一种回收纸板纤维基复合模压制品制备方法

摘要

本发明公开一种回收纸板纤维基复合模压制品制备方法，回收纸板为主料，并加入聚乙烯醇、羟丙基甲基纤维素、四臂聚乙二醇羟基、淀粉以及聚ε‑己内酯颗粒，混合干燥后通过模压机模压成型而成。

权利要求

1.一种回收纸板纤维基复合模压制品制备方法，其特征在于，回收纸板纤维基复合模压制品以回收纸板为主料，并加入聚乙烯醇、羟丙基甲基纤维素、四臂聚乙二醇羟基、淀粉以及聚ε‑己内酯颗粒，混合干燥后通过模压机模压成型而成；其制备方法为：

1)将回收纸板投入破碎机破碎，筛选粒径小于600目的纤维为回收纸板纤维；

2)将回收纸板纤维投入水中配置质量浓度为8‑12％的悬浮液，加热至40‑50℃后先加入纤维素酶和果胶酶的复合酶，搅拌均匀后静置20‑40分钟，后降温至15‑25℃，加入漆酶，搅拌均匀后静置20‑40分钟，后冲洗、过滤得到纤维湿料；以纤维的质量为标准，纤维素酶、果胶酶和漆酶的加入量介于6‑12U/g、4‑8U/g、20‑40U/g之间；

3)将淀粉加入去离子水中配置成为质量分数为4‑8％的乳液，密封，沸水浴中加热

30min使淀粉充分糊化，冷却至40℃，将淀粉糊pH值调至4.5‑5，加入普鲁兰酶，混合均匀后在55‑60℃水浴摇床中以100‑200rmp速度进行脱支处理5‑10min，处理完后沸水浴灭酶

30min，并蒸发水份将糊化液的浓度提高至15‑20％，后将糊化液pH值调至中性，冷却至室温洁后放置10‑20min，得处理后的淀粉糊化液备用；其中普鲁兰酶的加入量为20‑40U/g；

4)将纤维湿料、淀粉糊化液、羟丙基甲基纤维素水溶液、四臂聚乙二醇羟基水溶液、聚乙烯醇水溶液、聚ε‑己内酯粒子共混并以200‑300rmp速率搅拌5‑10分钟至浆料均匀，后进一步50‑60℃下蒸干水份至物料含水率介于30‑50％之间，得到加工物料备用；其中，羟丙基甲基纤维素水溶液、四臂聚乙二醇羟基水溶液、聚乙烯醇水溶液的浓度分别介于15‑25％、

20‑30％、10‑20％之间；

5)将加工物料加热至80℃后，投入模压机中，模具温度设定为95‑115℃，压力介于6.5‑

8.5MPa之间，模压4‑6分钟后得到制品。

2.根据权利要求1所述的回收纸板纤维基复合模压制品制备方法，其特征在于，所述模具上设有排气孔，相邻排气孔的距离介于15cm‑30cm之间。

3.根据权利要求1所述的回收纸板纤维基复合模压制品制备方法，其特征在于，所述纤维湿料可经过漂白或染色过程赋予不同颜色。

说明书

一种回收纸板纤维基复合模压制品制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及印刷包装领域，特别涉及一种回收纸板纤维基复合模压制品制备方法。

背景技术

[0002] 目前的模压制品主要以塑料材料为主，如PE、PP、PS等，塑料力学性能好，加工条件简单，使用寿命长，具有明显优势。其次则为木塑混合材料，此类材料由木粉和塑料混合，具有一定的可降解性，但其中的塑料不能降解，木粉降解后导致塑料的碎片化，同样导致环境的污染。我国高度重视塑料引起的环境问题，于2020年1月和7月先后出台严格的禁塑令，禁止塑料包装制品的使用，而这就对塑料的可降解材料替代品提出了很高的要求。多种生物质可降解基料被用于此领域的开发，如淀粉、植物纤维、生物聚酯如聚乳酸等。

