本發(fā)明涉及紙杯技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種生物可降解涂層紙杯及其生產(chǎn)方法。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有紙杯在生產(chǎn)中為了達(dá)到功能性隔水效果，會在內(nèi)壁涂附一層隔水涂層。常規(guī)紙杯材料主要由原紙與涂層構(gòu)成，當(dāng)前主要涂層可分為以下兩類：①石油基：傳統(tǒng)塑料：pe(聚乙烯)，pp(聚丙烯)，ps(聚苯乙烯)，pc(聚碳酸酯)，pet(聚對苯二甲酸乙二醇酯)，abs(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)，pmma(聚甲基丙烯酸甲酯)，尼龍等；②淀粉與pe混合基：bio-pe(生物聚乙烯)bio-pp(生物聚丙烯)bio-pa(生物聚酰胺)ptt(聚對苯二甲酸丙二醇酯)。石油機(jī)材料綜合性能優(yōu)良，是人們生產(chǎn)和生活中的主要材料。

目前市場主流紙杯其涂層主要為低密度聚乙烯(ldpe)，生產(chǎn)的紙杯被稱作pe涂層紙杯，其材料分子結(jié)構(gòu)非常穩(wěn)定，很難被自然界的光和熱降解，常規(guī)環(huán)境下約需要200年。若加速其分解，則需要高溫焚燒等方式(＞240℃)其降解為乙烯(常溫氣態(tài))，同時也伴有各種有害氧化產(chǎn)物。當(dāng)前生產(chǎn)和生活中pe涂層紙杯生產(chǎn)及使用量巨大，pe合成高分子材料使用廢棄后較難降解，造成生態(tài)環(huán)境污染，且污染呈現(xiàn)擴(kuò)大趨勢。此類污染可歸結(jié)為白色污染，白色污染是指對廢塑料污染環(huán)境現(xiàn)象的一種形象稱謂，具體是指用聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等高分子化合物制成的包裝袋、農(nóng)用地膜、一次性餐具、塑料瓶等塑料制品使用后被棄置成為固體廢物，由于隨意亂丟亂扔，難于降解處理，給生態(tài)環(huán)境和景觀造成不可逆的污染。其主要以①視覺污染：在城市、旅游區(qū)、水體和道路旁散落的廢舊塑料包裝物給人們的視覺帶來不良刺激，影響城市、風(fēng)景點的整體美感，破壞市容、景色；②潛在危害：侵占土地過多、污染空氣、污染水體、火災(zāi)隱患、很難降解，造成長期深層次生態(tài)環(huán)境問題。

面對日益嚴(yán)重的白色污染問題，人們希望尋找一種能替代現(xiàn)行pe涂層紙杯，又不造成白色污染的塑料替代品，針對pe涂層紙杯難降解等一系列問題，國內(nèi)紙制品行業(yè)開發(fā)應(yīng)用pla作為涂層的紙杯；pla是生物降解塑料聚乳酸的英文簡寫，全寫為：polylacticeacid。利用來自于谷物或其它有機(jī)物的發(fā)酵糖可以生產(chǎn)乳酸，而乳酸可以通過聚合反應(yīng)得到一種線形脂肪族聚酯--聚乳酸(pla)。pla的降解分為兩個階段，第一階段是它的酯基團(tuán)逐步水解成為乳酸和其它小分子，然后這些小分子被環(huán)境中的微生物所分解，因為降解分步進(jìn)行，降解速度慢。pla經(jīng)常和淀粉共混以增強(qiáng)其可降解性能并降低成本。一些生產(chǎn)者也經(jīng)常使用一些別的可降解聚酯與pla共混來；但是這種共混產(chǎn)物硬脆，可塑性差，因此還要加入一些增塑劑如甘油和山梨糖醇使其變得柔軟一些。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種生物可降解涂層紙杯及其生產(chǎn)方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的紙杯涂層降解速度慢的技術(shù)問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了以下技術(shù)方案：一種生物可降解涂層紙杯，包括杯身與杯底，所述杯底連接在所述杯身下端，所述杯身與杯底兩者內(nèi)表面之間的空間能容納液體，所述杯身上端的邊緣形成開口；所述杯身與杯底各自均包括基材以及生物可降解材料涂層，所述生物可降解材料涂層形成所述杯身與杯底的內(nèi)表面。

