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    无塑涂料在纸杯生产中的应用探讨

    阅读次数:     发布时间:2020-09-30 16:40:04

           由于人们环保意识的增强,面对日益威胁生态环境的塑料废弃物,世界各地纷纷展开“禁塑”行动。欧盟提案要求从2021年起欧盟范围内禁止生产和销售一次性塑料制品,如一次性塑料餐具、吸管等。2020年1月,中华人民共和国国家发展改革委网站发布《关于进一步加强塑料污染治理的意见》,明确了禁塑的具体要求和期限,“禁塑”行动提上议程。

           淋膜纸杯作为塑料淋膜纸制品也将在“禁塑”之列。淋膜纸杯纸就是在纸杯原纸上淋一层塑料膜,在改善纸张耐液性同时,也可使淋膜纸杯纸经加热黏合制成纸杯,但是该塑料膜因不易降解对环境危害较大。因此,各大纸杯纸厂家正在寻找一种可降解的原料来替代淋膜纸上的塑料淋膜,目前研究应用较多的为无塑涂料。

           无塑涂料纸杯纸是通过各种涂布工艺将液体涂料均匀涂覆在纸杯原纸表面,经加热干燥后,在纸面上形成一层涂料膜来满足纸杯纸的使用要求,与淋膜纸杯纸相比,无塑涂料纸杯纸应具有以下性能:

           (1)在满足食品接触用品安全、卫生指标要求同时,其经过一段时间处置可自行降解,以达到绿色、生态、环保目的。

           (2)对各种饮品具有优良的阻隔、抗渗性能,包括热饮、冷饮,如奶茶、茶水、可口可乐,以及酸性咖啡、果汁,甚至存放各种酒品等。

           (3)为能利用现有制杯设备及保证纸杯良好的成型性,无塑涂料应具有良好的热封性,即无塑涂膜与淋膜塑料膜具有相近的热融性,另外要求涂膜经过表面张力改善后具有较好的印刷适应性。

            试验

           1.1试验原料

           250g/㎡未涂布纸杯原纸:别克平滑度(正/反)13.0/10.2s,吸水性(60s)22.3g/㎡,边缘渗透宽度1.0mm,边缘渗透重量0.85g/㎡。

           两种无塑涂料分别为A和B,两者均符合安全、卫生指标要求,A涂料无法达到完全降解要求,但是可回收使用;B涂料填埋一段时间后可逐渐自行降解。

           1.2试验方法

           为调整上涂量,将无塑涂料稀释成不同浓度,并用25#钢丝刮棒进行刮涂,涂后在105℃的烘箱中放置10min,再在恒温恒湿室放置8h后测相关指标。

           1.3测试指标

           边缘渗透按QB/T4032-2010中5.14规定进行测试:裁取试样75mm(纵向)×25mm(横向),放入90±1℃的蒸馏水中浸泡10min,用滤纸擦干试样表面水分,称取测试前后试样重量计算吸收水重量。纸杯原纸纸样测试前需贴胶带,淋膜或涂布纸杯纸纸样则直接测试。渗透宽度为水从试样横截面渗入纸中最深宽度,单位mm;渗透重量为试样横截面单位面积吸水量,单位g/㎡。

    表1  不同涂布量无塑涂料纸杯纸性能对比
     
    测试项目 膜量
    /(g/㎡)
    边缘渗透 吸水性(60s)/(g/㎡) 侧封试验
    宽度/mm 重量/(kg/㎡) 膜与原纸 膜与膜
    标准淋膜纸 - ≤4 ≤1.5 不吸水 良好 良好
    淋膜纸 16/20 1.0 0.87 0.0
    无塑涂料 3.8 1.5 1.83 1.6 不粘
    A涂布纸 6.2 0.5 1.11 0.0
      8.8 0.5 0.99 0.2
    无塑涂料 3.6 纸潮 3.88 9.7 局部粘
    B涂布纸 5.7 纸潮 3.14 6.6
      9.0 纸潮 2.02 1.8
     
           吸水性按GB/T1540规定进行测定,浸水时间为1min。

           侧封试验:热封试验仪HST-H6,按照常规淋膜纸杯纸测试条件,设定温度295℃、压力490kPa和时间0.8s后,对涂布纸样进行热封性测试,按照单PE和双PE纸杯纸制杯要求,分别对膜与原纸面和膜与膜面进行侧封试验。

           2  结果与分析

           2.1涂布量设定

           常规淋膜纸杯纸淋膜量一般为14~24g/㎡,单膜纸杯纸淋膜量较高,双膜纸杯纸未接触液体面较低,但因为淋膜设备限制最低不低于12~14g/㎡,鉴于无塑涂料单价较高,且无最低上涂量限制,在满足纸杯纸使用要求的同时,尽可能降低涂布量,本试验无塑涂料上涂量设为3~10g/㎡,具体见表1。

           2.2无塑涂膜抗液性:边缘渗透和吸水性

           (1)对比纸杯原纸或淋膜纸杯纸的边缘渗透和吸水性指标可知:淋膜表面抗液性较好基本不渗水,边缘渗透宽度和重量主要为纸样横截面对水的吸收引起。(2)较淋膜纸杯纸,无塑涂料涂布纸边缘渗透和吸水性指标偏高,尤其在涂布量较低时候,说明涂膜抗液性能不佳,尤其涂料B涂布纸,测试边缘渗透后纸样整体潮湿,应为水蒸气透过涂膜渗进原纸中引起,说明其膜的抗液性或者其涂料成膜性较差。(3)随着无塑涂料涂布量增加,涂膜对原纸覆盖性的改善,边缘渗透重量和吸水性均逐渐降低;涂料B在涂布量6.2g/㎡时,其抗水指标达到纸杯纸标准要求,且较接近淋膜纸杯纸。

           2.3无塑涂膜的热封性

           由表1可知:(1)上述两种涂料,在涂布量低至3.6g/㎡时,涂膜间的热封性较好,但涂膜与原纸间黏结较差,甚至不粘,在上涂量增加到近6g/㎡时涂膜与原纸间侧封黏接良好,说明涂膜与原纸间的黏结性相对较差。(2)在相近的涂布量下,两种无塑涂料的热封性对比,涂料B相对较好。(3)对于单膜纸,上涂量要适当提高,而双膜纸,在满足热封要求的情况下非接触液体面可大幅降低涂布量。

           3 结论

           3.1较塑料粒子,无塑涂料目前单价较高,但因其最低涂布量可调整,对于双膜纸杯纸,涂膜之间较易热封,只要能满足制杯成型需要未接触液体面最低涂布量可调为3g/㎡,甚至更低,无塑涂料在生产双膜纸杯纸时更具优势。