管都很软，使用起来十分不方便；三、耐高温能力参差不齐，若在吸食热饮时，耐高温能力差的吸管遇热水会溶解掉一些的成分，被人体吸入对人体产生一定的危害；四、完成使用后往往被丢弃，变成白色污染，对环境污染很大。
【发明内容】
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种透明饮料吸管及其生产工艺，本发明的透明饮料吸管采用可降解聚丙烯颗粒作为基料，添加自制塑化剂及改性材料，使吸管光泽度高，表面透亮杂质，且兼具韧性和高强度，在高温状态下仍能保持良好的使用性能，本发明的生产工艺过程简单可控，成本低，且污染小，使用后吸管垃圾易被微生物分解，回归自然，绿色环保。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种透明饮料吸管，主要由如下重量份的原料加工得到：可降解聚丙烯颗粒80-200份，透明剂5-14份，改性材料10-16份，塑化剂8-17份，抗菌剂1-3份；
所述可降解聚丙烯颗粒主要由以下重量份的原料组成：聚丙烯30-50份，淀粉2-10份，聚乳酸10-30份，抗氧化剂2-6份；
所述改性材料主要由以下重量份的原料组成：TAS-2A分散润滑剂0.1-1.5份，碳化钒5-9份，PBS聚合物5-14份，热塑性聚酯弹性体5-10份，羟丙基纤维素2-4份；
所述塑化剂主要由以下重量份的原料组成：滑石粉40-70份，石灰石40-70份，石蜡10-22份，甲基纤维素8-17份，聚己内酰胺1-5份。
进一步地，所述透明饮料吸管更优选的配方组成为，按重量份计，由以下原料加工得到：可降解聚丙烯颗粒150份，透明剂10份，改性材料12份，塑化剂13份，抗菌剂2份；
所述可降解聚丙烯颗粒主要由以下重量份的原料组成：聚丙烯40份，淀粉6份，聚乳酸20份，抗氧化剂4份；
所述改性材料主要由以下重量份的原料组成：TAS-2A分散润滑剂1份，碳化钒7份，PBS聚合物10份，热塑性聚酯弹性体7份，羟丙基纤维素3份；
所述塑化剂主要由以下重量份的原料组成：滑石粉55份，石灰石55份，石蜡16份，甲基纤维素12份，聚己内酰胺3份。
进一步地，所述可降解聚丙烯颗粒主要通过以下方法得到：
a.原材料预处理：将所述重量份的聚丙烯和聚乳酸加入到去离子水清洗液中进行清洗，并将清洗后的物料干燥；
b.原材料筛选：将所述重量份的淀粉与经过预处理后的物料混合，选出通过100-150目筛网的原材料颗粒，得到混合物A；
c.加抗氧化剂：将步骤b所得混合物A放入高速混合机中，再加入抗氧化剂，以800-1100r/min的转速搅拌10-30min，得到混合物B；
d.造粒：将混合物B加入双螺杆挤出机中进行熔融共混、挤出、冷却、造粒得复合粒子。
进一步地，所述塑化剂的制备方法是将上述各材料按配方比例放入乳化机高速旋转搅拌加热10-20分钟，然后将已成膏状的原料挤出，经冷风机冷却成块，再放入粉碎机内粉碎成粉剂，把粉剂料输入改性机进料口，通过红外催化裂解膨化后，原料通过管道进入造粒塔机成型，即得成品。
本发明还提供上述的一种透明饮料吸管的生产工艺，包括以下步骤：
(1)原料的烘干：将相应重量份的可降解聚丙烯颗粒在80-110℃下烘3-8小时，水分含量控制在0.1％以下；
