CN110713617A - 一种可降解的环保纸杯及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及纸杯制造技术领域，尤其涉及一种可降解的环保纸杯及其制备方法，包括纸杯杯体和可降解PE膜，所述可降解PE膜附着在所述纸杯杯体的表面，所述纸杯杯体通过可降解纸加工制成；所述可降解纸包括以下质量分数的原料：纸粉40～60％、植物纤维10～15％、淀粉添加剂25～50％，且所述可降解纸中各个原料质量分数的总和为100％；所述可降解PE膜包括以下质量分数的原料：PE母料95～99.5％、塑料降解剂0.5～5％，且所述可降解PE膜中各原料质量分数的总和为100％。通过本发明所得的纸杯，降解速率快，有利于环保要求。

Description

一种可降解的环保纸杯及其制备方法
技术领域
本发明涉及纸杯制造技术领域，尤其涉及一种可降解的环保纸杯及其制备方法。
背景技术
一次性纸杯是生活必需品，特别是餐饮行业且用量巨大，但目前使用的大多数一次性纸杯都是不可降解的，容易造成环境污染。普通纸杯纸碗是把化学木浆制成的白纸板进行机械加工、覆盖一层聚乙烯塑料淋膜所制得的一种纸容器，但聚乙烯不易降解，不利于生态环保。
申请公布号为CN105860142A的中国专利公开了“一种环保可回收可降解纸质材料及其制备方法”，通过其提供的方案进行纸杯的制备，虽然制得的纸杯在填埋降解时有对降解速率有一定的促进作用，但效果不佳，有待改进。
发明内容
为解决上述背景技术中提出的问题，本发明提供一种可降解的环保纸杯及其制备方法。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种可降解的环保纸杯，包括纸杯杯体和可降解PE膜，所述可降解PE膜附着在所述纸杯杯体的表面，所述纸杯杯体通过可降解纸加工制成；所述可降解纸包括以下质量分数的原料：纸粉40～60％、植物纤维10～15％、淀粉添加剂25～50％，且所述可降解纸中各个原料质量分数的总和为100％；所述可降解PE膜包括以下质量分数的原料：PE母料95～99.5％、塑料降解剂0.5～5％，且所述可降解PE膜中各原料质量分数的总和为100％。
优选地，所述塑料降解剂为双酚A双(磷酸二苯酯)或Eco-one有机添加剂，其中Eco-one有机添加剂是美国的EcoLogic有限责任公司的市售产品。
优选地，所述的可降解纸包括以下质量分数的原料：纸粉49％、植物纤维13％、淀粉添加剂38％；所述的可降解PE膜包括以下质量分数的原料：PE母料99％、塑料降解剂1％。
优选地，所述淀粉添加剂包括以下质量分数的原料：木薯淀粉30～50％、淀粉修饰剂1～2％、润滑剂2～5％、纳米刚性粒子3～15％、聚乙烯醇30％～60％、增塑剂3～5％，其各原料质量分数的总和为100％。
优选地，所述淀粉添加剂包括以下质量分数的原料：木薯淀粉40％、淀粉修饰剂2％、润滑剂2％、纳米刚性粒子9％、聚乙烯醇45％、增塑剂2％。
优选地，所述润滑剂包括硬脂酸、硬脂酸钙、硬脂酸甘油酯、聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡和石蜡中的一种或几种；所述纳米刚性粒子包括纳米二氧化钛、纳米二氧化硅、纳米碳酸钙和超细滑石粉中的一种或者几种；所述淀粉修饰剂为聚己内酯；所述增塑剂包括邻苯二甲酸二辛脂或邻苯二甲酸二丁酯。
本发明还提供了一种可降解的环保纸杯的制备方法，所述的制备方法包括以下步骤：
