1.本发明涉及一种纸浆模塑餐盒表面斑点涂覆液及其制备、应用。


背景技术：

2.纸浆模塑餐盒，主要通过模具对一定浓度的浆料(甘蔗、玉米秸秆和竹等植物纤维)经真空吸附成型、烘干、再经深加工制成的可代替金属或塑料的餐具，具有环保卫生、无毒无害、可降解堆肥等优点，广泛应用于食品行业的包装与日常使用。
3.浆料中的纤维在吸附成型过程中容易受模具微型吸排气孔的影响而发生残留，在往复吸附加热烘干过程中于微型吸排气孔处形成炭化现象，存在的炭化点在压制定型过程中附着到纸浆模塑餐盒表面形成斑点，导致残次品降低成品率。现有条件下主要通过回收再制造加以解决，但这一做法涉及粉碎、制浆、吸附成型以及烘干等步骤，过程较为复杂且成本较高，不利于前述问题解决。
4.受涂改液启发，以纸浆模塑餐盒原材料(甘蔗、玉米秸秆和竹等植物纤维纸板)颗粒物作为覆盖物与水性涂料进行复合并加以改性制备涂覆液，用于遮盖纸浆模塑餐盒表面斑点，具有良好的亲和性和环境友好性，是一种行之有效的做法。目前，该方法尚未见诸报道。


技术实现要素：

5.本发明提供了一种纸浆模塑餐盒表面斑点涂覆液及其制备、应用，可以有效解决上述问题。
6.本发明是这样实现的：
7.本发明提供一种纸浆模塑餐盒表面斑点涂覆液的制备方法，包括以下步骤：
8.(1)将植物纤维纸板粉碎并过筛得到微颗粒物，然后将微颗粒物用质量分数为75～95％的乙醇溶液进行溶解分散，并过滤得到滤液；
9.(2)将所述滤液旋转蒸发得到浓缩液，其中，旋转蒸发的温度为75～90℃；
10.(3)将所述浓缩液与水性涂料在常温下搅拌混合，随后加入消光粉、增粘剂进一步搅拌混合得到混合浆料；
11.(4)将所述混合浆料加入固化剂、消泡剂并搅拌混合得到涂覆液。
12.本发明进一步提供一种纸浆模塑餐盒表面斑点涂覆液，所述纸浆模塑餐盒表面斑点涂覆液为通过上述方法获得。
13.本发明进一步提供一种上述的纸浆模塑餐盒表面斑点涂覆液在纸浆模塑餐盒表面斑点消除的应用。
14.本发明至少具有如下有益效果：
15.(1)遮盖效果良好，涂覆层与周围色泽一致。本发明中采用纸浆模塑餐盒所用原材料纤维纸板微颗粒作为覆盖物，与基材具有同源性，遮盖效果良好，涂覆层色泽与纸浆模塑餐盒表面相近或一致，涂覆前后光泽度差绝对值小于1gu，基本分布在0.3～0.5gu之间；白
度差绝对值小于2％，基本分布在0.6～1.1％。此外，纤维纸板微颗粒尺寸较小，涂覆层表面无毛糙质感。
16.(2)耐热水热油，与纸浆模塑餐盒附着力好。本发明采用的水性涂料具有防水耐高温等特点，制备的涂覆液形成的涂覆层具有良好的阻隔作用，在热水热油浸泡处理下不发生阴渗、渗漏和变形。与此同时，水性涂料富含大量亲水基团与纸浆模塑餐盒表面具有良好的亲和性，加上增粘剂的协同作用，使得涂覆层与纸浆模塑餐盒之间形成良好的附着力，基本维持在0～1级。
17.(3)无刺激性气味，绿色安全环保。本发明中所用涂料为水性环保涂料，以水作为溶剂避免了有机溶剂的刺激性气味，纸浆模塑餐盒涂层无甲醛迁移量检出。
18.另外，本发明所用原材料来源广泛，制备工艺过程简单便捷，可操作性强，易于实现。
附图说明
19.为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
20.图1是本发明实施例提供的纸浆模塑餐盒表面斑点涂覆液使用前后的对比图。
具体实施方式
21.为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
22.在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
23.水性聚氨酯乳液选用广州海豚新材料有限公司的dolphin-1352型号的水性聚氨酯乳液。水性丙烯酸乳液选用广州海豚新材料有限公司的dolphin-1822型号的水性丙烯酸乳液。水性环氧乳液选用美国陶氏化学有限公司的derwb-3002型号的水性环氧乳液。
