竹类ECMP生产模塑餐盒研究.docx

竹类 ecm p 生产模塑餐盒研究彭渊1 ,张俊艳1 ,岳金权1 ,j a c k c. m . so2( 1 . 东北林业大学 ,黑龙江 哈尔滨 150040 ;2 . glo r y tea m indu st rial ,香港) 摘 要 研究了竹类 ecm p 生产模塑餐盒的可行性 ,对影响模塑餐盒防油性能和生产效率的因素进行了初步研究 。结果表明竹类 ecm p 生产模塑餐盒是可以满足防油性能要求的 ; 竹类 ecm p 生产模塑餐盒跟其它 浆相比具有低成本 、清洁环保的优点 。 关键词 竹 ; ecm p ;模塑餐盒纸浆模塑 、植物屑模塑技术以其资源利用合理 、制成品的抗压性强 、降解时间短 、在高温和热作用下不会 产生有毒有害物质的优势 ,迅速替代了泡沫塑料制品 。 这些方法制成的快餐盒 ,均可在短时间内降解 ,满足了 环保要求 ,成为解决白色污染的重要途径之一 。纸浆模塑技术所使用的化学浆 ,在制浆过程中制浆得率低 、污染重 ;植物屑模塑制成品能量消耗大 。这 些缺点致使模塑餐盒制造成本居高不下 ,严重影响了 推广和应 用 。本 研 究 是 在 glo r y tea m indu st rial 开 发的环保型防油防水助剂的基础上 ,发挥动态挤压法 化机浆 ( ext r u de r che mi - mec ha nical pulp ,简称 ec2m p) 得率高 、成本低 、成浆质量好 、清洁环保的优势 ,探 讨竹类 ecm p 用于模塑餐盒生产的可行性 ,为模塑餐盒的生产寻找一种新的低成本 、环保型原料 。1 . 4 浆料的磨解本实验采用东北林业大学研制 、泽恩磨浆机有限 公司生产的 sm100 型 双 螺 旋 辊 式 磨 浆 机 ( 简 称 双 辊 磨) 进行浆料磨解 。浸渍后的竹片直接加入双辊磨进 料口 ,趁热 磨 浆 , 磨 浆 元 件 采 用 中 等 强 度 , 磨 浆 浓 度30 %38 % ,磨浆电流 120140a 。磨浆过程采用两段加水 、三段磨浆工艺 ,浸渍废液提取率 80 % ,高浓废 液总量 6t / t 浆 。1 . 5 浆料的筛选 、净化和打浆磨解后浆料在实验室用 zq s5 型筛浆机筛选 , 筛 选浓度 1 % ,筛缝宽度 0 . 3 m m ;打浆采用实验室用 23l 瓦赖式打浆机 。为确定合适的打浆工艺 ,采用四种打 浆方式进行打浆 ,具体打浆工艺条件见表 2 。表 2 打浆工艺条件表编号iiiiiiiv1 实验黏状 -黏状打浆游离状打浆游离状打浆0 . 509 . 5游离状 -黏状打浆0 . 509 . 5301 . 562 . 0打浆方式1 . 1 原料本实验的原料为来自于四川宜宾的二年生慈竹竹 片 ,水分 10 % ,竹片规格 25 10 5 mm ,其主要化学成 分见表 1 。一段打浆浓度/ %一段打浆加压重量/ kg 一段打浆打浆度/ sr 二段打浆浓度/ % 二段打浆加压重量/ kg1 . 562 . 0300 . 509 . 51 . 562 . 0表 1慈竹化学组分%半纤维素冷水热水抽出物 抽出物1 %nao h 有机纤维素木素抽出物抽出物1 . 6 模塑餐盒的成型模塑餐盒的成型采用丹东单模实验成型机组 ,由 抄盒机 、冷压机和热压成型机组成 ,抄盒机采用真空泵 强制抽真空脱水 ;冷压机和热压机采用液压缸加压 ;热 压机采用电热板加热 ; 模具采用 25 g 、600 ml 方盒 ; 防 油防水 助 剂采 用 glo r y tea m ind u st rial 提 供 的 环 保型防油防水助剂 ,加入量 20 %30 % 。1 . 7 模塑餐盒性能的测试根 据 一 次 性 可 降 解 餐 饮 具 通 用 技 术 条 件 ( gb18006 . 1 - 1999 ) 的要求 , 模塑餐盒应满足成品外 观及使用性能 、卫生要求 、降解性能等几方面要求 。