CN113562284A - 一种食品级包装纸桶 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种食品级包装纸桶；基于环保健康的考虑，发明人放弃了PE淋膜纸，采用了食品级防油白卡纸材料作为纸基材，且桶身的接缝部分的纸基材的内表面涂布水性聚丙烯酸酯乳液；发明人发现当采用玻璃化转变温度范围为‑25℃～‑10℃、且固含量为40％～50％的水性聚丙烯酸酯乳液，且所述乳液中所含有的水性聚丙烯酸酯的数均分子量为70000～80000时，以食品级防油白卡纸材料作为纸基材的包装纸桶的粘合成型效果较好，承重能力也较好，并且打浆性较好，包装纸桶回收后可以直接打浆成原料再循环利用。
Description
技术领域
本发明涉及一种食品级包装纸桶，属于食品级纸质包装品技术领域。
背景技术
关于食物的包装用纸，如包装纸盒或纸桶等，在生活中随处可见。最为常见的就是肯德基、麦当劳等一些快餐品牌，将纸桶作为薯条、油条、炸鸡等油炸类快餐食品的包装载体。这类包装用纸，对于产品的保质并无要求，在应用于包装油炸类食品时，在包装纸的功能性上满足具有一定的防油性即可。
目前现有技术中的食品包装用纸，特别是应用于包装油炸类食品的包装纸，一般会在纸质载体的内表面敷设一层PE淋膜纸。但正因为内表面的这层厚厚的PE淋膜纸，不仅导致包装纸的降解性差，丢弃后难以降解，并且也难以被回收打浆循环使用；从而造成资源的浪费，丢弃在自然界也会对环境造成较大污染。
为此，本领域技术人员希望能够开发出环保型的食品级包装纸桶，替代现有的PE淋膜纸桶。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明一方面提供了一种食品级包装纸桶，其桶身与桶底合围成型，所述桶身通过其接缝部分在合围成型的过程中热封粘合成型，其中，
所述桶身采用食品级防油白卡纸材料作为纸基材；
所述桶身的接缝部分，其纸基材的内表面涂布水性聚丙烯酸酯乳液；
所述水性聚丙烯酸酯乳液的玻璃化转变温度范围为-25℃～-10℃；
所述水性聚丙烯酸酯乳液的固含量为40％～50％，所述乳液中所含有的水性聚丙烯酸酯的数均分子量为70000～80000。
优选的，所述的食品级防油白卡纸材料选择250～350gsm、防油等级大于6级的产品。
优选的，所述水性聚丙烯酸酯乳液，其原料配方包含：
丙烯酸丁酯18～25份
丙烯酸乙酯16～21份
丙烯酸6～10份
甲基丙烯酸0.8～1.2份
乳化剂0.6～1.2份
引发剂0.1～0.4份
去离子水45～55份；
所述原料配方总重量以100份计。
优选的，所述乳化剂为十二烷基苯磺酸钠，所述引发剂为过硫酸铵。
优选的，所述水性聚丙烯酸酯乳液的制备方法包括以下步骤：
步骤a)：将所述丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸和甲基丙烯酸按照所述原料配方的比例在乳化缸内混合，加入30％wt～80％wt的所述乳化剂，加入0.5％wt～5％wt的所述去离子水进行预乳化，制得预乳化单体液；
步骤b)：向反应釜中加入剩余的所述乳化剂和剩余的所述去离子水，搅拌并升温至85～90℃，抽真空除去氧气，之后再用氮气破真空；
步骤c)：将所述步骤a)制得的预乳化单体液的5wt％～12wt％加入至所述反应釜中，搅拌，加入所述引发剂进行种子聚合；
步骤d)：保持在85～90℃的温度，向所述反应釜滴加剩余的所述预乳化单体液进行反应；
