CN108824071A - 一种竹纤维纸杯的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种竹纤维纸杯的制备方法，一种竹纤维纸杯及其生产工艺，其主要结构是包括一种含中空纤维杯体，其特征在于，所述杯体包括有外层、内层及设置在外层和内层之间的中空层和内层之上的涂覆层，所述外层和内层材质包括有如下重量份数的组分：漂白的竹纤维，落叶松纤维，改性淀粉，壳聚糖，滑石粉，分散剂，瓜尔豆胶，甘油酯水解酶，增湿强剂；所述中空层材质包括有如下重量份数的组分：聚丙烯中空短纤浆，落叶松纤维，壳聚糖，滑石粉，分散剂。通过上述设置，外层和内层使用竹纤维生产，竹纤维浆既具备环保性，有优良的抗菌、抑菌、无异味的特点，而中空纤维层能提供质轻，隔热，保暖功效，同时作为热饮纸杯和冷饮杯使用时比较安全。

Description

一种竹纤维纸杯的制备方法
技术领域
本发明属于纸杯领域，具体涉及一种竹纤维纸杯的制备方法。
背景技术
一次性纸杯在生活中随处可见，它用完即扔，卫生又方便。但有关它是否含致癌物质，是否能盛热饮，是否能反复使用的安全争议也层出不穷。市场上出售的一次性纸杯大致分三种：一种是用白卡纸做的，主要用来装爆米花、炸鸡等干燥食物，不能盛水；第二种是涂蜡纸杯，内壁有一层石蜡来防水，可用来盛冷冻饮品、碳酸饮料等，但盛装温度不能超过40摄氏度；再者就是“纸塑杯”，就是杯外壁一层纸，内壁涂了一层聚乙烯或聚丙烯淋膜纸，冷饮、热饮皆可使用。然而，纸杯的生产使用却会消耗大量不可再生的木材资源。竹类是多年生禾木植物，但其形态及纤维素含量与木材接近，一般一至两年即可成材，一次栽种可永久砍伐。属于可再生资源。“以竹代木”是国家多年的产业政策，竹纤维素产品依靠国内丰富的毛竹及杂生竹资源，产品成本低，附加值高，应用范围广，业化后必然会取代进口溶解浆粕而成为将来的市场主流，所以亟需开发一种新的材质的制备代替原有的化学木浆纸杯或塑料杯，提高纸杯的环保性。
发明内容
本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种竹纤维纸杯的制备方法。
一种竹纤维纸杯，杯体包括有外层、内层及设置在外层和内层之间的中空层和涂覆在外层的涂覆层，所述外层和内侧材质包括有如下重量份数的组分：25~40份漂白的竹纤维，1~5份落叶松纤维，5~15份改性淀粉，1~5份壳聚糖，1~5份滑石粉，1~2份分散剂，1~2份瓜尔豆胶，1~2份甘油酯水解酶，1~2份增湿强剂；所述中空层材质包括有如下重量份数的组分：10~40份聚丙烯中空短纤维，10~20份落叶松纤维，1~5份壳聚糖，1~5份的滑石粉，1~2份分散剂；所述涂覆层材质包括有如下重量份数的组分：25~10份EVOH，3~5份聚乙醇酸，1~5份壳聚糖，1~5份的滑石粉，1~2份分散剂。
一种竹纤维纸杯的制备方法，包括有如下的制备步骤：
步骤一：打浆
外层浆料和内层浆料制备：
漂白的竹纤维，落叶松纤维经履带输送机分别进入各自水力碎浆机碎解，后泵入卸料浆池，再经高浓除渣器除去尘砂杂质；除杂质后的浆料进入打浆工序，采用双盘磨进行打浆，打浆后的浆料进入各自的贮浆池，经配浆后送入浆料流送***；打浆工艺要求：进浆浓度3.8%~4.0%，进浆压力0.15~0.20MPa；
②在①中的打浆机中按照重量份数加入1~5份的滑石粉混合均匀后继续按照重量份数加入5~15份改性淀粉，1~5份壳聚糖，1~2份分散剂，1~2份瓜尔豆胶，1~2甘油酯水解酶，1~2份增湿强剂，浆料混合均匀；
