一种抑菌环保吸管纸的制备方法与流程

1.本发明涉及吸管纸制造技术领域，具体涉及一种抑菌环保吸管纸的制备方法。


背景技术：

2.在当前全球多地政府掀起的“限塑”热潮下，塑料餐具逐渐被市场淘汰，纸制材料由于其可循环可降解的优势，是塑料的优良替代品。
3.塑料由于其良好的可塑性和热固性，一直以来都是吸管的主要制作材料。但是塑料吸管的使用寿命仅为15-20min，需要200多年才能分解为小分子，往往还不能完全降解，对环境危害极大， 2019年我国塑料制品累计产量8184 万吨，其中塑料吸管近3万吨，约合500亿根，且随着国内外限塑政策的落地及相应法律法规的实施，在现调饮品业，包括喜茶、奈雪的茶、星巴克、麦当劳等企业已率先开始了纸吸管的尝试，而纸吸管一般由吸管底纸、吸管中纸和吸管面纸多层卷接粘合而成。纸吸管长期储存和运输过程中，会因为纸中淀粉、粘合用的胶液吸潮出现细菌污染及霉变现象，因此在保证吸管纸正常使用功能的情况下，赋予其一定的抗菌性能，使纸吸管能够长期储存和运输，且符合食品接触用纸的相关卫生安全标准。
4.羧甲基纤维素钠(cmc)是常用的一种纸基表面涂布施胶剂，可以提高纸张表面强度；但该法所制备的纸张表面不够紧致，防水防潮性能较差，很难满足吸管纸防水防潮抑菌的需求。
5.目前也有通过采用麻浆制备吸管纸来赋予纸张具有抗菌功能，但麻浆制备的吸管纸存在纸管挺度差、成本偏高且抗菌功能达不到预期效果的问题；还有在吸管纸内外表面涂抹食用蜡来起到一定的防潮抑菌效果，但这种效果在湿度相对较大的环境中并不显著；还有在吸管纸中添加纳米或微米铜银来时吸管纸具备抗菌效果，但会大大增加吸管纸的生产成本，以及后续对铜银回收的处理成本。


技术实现要素：

6.针对现有技术存在的问题，本发明提供一种抑菌环保吸管纸的制备方法。本发明的技术方案为：
7.第一方面，本发明提供一种抑菌环保吸管纸的制备方法，包括在上网成形处理前在原料浆内添加含有(0.7～1)kg/t纸ε-聚赖氨酸的添加剂；以及在表面涂布施胶步骤采用含有(0.25～0.35)wt％ε-聚赖氨酸的施胶剂。
8.进一步地，所述制备方法包括以下步骤：
9.步骤1，将漂白针叶木浆和漂白阔叶木浆原料分别进行打浆处理，然后按照重量百分比组成为：针叶木浆纤维(35～45)％和阔叶木浆纤维(55～65)％混合均匀，得到纤维混料；
10.步骤2，将纤维混料通过压力筛进入流浆箱，在压力筛入口处加入含有(0.7～ 1)kg/t纸ε-聚赖氨酸的添加剂，进行上网成形处理；
11.步骤3，将上网成形处理后的纸浆经过压榨脱水和一次干燥处理，得到含水率为(5.5～6.5)％的半干纸页；
12.步骤4，将半干纸页进行表面涂布施胶，采用含有(0.25～0.35)wt％ε-聚赖氨酸的施胶剂；
13.步骤5，将施胶后的纸页经过二次干燥处理；
14.步骤6，将二次干燥后的纸页进行压光，然后卷取得到含水率为(4.0～5.0)％的抑菌环保吸管纸。
15.进一步地，所述步骤1中打浆处理的控制参数为：打浆浓度为3.8～4.0wt％、叩解度/湿重在(35～45)
°
sr/(2.0～4.5)g。
16.进一步地，所述步骤2中添加剂按照质量浓度的组成为：环保无氯丙醇湿强剂(10～15)kg/t纸、烷基烯酮二聚体(10～15)kg/t纸、ε-聚赖氨酸(0.7～ 1)kg/t纸。
17.进一步地，所述步骤3中压榨脱水的控制条件为：压榨压力依次为70kn/m、 110kn/m和115kn/m。
18.进一步地，所述步骤3中一次干燥处理依次经过25个烘缸，1-8#缸温度控制在(65～90)℃，9-25#缸温度控制在(110～120)℃。
19.进一步地，所述步骤4中施胶剂为ε-聚赖氨酸和cmc复合涂布液，其中 cmc占(0.65～0.75)wt％、ε-聚赖氨酸占(0.25～0.35)wt％，余量为水。
20.进一步地，所述步骤4中施胶剂用量为(5～7)kg/t纸。
21.进一步地，所述步骤5中二次干燥处理经过12个烘缸进行干燥，其中26～ 35#缸温度控制在90～120℃，36～37#缸为冷缸，通冷却水，温度控制在50～ 60℃。