步骤e)：待所述步骤d)反应完全后，降温至25～50℃的温度，再加入氨水调节pH至7～8，分散后制备获得所述水性聚丙烯酸酯乳液。
优选的，在所述步骤e)中，还加入了添加剂组合物，以所述原料配方总重量100份计，所述添加剂组合物包括0.04～0.06重量份的消泡剂、0.08～0.12重量份的流平剂和4～6重量份的蜡乳液。
优选的，通过柔印机将制备获得的所述水性聚丙烯酸酯乳液涂布在所述桶身的接缝部分的纸基材内表面。
优选的，所述柔印机的涂布网纹辊设置为300～400线，涂布量为3g/㎡。
优选的，所述桶身的接缝部分包括侧边接缝部分和底边接缝部分；所述侧边接缝部分的热封成型温度为180℃～220℃，所述底边接缝部分的热封成型温度为260～300℃。
优选的，所述桶身的接缝部分在热封粘合成型的过程中还辅助了超声波粘合工艺。
本发明的食品级包装纸桶，基于环保健康的考虑，发明人放弃了PE淋膜纸，采用了食品级防油白卡纸材料作为纸基材，且桶身的接缝部分的纸基材的内表面涂布水性聚丙烯酸酯乳液；发明人发现当采用玻璃化转变温度范围为-25℃～-10℃、且固含量为40％～50％的水性聚丙烯酸酯乳液，且所述乳液中所含有的水性聚丙烯酸酯的数均分子量为70000～80000时，以食品级防油白卡纸材料作为纸基材的包装纸桶的粘合成型效果较好，承重能力也较好，并且打浆性较好，包装纸桶回收后可以直接打浆成原料再循环利用。
具体实施方式
在本发明的一个具体实施方案中，提供了一种食品级包装纸桶，其桶身与桶底合围成型，所述桶身通过其接缝部分在合围成型的过程中热封粘合成型，其中，
所述桶身和所述桶底均采用食品级防油白卡纸材料作为纸基材；
所述桶身的接缝部分，其纸基材的内表面涂布水性聚丙烯酸酯乳液；
所述水性聚丙烯酸酯乳液的玻璃化转变温度范围为-25℃～-10℃；
所述水性聚丙烯酸酯乳液的固含量为40％～50％，所述乳液中所含有的水性聚丙烯酸酯的数均分子量为70000～80000。
如上述背景技术部分所阐述了，现有技术中PE淋膜纸对于环境不友好，本领域技术人员希望开发出环保型的食品级包装纸。
本申请的发明人放弃在纸质载体上覆PE淋膜的方式，并尝试着直接采用食品级防油白卡纸材料作为纸基材，并且基于环保健康的考虑，纸基材上与食物直接接触的部分不覆膜、不做涂层。
然而，在具体的包装纸桶的应用开发过程中遇到一些棘手的技术问题。与一般的包装纸袋和纸盒不同，包装纸桶需要将桶身材料与桶底材料合围成型，具体来说，桶身材料的侧边接缝部分粘合成型获得桶身结构，桶身材料的底边接缝部分与桶底材料粘合成型获得桶底结构。纸基材的选择、桶身材料自身的粘合情况以及桶身材料与桶底材料的粘合情况，直接决定了包装纸桶的成型性和承重能力。特别是，本申请的发明人在研发的过程中发现，若桶身材料与桶底材料均在采用食品级防油白卡纸材料作为纸基材，桶身的接缝部分(侧边接缝部分和底边接缝部分)的成型难度很高。发明人尝试着在桶身的接缝部分(侧边接缝部分和底边接缝部分)涂布热封涂层材料，通过热封粘合成型的工艺实现桶身和桶底的合围成型，但发现以食品级防油白卡纸材料作为纸基材的包装纸桶，对于接缝部分的热封粘合条件非常苛刻，其中最为重要的是热封涂层材料的选择。发明人尝试了大量的环保型配方的热封涂层材料，最终选择了水性聚丙烯酸酯乳液；发现当采用玻璃化转变温度范围为-25℃～-10℃、且固含量为40％～50％的水性聚丙烯酸酯乳液，且所述乳液中所含有的水性聚丙烯酸酯的数均分子量为70000～80000时，以食品级防油白卡纸材料作为纸基材的包装纸桶的粘合成型效果较好，承重能力也较好，并且打浆性较好，包装纸桶回收后可以直接打浆成原料再循环利用。