本 研究在初步确定其成品外观要求 、卫生要求和降解性 能基本可以满足标准要求的前提下 ,重点研究产品的 使用性能 。 44 . 35 25 . 41 31 . 28 2 . 42 6 . 78 31 . 24 0 . 71 1 . 2 备料鉴于餐盒生产对卫生条件的特殊要求 ,实验所用 原料进行人工拣选 ,剔除大片 、朽片 、杂质和碎末 ,并在 不锈钢槽内进行洗片 。1 . 3 浸渍洗涤后的竹片加入不锈钢浸渍槽内 ,并按比例加 入药液 , na o h 用量分别为 8 % 、10 %和 12 % ; 盖上槽盖后 ,直接通汽升温浸渍 ,浸渍压力为常压 ,液比均为1 4 ,浸渍时间为 3 h ,温度 9095 。收稿日期 :2006 - 01 - 06作者简介 :彭渊 ( 1978 - ) ,男 ,东北林业大学在读硕士 ,主要研究方向 :高得率浆用于一次性餐具 。 92006 年第 2 期黑龙江造纸由于使用的是富含木素的高得率浆 ,浆料纤维具有良好的挺度和憎水性 ,性能要求各项指标中除以油 为介质的耐温实验外 ,其它指标均可顺利达到 ,为此 , 本实验重点对高温耐油性能进行研究 。在 600 ml 的餐盒内放入约 500 ml 的食用色拉油 ( 95100 ) ,放入 60 的烘箱 30 mi n 。为便于研究 , 对耐油情况进行如下分级作为补充 :- 1 级 按标准检验方法整盒无渗油点 , 再延 长 3560 mi n 出现渗油点- 0 . 5 级 按标准检验方法整盒无渗油点 ,再延长 530 mi n 出现渗油点0 级 按标准检验方法整盒无渗油点1 级 底部无渗油点 ,四周有 10 个以下渗油点2 级 底部渗油 ,四周有 10 个以上渗油点3 级 底部 、四周有大面积渗油点4 级 底部 、四周有大面积块状油斑5 级 底部 、四周有大面积渗油2 结果和讨论2 . 1 用碱量与耐油性能的关系图 1 不同用碱量下打浆度与耐油等级的关系注 : 采用黏状 30sr - 游离状打浆方式图 2 不同打浆度与成盒耐油性能关系注 :12 %浸渍用碱量图 3 成盒扫描电子显微镜照片就一般意义而言 ,用碱量的增加 ,将有利于纤维原料的良好润涨 ,有利于热碱抽出物 、易溶半纤维素等的 溶出 ,有利于部分易溶木素的溶出和木素的改性 ,继而 活化游离羟基 ,为纤维间形成氢键结合创造条件 。然而从实验结果可以看出 ,不论在何种打浆度下 ,采用低用碱量 (8 %用碱量) 的耐油性能均高于高用碱量 ,且用碱 量与耐油性能间呈负相关关系 ,其实验结论与上述理论相反 ,说明用竹类 ecm p 抄造的模塑餐盒其耐油性能的 形成并不完全取决于纤维上的游离羟基的多少 ;由此可以初步认为 : glo ry team indust rial 提供的防油防水助剂不是与纤维上的游离羟基结合达成耐油性能的 。2 . 2 用碱量与滤水时间的关系采用黏状 30sr - 游离状 45sr 打浆方式 ,用碱量为8 % ,10 % ,12 %时滤水时间分别为 28. 5 ,32. 5 ,38. 2s 。 根据制浆造纸行业打浆度的定义和测定原理 ,不论制浆条件如何变化 ,打浆度相同 ,其保水性能相同 ,同一抄造条件下的滤水时间应基本不变 。但实验结果却不遵循这 一原则 ,且极差达 34 % ,由此可以判断 , glory team indus2t rial 提供的防油防水助剂的加入 ,改变了纤维的滤水性 能 ,只是目前这种改变的机理尚有待进一步研究 。2 . 3 打浆方式与耐油性能的关系从图 2 可以看出 , 黏状打浆方式最有利 于改 善 成 盒耐油性能 ,游离状打浆次之 ,以黏状 - 游离状打浆效果最差 。造成这种差异的原因一方面是不同打浆方式形成保水特性的机理上的差异 , 另一方面是由于组合 式打浆在变换打浆方式时 ,要经过浓缩再定量过程 ,会造成一部分细小纤维流失 ,影响成盒耐油性能 ,关于这一点 ,在下述的实验中还将得到进一步的印证 。2 . 