中空层浆料的制备：
按照重量份数称取10~40份聚丙烯中空短纤维，10~20份落叶松纤维，1~2份分散剂，使中空短纤维与落叶松纤维充分混匀；
②在向疏解后的纤维混合物中加入1~5份的滑石粉混合均匀后继续加入1~5份壳聚糖，打浆均匀；
步骤2：原纸的制备
将外层浆料、内层浆料和中空层浆料加入至造纸机的三个料斗内进行纸张抄造，形成原纸；
步骤3：纸杯的制备加工成型
①对原纸的正面进行淋膜处理采用EVOH、聚乙醇酸流延涂覆技术形成涂覆层。当原纸在涂覆淋膜时，水阻隔性的高分子膜在原纸表面形成，随后在烘箱干燥热处理，从而提高纸页的挺度紧度，撕裂度和层间结合强度，并大大提高纸页的防水性；
②模切，淋膜后的原纸利用裁刀切割成形状大小同一的扇形纸片；
成型，利用纸杯成型机经超声波粘合形成纸筒、杯底成型、纸筒形状调节、纸杯压花、杯口卷边、成品下卸、质量检测、成品收集形成竹纤维纸杯。
进一步的，聚丙烯中空短纤维为聚丙烯短纤维，通过中空空腔模头，熔融加工制得。
进一步的，所述改性淀粉为，将淀粉悬浮在磷酸盐溶液中，将混合物搅拌10~30min，过滤，滤饼采用空气干燥或在40~45℃下干燥至含水5%~10%，然后加热反应，即得。
进一步的，所述外层和内层和中空层的分散剂均选择聚氧化乙烯和羟甲基纤维素、聚丙烯酸钠、扩散剂N中的一种或两种。
进一步的，所述增湿强剂为聚酰胺-环氧氯丙烷树脂。
本发明的有益效果：
本发明提供的一种竹纤维纸杯的制备方法，所述竹纤维纸杯杯体，采用竹纤维为结构原材料，辅以聚丙烯中空纤维，形成中空结构，以聚乙烯醇、聚乙醇酸可降解、阻隔性能好组分为淋膜，形成一种可降解、无污染、保温性能良好的、抗菌、质轻纸杯。其中，迄今市场上所述的增湿强剂对纤维与纤维产生牢固的键合作用，都应在特定的pH值或pH范围内使用方可有效，使用条件有限。聚酰胺-环氧氯丙烷树脂（PAE）是一种种阳离子形多胺类聚合物。增湿强效果与pH值无关，留着率高，有白色调色剂作用，具有一定的耐碱性。壳聚糖为线性高分子聚合物，分子链上又存在许多游离氨基，这些活性较强的官能团能充分接近纤维表面，通过纤维上的负电荷与纤维素可产生离子键结合，和纤维上的非离子表面又可产生氢键，同时可在纤维、填料等空隙间架桥，并形成凝聚，使形成的纸页强度有明显的增强。此外壳聚糖还能以良好的成膜状态附着在纸张表面，使得纸张表面强度明显提高。通过淀粉和可溶性磷酸盐反应制备成磷酸单酯淀粉，属阴离子改性淀粉。阴离子改性淀粉与壳聚糖作为双助剂共用，能有效地提高纸张的物理强度和填料留着率。强度提高主要是由于双助剂增加了纤维间的结合面积及结合强度。壳聚糖分子链上的氨基同纤维表面的羰基形成了牢固的离子键结合。壳聚糖、纤维、改性淀粉、填料之间的电荷中和所引起的絮聚及它们之间的架桥作用，提高了填料的留着率。与淀粉充分渗透，混合均匀度好。在漂白竹纤维浆中添加壳聚糖和PAE，可同时提高纸的干、湿强度。
EVOH是乙烯和乙烯醇两种单体的无规共聚物，由于相邻羟基间较强的分子向作用力，使得EVOH在通常情况下它会形成部分结晶，另外无规的分子链部分会形成非结品的玻璃态。EVOH具有独特的微观结构，其结晶区具有两种单斜晶胞，具有高度的有序性，还有玻璃态的无定形区。这种独特的微观结构使得EVOH既具有柔顺性又具有高的阻隔性。