1)淀粉添加剂制备：将质量分数为30～50％的木薯淀粉、1～2％的淀粉修饰剂、2～5％的润滑剂、3～15％的纳米刚性粒子、30～60％的聚乙烯醇以及3～5％的增塑剂按比例配置并投加到搅拌容器中，加水后均匀搅拌至无颗粒状物；
2)混炼：将质量分数为40～60％的纸粉、10～15％的植物纤维以及25～50％的淀粉添加剂投加到混炼机中混炼2.6小时，所述的淀粉添加剂为上述步骤1)中所制得的淀粉添加剂；
3)将上述步骤2)混炼所得的产物通过双螺杆挤出机成型成薄片状即可得到制备纸杯杯体所用的可降解纸；
4)将质量分数为95～99.5％的PE母料和0.5～5％的双酚A双(磷酸二苯酯)或Eco-one有机添加剂投加到混料机中均匀混合0.5小时形成混合料；
5)将上述步骤4)中的混合料投入淋膜机中，淋膜于上述步骤3)中得到的可降解纸上，制得可降解PE淋膜环保纸；
6)将上述步骤5)所制得的可降解PE淋膜环保纸进行图案或商标印刷后，经摸切机进行纸杯杯身和杯底的切割制备；
7)将上述步骤6)所制得的杯身和杯底经纸杯成型机成型后，即可制得可降解的环保纸杯。
优选地，在上述步骤1)中，搅拌容器内的搅拌温度为80℃。
优选地，在上述步骤1)中，在搅拌容器中加水配制浓度8～12％。
本发明的有益效果是：本发明在原有简单工艺的基础上，向PE聚乙烯母料中加入塑料降解剂双酚A双(磷酸二苯酯)或Eco-one有机添加剂，通过挤出淋膜工艺，制得可生物降解的聚乙烯塑料淋膜，在保持了原有聚乙烯膜热封性能的基础上，增加了其土埋后降解的速率。将其淋膜到本发明中所述的可降解纸上，制得一种填埋后可快速降解的环保纸杯，其降解速率高，有利于环保。此外，本发明中配方较为简单，工艺较为简便，容易操作；而且配方中植物纤维及淀粉添加剂等部分的加入使得制备出来的可降解纸与普通纸杯所用纸的强度更大，从而使制备出来的纸杯杯体挺度更大，倒入热水后不易变形。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明。
实施例1
一种可降解的环保纸杯，包括纸杯杯体和可降解PE膜，所述可降解PE膜附着在所述纸杯杯体的表面，具体附着在纸杯杯体的内表面上，所述纸杯杯体通过可降解纸加工制成；所述可降解纸包括以下质量分数的原料：纸粉49％、植物纤维13％、淀粉添加剂38％，且所述可降解纸中各个原料质量分数的总和为100％；所述可降解PE膜包括以下质量分数的原料：PE母料99.5％、塑料降解剂0.5％，且所述可降解PE膜中各原料质量分数的总和为100％。
在本实施例中，所述塑料降解剂为双酚A双(磷酸二苯酯)或Eco-one有机添加剂。
在本实施例中，所述淀粉添加剂包括以下质量分数的原料：木薯淀粉40％、淀粉修饰剂2％、润滑剂2％、纳米刚性粒子9％、聚乙烯醇45％、增塑剂2％，其各原料质量分数的总和为100％。
在本实施例中，所述润滑剂包括硬脂酸、硬脂酸钙、硬脂酸甘油酯、聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡和石蜡中的一种或几种；所述纳米刚性粒子的粒径为200～400nm，优选粒径为300nm，其包括纳米二氧化钛、纳米二氧化硅、纳米碳酸钙和超细滑石粉中的一种或者几种；所述淀粉修饰剂为聚己内酯；所述增塑剂包括邻苯二甲酸二辛脂或邻苯二甲酸二丁酯。
本发明还提供一种可降解的环保纸杯的制备方法，所述的制备方法包括以下步骤：