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。
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)。
实施例1
实施例1的食品级包装纸桶，其桶身与桶底合围成型。
关于桶身和桶底材料的选择，在本发明的一个具体实施方案中，桶身材料和桶底材料均采用食品级防油白卡纸材料作为纸基材。具体在本实施例中，桶身和桶底的纸基材所采用的食品级防油白卡纸材料选择的是305gsm、防油等级大于6级的产品，具体的，305gsm的红塔的防油白卡纸，测试其防油等级＞6级，满足油炸类食品包装要求。
在本发明的一个具体实施方案中，桶身通过其接缝部分在合围成型的过程中热封粘合成型；桶身的接缝部分，其纸基材的内表面涂布水性聚丙烯酸酯乳液；水性聚丙烯酸酯乳液的玻璃化转变温度范围为-25℃～-10℃；水性聚丙烯酸酯乳液的固含量为40％～50％，所述乳液中所含有的水性聚丙烯酸酯的数均分子量为70000～80000。
实施例1的食品级包装纸桶，采用下述方法制备而成。
一、制备水性聚丙烯酸酯乳液；
水性聚丙烯酸酯乳液的原料配方，包含：
丙烯酸丁酯22份
丙烯酸乙酯18份
丙烯酸8份
甲基丙烯酸1份
乳化剂1份
引发剂0.2份
去离子水50份；
所述原料配方总重量以100份计。
乳化剂和引发剂，本领域技术人员可以选择制备水性聚丙酸酯乳液的乳化剂和引发剂。具体在本实施例中，乳化剂选择十二烷基苯磺酸钠，引发剂选择过硫酸铵。
水性聚丙烯酸酯乳液的制备步骤如下：
步骤a)：将上述丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸和甲基丙烯酸按照上述原料配方的比例在乳化缸内混合，加入60wt％的乳化剂(0.6份)，加入2wt％的去离子水(1份)进行预乳化，制得预乳化单体液；
步骤b)：向反应釜中加入剩余的乳化剂(0.4份)和剩余的去离子水(40份)，搅拌并升温至75～90℃，抽真空除去氧气，之后再用氮气破真空；
步骤c)：将步骤a)制得的预乳化单体液的8wt％加入至反应釜中，搅拌，加入引发剂(0.2份)进行种子聚合；
步骤d)：保持在75～90℃的温度，向反应釜滴加剩余的预乳化单体液进行反应；
步骤e)：待步骤d)反应完全后，降温至25～50℃的温度，再加入氨水(约0.4份)调节pH至7～8，分散后制备获得水性聚丙烯酸酯乳液。
在本发明的一个具体实施方案中，还加入了添加剂组合物，以原料配方总重量100份计，添加剂组合物包括0.04～0.06重量份的消泡剂、0.08～0.12重量份的流平剂和4～6重量份的蜡乳液。
具体在本实施例中，以原料配方总重量100份计，添加剂组合物包括0.05份消泡剂、0.1份流平剂和5份蜡乳液；其中，消泡剂和流平剂采用市面上的常规产品；其中，蜡乳液为食品级棕榈蜡乳，其加入能够改善水性聚丙烯酸酯乳液的高温反粘性能。
具体在本实施例中，加入氨水调节pH至7～8，再加入添加剂组合物，分散约20分钟后，制备获得水性聚丙烯酸酯乳液；经检测，该水性聚丙烯酸酯乳液的玻璃化转变温度范围约为-15℃，固含量约为43％；该乳液中所含有的水性聚丙烯酸酯的数均分子量约为74000。
二、涂布工艺
将上述制备获得的水性聚丙烯酸酯乳液，涂布到305gsm的红塔的防油白卡纸。