22.进一步地，所述步骤6中压光的压力参数为(35～45)kn/m。
23.第二方面，本发明提供一种抑菌环保吸管纸，是采用上述制备方法获得。
24.进一步地，所述抑菌环保吸管纸定量为(110～130)g/m2，厚度为(140～ 160)μm，灰分为≤0.5％，cobb值(60s)≤20g/m2，纵向干抗张强度≥7.0kn/m，纵向湿抗张强度≥1.0kn/m，正面平滑度≥15s，大肠菌群、金黄色葡萄球菌群、霉菌以及芽孢枯草杆菌抑菌率≥95％，且产品无荧光物质、不含氟、符合德国bfr 检测要求(1，3-dcp含量≤2.0μg/l、3-mcpd含量≤12μg/l)以及gb4806相关安全标准要求。
25.本发明的抑菌环保吸管纸的制备方法，通过浆内添加含有ε-聚赖氨酸的添加剂以及在表面施胶中采用含有ε-聚赖氨酸的施胶剂，可以大幅度提升吸管纸的抗菌性能和抗水性能。同时，本发明不添加碳酸钙、滑石粉等填料，也未采用会加大纸张发霉几率的淀粉物质，所用原料、助剂均可再浆、降解，并且制备方法绿色环保，提高了吸管纸的储存周期及使用安全性。
附图说明
26.图1为本发明获得的抑菌环保吸管纸的实物图，其中图中1)为吸管纸的实物图，图中2)为吸管纸+吸管的实物图。
具体实施方式
27.本发明提供一种抑菌环保吸管纸的制备方法，包括在上网成型处理前在原料浆内
添加含有(0.07～0.1)wt％ε-聚赖氨酸的添加剂；以及在表面涂布施胶步骤采用含有(0.25～0.35)wt％ε-聚赖氨酸的施胶剂。本发明通过在造纸过程中浆内添加适当的湿强剂、施胶剂与ε-聚赖氨酸组合，以及将cmc与ε-聚赖氨酸复合后通过表面施胶于湿纸幅上，来提高纸张表面强度、阻隔性以及抗菌性能，以克服纸张因长期储存和运输过程中因吸潮和污染出现细菌污染及霉变的现象。
28.本发明采用的湿强剂为环保无氯丙醇湿强剂，购自索理思(上海)化工有限公司。
29.本发明实施例5采用的普通湿强剂购自牡丹江恒源生化有限责任公司。
30.在本发明的描述中，需要说明的是，实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
31.下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细的说明，以帮助本领域的技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解，本发明的保护范围包括但不限于以下实施例，在不偏离本技术的精神和范围的前提下任何对本发明的技术方案的细节和形式所做出的修改均落入本发明的保护范围内。
32.实施例1
33.本实施例提供一种抑菌环保吸管纸的制备方法，具体步骤如下：
34.(1)将漂白针叶木浆和漂白阔叶木浆原料分别进行打浆处理，打浆浓度 4.0wt％，漂白针叶浆叩解度38
°
sr，湿重4.5g；漂白阔叶浆叩解度35
°
sr，湿重2.0g，针叶木浆纤维占38wt％和阔叶木浆纤维占62wt％的混合纤维原料；
35.(2)在步骤(1)所得纤维混合原料，充分混合均匀后通过压力筛进入流浆箱，在压力筛入口处加入添加剂，添加剂按照质量浓度的组成为：12kg/t纸的环保无氯丙醇湿强剂、15kg/t纸的烷基烯酮二聚体、0.8kg/t纸的ε-聚赖氨酸，进行上网成形处理；
36.(3)经过步骤(2)上网成形后，经过压榨脱水和一次干燥处理，压榨压力分别为70kn/m、110kn/m和115kn/m，一次干燥处理依次经过25个烘缸， 1-8#缸温度控制在(80～85)℃，9-25#缸温度控制在(115～120)℃，经过干燥处理后得到含水率为6.0％的半干纸页；
37.(4)在步骤(3)所得的半干纸页通过施胶机进行表面涂布施胶，施胶剂按照终浓度为0.25wt％的ε-聚赖氨酸和0.75wt％的cmc进行复合制备，施胶剂用量为5.8kg/t纸；