[0003] 当前社会随着快递的快速发展，大量的纸盒纸箱被用于快递包装，同时由于其回收再利用技术的不足，导致大量的纸盒包装被随意丢弃，也引起了环境的问题。如何高效、科学的利用快递纸包装开发新型的材料是治理快递包装污染的重要途径之一。纸板由纸纤维组成，其回收后单独作为制品具有很大的难度，一方面植物纤维不溶不熔，其加工流动性非常差，另一方面，如果实现植物纤维的均匀紧密结合以提高制品的强度也是必须解决的问题。在众多的加工方式中，模压是一种处理纤维最合适的方式，不需要长距离的位移并产生流动过程中的相互团聚，也不会因其与其他物质之间的流动性差别而造成的加工困难，但模压中如果提高纤维的结合强度仍是需要解决的问题。有多种方式来尝试解决这一问题，如加入较多具有很好流动性的粘合性树脂如EVA、LLDPE等，但这种方式成本较高，且可降解组分减少，又如提高模压压力，同时压实来提高强度，但这种方式又会导致制品密度的提高，进而提高成本。寻找一种既高强度、又低成本且兼具环保性的模压品制备方式将大幅提高植物纤维的应用范围和应用价值，也可解决回收纸板的再利用问题。本发明开发了一种回收纸板纤维基复合模压制品制备方法，通过配方、原料处理和模压工艺的配合以实现良好性能，全可降解性及低密度，以利于这种模压工艺的推广。

发明内容

[0004] 本发明的主要目的克服回收纸板制备模压制品性能较差，成本较高的问题，提供一种以回收纸板为主要原料，具有高强度、全降解、低密度特征的模压制品的回收纸板纤维基复合模压制品制备方法。

[0005] 一种回收纸板纤维基复合模压制品制备方法，回收纸板纤维基复合模压制品以回收纸板为主料，并加入聚乙烯醇、羟丙基甲基纤维素、四臂聚乙二醇羟基、淀粉以及聚ε‑己内酯颗粒，混合干燥后通过模压机模压成型而成；其制备方法为：

[0006] 1)将回收纸板投入破碎机破碎，筛选粒径小于600目的纤维为回收纸板纤维；

[0007] 2)将回收纸板纤维投入水中配置质量浓度为8‑12％的悬浮液，加热至40‑50℃后先加入纤维素酶和果胶酶的复合酶，搅拌均匀后静置20‑40分钟，后降温至15‑25℃，加入漆酶，搅拌均匀后静置20‑40分钟，后冲洗、过滤得到纤维湿料；以纤维的质量为标准，纤维素酶、果胶酶和漆酶的加入量介于6‑12U/g、4‑8U/g、20‑40U/g之间；

[0008] 3)将淀粉加入去离子水中配置成为质量分数为4‑8％的乳液，密封，沸水浴中加热30min使淀粉充分糊化，冷却至40℃，将淀粉糊pH值调至4.5‑5，加入普鲁兰酶，混合均匀后在55‑60℃水浴摇床中以100 ‑200rmp速度进行脱支处理5‑10min，处理完后沸水浴灭酶
30min，并蒸发水份将糊化液的浓度提高至15‑20％，后将糊化液pH值调至中性，冷却至室温洁后放置10‑20min，得处理后的淀粉糊化液备用；其中普鲁兰酶的加入量为20‑40U/g；

[0009] 4)将纤维湿料、淀粉糊化液、羟丙基甲基纤维素水溶液、四臂聚乙二醇羟基水溶液、聚乙烯醇水溶液、聚ε‑己内酯粒子共混并以200‑300rmp速率搅拌5‑10分钟至浆料均匀，后进一步50‑60℃下蒸干水份至物料含水率介于30‑50％之间，得到加工物料备用；其中，羟丙基甲基纤维素水溶液、四臂聚乙二醇羟基水溶液、聚乙烯醇水溶液的浓度分别介于15‑25％、20‑30％、10‑20％之间。