(2)混料：将经步骤(1)的可降解聚丙烯颗粒和塑化剂、抗菌剂、透明剂混合加入反应器中，反应器的温度控制在175-185℃，在搅拌的条件下将目的颗粒融化成熔融状态；
(3)改性：将改性材料加入步骤(2)中的熔融液中，并真空搅拌，混合均匀；
(4)进料：将混合好的原料放入挤出机内，启动挤出机加热功能，将挤出机一区到六区的加热温度都控制在200-240℃，加热时间为40-65分钟；
(5)挤出：开启挤出机主机，将吸管坯件挤出，并开启气泵，气泵的压力设定为5-7MPa；
(6)拉伸、冷却：将步骤(5)挤出的物料拉伸至冷却水槽，冷却水槽的水温控制在12-42℃下，冷却时间为2-8s；
(7)分切：将冷却后的物料进行分切；
(8)消毒：将经步骤(7)的物料进行紫外线消毒，消毒时间为15-20分钟，环境温度控制为20-40℃；
(9)装箱：用连排自动包装机进行自动包装，然后进行装箱，装箱后的再用臭氧进行消毒即可。
进一步地，所述步骤(5)挤出机挤出的吸管坯件直径为3-8mm。
PBS聚合物具有价格低廉、力学性能优异等特点，与价格接近的PLA相比，PBS具有加工方便，可适应目前常规的塑料加工工艺，耐热性能好的特点，其热变形温度可以超过100℃(PLA的耐热温度只有60℃左右)，而且PBS合成的原料来源广泛，既可以是石油资源，也可以通过生物质资源发酵得到。
聚丙烯为无毒、无臭、无味的乳白色高结晶的聚合物，聚丙烯的结晶度高，结构规整，因而具有优良的力学性能，其中，聚丙烯最突出的性能就是抗弯曲疲劳性，俗称百折胶。
聚乳酸是以乳酸为主要原料聚合得到的聚合物，属于聚酯家族，聚乳酸原料来源充分可再生，生产过程无污染，产品可以生物降解，实现在自然界中的循环，是理想的绿色高分子材料。聚乳酸是一种新型的生物降解材料，其具有良好的生物可降解性，使用后能被自然界中微生物完全降解，最终生成二氧化碳和水，不污染环境，这对保护环境非常有利，是公认的环境友好材料。
碳化钒具有很高的密度，在本发明作为制作饮料吸管的密度填充剂，使塑料制品具有高密度，高硬度，高强度的特点。
热塑性聚酯弹体性是含有聚酯硬段和聚醚软段的嵌段共聚物，其中聚醚软段和未结晶的聚酯形成无定形相聚酯硬段部分结晶形成结晶微区，起物理交联点的作用，它具有橡胶的弹性和工程塑料的强度；软段赋予它弹性，使它像橡胶；硬段赋予它加工性能，使它像塑料；与橡胶相比，它具有更好的加工性能和更长的使用寿命；与工程料相比，同样具有强度高的特点，而柔韧性和动态力学性能更好。
本发明所提供的一种透明饮料吸管及其生产工艺，与现有技术相比，具有以下有益效果：
1、本发明的透明饮料吸管是采用可降解聚丙烯颗粒作为基料，添加自制塑化剂及改性材料而制得，其中，添加自制塑化剂使得吸管的材质变得柔软且增加黏度，提高分子间的结合力，从而提高吸管制品的强度，另外，塑化剂的原料组成获取渠道简单，成本低廉；添加改性材料赋予吸管高机械强度，同时具备高韧度，且热变形温度高，受热不易变形，使用更安全。
2、本发明的可降解聚丙烯颗粒是以聚丙烯为主要原料，添加聚乳酸及淀粉，聚乳酸具有良好的生物可降解性，配合淀粉使得本发明的饮料吸管在使用后能被自然界中微生物完全降解，最终生成二氧化碳和水，不污染环境，对保护环境非常有利。
3、本发明透明饮料吸管生产工艺过程简单科学，可控性高，成本低，便于推广生产，无论是可降解聚丙烯颗粒、塑化剂或者透明饮料吸管的的生产过程，都对机器以及生产环境无污染。
