一种竹浆模塑餐具产品及其制备方法与流程

本技术属于模塑餐具产品，更具体地涉及一种竹浆模塑餐具产品及其制备方法。

背景技术：

1、纸浆模塑制品是以植物原生纤维或二次纤维为原料，根据性能要求混入多种化学助剂制成一定浓度的纸浆悬浮液，通过特制模具成型机形成湿纸模坯，脱模脱水干燥后经过整饰工艺形成的、具有特定几何空腔结构和一定缓冲性能的纸制品。由于其原料广泛、生产加工简单、易成型、可再生及易于回收利用和可生物降解等优势而在电子产品、日化用品、食品等包装领域具有广阔的应用前景，尤其在食品包装领域。热食以及鲜果的纸浆模塑包装制品不但要求具有良好的防水和防油性能，还要有良好的保鲜性能以及一定的机械强度。

2、作为一种重要的林业资源，竹子主要用作建筑材料，搭建工棚、临时建筑和工地的脚手架等。除了已知的将竹材用于人造板、竹地板、竹日用品、竹家具、竹编织品、竹工艺品、烧制竹炭等应用外，竹子的造纸技术还不完善。竹子生长周期短和竹纤维自身具备的天然抗菌性、柔韧性和可持续性等优良特性总的来说没有得到充分的运用和发挥，上述业态不足以消化全部竹子产量，竹加工的产值和经济效益仍不够高，特别是大量竹子下脚料和废弃物没有得到高值化利用。因此，亟需开发竹浆模塑产品以扩充纸浆模塑制品的品类并改善模塑制品性能。

3、然而，采用竹浆制备竹浆模塑产品具有以下一些缺点：(1)机械性能较弱：与木浆纤维相比，竹浆的纤维的长度相对较短，导致竹浆模塑产品的机械性能较弱；(2)表面平整度有限：由于竹浆纤维的特性，竹浆模塑产品的表面平整度可能不如其他纤维原料制备的产品，这可能会影响产品的外观和质感。

4、同时，目前使用的纸浆模塑餐具制品也存在机械强度不足的问题。为了提高纸浆模塑包装的机械强度，主要通过增加浆料的用量来实现，这种增加厚度的方式缺点是不仅增加原材料的成本，同时生产时的机器损耗也会提高。此外，市面上大多数的纸浆模塑餐盒不具有保鲜功能，限制了其在鲜果、熟食包装保存方面的规模化应用。

技术实现思路

1、鉴于上述问题，本技术提供了一种竹浆模塑餐具产品及制备方法，以期不通过增加浆料用量而增强模塑餐具产品的机械强度，并且兼顾提升模具餐具产品的保鲜功能和表明平整度。

2、为实现上述目的，在本发明的第一方面，发明人提供了一种竹浆模塑餐具产品的制备方法，包括以下步骤：

3、制备竹纳米纤维素悬浮液：将竹浆加入到浓度为60％的h2so4溶液中进行酸水解，然后将冷蒸馏水添加到酸水解后的溶液中，离心，重复添加冷蒸馏水透析至酸水解后的溶液ph值为中性，即得到竹纳米纤维素悬浮液；

4、制备增强剂：将所述竹纳米纤维素悬浮液进行超声处理，在250～650r/min的持续搅拌下，超声处理1～3h，得到增强剂；

5、制备模塑湿坯：将所述增强剂加入到竹浆中混合均匀得到模塑浆料，以所述竹浆相对绝干浆的质量比计，增强剂的添加量为1.00～4.00％，所述模塑浆料经真空吸浆成型，得到湿坯；

6、制备模塑餐具粗品：将所述湿坯通过模内转移至热压模具内进行热处理，得到模塑餐具粗品；

7、切边、杀菌消毒，得到竹浆模塑餐具产品。

8、在一些实施例中，所述制备竹纳米纤维素悬浮液时，将竹浆加入到浓度为60％h2so4溶液中，在40～60℃下进行1～5h的酸水解，然后将冷蒸馏水添加到溶液中，在8000～10000r/min下离心5～10min。酸处理后的竹纤维长度与原来的竹浆长度不同，二者结合可增强竹浆模塑餐具产品的机械强度，同时，直接从原竹浆中提取出竹纳米纤维素作为产品增强剂不仅提高了增强剂和竹纤维的相融合性，减少竹浆模塑餐具产品中使用合成化学物质的种类，还可大大降低从外购买增强剂的成本。