1)淀粉添加剂制备：将质量分数为40％的木薯淀粉、2％的淀粉修饰剂、2％的润滑剂、9％的纳米刚性粒子、45％的聚乙烯醇以及2％的增塑剂按比例配置并投加到搅拌容器中，加水后均匀搅拌至无颗粒状物；
2)混炼：将质量分数为49％的纸粉、13％的植物纤维以及38％的淀粉添加剂投加到混炼机中混炼2.6小时，所述的淀粉添加剂为上述步骤1)中所制得的淀粉添加剂；
3)将上述步骤2)混炼所得的产物通过双螺杆挤出机成型成薄片状即可得到制备纸杯杯体所用的可降解纸；
4)将质量分数为99.5％的PE母料和0.5％的双酚A双(磷酸二苯酯)或者Eco-one有机添加剂投加到混料机中均匀混合0.5小时形成混合料，其中PE母料为食品级PE母料；
5)将上述步骤4)中的混合料投入淋膜机中，淋膜于上述步骤3)中得到的可降解纸的内表面上，制得单面淋膜的可降解PE淋膜环保纸；
6)将上述步骤5)所制得的可降解PE淋膜环保纸进行图案或商标印刷后，经摸切机进行纸杯杯身和杯底的切割制备；
7)将上述步骤6)所制得的杯身和杯底经纸杯成型机成型后，即可制得可降解的环保纸杯。
在本实施例中，在上述步骤1)中，搅拌容器内的搅拌温度为80℃。
在本实施例中，所述在上述步骤1)中，在搅拌容器中加水配制浓度10％。
实施例2
一种可降解的环保纸杯，包括纸杯杯体和可降解PE膜，所述可降解PE膜附着在所述纸杯杯体的表面，具体附着在纸杯杯体的内表面上，所述纸杯杯体通过可降解纸加工制成；所述可降解纸包括以下质量分数的原料：纸粉40％、植物纤维10％、淀粉添加剂50％，且所述可降解纸中各个原料质量分数的总和为100％；所述可降解PE膜包括以下质量分数的原料：PE母料95％、塑料降解剂5％，且所述可降解PE膜中各原料质量分数的总和为100％。
在本实施例中，所述塑料降解剂为双酚A双(磷酸二苯酯)或Eco-one有机添加剂。
在本实施例中，所述淀粉添加剂包括以下质量分数的原料：木薯淀粉31％、淀粉修饰剂1％、润滑剂2％、纳米刚性粒子3％、聚乙烯醇60％、增塑剂3％，其各原料质量分数的总和为100％。
在本实施例中，所述润滑剂包括硬脂酸、硬脂酸钙、硬脂酸甘油酯、聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡和石蜡中的一种或几种；所述纳米刚性粒子的粒径为200～400nm，优选粒径为400nm，其包括纳米二氧化钛、纳米二氧化硅、纳米碳酸钙和超细滑石粉中的一种或者几种；所述淀粉修饰剂为聚己内酯；所述增塑剂包括邻苯二甲酸二辛脂或邻苯二甲酸二丁酯。
本发明还提供一种可降解的环保纸杯的制备方法，所述的制备方法包括以下步骤：
1)淀粉添加剂制备：将质量分数为31％的木薯淀粉、1％的淀粉修饰剂、2％的润滑剂、3％的纳米刚性粒子、60％的聚乙烯醇以及3％的增塑剂按比例配置并投加到搅拌容器中，加水后均匀搅拌至无颗粒状物；
2)混炼：将质量分数为40％的纸粉、10％的植物纤维以及50％的淀粉添加剂投加到混炼机中混炼2.6小时，所述的淀粉添加剂为上述步骤1)中所制得的淀粉添加剂；
3)将上述步骤2)混炼所得的产物通过双螺杆挤出机成型成薄片状即可得到制备纸杯杯体所用的可降解纸；
4)将质量分数为95％的PE母料和5％的双酚A双(磷酸二苯酯)或者Eco-one有机添加剂投加到混料机中均匀混合0.5小时形成混合料，其中PE母料为食品级PE母料；
5)将上述步骤4)中的混合料投入淋膜机中，淋膜于上述步骤3)中得到的可降解纸的内表面上，制得单面淋膜的可降解PE淋膜环保纸；
6)将上述步骤5)所制得的可降解PE淋膜环保纸进行图案或商标印刷后，经摸切机进行纸杯杯身和杯底的切割制备；