38.(5)将施胶后的纸页经过二次干燥处理，二次干燥处理经过12个烘缸进行干燥，其中26～35#缸温度控制在100～105℃，36～37#缸为冷缸，通冷却水，温度控制在55～60℃；
39.(6)在步骤(5)经过干燥后的纸页通过压光机进行压光，压光机压力为 38kn/m，然后卷取得到含水率为4.5％的抑菌环保吸管纸。该抑菌环保吸管纸的性能指标如表1所示。
40.实施例2
41.本实施例提供一种抑菌环保吸管纸的制备方法，具体步骤如下：
42.(1)将漂白针叶木浆和漂白阔叶木浆原料分别进行打浆处理，打浆浓度 4.0wt％，漂白针叶浆叩解度43
°
sr，湿重4.2g、漂白阔叶浆叩解度38
°
sr，湿重2.0g，针叶木浆纤维占43wt％和阔叶木浆纤维占57wt％的混合纤维原料；
43.(2)在步骤(1)所得纤维混合原料，充分混合均匀后通过压力筛进入流浆箱，在压力筛入口处加入添加剂，添加剂按照质量浓度的组成为：15kg/t纸的环保无氯丙醇湿强剂、
10kg/t纸的烷基烯酮二聚体、1.0kg/t纸的ε-聚赖氨酸，进行上网成形处理；
44.(3)经过步骤(2)上网成形后，经过压榨脱水和干燥处理，压榨压力分别为70kn/m、110kn/m和115kn/m，一次干燥处理依次经过25个烘缸，1-8# 缸温度控制在(80～85)℃，9-25#缸温度控制在(110～115)℃，经过干燥处理后得到含水率为6.5％的半干纸页；
45.(4)在步骤(3)所得的半干纸页通过施胶机进行表面涂布施胶，施胶剂按照终浓度为0.35wt％的ε-聚赖氨酸和0.65wt％的cmc进行复合制备，施胶剂用量为7.0kg/t纸；
46.(5)将施胶后的纸页经过二次干燥处理，二次干燥处理经过12个烘缸进行干燥，其中26～35#缸温度控制在100～105℃，36～37#缸为冷缸，通冷却水，温度控制在55～60℃；
47.（6） 在步骤（5）经过干燥后的纸页通过压光机进行压光，压光机压力为45kn/m，然后卷取得到含水率为4.9%的抑菌环保吸管纸，实物图如图1所示，纸张厚度均匀，表面光滑。该抑菌环保吸管纸的性能指标如表1所示。
48.实施例3
49.本实施例提供一种抑菌环保吸管纸的制备方法，具体步骤如下：
50.(1)将漂白针叶木浆和漂白阔叶木浆原料分别进行打浆处理，打浆浓度 4.0wt％，漂白针叶浆叩解度38
°
sr，湿重4.5g、漂白阔叶浆叩解度35
°
sr，湿重2.0g，针叶木浆纤维占38wt％和阔叶木浆纤维占62wt％的混合纤维原料；
51.(2)在步骤(1)所得纤维混合原料，充分混合均匀后通过压力筛进入流浆箱，在压力筛入口处加入添加剂，添加剂按照质量浓度的组成为：12kg/t纸的环保无氯丙醇湿强剂、15kg/t纸的中性施胶剂烷基烯酮二聚体、0.8kg/t纸的ε
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聚赖氨酸，进行上网成形处理；
52.(3)经过步骤(2)上网成形后，经过压榨脱水和干燥处理，压榨压力分别为70kn/m、110kn/m和115kn/m，一次干燥处理依次经过25个烘缸，1-8# 缸温度控制在(80～85)℃，9-25#缸温度控制在(115～120)℃，经过干燥处理后得到含水率为6.0％的半干纸页；
53.(4)在步骤(3)所得的半干纸页通过施胶机进行表面涂布施胶，施胶剂仅为终浓度为1.0wt％的cmc，施胶剂加量为5.8kg/t纸；
54.(5)将施胶后的纸页经过二次干燥处理，二次干燥处理经过12个烘缸进行干燥，其中26～35#缸温度控制在100～105℃，36～37#缸为冷缸，通冷却水，温度控制在55～60℃；
55.(6)在步骤(5)经过干燥后的纸页通过压光机进行压光，压光机压力为 38kn/m，然后卷取得到含水率为4.5％的抑菌环保吸管纸。该抑菌环保吸管纸的性能指标如表1所示。
56.实施例4
57.本实施例提供一种抑菌环保吸管纸的制备方法，具体步骤如下：
58.(1)将漂白针叶木浆和漂白阔叶木浆原料分别进行打浆处理，打浆浓度 4.0wt％，漂白针叶浆叩解度38