24.二氧化硅选用浙江一诺生物科技有限公司生产的食品级二氧化硅。滑石粉选用选用浙江一诺生物科技有限公司生产的食品级滑石粉。碳酸钙选用盛达生物科技有限公司生产的食品级碳酸钙。
25.黄原胶选用河南万邦化工科技有限公司生产的高粘食品级黄原胶。羧甲基纤维素
钠选用河南万邦化工科技有限公司生产的高粘食品级羧甲基纤维素钠。羟乙基纤维素选用河南万邦化工科技有限公司生产的高粘食品级羟乙基纤维素。
26.参照图1所示，本发明实施例提供一种纸浆模塑餐盒表面斑点涂覆液的制备方法，包括以下步骤：
27.(1)将植物纤维纸板粉碎并过筛得到微颗粒物，然后将微颗粒物用质量分数为75～95％的乙醇溶液进行溶解分散，并过滤得到滤液；
28.(2)将所述滤液旋转蒸发得到浓缩液，其中，旋转蒸发的温度为75～90℃；
29.(3)将所述浓缩液与水性涂料在常温下搅拌混合，随后加入消光粉、增粘剂进一步搅拌混合得到混合浆料；
30.(4)将所述混合浆料加入固化剂、消泡剂并搅拌混合得到涂覆液。
31.在步骤(1)中，所述植物纤维纸板优选的采用甘蔗纤维纸板、秸秆纤维纸板、竹纤维纸板中的至少一种。一方面，这些纤维纸板与纸浆模塑餐盒的基材具有同源性，可以形成良好的附着以及遮盖性能。另一方面，这些纤维纸板在破碎后分散均匀性提高，可以均匀分散在乙醇中从而避免团聚造成涂覆后在表面产生毛糙质感。优选的，将植物纤维纸板裁成面积≤10cm2小碎片，然后采用破碎机进行粉碎，最后过网筛目数≥400目的筛网，形成微颗粒物，该微颗粒物在乙醇中可以实现良好的均匀分散。所述破碎机包括流化床气流粉碎机、磨盘研磨机、球磨粉碎机中的至少一种，在此不做限制。
32.所述微颗粒物用质量分数为75～95％的乙醇溶液进行溶解分散的步骤包括：
33.将所述微颗粒物用质量分数为75～95％的乙醇按照质量比1:3～5进行溶解。
34.可以理解，当乙醇质量过少，难以形成均一分散；当乙醇质量过多，后续需要旋转蒸发的时间越长。在其中一个实施例中，将所述微颗粒物用质量分数为75～95％的乙醇按照质量比1:4进行溶解分散，其在10分钟左右就可以将所述微颗粒物形成均一分散液。
35.在步骤(2)中，可以通过旋转蒸发仪将所述滤液进行旋转蒸发。所述旋转蒸发的温度过低导致乙醇无法实现蒸发；当温度过高，容易导致微颗粒物发生团聚沉降。优选的，旋转蒸发的温度为80～85℃。所述旋转蒸发的转速不限，可以为50～200rpm。在其中一个实施例中，旋转蒸发的温度约为82℃，转速为100rpm。通过旋转蒸发，使所述浓缩液中的固含量达到60～85％。实验证明，固含量过低会影响附着力；浓度过高则会产生毛糙质感。优选的，通过旋转蒸发，使所述浓缩液中的固含量达到70～80％。
36.在步骤(3)及(4)中，各组分按照重量份数比混合：水性涂料40～60份重量、浓缩液20～40份重量、固化剂5～20份重量、消光粉2～5份重量、增粘剂0.5～3份重量、消泡剂0.2～2份重量。其中，所述水性涂料包括水性聚氨酯乳液、水性丙烯酸乳液、水性环氧乳液中的至少一种。所述消光粉包括食品级二氧化硅、食品级滑石粉、食品级碳酸钙中的至少一种。作为进一步改进的，所述增粘剂包括食品级黄原胶、食品级羧甲基纤维素钠、食品级羟乙基纤维素中的至少一种。作为进一步改进的，所述固化剂包括水性异氰酸酯、水性氨基树脂、水性腰果酚改性聚酰胺树脂中的至少一种。作为进一步改进的，所述消泡剂包括聚二甲基硅氧烷乳液、辛葵酸甘油酯、聚氧丙烯氧化乙烯甘油醚中的至少一种。
37.本发明实施例进一步提供一种纸浆模塑餐盒表面斑点涂覆液，所述纸浆模塑餐盒表面斑点涂覆液为通过上述方法获得。
38.本发明实施例进一步提供一种上述的纸浆模塑餐盒表面斑点涂覆液在纸浆模塑