4 细小纤维对耐油性能的影响 10浸渍用 12 %用碱量条件下 ,采用组合式打浆时 ,将两打浆方式间浓缩白水中的细小纤维用 100 目网过滤 回收后 ,按比例配入打后浆 ,使成浆打浆度达到 50sr 。 细小纤维加入比例为 30 %时 ,添加 7 # 、9 # 助剂 ,耐油等 级分别为 0 . 1 级和 1 级 ,细小纤维加入比例为 10 %时 ,添加 7 # 、9 # 助剂 ,耐油等级分别为 0 级和 0. 4 级 。可以 看 出 , 不 论 采 用 何 种 glo r y tea m in du st rial系列防油防水助剂 , 耐油性能均随细小纤维加入量的 增加得到改善 ,这进一步印证了 2 . 3 的结论 ,结合 2 . 2的实验结果 ,可以初步认为 : glo r y tea m in du st rial 系 列防油防水助剂耐油性能的形成 , 不是与纤维上的游 离羟基结合形成的 ,更有可能是由于细小纤维 、防油防水助剂分散在水中形成的类胶体物质的特性决定着抄盒过程 ,并主要通过细小纤维与助剂结合成膜形成防 油性能 。图 3 进一步证明了这一判断 。2 . 4 优化实验表 3 为浸渍采用 8 %用碱量 ,双辊磨中等强度磨浆 ,游 离状打浆 ,打浆度 50sr 时 25 个成品盒使用性能检测结果 平均值。从检测结果可以看出 ,除含水量指标外 ,使用性能指标全部合格 ;卫生要求和降解性能还应进一步检测。表 3 竹类 ecm p 生产模塑餐盒使用性能检测结果项目名称标准要求技术指标检测结果容积偏差/ %5无变形 、起皮 、 起皱 ,无洇 、渗 、漏 高度变化 5 % 无断裂+ 3 . 5 - 2 . 1耐温实验耐油等级 - 0 . 2餐具负重试验盖体对折实验 15 次跌落试验 1 次 天然材料制品 含水量/ %2 . 45 %20 次无断 、裂无断裂无断裂77 . 17(下转第 12 页)2006 年第 2 期黑龙江造纸与保护剂联合使用对抑制铁离子催化分解 h2 o2 的作用 。结果发现 : 不论是 ed ta 还 是 d t pa , 单独 使用后残留的 h2 o2 几乎为零 , 起不 到保 护 h2 o2 催 化分 解的作用 。因此考虑同时使用螯合剂与保护剂 ,实验结果见图 3 , 可 以 看 出 , 当 螯 合 剂 与 保 护 剂 同 时 使 用时 ,残留 h2 o2 的量较单独使用保护剂时有所上升 ,这 主要因为不论是 ed ta 还是 d t pa 均能够与铁离子形成 螯 合 物 , 从 而 减 少 铁 离 子 对 h2 o2 的 催 化 分 解 。 而当单独作用螯合剂时 ,虽然能够螯合一部分铁离子 ,但是少量存在的铁离子也会造成大量 h2 o2 的剧烈催 化分解 。下 , h2 o2 几乎完全分解 ;4 . 2以 na2 sio3 和 m g so4 作为保护剂的效果不错 ,h2 o2 的残 留有 较 大提 高 , 但 是在 na2 sio3 用 量 大 于0 . 1 %后 , h2 o2 残 留 率 反 而 下 降 , 因 此 , na2 sio3m g so4 的量均取 0 . 1 %为宜 ;和4 . 3 螯合剂 ed ta 与 d t pa 单 独 使用 起 不到 保护h2 o2 的作用 ,必须与保护剂 na2 sio3 和 m g so4 联合 使用才能起到最佳的效果 。 参 考 文 献 汪多仁. 过氧化氢的开发应用进展j . 江苏造纸 ,2000 , ( 4) .窦正远. 重金属离子与 h2 o2 漂白j . 浙江造纸 ,1995 , ( 1) .张曾 ,黄干强. 螯合剂在 h2 o 2 漂白及废水处理中的变化与影响j . 中国造纸 ,2001 , ( 5) .f ims ga rd , s i fal ke ha g , k p kr in gs tad. on po ssi ble chro mop ho ric st r uct ure s i n sp r uce woo d j . ta p p i ,1971 , ( 10) . 1 2 3 4 结论 4 4 . 