9、优选的实施例中，所述制备模塑湿坯时，真空吸浆时间为8～11s，吸浆真空度为-0.04～-0.06mpa。吸浆真空度过高、吸浆时间过短会导致湿坯中水分含量过高，增加后续热处理过程的难度，并可能影响产品的强度和外观；吸浆真空度过低、吸浆时间过长会导致湿坯中水分含量过低，使产品表面出现裂纹或开裂，并可能影响产品的韧性和使用寿命。因此，需要选择合适的吸浆真空度和吸浆时间，以使湿坯中的水分含量适中，同时避免产品表面出现缺陷。经过多次试验验证发现，本发明制备得到的模塑浆料的纤维特性在上述这样的吸浆真空度和吸浆时间内能够得到最佳的成型湿坯。

10、更优选的实施例中，所述湿坯的含水率为70～72％。湿坯的含水率对于后续的热处理过程和产品的最终性能产生影响。湿坯的含水率过高会延长热处理时间或提高热处理温度，并可能导致产品开裂、变形等问题，影响产品的使用寿命；而湿坯含水率过低则可能导致热处理温度过低，从而导致产品在使用过程中缺乏足够的强度和韧性，降低产品的质量和性能。

11、在一些优选的实施例中，所述制备模塑餐具粗品时，所述热处理温度为190～220℃，热处理时间40～45s。热处理温度过高可能导致产品变形或开裂，同时也会增加生产成本，温度过低可能无法使产品达到所需的强度和韧性，影响使用性能；热处理时间过短可能无法使产品充分加热，导致产品内部存在水分残留或其他缺陷，时间过长可能导致产品过度加热而变形或开裂，同时也会增加生产成本，因此，需要选择合适的热处理温度和热处理时间，以使产品具有最佳的性能和质量。

12、竹浆纤维形态和长度介于木材与草类纤维之间，具有较高的机械强度。用于制备模塑餐具产品的竹浆要求纤维含量适中，可以保证生产出的餐具产品具有较好的成型性和表面光滑度，并需要具有较高的耐水性和耐破度，可以使生产出的餐具产品具有较好的耐水性和抗压强度，还需要具有较高的纯度，以避免生产过程中杂质的混入，保证产品的纯净度和安全性，同时要求残硫量和残氯量较低。一些优选的实施例中，所述竹浆的制备方法包括步骤：

13、将毛竹碎解、筛网后送入蒸煮锅中，加入naoh溶液，通入蒸汽加热至100～130℃，在压力0.5～1.0mpa的反应器中反应2～4h，得到粗浆原料；

14、将所述粗浆原料经洗浆网水洗粗浆至中性洗浆，再通过打浆机打浆30min后得到打浆度为20°sr的竹浆。

15、本发明的第二方面，发明人提供一种竹浆模塑餐具产品，根据本发明的第一方面所述的制备方法制备得到。

16、优选地，本发明提供的竹浆模塑餐具产品抗压性能、抗穿刺性能、负重性能分别为大于500n、大于28n和小于0.30％，优选地，分别为527.41n、36.72n和0.28％。

17、优选地，该竹浆模塑餐具产品的阻隔系数小于0.004。如此，得到的竹浆模塑餐具产品的保鲜性能才能得到保证。

18、区别于现有技术，上述技术方案至少具有以下有益效果：

19、(1)本发明提供的竹浆模塑餐具产品的制备方法，其中所使用的原料纤维素纳米晶体提取自竹原料，具备提高竹浆模塑餐具产品内结合强度的同时达到保鲜的效果，赋予竹浆模塑产品优异的机械性能和保鲜性，且工艺简单，节省其他化学品使用量，从而降低生产成本。

20、(2)本发明提供的模塑餐具产品具有高机械强度、保鲜性能佳的优点，所用竹原料属于可持续发展的生物质原料，来源丰富，具有安全无毒、生物相容性好、易于降解及环境友好等优点，可用于餐饮、生鲜、果蔬类的食品包装，在以纸代塑高性能包装制品方面可发挥重要作用，有利于实现竹资源的高附加值应用。

21、上述技术实现要素：相关记载仅是本技术技术方案的概述，为了让本领域普通技术人员能够更清楚地了解本技术的技术方案，进而可以依据说明书的文字及附图记载的内容予以实施，并且为了让本技术的上述目的及其它目的、特征和优点能够更易于理解，以下结合本技术的具体实施方式及附图进行说明。