7)将上述步骤6)所制得的杯身和杯底经纸杯成型机成型后，即可制得可降解的环保纸杯。
在本实施例中，在上述步骤1)中，搅拌容器内的搅拌温度为80℃。
在本实施例中，所述在上述步骤1)中，在搅拌容器中加水配制浓度8％。
实施例3
一种可降解的环保纸杯，包括纸杯杯体和可降解PE膜，所述可降解PE膜附着在所述纸杯杯体的表面，具体附着在纸杯杯体的内表面上，所述纸杯杯体通过可降解纸加工制成；所述可降解纸包括以下质量分数的原料：纸粉60％、植物纤维15％、淀粉添加剂25％，且所述可降解纸中各个原料质量分数的总和为100％；所述可降解PE膜包括以下质量分数的原料：PE母料99％、塑料降解剂1％，且所述可降解PE膜中各原料质量分数的总和为100％。
在本实施例中，所述塑料降解剂为双酚A双(磷酸二苯酯)或Eco-one有机添加剂。
在本实施例中，所述淀粉添加剂包括以下质量分数的原料：木薯淀粉46％、淀粉修饰剂2％、润滑剂5％、纳米刚性粒子12％、聚乙烯醇30％、增塑剂5％，其各原料质量分数的总和为100％。
在本实施例中，所述润滑剂包括硬脂酸、硬脂酸钙、硬脂酸甘油酯、聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡和石蜡中的一种或几种；所述纳米刚性粒子的粒径为200～400nm，优选粒径为200nm，其包括纳米二氧化钛、纳米二氧化硅、纳米碳酸钙和超细滑石粉中的一种或者几种；所述淀粉修饰剂为聚己内酯；所述增塑剂包括邻苯二甲酸二辛脂或邻苯二甲酸二丁酯。
本发明还提供一种可降解的环保纸杯的制备方法，所述的制备方法包括以下步骤：
1)淀粉添加剂制备：将质量分数为46％的木薯淀粉、2％的淀粉修饰剂、5％的润滑剂、12％的纳米刚性粒子、30％的聚乙烯醇以及5％的增塑剂按比例配置并投加到搅拌容器中，加水后均匀搅拌至无颗粒状物；
2)混炼：将质量分数为60％的纸粉、15％的植物纤维以及25％的淀粉添加剂投加到混炼机中混炼2.6小时，所述的淀粉添加剂为上述步骤1)中所制得的淀粉添加剂；
3)将上述步骤2)混炼所得的产物通过双螺杆挤出机成型成薄片状即可得到制备纸杯杯体所用的可降解纸；
4)将质量分数为99％的PE母料和1％的双酚A双(磷酸二苯酯)或者Eco-one有机添加剂投加到混料机中均匀混合0.5小时形成混合料，其中PE母料为食品级PE母料；
5)将上述步骤4)中的混合料投入淋膜机中，淋膜于上述步骤3)中得到的可降解纸的内表面上，制得单面淋膜的可降解PE淋膜环保纸；
6)将上述步骤5)所制得的可降解PE淋膜环保纸进行图案或商标印刷后，经摸切机进行纸杯杯身和杯底的切割制备；
7)将上述步骤6)所制得的杯身和杯底经纸杯成型机成型后，即可制得可降解的环保纸杯。
在本实施例中，在上述步骤1)中，搅拌容器内的搅拌温度为80℃。
在本实施例中，所述在上述步骤1)中，在搅拌容器中加水配制浓度12％。
实施例4
一种可降解的环保纸杯，包括纸杯杯体和可降解PE膜，所述可降解PE膜附着在所述纸杯杯体的表面，具体附着在纸杯杯体的内表面和外表面，所述纸杯杯体通过可降解纸加工制成；所述可降解纸包括以下质量分数的原料：纸粉60％、植物纤维15％、淀粉添加剂25％，且所述可降解纸中各个原料质量分数的总和为100％；所述可降解PE膜包括以下质量分数的原料：PE母料99％、塑料降解剂1％，且所述可降解PE膜中各原料质量分数的总和为100％。