EVOH对芳香气味的吸附性很小特别适合作为汤类或果汁类食品的包装材料；此外，EVOH具有很好的耐油性和耐有机溶剂性能，非常适合于食用油油性食物(炸土豆片)、矿物油、有机溶剂、农药等的包装。将EVOH、聚乙醇酸作为涂层附着于纸层表面，形成阻隔层，可以防止食品的氧化变质属于环保型产品。EVOH兼有对异味的阻隔性，因此对食品还有保香和保鲜的功效。本发明的竹纤维纸杯，可用于杯面、糕点、冰淇淋、乳制品等食品的包装。
本发明相比现有技术具有以下优点：
使用竹纤维浆作为生产纸杯原纸的主要组分，竹纤维浆既具备环保性，而且由于竹纤维本身含有的竹琨，具有优良的抗菌、抑菌、无异味的特点，则使用比较安全。现有技术多是通过宏观的调节纸杯设计结构，形成中空层，但增加纸杯壁厚，纸杯笨重。中空聚丙烯短纤维共混改性的中空层，在不增加壁厚的前提下，可有效减轻杯体重量，起到隔热保温的作用。淋膜的材料选用EVOH和聚乙醇酸，能够减少不可降解材料的使用量，而且增加了纸杯的环保性。
具体实施方式
下面用具体实施例说明本发明，但并不是对本发明的限制。
实施例1
一种竹纤维纸杯，包括杯体，杯体包括有外层、内层及设置在外层和内层之间的中空层和涂覆在外层的涂覆层，所述外层和内侧材质包括有如下重量份数的组分：40份漂白的竹纤维，5份落叶松纤维，15份改性淀粉，5份壳聚糖，5份滑石粉，2份分散剂，2份瓜尔豆胶，2份甘油酯水解酶，2份增湿强剂；所述中空层材质包括有如下重量份数的组分：40份聚丙烯中空短纤维，20份落叶松纤维，5份壳聚糖，5份的滑石粉，2份分散剂；所述涂覆层材质包括有如下重量份数的组分：10份EVOH，5份聚乙醇酸，5份壳聚糖，5份的滑石粉，2份分散剂。
一种竹纤维纸杯的制备方法，包括有如下的制备步骤：
步骤一：打浆
外层浆料和内层浆料制备：
漂白的竹纤维，落叶松纤维经履带输送机分别进入各自水力碎浆机碎解，后泵入卸料浆池，再经高浓除渣器除去尘砂杂质；除杂质后的浆料进入打浆工序，采用双盘磨进行打浆，打浆后的浆料进入各自的贮浆池，经配浆后送入浆料流送***；打浆工艺要求：进浆浓度4.0%，进浆压力0.20MPa。
②在①中的打浆机中按照重量份数加入5份的滑石粉混合均匀后继续按照重量份数加入15份改性淀粉，5份壳聚糖，2份分散剂，2份瓜尔豆胶，2甘油酯水解酶，2份增湿强剂，浆料混合均匀；
中空层浆料的制备：
①按照重量份数称取40份聚丙烯中空短纤维，20份落叶松纤维，2份分散剂，使中空短纤维与落叶松纤维充分混匀；
②在向疏解后的纤维混合物中加入5份的滑石粉混合均匀后继续加入5份壳聚糖，打浆均匀；
步骤2：原纸的制备
将外层浆料、内层浆料和中空层浆料加入至造纸机的三个料斗内进行纸张抄造，形成原纸；
步骤3：纸杯的制备加工成型
②对原纸的正面进行淋膜处理采用EVOH、聚乙醇酸流延涂覆技术形成涂覆层。当原纸在涂覆淋膜时，水阻隔性的高分子膜在原纸表面形成，随后在烘箱干燥热处理，从而提高纸页的挺度紧度，撕裂度和层间结合强度，并大大提高纸页的防水性；
模切，淋膜后的原纸利用裁刀切割成形状大小同一的扇形纸片；
成型，利用纸杯成型机经超声波粘合形成纸筒、杯底成型、纸筒形状调节、纸杯压花、杯口卷边、成品下卸、质量检测、成品收集形成竹纤维纸杯。
进一步的，聚丙烯中空短纤维为聚丙烯短纤维，通过中空空腔模头，熔融加工制得。
进一步的，所述改性淀粉为，将淀粉悬浮在磷酸盐溶液中，将混合物搅拌30min，过滤，滤饼采用空气干燥或在45℃下干燥至含水10%，然后加热反应，即得。
进一步的，所述外层和内层和中空层的分散剂均选择聚氧化乙烯和羟甲基纤维素、聚丙烯酸钠、扩散剂N中的一种或两种。