【具体实施方式】
下面的实施例可以帮助本领域的技术人员更全面的理解本发明，但不可以以任何方式限制本发明。
实施例1
一种透明饮料吸管，主要由以下重量份的原料制得：可降解聚丙烯颗粒80份，透明剂二甲苯5份，TAS-2A分散润滑剂0.1份，碳化钒3份，PBS聚合物3份，热塑性聚酯弹性体3份，羟丙基纤维素1份，滑石粉2份，石灰石2份，石蜡1份，甲基纤维素0.5份，聚己内酰胺0.1份，抗菌剂纳米氧化钛1份；可降解聚丙烯颗粒主要由以下重量份的原料组成：聚丙烯30份，淀粉2份，聚乳酸10份，抗氧化剂1076用量2份。
上述透明饮料吸管的生产工艺，包括如下步骤：
(一)制备可降解聚丙烯颗粒
a.原材料预处理：将所述重量份的聚丙烯，TAS-2A分散润滑剂，淀粉和聚乳酸加入到去离子水清洗液中进行清洗，并将清洗后的物料干燥；
b.原材料筛选：将所述重量份的淀粉与经过预处理后的物料混合，选出通过100目筛网的原材料颗粒，得到混合物A；
c.加抗氧化剂：将步骤b所得混合物A放入高速混合机中，再加入抗氧剂1076，以800-1100r/min的转速搅拌10-30min，得到混合物B；
d.造粒：将混合物C加入双螺杆挤出机中进行熔融共混、挤出、冷却、造粒得复合粒子，双螺杆挤出机分为五个温度分区，其中，各区温度控制为：一区：178℃，二区：188℃，三区：198℃，四区：208℃，五区：219℃，机头：219℃；螺杆转速为120r/min。
(二)制备塑化剂
将滑石粉2份，石灰石2份，石蜡1份，甲基纤维素0.5份，聚己内酰胺0.1份放入乳化机高速旋转搅拌加热10分钟，然后将已成膏状的原料挤出，经冷风机冷却成块，再放入粉碎机内粉碎成粉剂，把粉剂料输入改性机进料口，通过红外催化裂解膨化后，原料通过特制管道进入造粒塔机成型，即得成品。
(三)制备透明饮料吸管
(1)原料的烘干：将相应重量份的可降解聚丙烯颗粒在80℃下烘3小时，水分含量控制在0.1％以下；
(2)混料：将经步骤(1)的可降解聚丙烯颗粒和塑化剂、抗菌剂、透明剂混合加入反应器中，反应器的温度控制在175℃，在搅拌的条件下将目的颗粒融化成熔融状态；
(3)改性：将改性材料加入步骤(2)中的熔融液中，并真空搅拌，混合均匀；
(4)进料：将混合好的原料放入挤出机内，启动挤出机加热功能，将挤出机一区到六区的加热温度都控制在200℃，加热时间为40分钟；
(5)挤出：开启挤出机主机，将吸管坯件挤出，并开启气泵，气泵的压力设定为5MPa；
(6)拉伸、冷却：将步骤(5)挤出的物料拉伸至冷却水槽，冷却水槽的水温控制在12℃下，冷却时间为2s；
(7)分切：将冷却后的物料进行分切；
(8)消毒：将经步骤(7)的物料进行紫外线消毒，消毒时间为15分钟，环境温度控制为20-40℃；
(9)装箱：用连排自动包装机进行自动包装，然后进行装箱，装箱后的再用臭氧进行消毒即可。
实施例2
一种透明饮料吸管，主要由以下重量份的原料制得：可降解聚丙烯颗粒120份，透明剂氯仿8份，TAS-2A分散润滑剂1份，碳化钒4份，PBS聚合物3份，热塑性聚酯弹性体3份，羟丙基纤维素2份，滑石粉4份，石灰石4份，石蜡2份，甲基纤维素1份，聚己内酰胺0.3份，抗菌剂纳米氧化钛2份；可降解聚丙烯颗粒主要由以下重量份的原料组成：聚丙烯40份，淀粉7份，聚乳酸20份，抗氧剂164用量4份。