在本实施例中，所述塑料降解剂为双酚A双(磷酸二苯酯)或Eco-one有机添加剂。
在本实施例中，所述淀粉添加剂包括以下质量分数的原料：木薯淀粉46％、淀粉修饰剂2％、润滑剂5％、纳米刚性粒子12％、聚乙烯醇30％、增塑剂5％，其各原料质量分数的总和为100％。
在本实施例中，所述润滑剂包括硬脂酸、硬脂酸钙、硬脂酸甘油酯、聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡和石蜡中的一种或几种；所述纳米刚性粒子的粒径为200～400nm，优选粒径为200nm，其包括纳米二氧化钛、纳米二氧化硅、纳米碳酸钙和超细滑石粉中的一种或者几种；所述淀粉修饰剂为聚己内酯；所述增塑剂包括邻苯二甲酸二辛脂或邻苯二甲酸二丁酯。
本发明还提供一种可降解的环保纸杯的制备方法，所述的制备方法包括以下步骤：
1)淀粉添加剂制备：将质量分数为46％的木薯淀粉、2％的淀粉修饰剂、5％的润滑剂、12％的纳米刚性粒子、30％的聚乙烯醇以及5％的增塑剂按比例配置并投加到搅拌容器中，加水后均匀搅拌至无颗粒状物；
2)混炼：将质量分数为60％的纸粉、15％的植物纤维以及25％的淀粉添加剂投加到混炼机中混炼2.6小时，所述的淀粉添加剂为上述步骤1)中所制得的淀粉添加剂；
3)将上述步骤2)混炼所得的产物通过双螺杆挤出机成型成薄片状即可得到制备纸杯杯体所用的可降解纸；
4)将质量分数为99％的PE母料和1％的双酚A双(磷酸二苯酯)或者Eco-one有机添加剂投加到混料机中均匀混合0.5小时形成混合料，其中PE母料为食品级PE母料；
5)将上述步骤4)中的混合料投入淋膜机中，淋膜于上述步骤3)中得到的可降解纸的内表面和外表面上，制得双面淋膜的可降解PE淋膜环保纸；
6)将上述步骤5)所制得的可降解PE淋膜环保纸进行图案或商标印刷后，经摸切机进行纸杯杯身和杯底的切割制备；
7)将上述步骤6)所制得的杯身和杯底经纸杯成型机成型后，即可制得可降解的环保纸杯。
在本实施例中，在上述步骤1)中，搅拌容器内的搅拌温度为80℃。
在本实施例中，所述在上述步骤1)中，在搅拌容器中加水配制浓度12％。
对比例
将超市里普通的一次性纸杯作为对比例，并与通过上述实施例1～4中的方法所制得的可降解的环保纸杯同时进行降解实验，其中实验按照标准GB/T
20197-2006的规定进行，并得到下列表1所示的实验结果：
表1为实施例1～3与对比例的降解实验的降解结果对比情况
从上述表1可以看出，通过本发明实施例1～3所述方法制得的可降解的环保纸杯，在其土埋30天时失重比例在14.06～18.84％之间，高于超市中普通一次性纸杯11.1％的降解失重率；在其土埋60天时失重比例在28.51～34.22％之间，高于超市中普通一次性纸杯17.72％的降解失重率；在其土埋120天时失重比例在60.93～69.35％之间，显著高于超市中普通一次性纸杯30.53％的降解失重率；在其土埋180天时失重比例在78.21～86.86％之间，明显高于超市中普通一次性纸杯49.48％的降解失重率；综上可以看出，通过本发明所述方法制得的可降解的环保纸杯在降解性能上具有显著优势，降解速度明显提高。另外，通过实施例3和实施例4的对比可以知道，单面淋膜的可降解纸制备的纸杯的降解效果要优于双面淋膜的可降解纸制备的纸杯。
以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (9)