采用柔印机对纸基材(桶身的接缝部分的纸基材内表面)进行涂布。
柔印机为购自北人富士公司的窄幅柔印机10520。
桶身的接缝部分包括侧边接缝部分和底边接缝部分。柔印机的两个局部涂布单元的网纹辊均为300线，涂布量约3g/㎡，烘干温度设置约180℃，速度可达到80-120m/min(可满足正常生产)，桶身的纸基材在线模切获得每一个桶身的片材。
桶底材料，无需涂布，直接采用305gsm的红塔的防油白卡纸，在线模切获得每一个桶底的片材。
三、制桶工艺
桶身片材与桶底片材，热封粘合成型。
桶身的侧边接缝部分的热封成型温度为180℃～220℃，实现桶身部分的合围成型；
桶身的底边接缝部分(与桶底)的热封成型温度为260～300℃。
具体在本实施例中，在热封粘合成型的过程中还辅助了超声波粘合工艺，超声波作用时间为0.22～0.28s。
效果数据
下面通过将上述实施例1制备获得的食品级包装纸桶与市面上的PE淋膜纸桶进行产品性能的测试；
食品级包装纸桶与市面上的PE淋膜纸桶(肯德基全家福纸桶)，具有相同尺寸规格、相同的重量。
测试项目包括成型性、承重性、耐油性和打浆性。
测试方法简述如下：
(1)成型性，在光线充足的自然光或标准光源下，以距眼20-30cm目测，产品的桶口卷边正常，桶身热封正常，无明显漏封情况，底部成型无瑕疵，无漏封出现
(2)承重性：纸桶倒扣于在桌面上，将1KG砝码放置于底部上，10min后观察纸桶底部是否有脱落；将实物(将肯德基的炸鸡500g)放置于纸桶中，置于80℃烘箱中，30min后观察纸桶底部是否有脱落；
(3)耐油性，采用国际公认的防油等级测试；
(4)打浆性，取20克纸质试样初步撕碎，放入粉碎机中粉碎2分钟，将粉碎好的纸粉加入到装有500ml纯水的容器中，初步搅拌润湿纸粉，静置浸泡8小时；用高速分散机以5000rmp的速度分散浸泡过的纸粉溶液5分钟，停止分散搅拌后观测和手摸水溶液中是否有成块壮未分散的物质，如有块状物质则说明测试物的打浆性差；反之，这说明测试物的打浆性好。
上述测试的结果参见下表1。
表1
从上表1的测试结果可以看出，本发明实施例1的食品级包装纸桶，与现有技术的PE淋膜纸桶相比，在成型性，以及防油性和底部承重等功能性方面大致相当，但本发明实施例1的食品级包装纸桶在使用的材料上更为环保，并且打浆性能好，包装纸桶回收后能够直接打浆成原料再循环利用；在回收性和成本方面显著优于现有技术的现有技术的PE淋膜纸桶。
更为重要的是，基于环保健康的考虑，发明人放弃在纸质载体上覆PE淋膜的方式，并尝试着直接采用食品级防油白卡纸材料作为纸基材；然而，发现以食品级防油白卡纸材料作为纸基材的包装纸桶，对于接缝部分的热封粘合条件非常苛刻，其中最为重要的是热封涂层材料的选择。发明人尝试了大量的环保型配方的热封涂层材料，最终选择了水性聚丙烯酸酯乳液。
对于实施例1的第一部分的水性聚丙烯酸酯乳液的制备方法，发明人调节了制备过程的各个步骤的参数，获得了不同玻璃化转变温度、固含量和数均分子量范围的水性聚丙烯酸酯乳液，并且进行了后续的涂布、制桶和各个检测项目；发明人发现当采用玻璃化转变温度范围为-25℃～-10℃、且固含量为40％～50％的水性聚丙烯酸酯乳液，且所述乳液中所含有的水性聚丙烯酸酯的数均分子量为70000～80000时，以食品级防油白卡纸材料作为纸基材的包装纸桶的粘合成型效果较好，承重能力也较好，并且打浆性较好，包装纸桶回收后可以直接打浆成原料再循环利用。