[0010] 5)将加工物料加热至80℃后，投入模压机中，模具温度设定为95‑115℃，压力介于6.5‑8.5MPa之间，模压4‑6分钟后得到制品。

[0011] 优选地，所述模具上设有排气孔，相邻排气孔的距离介于15cm‑30cm之间。

[0012] 优选地，所述纤维湿料可经过漂白或染色过程赋予不同颜色。

[0013] 本发明的回收纸板纤维基复合模压制品制备方法的有益效果为：

[0014] 1、通过特殊的酶处理工艺进一步均化处理回收纸纤维，提高对纤维细胞壁的破坏，提高纤维之间及纤维与其他组分之间的结合；经过酶处理后的淀粉在制品中起到粘合与填充作用，经直链淀粉与纤维之间的结合，可提高纤维对于强度的贡献以提高制品的韧性；

[0015] 2、羟丙基甲基纤维素与植物纤维和淀粉同源，且具有水溶性，易于结合两者可起到粘合基体效果。

[0016] 3、四臂聚乙二醇羟基具有大量羟基，且具有星型化学结构，可有效连接基体中各组分有利于基体强度和韧性的提高；当预压基体中水份大量蒸发及高温模压过程中，聚乙烯醇析出在基体中均匀分散并粘结基体。

[0017] 4、而低熔点的聚ε‑己内酯在模压温度上具有流动性，将有效提高基体的流动性，有利于基体的均匀且同样起到粘合基体的作用。

附图说明

[0018] 图1为本发明的回收纸板纤维基复合模压制品制备方法的工艺流程图；

[0019] 本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

[0020] 应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

[0021] 参照图1，提出本发明的回收纸板纤维基复合模压制品制备方法的一实施例：

[0022] 一种回收纸板纤维基复合模压制品，制备该制品的原料及质量份数如下：

[0023] 回收纸板纤维64份

[0024] 聚乙烯醇6.5份

[0025] 羟丙基甲基纤维素2.4份

[0026] 四臂聚乙二醇羟基2.6份

[0027] 淀粉21份

[0028] 聚ε‑己内酯6.2份

[0029] 纤维湿料经过漂白形成白色。

[0030] 回收纸板为回收瓦楞纸板、蜂窝纸板各50％比例的混合

[0031] 淀粉为玉米淀粉。

[0032] 羟丙基甲基纤维素的取代度为1.2。

[0033] 四臂聚乙二醇羟基的分子量为8000。

[0034] 聚乙烯醇的分子量为25000。

[0035] 聚ε‑己内酯的分子量为150000。

[0036] 其制备方法如下：

[0037] (1)将回收纸板投入破碎机破碎，筛选粒径小于600目的纤维为回收纸板纤维；

[0038] (2)将回收纸板纤维投入水中配置质量浓度为10％的悬浮液，加热至45℃后先加入纤维素酶和果胶酶的复合酶，搅拌均匀后静置30分钟，后降温至20℃，加入漆酶，搅拌均匀后静置25分钟，后冲洗、过滤得到纤维湿料；以纤维的质量为标准，纤维素酶、果胶酶和漆酶的加入量为8.4U/g、6.2U/g、30U/g之间；

[0039] (3)将淀粉加入去离子水中配置成为质量分数为6.5％的乳液，密封，沸水浴中加热30min使淀粉充分糊化，冷却至40℃，将淀粉糊pH值调至4.8，加入普鲁兰酶，混合均匀后在58℃水浴摇床中以150rmp速度进行脱支处理8min，处理完后沸水浴灭酶30min，并蒸发水份将糊化液的浓度提高至17.5％，后将糊化液pH值调至中性，冷却至室温洁后放置15min，得处理后的淀粉糊化液备用；其中普鲁兰酶的加入量为35U/g；

[0040] (4)将纤维湿料、淀粉糊化液、羟丙基甲基纤维素水溶液、四臂聚乙二醇羟基水溶液、聚乙烯醇水溶液、聚ε‑己内酯粒子共混并以250rmp速率搅拌7分钟至浆料均匀，后进一步55℃下蒸干水份至物料含水率为45％，得到加工物料备用；其中，羟丙基甲基纤维素水溶液、四臂聚乙二醇羟基水溶液、聚乙烯醇水溶液的浓度分别为于18.5％、25％、12.5％；