进一步的，所述增湿强剂为聚酰胺-环氧氯丙烷树脂。
实施例2
一种竹纤维纸杯，包括杯体，包括有外层、内层及设置在外层和内层之间的中空层和涂覆在外层的涂覆层，所述外层和内侧材质包括有如下重量份数的组分：40份漂白的竹纤维，5份落叶松纤维15份改性淀粉，5份壳聚糖，5份滑石粉，2份分散剂，2份瓜尔豆胶，2份甘油酯水解酶 2份增湿强剂；所述中空层材质包括有如下重量份数的组分：30份聚丙烯中空短纤维，20份落叶松纤维，5份壳聚糖5份的滑石粉，2份分散剂；所述涂覆层材质包括有如下重量份数的组分：10份EVOH， 5份聚乙醇酸 5份壳聚糖，2份的滑石粉，2份分散剂。
一种竹纤维纸杯的制备方法，包括有如下的制备步骤：
步骤一：打浆
外层浆料和内层浆料制备：
①漂白的竹纤维，落叶松纤维经履带输送机分别进入各自水力碎浆机碎解，后泵入卸料浆池，再经高浓除渣器除去尘砂杂质；除杂质后的浆料进入打浆工序，采用双盘磨进行打浆，打浆后的浆料进入各自的贮浆池，经配浆后送入浆料流送***；打浆工艺要求：进浆浓度4.0%，进浆压力0.20MPa；
②在①中的打浆机中按照重量份数加入5份的滑石粉混合均匀后继续按照重量份数加入15份改性淀粉，5份壳聚糖，2份分散剂，2份瓜尔豆胶，2甘油酯水解酶，2份增湿强剂，浆料混合均匀；
中空层浆料的制备：
②按照重量份数称取40份聚丙烯中空短纤维，20份落叶松纤维，2份分散剂，使中空短纤维与落叶松纤维充分混匀；
③在向疏解后的纤维混合物中加入5份的滑石粉混合均匀后继续加入5份壳聚糖，打浆均匀；
步骤2：原纸的制备
将外层浆料、内层浆料和中空层浆料加入至造纸机的三个料斗内进行纸张抄造，形成原纸；
步骤3：纸杯的制备加工成型
①对原纸的正面进行淋膜处理采用EVOH、聚乙醇酸流延涂覆技术形成涂覆层。当原纸在涂覆淋膜时，水阻隔性的高分子膜在原纸表面形成，随后在烘箱干燥热处理，从而提高纸页的挺度紧度，撕裂度和层间结合强度，并大大提高纸页的防水性；层间喷淋的工艺要求如下，改性淀粉浓度2.0%；喷头压力0.4MPar，喷淋量3.0g/cm3；
②模切，淋膜后的原纸利用裁刀切割成形状大小同一的扇形纸片；
③成型，利用纸杯成型机经超声波粘合形成纸筒、杯底成型、纸筒形状调节、纸杯压花、杯口卷边、成品下卸、质量检测、成品收集形成竹纤维纸杯。
进一步的，聚丙烯中空短纤维为聚丙烯短纤维，通过中空空腔模头，熔融加工制得。
进一步的，所述改性淀粉为，将淀粉悬浮在磷酸盐溶液中，将混合物搅拌30min，过滤，滤饼采用空气干燥或在40℃下干燥至含水10%，然后加热反应，即得。
进一步的，所述外层和内层和中空层的分散剂均选择聚氧化乙烯和羟甲基纤维素、聚丙烯酸钠、扩散剂N中的一种或两种。
进一步的，所述增湿强剂为聚酰胺-环氧氯丙烷树脂。
对比例1
本对比例与实施例2相比，在原料称取步骤中，省去改性淀粉成分，除此外的方法步骤均相同。
对比例2
本对比例与实施例2相比，在原料称取步骤中，省去聚酰胺-环氧氯丙烷树脂成分，除此外的方法步骤均相同。
表1各实施例和对比例所制备纸杯的性能
注：参照GB/T27590-2011和QB/T27590-2011对纸杯和原纸的性能进行检测
由上表1可以看出，本发明处理工艺制得的竹纤维纸杯保温性能、挺度得到了有效的改善，同时透水蒸汽性、平滑度控制较好，有很好的阻隔性能。而且外层和内层使用竹纤维生产，竹纤维浆既具备环保性，而且由于竹纤维本身含有的竹琨，具有优良的抗菌、抑菌、无异味的特点，而中空层的中空纤维也能够具备质轻，隔热，保暖同时作为热饮纸杯和冷饮用纸使用时比较安全。综合特性强，极具推广价值。