1h2 o2 是一种不稳定的还原剂 ,在铁离子存在的情况下会导致其分解 ,尤其在 p h 值大于 11 . 0 的情况the eff ect of iron ion onthe decomposition of h2 o2s heng l iang ,ya ng shu2hui( t i a n j i n u ni v e rs i t y o f s ci e nce a n d t ec h nol o g y , t i a n j i n 300222 , c hi n a)abstract :it i s di sc u ssed t hat t he i nf l ue nce of diff ere nt o xi datio n st at e fe ( ) , fe ( ) of iro n o n t he deco mpo2sitio n ofh2 o2 a nd t he eff ect of st a bilize r s a nd c hela nt s a gai n st h2 o2 deco mpo sitio n i n t hi s p ap e r .acco r di ng tot he e xp eri me nt , t he i ro n - i nduce d deco mpo sitio n of h2 o2 i s si gnifica nt l y i mp ro ved w he n p h val ue i ncrea se s.the op ti mu m do sa ge of na2 sio3 a nd m gso4 w hich st a bilize d h2 o2 a gai n st i ro n - i nduced deco mpo sitio n i s0 . 1 %. the eff ect of st a bilizi ng h2 o2 i s bet t e r w he n st a bilize r s a nd c hela nt s a re co mbi ned .key words :i ro n io n ; hydro ge n p ero xi de ;cat al yzed deco mpo sitio n(上接第 10 页) 参 考 文 献 刘晔 , 孙 智 慧 , 黄 群. 纸 浆 模 塑 餐 具 及 技 术. 中 国 包 装 , 2000 , 20 ( 2) :4648 .缪宗华 ,黄祖泰 ,李正红 ,等. 环保型植物纤维一次性餐具生产工艺及其设备设计管件j . 林业机械与木工设备 ,1999 ,27 ( 11) : 1012 .曹国荣 , 张勇 , 田 羽 , 等. 纸 浆 模 塑 制 品 的 研 究 进 展. 包 装 工 程 ,2006 ,27 ( 1) :2123 .邱仁辉 ,黄祖泰 ,陈礼辉 ,等. 甘蔗渣化学浆模塑餐具成型工艺参 数优选. 福建农林大学学报 ( 自然科学版) , 2005 , 34 ( 3 ) : 405 408 .邱仁辉 ,王克奇 ,黄祖泰 ,等. 全自动纸浆模塑餐具生产线气动系 统设计j . 林业机械与木工设备 ,2002 ,30 ( 6) :47 . 1 3 结论 2 3 . 1 采用双辊磨浆机生产的竹类 ecm p 生产模塑餐盒是可行的 ;3 . 2 其磨浆的工艺条件为 :用碱量为 8 % ,液比 1 4 , 磨浆浓度为 25 %30 % ,常压浸渍 ,浸渍时间 3 h ,温度 为 9095 ;3 . 3 打浆 工 艺 为 : 游 离 或 粘 状 打 浆 , 打 浆 度 为 45 50sr ;3 . 4 细小纤维的加入有利于改善成盒耐油性能 。 3 4 5 study on producing mol ding din ing boxes with extruderchemi - mechan ical ba mboo pul ppeng yuan1 , zhang junyan1