上述透明饮料吸管的生产工艺，包括如下步骤：
(一)制备可降解聚丙烯颗粒
a.原材料预处理：将所述重量份的聚丙烯，TAS-2A分散润滑剂，淀粉和聚乳酸加入到去离子水清洗液中进行清洗，并将清洗后的物料干燥；
b.原材料筛选：将所述重量份的淀粉与经过预处理后的物料混合，选出通过120目筛网的原材料颗粒，得到混合物A；
c.加抗氧化剂：将步骤b所得混合物A放入高速混合机中，再加入抗氧剂164，以950r/min的转速搅拌20min，得到混合物B；
d.造粒：将混合物C加入双螺杆挤出机中进行熔融共混、挤出、冷却、造粒得复合粒子，双螺杆挤出机分为五个温度分区，其中，各区温度控制为：一区：178℃，二区：188℃，三区：198℃，四区：208℃，五区：219℃，机头：219℃；螺杆转速为120r/min。
(二)制备塑化剂
将滑石粉4份，石灰石4份，石蜡2份，甲基纤维素1份，聚己内酰胺0.3份放入乳化机高速旋转搅拌加热15分钟，然后将已成膏状的原料挤出，经冷风机冷却成块，再放入粉碎机内粉碎成粉剂，把粉剂料输入改性机进料口，通过红外催化裂解膨化后，原料通过特制管道进入造粒塔机成型，即得成品。
(三)制备透明饮料吸管
(1)原料的烘干：将相应重量份的可降解聚丙烯颗粒在95℃下烘5小时，水分含量控制在0.1％以下；
(2)混料：将经步骤(1)的可降解聚丙烯颗粒和塑化剂、抗菌剂、透明剂混合加入反应器中，反应器的温度控制在180℃，在搅拌的条件下将目的颗粒融化成熔融状态；
(3)改性：将改性材料加入步骤(2)中的熔融液中，并真空搅拌，混合均匀；
(4)进料：将混合好的原料放入挤出机内，启动挤出机加热功能，将挤出机一区到六区的加热温度都控制在220℃，加热时间为55分钟；
(5)挤出：开启挤出机主机，将吸管坯件挤出，并开启气泵，气泵的压力设定为6MPa；
(6)拉伸、冷却：将步骤(5)挤出的物料拉伸至冷却水槽，冷却水槽的水温控制在30℃下，冷却时间为5s；
(7)分切：将冷却后的物料进行分切；
(8)消毒：将经步骤(7)的物料进行紫外线消毒，消毒时间为18分钟，环境温度控制为30℃；
(9)装箱：用连排自动包装机进行自动包装，然后进行装箱，装箱后的再用臭氧进行消毒即可。
实施例3
一种透明饮料吸管，主要由以下重量份的原料制得：可降解聚丙烯颗粒200份，透明剂二甲苯14份，TAS-2A分散润滑剂1.5份，碳化钒5份，PBS聚合物4份，热塑性聚酯弹性体4份，羟丙基纤维素3份，滑石粉6份，石灰石5份，石蜡3份，甲基纤维素1.5份，聚己内酰胺0.5份，抗菌剂纳米氧化钛3份；可降解聚丙烯颗粒主要由以下重量份的原料组成：聚丙烯50份，淀粉10份，聚乳酸30份，抗氧剂TNP6份。
上述透明饮料吸管的生产工艺，包括如下步骤：
(一)制备可降解聚丙烯颗粒
a.原材料预处理：将所述重量份的聚丙烯，TAS-2A分散润滑剂，淀粉和聚乳酸加入到去离子水清洗液中进行清洗，并将清洗后的物料干燥；
b.原材料筛选：将所述重量份的淀粉与经过预处理后的物料混合，选出通过150目筛网的原材料颗粒，得到混合物A；
c.加抗氧化剂：将步骤b所得混合物A放入高速混合机中，再加入抗氧剂TNP，以1100r/min的转速搅拌30min，得到混合物B；