°
sr，湿重4.5g、漂白阔叶浆叩解度35
°
sr，湿重2.0g，针叶木浆纤维占38wt％和阔叶木浆纤维占62wt％的混合纤维原料；
59.(2)在步骤(1)所得纤维混合原料，充分混合均匀后通过压力筛进入流浆箱，在压力筛入口处加入添加剂，添加剂按照质量浓度的组成为：12kg/t纸的环保无氯丙醇湿强剂、15kg/t纸的中性施胶剂烷基烯酮二聚体，进行上网成形处理；
60.(3)经过步骤(2)上网成形后，经过压榨脱水和干燥处理，压榨压力分别为70kn/m、110kn/m和115kn/m，一次干燥处理依次经过25个烘缸，1-8# 缸温度控制在(80～85)℃，9-25#缸温度控制在(115～120)℃，经过干燥处理后得到含水率为6.0％的半干纸页；
61.(4)在步骤(3)所得的半干纸页通过施胶机进行表面涂布施胶，施胶剂按照终浓度为0.25wt％的ε-聚赖氨酸和0.75wt％的cmc进行复合制备，施胶剂用量为5.8kg/t纸；
62.(5)将施胶后的纸页经过二次干燥处理，二次干燥处理经过12个烘缸进行干燥，其中26～35#缸温度控制在100～105℃，36～37#缸为冷缸，通冷却水，温度控制在55～60℃；
63.(6)在步骤(5)经过干燥后的纸页通过压光机进行压光，压光机压力为 38kn/m，然后卷取得到含水率为4.5％的抑菌环保吸管纸。该抑菌环保吸管纸的性能指标如表1所示。
64.实施例5
65.本实施例提供一种抑菌环保吸管纸的制备方法，与实施例1的区别在于：步骤(2)采用普通市售湿强剂，最后获得的抑菌环保吸管纸的性能指标如表1 所示。
66.本实施例的工艺是申请人在研发初期采用的工艺，发现采用普通湿强剂在除1，3-dcp和3-mcpd含量之外的其它性能也都很好，但环保性能存在较大问题，因此，将湿强剂改用环保型无氯湿强剂。
67.实验结果：
68.表1实施例1～5的抑菌环保吸管纸的性能指标
[0069][0070]
表1的数据表明，在步骤2的添加剂中去掉ε-聚赖氨酸或者在施胶剂中去掉ε-聚赖氨酸，所得到的吸管纸对大肠菌群、金黄色葡萄球菌、芽孢枯草杆菌霉菌的抑菌率会大幅度
降低50％以上，储存时间也大幅降低，25-30天时间内，纸张表面即出现霉变现象。此外，在步骤5中使用普通湿强剂替换环保无氯湿强剂，氯丙醇含量会超标严重，不符合产品环保性能。
[0071]
对比例1
[0072]
本对比例提供一种环保吸管纸的制备方法，是申请人在研发初期开发的工艺，具体步骤如下：
[0073]
(1)将漂白针叶木浆和漂白阔叶木浆原料分别进行打浆处理，打浆浓度 4.0wt％，漂白针叶浆叩解度38
°
sr，湿重4.5g、漂白阔叶浆叩解度35
°
sr，湿重2.0g，针叶木浆纤维占38wt％和阔叶木浆纤维占62wt％的混合纤维原料；
[0074]
(2)在步骤(1)所得纤维混合原料，充分混合均匀后通过压力筛进入流浆箱，在压力筛入口处加入12kg/t纸的环保无氯丙醇湿强剂、15kg/t纸的中性施胶剂烷基烯酮二聚体，进行上网成形处理；
[0075]
(3)经过步骤(2)上网成形后，经过压榨脱水和干燥处理，压榨压力分别为70kn/m、110kn/m和115kn/m，经过干燥处理后得到含水率为6.0％的半干纸页；
[0076]
(4)在步骤(3)所得的半干纸页通过施胶机进行表面涂布施胶，施胶剂按照1.0wt％的cmc进行制备，施胶剂用量为5.8kg/t纸；
[0077]
(5)在步骤(4)经过干燥后的纸页通过压光机进行压光，压光机压力为 38kn/m，然后卷取得到含水率为4.5％的常规环保吸管纸。该环保吸管纸的性能指标如表2所示。
[0078]
对比例2
[0079]
本对比例提供一种抗菌环保吸管纸的制备方法，是采用麻浆替换对比例1 中的木浆，具体步骤如下：
[0080]
(1)将100％漂白麻浆原料进行打浆处理，打浆浓度4.0wt％，叩解度 38
°
sr，湿重4.5g；
[0081]