優(yōu)選的，所述生物可降解防水材料為聚丁二酸丁二醇酯。

優(yōu)選的，所述生物可降解防水材料為聚丁二酸丁二醇酯、抗氧化劑和脫模劑的混合物。

優(yōu)選的，所述杯身與杯底兩者的外表面也涂布有所述生物可降解材料涂層。

優(yōu)選的，所述杯身的基材包括瓦楞紙和原紙，所述瓦楞紙粘合在所述原紙的一面上，所述原紙的另一面上設(shè)有生物可降解材料涂層。

優(yōu)選的，所述瓦楞紙為單瓦楞紙、雙瓦楞紙、橫瓦紙或s瓦紙；

優(yōu)選的，所述杯身側(cè)面設(shè)有兩把手，兩個所述把手在所述杯身的寬度方向上對稱設(shè)置，任一所述把手關(guān)于所述把手與所述杯身的連接部轉(zhuǎn)動，當(dāng)所述生物可降解涂層紙杯未使用時，所述把手貼合在所述杯身上，當(dāng)所述生物可降解涂層紙杯使用時，所述把手呈展開狀。

優(yōu)選的，所述杯底為圓形，所述圓形杯底的周邊向外延伸出圓環(huán)形凸棱，所述杯底的外表面淋膜防水涂層。

一種生物可降解涂層紙杯的生產(chǎn)方法，包括以下步驟：

淋膜步驟：通過流延法將原紙的一個表面淋膜上生物可降解材料涂層；

瓦楞步驟：將原紙未淋膜上生物可降解材料涂層的表面粘合瓦楞紙；

成型步驟；將紙杯紙軋切成紙杯形狀。

優(yōu)選的，所述瓦楞步驟與成型步驟之間還包括印刷步驟，所述印刷步驟為在所述紙杯紙的外表面印刷圖案或標(biāo)記。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發(fā)明所述生物可降解涂層紙杯的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明所述生物可降解涂層紙杯的仰視圖；

圖3是本發(fā)明所述生物可降解涂層紙杯的紙杯紙的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)的描述。顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所得到的所有其它實施方式，都屬于本發(fā)明所保護(hù)的范圍。

本發(fā)明提供了一種生物可降解涂層紙杯，包括杯身1與杯底2，所述杯底2連接在所述杯身1下端，所述杯身1與杯底2兩者內(nèi)表面之間的空間能容納液體，所述杯身1上端的邊緣形成開口11；所述杯身1與杯底2各自均包括基材以及生物可降解材料涂層，所述生物可降解材料涂層形成所述杯身1與杯底2的內(nèi)表面。

作為可選的實施方式，所述生物可降解防水材料為聚丁二酸丁二醇酯。

聚丁二酸丁二醇酯(pbs)由丁二酸和丁二醇經(jīng)縮合聚合合成而得，樹脂呈乳白色，無嗅無味，易被自然界的多種微生物或動植物體內(nèi)的酶分解、代謝，最終分解為二氧化碳和水；具有良好的生物相容性和生物可吸收性；耐熱性能好，熱變形溫度和制品使用溫度可以超過100℃。其合成原料來源既可以是石油資源，也可以通過生物資源發(fā)酵得到。