1.一种可降解的环保纸杯，其特征在于：包括纸杯杯体和可降解PE膜，所述可降解PE膜附着在所述纸杯杯体的表面，所述纸杯杯体通过可降解纸加工制成；所述可降解纸包括以下质量分数的原料：纸粉40～60％、植物纤维10～15％、淀粉添加剂25～50％，且所述可降解纸中各个原料质量分数的总和为100％；所述可降解PE膜包括以下质量分数的原料：PE母料95～99.5％、塑料降解剂0.5～5％，且所述可降解PE膜中各原料质量分数的总和为100％。
2.根据权利要求1所述的一种可降解的环保纸杯，其特征在于：所述塑料降解剂为双酚A双(磷酸二苯酯)或Eco-one有机添加剂。
3.根据权利要求1所述的一种可降解的环保纸杯，其特征在于：所述的可降解纸包括以下质量分数的原料：纸粉49％、植物纤维13％、淀粉添加剂38％；所述的可降解PE膜包括以下质量分数的原料：PE母料99％、塑料降解剂1％。
4.根据权利要求1所述的一种可降解的环保纸杯，其特征在于：所述淀粉添加剂包括以下质量分数的原料：木薯淀粉30～50％、淀粉修饰剂1～2％、润滑剂2～5％、纳米刚性粒子3～15％、聚乙烯醇30％～60％、增塑剂3～5％，其各原料质量分数的总和为100％。
5.根据权利要求4所述的一种可降解的环保纸杯，其特征在于：所述淀粉添加剂包括以下质量分数的原料：木薯淀粉40％、淀粉修饰剂2％、润滑剂2％、纳米刚性粒子9％、聚乙烯醇45％、增塑剂2％。
6.根据权利要求4所述的一种可降解的环保纸杯，其特征在于：所述润滑剂包括硬脂酸、硬脂酸钙、硬脂酸甘油酯、聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡和石蜡中的一种或几种；
所述纳米刚性粒子包括纳米二氧化钛、纳米二氧化硅、纳米碳酸钙和超细滑石粉中的一种或者几种；
所述淀粉修饰剂为聚己内酯；
所述增塑剂包括邻苯二甲酸二辛脂或邻苯二甲酸二丁酯。
7.一种可降解的环保纸杯的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
1)淀粉添加剂制备：将质量分数为30～50％的木薯淀粉、1～2％的淀粉修饰剂、2～5％的润滑剂、3～15％的纳米刚性粒子、30～60％的聚乙烯醇以及3～5％的增塑剂按比例配置并投加到搅拌容器中，加水后均匀搅拌至无颗粒状物；
2)混炼：将质量分数为40～60％的纸粉、10～15％的植物纤维以及25～50％的淀粉添加剂投加到混炼机中混炼2.6小时，所述的淀粉添加剂为上述步骤1)中所制得的淀粉添加剂；
3)将上述步骤2)混炼所得的产物通过双螺杆挤出机成型成薄片状即可得到制备纸杯杯体所用的可降解纸；
4)将质量分数为95～99.5％的PE母料和0.5～5％的双酚A双(磷酸二苯酯)或者Eco-one有机添加剂投加到混料机中均匀混合0.5小时形成混合料；
5)将上述步骤4)中的混合料投入淋膜机中，淋膜于上述步骤3)中得到的可降解纸上，制得可降解PE淋膜环保纸；
6)将上述步骤5)所制得的可降解PE淋膜环保纸进行图案或商标印刷后，经摸切机进行纸杯杯身和杯底的切割制备；
7)将上述步骤6)所制得的杯身和杯底经纸杯成型机成型后，即可制得可降解的环保纸杯。
8.根据权利要求7所述的可降解的环保纸杯的制备方法，其特征在于：在上述步骤1)中，搅拌容器内的搅拌温度为80℃。
9.根据权利要求7所述的可降解的环保纸杯的制备方法，其特征在于：在上述步骤1)中，在搅拌容器中加水配制浓度8～12％。
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