餐盒表面斑点消除的应用。将所述纸浆模塑餐盒表面斑点涂覆液涂覆与所述纸浆模塑餐盒的表面，形成0.1mm～2mm厚度的涂覆层，然后将所述涂覆层烘干或自然晾干形成。
39.实施例1
40.(1)将甘蔗纤维纸板裁成面积4cm2小碎片，采用流化床气流粉碎机进行粉碎，粉碎物通过600目网筛筛选得到微颗粒物，将微颗粒物用质量分数为75％的乙醇溶液进行溶解分散，采用纱布过滤得到滤液；
41.(2)采用旋转蒸发仪将步骤(1)中得到的滤液进行旋转蒸发，温度82℃，转速60rpm，得到固含量为65％的浓缩液；
42.(3)将步骤(2)中得到的浓缩液与水性聚氨酯乳液在常温下搅拌5min，转速400rpm，随后加入食品级二氧化硅、食品级黄原胶进一步搅拌6min，转速200rpm，得到混合浆料；
43.(4)将步骤(3)中得到的混合浆料加入水性异氰酸酯、聚二甲基硅氧烷乳液并搅拌3min，转速200rpm，得到涂覆液。
44.所述的各组分重量百分比计：水性聚氨酯乳液50％、浓缩液27％、水性异氰酸酯15％、食品级二氧化硅5％、食品级黄原胶1％、聚二甲基硅氧烷乳液2％。
45.将涂覆液均匀涂抹在甘蔗纸浆模塑餐盒表面斑点上自然风干，观察遮盖效果，具体如图1所示。对涂覆层进行热水热油浸泡(gb/t 36787-2018)，观察表面浸润和脱落情况。对涂覆前后餐盒的光泽度(astm d523-2014)、白度(gb/t 7974-2013)进行测试。对涂覆层附着力(gb/t 9286-1998)和甲醛迁移量(gb/t 31604.48-2016)进行测试。相关数据如表1所示。
46.实施例2
47.(1)将秸秆纤维纸板裁成面积8cm2小碎片，采用球磨粉碎机进行粉碎，粉碎物通过400目网筛筛选得到微颗粒物，将微颗粒物用质量分数为95％的乙醇溶液进行溶解分散，采用纱布过滤得到滤液；
48.(2)采用旋转蒸发仪将步骤(1)中得到的滤液进行旋转蒸发，温度80℃，转速100rpm，得到固含量为80％的浓缩液；
49.(3)将步骤(2)中得到的浓缩液与水性环氧乳液在常温下搅拌8min，转速1000rpm，随后加入食品级碳酸钙、食品级羟乙基纤维素进一步搅拌5min，转速800rpm，得到混合浆料；
50.(4)将步骤(3)中得到的混合浆料加入水性腰果酚改性聚酰胺树脂、聚氧丙烯氧化乙烯甘油醚并搅拌5min，转速300rpm，得到涂覆液。
51.所述的各组分重量百分比计：水性环氧乳液45％、浓缩液35％、水性腰果酚改性聚酰胺树脂12％、食品级碳酸钙4％、食品级羟乙基纤维素3％、聚氧丙烯氧化乙烯甘油醚1％。
52.将涂覆液均匀涂抹在秸秆纸浆模塑餐盒表面斑点上自然风干，观察遮盖效果。对涂覆层进行热水热油浸泡(gb/t 36787-2018)，观察表面浸润和脱落情况。对涂覆前后餐盒的光泽度(astm d523-2014)、白度(gb/t 7974-2013)进行测试。对涂覆层附着力(gb/t 9286-1998)和甲醛迁移量(gb/t 31604.48-2016)进行测试。相关数据如表1所示。
53.实施例3
54.(1)将竹纤维纸板裁成面积4cm2小碎片，采用磨盘研磨机进行粉碎，粉碎物通过
800目网筛筛选得到微颗粒物，将微颗粒物用质量分数为85％的乙醇溶液进行溶解分散，采用纱布过滤得到滤液；
55.(2)采用旋转蒸发仪将步骤(1)中得到的滤液进行旋转蒸发，温度85℃，转速120rpm，得到固含量为74％的浓缩液；
56.(3)将步骤(2)中得到的浓缩液与水性丙烯酸乳液在常温下搅拌10min，转速1500rpm，随后加入食品级滑石粉、食品级羧甲基纤维素钠进一步搅拌6min，转速1150rpm，得到混合浆料；
57.(4)将步骤(3)中得到的混合浆料加入水性氨基树脂、聚二甲基硅氧烷乳液并搅拌5min，转速200rpm，得到涂覆液。