d.造粒：将混合物C加入双螺杆挤出机中进行熔融共混、挤出、冷却、造粒得复合粒子，双螺杆挤出机分为五个温度分区，其中，各区温度控制为：一区：182℃，二区：192℃，三区：202℃，四区：212℃，五区：221℃，机头：221℃；螺杆转速为180r/min。
(二)制备塑化剂
滑石粉6份，石灰石5份，石蜡3份，甲基纤维素1.5份，聚己内酰胺0.5份放入乳化机高速旋转搅拌加热20分钟，然后将已成膏状的原料挤出，经冷风机冷却成块，再放入粉碎机内粉碎成粉剂，把粉剂料输入改性机进料口，通过红外催化裂解膨化后，原料通过管道进入造粒塔机成型，即得成品。
(三)制备透明饮料吸管
(1)原料的烘干：将相应重量份的可降解聚丙烯颗粒在110℃下烘8小时，水分含量控制在0.1％以下；
(2)混料：将经步骤(1)的可降解聚丙烯颗粒和塑化剂、抗菌剂、透明剂混合加入反应器中，反应器的温度控制在185℃，在搅拌的条件下将目的颗粒融化成熔融状态；
(3)改性：将改性材料加入步骤(2)中的熔融液中，并真空搅拌，混合均匀；
(4)进料：将混合好的原料放入挤出机内，启动挤出机加热功能，将挤出机一区到六区的加热温度都控制在240℃，加热时间为65分钟；
(5)挤出：开启挤出机主机，将吸管坯件挤出，并开启气泵，气泵的压力设定为7MPa；
(6)拉伸、冷却：将步骤(5)挤出的物料拉伸至冷却水槽，冷却水槽的水温控制在42℃下，冷却时间为8s；
(7)分切：将冷却后的物料进行分切；
(8)消毒：将经步骤(7)的物料进行紫外线消毒，消毒时间为20分钟，环境温度控制为20-40℃；
(9)装箱：用连排自动包装机进行自动包装，然后进行装箱，装箱后的再用臭氧进行消毒即可。
为了更清楚的说明本发明的特点，做如下对比实验：
对比组1：将可降解聚丙烯颗粒换为单纯的聚丙烯，去掉生产聚丙烯颗粒的步骤，其他严格按照实施例2进行。
对比组2：将塑化剂换为塑化剂DEHP，去掉生产塑化剂步骤，其他严格按照实施例2进行。
对比组3：将改性材料去掉，同时去掉真空中改性的步骤，其他严格按照实施例2进行。
本发明：严格按照实施例2进行。
从上述结果可看出，相比3个对比组，采用本发明的配方及工艺生产的饮料吸管，相对于未添加可降解聚丙烯颗粒的对比组1具有可快速降解的优势，避免了对环境的污染，相对于将自制塑化剂换成塑化剂DEHP的对比组2具有弯曲强度高的明显优势；相对去掉改性材料的对比组3具有强度高，热变形温度高，雾度低，透明度高的明显优势；本发明的透明饮料吸管不仅外观透亮美丽，且性能优良，使用完丢弃后可降解，避免了对环境的污染。
上述说明是针对本发明较佳可行实施例的详细说明，但实施例并非用以限定本发明的专利申请范围，凡本发明所提示的技术精神下所完成的同等变化或修饰变更，均应属于本发明所涵盖专利范围。

Claims (6)

1.一种透明饮料吸管，其特征在于，主要由如下重量份的原料加工得到：可降解聚丙烯颗粒80-200份，透明剂5-14份，改性材料10-16份，塑化剂8-17份，抗菌剂1-3份；
所述可降解聚丙烯颗粒主要由以下重量份的原料组成：聚丙烯30-50份，淀粉2-10份，聚乳酸10-30份，抗氧化剂2-6份；
所述改性材料主要由以下重量份的原料组成：TAS-2A分散润滑剂0.1-1.5份，碳化钒5-9份，PBS聚合物5-14份，热塑性聚酯弹性体5-10份，羟丙基纤维素2-4份；