作為可選的實施方式，所述生物可降解防水材料為聚丁二酸丁二醇酯、抗氧化劑和脫模劑的混合物。

生物可降解防水材料降解條件包括以下情況：

①可生物降解，通過自然發(fā)生的微生物如細(xì)菌、真菌和藻類降解，產(chǎn)生水；

②可堆肥塑料：en13432,en14995,astmd6400,iso17088,as4736,tis17088受控條件:60℃；

③裂變解體:12周內(nèi)分解成2x2mm的小碎片；

④生物降解:≥90％6個月內(nèi)通過生物作用分解成二氧化碳，水和礦物質(zhì)。

作為可選的實施方式，所述基材為高品質(zhì)食品級白卡原紙，所述白卡原紙的應(yīng)用規(guī)格如表1所示。

表1白卡原紙應(yīng)用規(guī)格

作為可選的實施方式，聚丁二酸丁二醇酯，由丁二酸(琥珀酸)和1.4丁二醇經(jīng)酯化縮聚而得，生物可降解防水材料組成成分如表2所示，特性如下：

①fz71pm(注塑，附合度更優(yōu)，更適用于亞洲客戶)

②fz91pm(擠出，加工穩(wěn)定性更優(yōu)，更適用于歐洲客戶)

③mz7a0101(抗氧化劑)

④mb92am(抗氧化劑)

⑤mb71bm(脫模劑～防止粘連冷卻缸)

⑥mz7c0201(脫模劑～防止粘連冷卻缸)

表2生物可降解防水材料組成成分

作為可選的實施方式，生物可降解涂層紙杯的基材以及生物可降解材料涂層構(gòu)成生物可降解涂層紙杯紙，生物可降解涂層紙杯紙的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及檢測報告其主要檢測指標(biāo)有：①定量②定量差③橫幅定量差④厚度⑤橫幅厚度差⑥尺寸誤差(卷盤直徑+幅寬)⑦白度⑧pbs定量差⑨水分⑩挺度平滑度剝離強(qiáng)度灰分塵埃度吸水性邊滲水外觀異味衛(wèi)生指標(biāo)塑化劑指標(biāo)等，具體檢測指標(biāo)如表3-表4所示。

表3生物可降解涂層紙杯紙定量及剝離強(qiáng)度檢測

表4生物可降解涂層紙杯紙透氣性、滲水實驗指標(biāo)

其透氣標(biāo)準(zhǔn)值：水(wvtr):astme96/e96m-10→溫度：38℃/90％rh；氧氣(otr):astmd3985-05→溫度：23℃/0％rh

作為可選的實施方式，所述杯身1與杯底2兩者的外表面也涂布有所述生物可降解材料涂層。

作為可選的實施方式，所述杯身1的基材包括瓦楞紙和原紙41，所述瓦楞紙粘合在所述原紙的一面上，所述原紙的另一面上設(shè)有生物可降解材料涂層。瓦楞紙的設(shè)置有助于保溫以及加強(qiáng)杯體結(jié)構(gòu)。

作為可選的實施方式，所述瓦楞紙43為單瓦楞紙、雙瓦楞紙、橫瓦紙或s瓦紙；

作為可選的實施方式，所述杯身1側(cè)面設(shè)有兩把手3，兩個所述把手3在所述杯身1的寬度方向上對稱設(shè)置，任一所述把手3關(guān)于所述把手3與所述杯身1的連接部轉(zhuǎn)動，當(dāng)所述生物可降解涂層紙杯未使用時，所述把手3貼合在所述杯身1上，當(dāng)所述生物可降解涂層紙杯使用時，所述把手3呈展開狀。把手的設(shè)置可以便于使用者移動裝有熱水的杯子，避免燙傷，把手在不使用時，可以與杯體折疊，多個紙杯可以疊碼放置，節(jié)省空間。

作為可選的實施方式，所述杯底2為圓形，所述圓形杯底2的周邊向外延伸出圓環(huán)形凸棱21，所述杯底2的外表面淋膜防水涂層42。所述杯底2設(shè)置有圓環(huán)形凸棱21，可以減小杯體與桌面的接觸面積，防水涂層的設(shè)置使紙杯置于有水的桌面等環(huán)境時，不容易損壞變形。

作為可選的實施方式，所述杯身1的基材包括瓦楞紙和原紙41，所述瓦楞紙的兩面均粘合有所述原紙，所述杯身1與杯底2的內(nèi)表面和外表面均設(shè)有所述生物可降解材料涂層形成。外表面設(shè)有所述生物可降解材料涂層，使紙杯的耐用性更高，紙杯置于有水的桌面等環(huán)境時，不容易損壞變形。