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。
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。
Claims (10)
1.一种食品级包装纸桶，其桶身与桶底合围成型，所述桶身通过其接缝部分在合围成型的过程中热封粘合成型，其特征在于：
所述桶身和所述桶底均采用食品级防油白卡纸材料作为纸基材；
所述桶身的接缝部分，其纸基材的内表面涂布水性聚丙烯酸酯乳液；
所述水性聚丙烯酸酯乳液的玻璃化转变温度范围为-25℃～-10℃；
所述水性聚丙烯酸酯乳液的固含量为40％～50％，所述乳液中所含有的水性聚丙烯酸酯的数均分子量为70000～80000。
2.如权利要求1所述的食品级包装纸桶，其特征在于：
所述的食品级防油白卡纸材料选择305gsm、防油等级大于6级的产品。
3.如权利要求2所述的食品级包装纸桶，其特征在于：
所述水性聚丙烯酸酯乳液，其原料配方包含：
丙烯酸丁酯18～25份
丙烯酸乙酯16～21份
丙烯酸6～10份
甲基丙烯酸0.8～1.2份
乳化剂0.6～1.2份
引发剂0.1～0.4份
去离子水45～55份；
所述原料配方总重量以100份计。
4.如权利要求3所述的食品级包装纸桶，其特征在于：
所述乳化剂为十二烷基苯磺酸钠，所述引发剂为过硫酸铵。
5.如权利要求4所述的食品级包装纸桶，其特征在于：
所述水性聚丙烯酸酯乳液的制备方法包括以下步骤：
步骤a)：将所述丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸和甲基丙烯酸按照所述原料配方的比例在乳化缸内混合，加入30％wt～80％wt的所述乳化剂，加入0.5％wt～5％wt的所述去离子水进行预乳化，制得预乳化单体液；
步骤b)：向反应釜中加入剩余的所述乳化剂和剩余的所述去离子水，搅拌并升温至75～90℃，抽真空除去氧气，之后再用氮气破真空；
步骤c)：将所述步骤a)制得的预乳化单体液的5wt％～12wt％加入至所述反应釜中，搅拌，加入所述引发剂进行种子聚合；
步骤d)：保持在75～90℃的温度，向所述反应釜滴加剩余的所述预乳化单体液进行反应；
步骤e)：待所述步骤d)反应完全后，降温至25～50℃的温度，再加入氨水调节pH至7～8，分散后制备获得所述水性聚丙烯酸酯乳液。
6.如权利要求5所述的食品级包装纸桶，其特征在于：
在所述步骤e)中，还加入了添加剂组合物，以所述原料配方总重量100份计，所述添加剂组合物包括0.04～0.06重量份的消泡剂、0.08～0.12重量份的流平剂和4～6重量份的蜡乳液。
7.如权利要求5所述的食品级包装纸桶，其特征在于：
通过柔印机将制备获得的所述水性聚丙烯酸酯乳液涂布在所述桶身的接缝部分的纸基材内表面。
8.如权利要求7所述的食品级包装纸桶，其特征在于：
所述柔印机的涂布网纹辊设置为300～400线，涂布量为3g/㎡。
9.如权利要求8所述的食品级包装纸桶，其特征在于：
所述桶身的接缝部分包括侧边接缝部分和底边接缝部分；
所述侧边接缝部分的热封成型温度为180℃～220℃，
所述底边接缝部分的热封成型温度为260～300℃。
10.如权利要求9所述的食品级包装纸桶，其特征在于：
所述桶身的接缝部分在热封粘合成型的过程中还辅助了超声波粘合工艺。
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