Claims (6)

1.一种竹纤维纸杯的制备方法，其特征在于，所述竹纤维纸杯杯体包括有外层、内层及设置在外层和内层之间的中空层和涂覆在外层的涂覆层，所述外层和内侧材质包括有如下重量份数的组分：25~40份漂白的竹纤维，1~5份落叶松纤维，5~15份改性淀粉，1~5份壳聚糖，1~5份滑石粉，1~2份分散剂，1~2份瓜尔豆胶，1~2份甘油酯水解酶，1~2份增湿强剂；所述中空层材质包括有如下重量份数的组分：10~40份聚丙烯中空短纤维，10~20份落叶松纤维，1~5份壳聚糖，1~5份的滑石粉，1~2份分散剂；所述涂覆层材质包括有如下重量份数的组分：25~10份EVOH，3~5份聚乙醇酸，1~5份壳聚糖，1~5份的滑石粉，1~2份分散剂。
2.根据权利要求1所述的一种竹纤维纸杯的制备方法，其特征在于，包括有如下的制备步骤：
步骤一：打浆
外层浆料和内层浆料制备：
漂白的竹纤维，落叶松纤维经履带输送机分别进入各自水力碎浆机碎解，后泵入卸 料浆池，再经高浓除渣器除去尘砂杂质；除杂质后的浆料进入打浆工序，采用双盘磨进行打 浆，打浆后的浆料进入各自的贮浆池，经配浆后送入浆料流送***；打浆工艺要求：进浆浓 度3.8%~4.0%，进浆压力0.15~0.20MPa；
②在①中的打浆机中按照重量份数加入1~5份的滑石粉混合均匀后继续按照重量份数加入5~15份改性淀粉，1~5份壳聚糖，1~2份分散剂，1~2份瓜尔豆胶，1~2甘油酯水解酶，1~2份增湿强剂，浆料混合均匀；
中空层浆料的制备：
①按照重量份数称取10~40份聚丙烯中空短纤维，10~20份落叶松纤维，1~2份分散剂，使中空短纤维与落叶松纤维充分混匀；
②在向疏解后的纤维混合物中加入1~5份的滑石粉混合均匀后继续加入1~5份壳聚糖，打浆均匀；
步骤2：原纸的制备
将外层浆料、内层浆料和中空层浆料加入至造纸机的三个料斗内进行纸张抄造，形成原纸；
步骤3：纸杯的制备加工成型
①对原纸的正面进行淋膜处理采用EVOH、聚乙醇酸流延涂覆技术形成涂覆层。当原纸在涂覆淋膜时，水阻隔性的高分子膜在原纸表面形成，随后在烘箱干燥热处理，从而提高纸页的挺度紧度，撕裂度和层间结合强度，并大大提高纸页的防水性；
②模切，淋膜后的原纸利用裁刀切割成形状大小同一的扇形纸片；
③成型，利用纸杯成型机经超声波粘合形成纸筒、杯底成型、纸筒形状调节、纸杯压花、杯口卷边、成品下卸、质量检测、成品收集形成竹纤维纸杯。
3.权利要求1所述的一种竹纤维纸杯的制备方法，其特征在于，聚丙烯中空短纤维为聚丙烯短纤维，通过中空空腔模头，熔融加工制得。
4.根据权利要求1所述的一种竹纤维纸杯的制备方法，其特征在于，所述改性淀粉为，将淀粉悬浮在磷酸盐溶液中，将混合物搅拌10~30min，过滤，滤饼采用空气干燥或在40~45℃下干燥至含水5%~10%，然后加热反应，即得。
5.根据权利要求1所述的一种竹纤维纸杯的制备方法，其特征在于，所述外层和内层和中空层的分散剂均选择聚氧化乙烯和羟甲基纤维素、聚丙烯酸钠、扩散剂N中的一种或两种。
6.根据权利要求1所述的一种竹纤维纸杯的制备方法，其特征在于，所述增湿强剂为聚酰胺-环氧氯丙烷树脂。
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