所述塑化剂主要由以下重量份的原料组成：滑石粉40-70份，石灰石40-70份，石蜡10-22份，甲基纤维素8-17份，聚己内酰胺1-5份。
2.根据权利要求1所述的一种透明饮料吸管，其特征在于，主要由如下重量份的原料加工得到：可降解聚丙烯颗粒150份，透明剂10份，改性材料12份，塑化剂13份，抗菌剂2份；
所述可降解聚丙烯颗粒主要由以下重量份的原料组成：聚丙烯40份，淀粉6份，聚乳酸20份，抗氧化剂4份；
所述改性材料主要由以下重量份的原料组成：TAS-2A分散润滑剂1份，碳化钒7份，PBS聚合物10份，热塑性聚酯弹性体7份，羟丙基纤维素3份；
所述塑化剂主要由以下重量份的原料组成：滑石粉55份，石灰石55份，石蜡16份，甲基纤维素12份，聚己内酰胺3份。
3.根据权利要求1所述的一种透明饮料吸管，其特征在于，所述可降解聚丙烯颗粒主要通过以下方法得到：
a.原材料预处理：将所述重量份的聚丙烯和聚乳酸加入到去离子水清洗液中进行清洗，并将清洗后的物料干燥；
b.原材料筛选：将所述重量份的淀粉与经过预处理后的物料混合，选出通过100-150目筛网的原材料颗粒，得到混合物A；
c.加抗氧化剂：将步骤b所得混合物A放入高速混合机中，再加入抗氧化剂，以800-1100r/min的转速搅拌10-30min，得到混合物B；
d.造粒：将混合物B加入双螺杆挤出机中进行熔融共混、挤出、冷却、造粒得复合粒子。
4.根据权利要求1所述的一种透明饮料吸管，其特征在于，所述塑化剂的制备方法是将上述各材料按配方比例放入乳化机高速旋转搅拌加热10-20分钟，然后将已成膏状的原料挤出，经冷风机冷却成块，再放入粉碎机内粉碎成粉剂，把粉剂料输入改性机进料口，通过红外催化裂解膨化后，原料通过管道进入造粒塔机成型，即得成品。
5.根据权利要求1-4任一所述的一种透明饮料吸管的生产工艺，其特征在于，包括如下步骤：
(1)原料的烘干：将相应重量份的可降解聚丙烯颗粒在80-110℃下烘3-8小时，水分含量控制在0.1％以下；
(2)混料：将经步骤(1)的可降解聚丙烯颗粒和塑化剂、抗菌剂、透明剂混合加入反应器中，反应器的温度控制在175-185℃，在搅拌的条件下将目的颗粒融化成熔融状态；
(3)改性：将改性材料加入步骤(2)中的熔融液中，并真空搅拌，混合均匀；
(4)进料：将混合好的原料放入挤出机内，启动挤出机加热功能，将挤出机一区到六区的加热温度都控制在200-240℃，加热时间为40-65分钟；
(5)挤出：开启挤出机主机，将吸管坯件挤出，并开启气泵，气泵的压力设定为5-7MPa；
(6)拉伸、冷却：将步骤(5)挤出的物料拉伸至冷却水槽，冷却水槽的水温控制在12-42℃下，冷却时间为2-8s；
(7)分切：将冷却后的物料进行分切；
(8)消毒：将经步骤(7)的物料进行紫外线消毒，消毒时间为15-20分钟，环境温度控制为20-40℃；
(9)装箱：用连排自动包装机进行自动包装，然后进行装箱，装箱后的再用臭氧进行消毒即可。
6.根据权利要求5所述一种透明饮料吸管的生产工艺，其特征在于，所述步骤(5)挤出机挤出的吸管坯件直径为3-8mm。
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