(2)在步骤(1)所得麻浆原料，充分搅拌均匀后通过压力筛进入流浆箱，在压力筛入口处加入12kg/t纸的环保无氯丙醇湿强剂、15kg/t纸的中性施胶剂烷基烯酮二聚体，进行上网成形处理；
[0082]
(3)经过步骤(2)上网成形后，经过压榨脱水和干燥处理，压榨压力分别为70kn/m、110kn/m和115kn/m，经过干燥处理后得到含水率为6.0％的半干纸页；
[0083]
(4)在步骤(3)所得的半干纸页通过施胶机进行表面涂布施胶，施胶剂按照1.0wt％的cmc进行制备，施胶剂用量为5.8kg/t纸；
[0084]
(5)在步骤(4)经过干燥后的纸页通过压光机进行压光，压光机压力为 38kn/m，然后卷取得到含水率为4.5％的抗菌环保吸管纸。该环保吸管纸的性能指标如表2所示。
[0085]
对比例3
[0086]
本对比例提供一种环保吸管纸的制备方法，是采用食用蜡涂覆在吸管纸表面来提升抗菌效果，具体步骤如下：
[0087]
(1)将漂白针叶木浆和漂白阔叶木浆原料分别进行打浆处理，打浆浓度 4.0wt％，漂白针叶浆叩解度38
°
sr，湿重4.5g、漂白阔叶浆叩解度35
°
sr，湿重2.0g，针叶木浆纤维占38wt％和阔叶木浆纤维占62wt％的混合纤维原料；
[0088]
(2)在步骤(1)所得纤维混合原料，充分混合均匀后通过压力筛进入流浆箱，在压
力筛入口处加入12kg/t纸的环保无氯丙醇湿强剂、15kg/t纸的中性施胶剂烷基烯酮二聚体，进行上网成形处理；
[0089]
(3)经过步骤(2)上网成形后，经过压榨脱水和干燥处理，压榨压力分别为70kn/m、110kn/m和115kn/m，经过干燥处理后得到含水率为6.0％的半干纸页；
[0090]
(4)在步骤(3)所得的半干纸页通过施胶机进行表面涂布施胶，施胶剂按照1.0wt％的cmc进行制备，施胶剂用量为5.8kg/t纸；
[0091]
(5)在步骤(4)所得的半干纸页通过施胶机进行喷涂0.02wt％的食用蜡，提高吸管纸的防水抗菌效果；
[0092]
(6)在步骤(5)经过干燥后的纸页通过压光机进行压光，压光机压力为 38kn/m，然后卷取得到含水率为4.5％的抗菌环保吸管纸。该环保吸管纸的性能指标如表2所示。
[0093]
对比例4
[0094]
本对比例提供一种环保吸管纸的制备方法，是采用含有银离子的施胶剂对吸管纸进行表面施胶，具体步骤如下：
[0095]
(1)将漂白针叶木浆和漂白阔叶木浆原料分别进行打浆处理，打浆浓度4.0wt％，漂白针叶浆叩解度38
°
sr，湿重4.5g、漂白阔叶浆叩解度35
°
sr，湿重2.0g，针叶木浆纤维占38wt％和阔叶木浆纤维占62wt％的混合纤维原料；
[0096]
(2)在步骤(1)所得纤维混合原料，充分混合均匀后通过压力筛进入流浆箱，在压力筛入口处加入12kg/t纸的环保无氯丙醇湿强剂、15kg/t纸的中性施胶剂烷基烯酮二聚体，进行上网成形处理；
[0097]
(3)经过步骤(2)上网成形后，经过压榨脱水和干燥处理，压榨压力分别为70kn/m、110kn/m和115kn/m，经过干燥处理后得到含水率为6.0％的半干纸页；
[0098]
(4)在步骤(3)所得的半干纸页通过施胶机进行表面涂布施胶，施胶剂按照1.0wt％的cmc进行制备，cmc制备溶液为40ppm含量的银离子水，施胶剂用量为5.8kg/t纸；
[0099]
(5)在步骤(4)经过干燥后的纸页通过压光机进行压光，压光机压力为 38kn/m，然后卷取得到含水率为4.5％的常规环保吸管纸。该环保吸管纸的性能指标如表2所示。
[0100]
表2对比例1～4的抑菌环保吸管纸的性能指标
[0101][0102]
本发明采用多种方式对吸管纸进行处理以考察其抑菌功效，但结果均比不上本发明制备方法获得的吸管纸，表2的数据表明，对比例的几种制备方法获得吸管纸在抑菌效果上均不合格。
[0103]
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。