58.所述的各组分重量百分比计：水性丙烯酸乳液40％、浓缩液40％、水性氨基树脂14.5％、食品级滑石粉2.5％、食品级羧甲基纤维素钠2.5％、聚二甲基硅氧烷乳液0.5％。
59.将涂覆液均匀涂抹在竹纸浆模塑餐盒表面斑点上自然风干，观察遮盖效果。对涂覆层进行热水热油浸泡(gb/t 36787-2018)，观察表面浸润和脱落情况。对涂覆前后餐盒的光泽度(astm d523-2014)、白度(gb/t 7974-2013)进行测试。对涂覆层附着力(gb/t 9286-1998)和甲醛迁移量(gb/t 31604.48-2016)进行测试。相关数据如表1所示。
60.实施例4
61.(1)将甘蔗纤维纸板裁成面积10cm2小碎片，采用球磨研磨机进行粉碎，粉碎物通过400目网筛筛选得到微颗粒物，将微颗粒物用质量分数为80％的乙醇溶液进行溶解分散，采用纱布过滤得到滤液；
62.(2)采用旋转蒸发仪将步骤(1)中得到的滤液进行旋转蒸发，温度84℃，转速150rpm，得到固含量为82％的浓缩液；
63.(3)将步骤(2)中得到的浓缩液与水性聚氨酯乳液在常温下搅拌12min，转速1800rpm，随后加入食品级碳酸钙、食品级羟乙基纤维素进一步搅拌5min，转速1200rpm，得到混合浆料；
64.(4)将步骤(3)中得到的混合浆料加入水性异氰酸酯、辛葵酸甘油酯并搅拌8min，转速300rpm，得到涂覆液。
65.所述的各组分重量百分比计：水性聚氨酯乳液44％、浓缩液35％、水性异氰酸酯16％、食品级碳酸钙2％、食品级羟乙基纤维素1.5％、辛葵酸甘油酯1.5％。
66.将涂覆液均匀涂抹在甘蔗纸浆模塑餐盒表面斑点上自然风干，观察遮盖效果。对涂覆层进行热水热油浸泡(gb/t 36787-2018)，观察表面浸润和脱落情况。对涂覆前后餐盒的光泽度(astm d523-2014)、白度(gb/t 7974-2013)进行测试。对涂覆层附着力(gb/t 9286-1998)和甲醛迁移量(gb/t 31604.48-2016)进行测试。相关数据如表1所示。
67.对比例1
68.对照实施例1，在不添加浓缩液的情况下，将水性聚氨酯乳液在常温下搅拌5min，转速400rpm，随后加入食品级二氧化硅、食品级黄原胶进一步搅拌6min，转速200rpm，得到混合浆料；将混合浆料加入水性异氰酸酯、聚二甲基硅氧烷乳液并搅拌3min，转速200rpm，得到涂覆液。
69.所述的各组分重量百分比计：水性聚氨酯乳液77％、水性异氰酸酯15％、食品级二氧化硅5％、食品级黄原胶1％、聚二甲基硅氧烷乳液2％。
70.将涂覆液均匀涂抹在甘蔗纸浆模塑餐盒表面斑点上自然风干，观察遮盖效果，具体如图1所示。对涂覆层进行热水热油浸泡(gb/t 36787-2018)，观察表面浸润和脱落情况。对涂覆前后餐盒的光泽度(astm d523-2014)、白度(gb/t 7974-2013)进行测试。对涂覆层附着力(gb/t 9286-1998)和甲醛迁移量(gb/t 31604.48-2016)进行测试。相关数据如表1所示。
71.对比例2
72.对照实施例1，在不添加食品级二氧化硅情况下，将甘蔗纤维纸板裁成面积4cm2小碎片，采用流化床气流粉碎机进行粉碎，粉碎物通过600目网筛筛选得到微颗粒物，将微颗粒物用质量分数为75％的乙醇溶液进行溶解分散，采用纱布过滤得到滤液；采用旋转蒸发仪将滤液进行旋转蒸发，温度82℃，转速60rpm，得到固含量为65％的浓缩液；将浓缩液与水性聚氨酯乳液在常温下搅拌5min，转速400rpm，随后加入食品级黄原胶进一步搅拌6min，转速200rpm，得到混合浆料；将混合浆料加入水性异氰酸酯、聚二甲基硅氧烷乳液并搅拌3min，转速200rpm，得到涂覆液。