作為可選的實施方式，所述杯身1與杯底2的外表面也設(shè)有所述生物可降解材料涂層。

一種生物可降解涂層紙杯的制備方法，包括以下步驟：

淋膜步驟：通過流延法將原紙41的一個表面淋膜上生物可降解材料涂層；

淋膜步驟主要使用淋膜機(jī)，淋膜機(jī)工作原理：常規(guī)淋膜機(jī)主要由四個模組組成，分別是主機(jī)、鏡面輥系統(tǒng)、放料系統(tǒng)、收卷系統(tǒng)。機(jī)組以生物可降解材料涂層粒子，添加劑等，采用流延法平膜擠出涂膜工藝，經(jīng)擠塑成型與卷紙進(jìn)行淋膜或復(fù)合，提高材料的強(qiáng)度，致密性等。

瓦楞步驟：將原紙41未淋膜上生物可降解材料涂層的表面粘合瓦楞紙43；瓦楞紙是由掛面紙和通過瓦楞棍加工而形成的波形的瓦楞紙粘合而成的板狀物，一般分為單瓦楞紙或雙瓦楞紙，橫瓦紙或s瓦紙，粗瓦或細(xì)瓦。從而增大防滑系數(shù)，提升隔熱效果。

成型步驟；將紙杯紙軋切成紙杯形狀。成型步驟使用的設(shè)備是模切/沖切機(jī)以及紙杯成型機(jī)，模切/沖切機(jī)工作原理是利用鋼刀、五金模具等模版，通過壓印版施加一定的壓力，將印品或紙板軋切成一定形狀的杯身紙；模切/沖切工藝參數(shù)如表5所示；生物可降解涂層紙杯單淋膜涂層中速成型杯機(jī)的紙杯成型工藝如表6所示。

紙杯成型機(jī)工作原理紙杯成型機(jī)是將生物可降解涂層紙杯紙進(jìn)行機(jī)械加工、粘合所做得的一種紙容器，外觀呈口杯形，紙杯成型工藝如表7所示，成品生物可降解涂層紙杯型式檢驗指標(biāo)及結(jié)果如表8所示。

表5模切/沖切工藝參數(shù)

表6生物可降解涂層紙杯單淋膜涂層中速成型杯機(jī)的紙杯成型工藝

表7單層熱中速成型杯機(jī)的紙杯成型工藝

表8成品生物可降解涂層紙杯型式檢驗指標(biāo)及結(jié)果

補充說明：其涂層紙杯：①爆口②橢圓③尺寸④口部⑤上部⑥中部⑦下部⑧接縫⑨底部等指標(biāo)均符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，且未出現(xiàn)①塌底②壓花③起泡④內(nèi)外污漬現(xiàn)象。

作為可選的實施方式，所述瓦楞步驟與成型步驟之間還包括印刷步驟，所述印刷步驟為在所述紙杯紙的外表面印刷圖案或標(biāo)記。

表9印刷工藝參數(shù)

降解實驗：

本發(fā)明所述的生物可降解涂層紙杯紙，(原紙120um，生物可降解材料涂層20um)降解條件：在土壤中掩埋，50℃，濕度90％，定時取樣，2周后斷裂強(qiáng)度降低，4周后降解為小碎片，4個月能完全降解。

本發(fā)明所述的生物可降解涂層紙杯優(yōu)點包括：

①耐沖擊度及可塑性好；

②線速度>300米/分；

③穩(wěn)定和較小的內(nèi)縮量；

④優(yōu)異的紙張附合度和熱封強(qiáng)度，能實現(xiàn)低溫?zé)岱猓?/p>

⑤比其他的生物基材料淋膜更??；

⑥耐熱度高，適合熱食品服務(wù)(可達(dá)100℃)，并具有天然纖維的相容性；

⑦室溫環(huán)境下可降解；

⑧可由造紙廠回收循環(huán)利用。

以上所述，僅為本發(fā)明的具體實施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以所述權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。