[0041] (5)将加工物料加热至80℃后，投入模压机中，模具温度设定为100℃，压力设置为7.5MPa，模压5分钟后得到制品。

[0042] 所述制备工艺中模压使用的模具上设有排气孔，相邻排气孔的距离为25cm。

[0043] 通过本实施例制备的模压制品经打样测试力学性能后，性能如下：

[0044] 密度 拉伸强度 冲击强度 压缩强度0.84Kg/m3 32.5MPa 4.6KJ/m2 41.5MPa

[0045] 参照图1，提出本发明的回收纸板纤维基复合模压制品制备方法的另一实施例：

[0046] 一种回收纸板纤维基复合模压制品，制备该制品的原料及质量份数如下：

[0047] 回收纸板纤维68.5份

[0048] 聚乙烯醇7.2份

[0049] 羟丙基甲基纤维素2.6份

[0050] 四臂聚乙二醇羟基2.8份

[0051] 淀粉18.5份

[0052] 聚ε‑己内酯5.5份

[0053] 纤维湿料被漂白后染成绿色。

[0054] 回收纸板为70％瓦楞纸板和30％箱纸板。

[0055] 淀粉为木薯淀粉。

[0056] 羟丙基甲基纤维素的取代度为0.9。

[0057] 四臂聚乙二醇羟基的分子量为9500。

[0058] 聚乙烯醇的分子量为32000。

[0059] 聚ε‑己内酯的分子量为180000。

[0060] 其制备方法如下：

[0061] (1)将回收纸板投入破碎机破碎，筛选粒径小于600目的纤维为回收纸板纤维；

[0062] (2)将回收纸板纤维投入水中配置质量浓度为9％的悬浮液，加热至48℃后先加入纤维素酶和果胶酶的复合酶，搅拌均匀后静置35分钟，后降温至24℃，加入漆酶，搅拌均匀后静置35分钟，后冲洗、过滤得到纤维湿料；以纤维的质量为标准，纤维素酶、果胶酶和漆酶的加入量介于10.5U/g、5.5U/g、35U/g之间；

[0063] (3)将淀粉加入去离子水中配置成为质量分数为6％的乳液，密封，沸水浴中加热30min使淀粉充分糊化，冷却至40℃，将淀粉糊pH值调至4.6，加入普鲁兰酶，混合均匀后在
58℃水浴摇床中以180rmp速度进行脱支处理7min，处理完后沸水浴灭酶30min，并蒸发水份将糊化液的浓度提高至18％，后将糊化液pH值调至中性，冷却至室温洁后放置15min，得处理后的淀粉糊化液备用；其中普鲁兰酶的加入量为32U/g；

[0064] (4)将纤维湿料、淀粉糊化液、羟丙基甲基纤维素水溶液、四臂聚乙二醇羟基水溶液、聚乙烯醇水溶液、聚ε‑己内酯粒子共混并以240rmp速率搅拌8分钟至浆料均匀，后进一步55℃下蒸干水份至物料含水率为42％，得到加工物料备用；其中，羟丙基甲基纤维素水溶液、四臂聚乙二醇羟基水溶液、聚乙烯醇水溶液的浓度分别为18.5％、26.5％、15.5％；

[0065] (5)将加工物料加热至80℃后，投入模压机中，模具温度设定为105℃，压力为7.8MPa，模压5.5分钟后得到制品。

[0066] 所述制备工艺中模压使用的模具上设有排气孔，相邻排气孔的距离为20cm。

[0067] 通过本实施例制备的模压制品经打样测试力学性能后，性能如下：

[0068]密度 拉伸强度 冲击强度 压缩强度 断裂伸长率
0.92Kg/m3 28.4MPa 3.9KJ/m2 36.8MPa 192.7％

[0069] 以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。