73.所述的各组分重量百分比计：水性聚氨酯乳液55％、浓缩液27％、水性异氰酸酯15％、食品级黄原胶1％、聚二甲基硅氧烷乳液2％。
74.将涂覆液均匀涂抹在甘蔗纸浆模塑餐盒表面斑点上自然风干，观察遮盖效果，具体如图1所示。对涂覆层进行热水热油浸泡(gb/t 36787-2018)，观察表面浸润和脱落情况。对涂覆前后餐盒的光泽度(astm d523-2014)、白度(gb/t 7974-2013)进行测试。对涂覆层附着力(gb/t 9286-1998)和甲醛迁移量(gb/t 31604.48-2016)进行测试。相关数据如表1所示。
75.对比例3
76.对照实施例1，在不添加水性聚氨酯乳液和水性异氰酸酯情况下，将甘蔗纤维纸板裁成面积4cm2小碎片，采用流化床气流粉碎机进行粉碎，粉碎物通过600目网筛筛选得到微颗粒物，将微颗粒物用质量分数为75％的乙醇溶液进行溶解分散，采用纱布过滤得到滤液；采用旋转蒸发仪将滤液进行旋转蒸发，温度82℃，转速60rpm，得到固含量为65％的浓缩液；将浓缩液与食品级二氧化硅、食品级黄原胶进一步搅拌6min，转速200rpm，得到混合浆料；将混合浆料加入聚二甲基硅氧烷乳液并搅拌3min，转速200rpm，得到涂覆液。
77.所述的各组分重量百分比计：浓缩液92％、食品级二氧化硅5％、食品级黄原胶1％、聚二甲基硅氧烷乳液2％。
78.将涂覆液均匀涂抹在甘蔗纸浆模塑餐盒表面斑点上自然风干，观察遮盖效果，具体如图1所示。对涂覆层进行热水热油浸泡(gb/t 36787-2018)，观察表面浸润和脱落情况。对涂覆前后餐盒的光泽度(astm d523-2014)、白度(gb/t 7974-2013)进行测试。对涂覆层附着力(gb/t 9286-1998)和甲醛迁移量(gb/t 31604.48-2016)进行测试。相关数据如表1所示。
79.对比例4
80.对照实施例1，在不添加食品级黄原胶情况下，将甘蔗纤维纸板裁成面积4cm2小碎片，采用流化床气流粉碎机进行粉碎，粉碎物通过600目网筛筛选得到微颗粒物，将微颗粒物用质量分数为75％的乙醇溶液进行溶解分散，采用纱布过滤得到滤液；采用旋转蒸发仪将滤液进行旋转蒸发，温度82℃，转速60rpm，得到固含量为65％的浓缩液；将浓缩液与水性
聚氨酯乳液在常温下搅拌5min，转速400rpm，随后加入食品级二氧化硅进一步搅拌6min，转速200rpm，得到混合浆料；将混合浆料加入水性异氰酸酯、聚二甲基硅氧烷乳液并搅拌3min，转速200rpm，得到涂覆液。
81.所述的各组分重量百分比计：水性聚氨酯乳液51％、浓缩液27％、水性异氰酸酯15％、食品级二氧化硅5％、聚二甲基硅氧烷乳液2％。
82.将涂覆液均匀涂抹在甘蔗纸浆模塑餐盒表面斑点上自然风干，观察遮盖效果，具体如图1所示。对涂覆层进行热水热油浸泡(gb/t 36787-2018)，观察表面浸润和脱落情况。对涂覆前后餐盒的光泽度(astm d523-2014)、白度(gb/t 7974-2013)进行测试。对涂覆层附着力(gb/t 9286-1998)和甲醛迁移量(gb/t 31604.48-2016)进行测试。相关数据如表1所示。
83.表1各试样测试结果一览表
[0084][0085]
备注：
“‑”
表示斑点未遮盖，与餐盒周围颜色存在强烈反差，无测量意义。
[0086]
由上表可知：采用植物纤维纸板微颗粒浓缩液对纸浆模塑餐盒表面斑点具有良好的遮盖效果，基本无颜色差异；与此同时，水性涂料与增粘剂的协同作用赋予涂覆液良好的附着力，有效防止涂覆层出现阴渗、渗漏、变形和脱落等现象；采用消光剂对涂覆层进行消光处理，可使涂覆层的光泽度与餐盒周围光泽度保持一致；另外，所用添加剂均采用食品级材料，涂覆液绿色安全环保。
[0087]
以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。