可降解农作物纤维环保包装材料制备方法及应用技术

环保及可生物降解是当今考量包装材料商业价值的重要因素之一。本发明专利技术涉及一种使用非化学处理农作物纤维的方法，和一种淀粉粘合剂的配制方法。本发明专利技术也涉及使用非化学法制取农作物纤维，结合淀粉粘合剂来生产环保、可生物降解包装产品的方法。本发明专利技术的农作物纤维经高温过热蒸汽蒸煮，突发减压爆炸所得。处理过的农作物纤维与计量的淀粉粘合剂混合，经适当搅拌后制成理想农作物纤维浆，以此作为生产环保包装产品的进料。本发明专利技术的农作物纤维浆适于生产农作物纤维模塑包装制品和农作物纤维箱板纸等包装材料。本发明专利技术中的淀粉粘合剂以天然原料制成，可生物降解，并具有自留和助留功能。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种使用高温过热蒸汽蒸煮、突发减压爆炸法制作农作物纤维的方法。利用成熟的造纸工艺，或纸浆模塑生产工艺，可将此农作物纤维浆转化成环保，可生物降解的农作物纤维模塑包装制品及箱板纸。
技术介绍
可生物降解环保包装材料及生产技术为目前迅速发展的工业领域。在有限的几种环保包装替代物中，纸浆模塑包装制品、淀粉包装和光降解塑料包装材料尤为瞩目。如果综观以上几种环保包装材料，从原材料到生产工艺，从生产过程耗能量到生产尾气和废水处理，从整体设备投资到生产费用，每一种材料都有其独特的缺限，技术改良、以加强产品竞争性是每一种环保包装新材料必面临的挑战。以纸浆模塑包装制品为例，纸制品可生物降解，但纸制品生产却常常给环境带来诸多污染问题，尤其是以氯化物漂白纸浆的生产工艺过程。从商业角度来看，以纸浆模塑包装制品取代塑料食品包装，面临最大的挑战为生产成本和价格竞争力。淀粉包装材料和生产技术日趋成熟，其优势在于淀粉包装材料具有较好的机械加工特性。但是，淀粉制品的可食性限制了它的应用。光降解塑料与普通塑料生产工艺类似，一旦其光降解性被证实，它将成为一种极具竞争性的新型环保包装材料。然而，日趋减少的地球石油储存量给光降解塑料的市场化带来新的挑战——即取代石油的塑料来源的商业化进程。近来，一种基于淀粉和热塑性树脂为粘合剂，以无机盐如碳酸钙和农作物纤维为填充剂的新型包装材料正陆续投放小型生产。这种包装材料具有较好的刚性，但热塑性树脂的使用影响其完全降解性，因此其环保性受到质疑。该种包装材料配方中农作物纤维含量少，一般在重量比的20～30％，粘合剂30～70％，其他组分包含功能性添加剂，如防油、防水剂等等，因此该配方产品竞争性尚待讨论。挑战性的难题在于如何配制以农作物纤维为主要成分，以粘合剂和功能性化学试剂为辅助成分的全方位环保包装材料。如能配制出该种农作物纤维为主体的环保包装材料，不但为废弃农作物纤维提供了一种增值处理方法，也为包装工业提供一种具有竞争性的解决方案。由于该种包装材料取于丰富的可再生资源，为该产品的成本竞争性提供了必要条件。解决以上问题的合理方案取决于对以下问题答案的寻求(i)可再生农作物纤维的制备方法；(ii)淀粉粘合剂的配制；(iii)农作物纤维和淀粉粘合剂的优化配比；(iv)适于该材料配比的生产工艺。处理农作物纤维的关键在于纤维表面活化，以促进它与淀粉粘合剂间的结合力。结合使用现有生产技术，本专利技术的农作物纤维复合材料有待成为一种极具竞争性的环保包装替代品。纸浆模塑生产工艺已相对成熟。其生产工艺的特点为进料为低浓度、低稠度的纸浆液，模塑制品通过机械脱水和热定型制成。本专利技术重点提出经济可靠的非化学处理农作物纤维方法、淀粉粘合剂配方、及农作物纤维浆制造方法。本专利技术也披露用改进的纸浆模塑生产工艺生产农作物纤维模塑产品，如农作物纤维模塑餐具及多种食品包装、农作物纤维模塑电子产品及多种消费产品包装等等。另外，本专利技术的另一应用为利用现有造纸生产工艺，生产农作物纤维箱板纸。其经济效益比以原生纸和再生纸浆有大幅度提高。本专利技术的目的在于提供一种利用低浓度农作物纤维浆(AgroFibre)制备多功能农作物纤维模塑包装和箱板纸的通用方法。德国专利DE19949975披露了一种使用干木质纤维来制备绝缘建筑面板及模塑部件的生产工艺。该木质纤维经过多阶段湿化，并在湿化过程中加入干粉粘合剂。该面板/部件是用可生物降解的材料模制而成，比如木质纤维和天然的含有淀粉的粘合剂。干纤维通过单一或多阶段加水湿化，水含量控制在13～33％范围内。干粉粘合剂在湿化阶段后加入纤维中。绝缘建筑面板或模塑部件的表面处理通过喷洒水或者水-粘合剂悬浮液来完成。绝缘建筑面板或模塑部件最终定型在热压或干燥器中完成。使用的粘合剂包括马铃薯淀粉，纤维材料包括木纤维、小麦、大麦或稻草纤维、油菜籽和大麻、或者它们的混合物。GUO KANGQUAN，YANG ZHONGPING和ZHU XINHUA提交的中国专利CN1312158中披露了生产多层模塑纤维材料的方法。该专利技术使用软薄层产品作为面层材料，利用胶合纤维为中心层材料，它们二者粘合后，经过热压在模具中成形，然后经过模切和表明处理工艺制成纤维合成物模塑产品。此专利技术宜于生产薄壁、深度较高和倾斜度大的模塑产品。Khashoggi E lnd等申报的美国专利US5679145中披露了一种材料配方、生产方法和工艺系统，用于生产多种包装产品。该专利技术的材料配方以淀粉粘合剂和均匀分散的纤维为主要成分，通过特殊生产工艺制成强化淀粉-纤维复合材料。中国专利CN1230386披露了一种用植物纤维生产餐具的方法。该专利使用植物纤维和粘合剂。生产工艺流程在几乎无水条件下进行。产品在高温和高压模具中模塑成型。中国专利CN1257089披露了一种制作发泡植物纤维包装材料的制备方法。该发泡植物纤维包装材料含有植物纤维、起泡剂、淀粉添加剂，产品模塑而成。美国专利US5849152(PCT/EP95/00285)披露了一种生产可生物降解模塑形体的方法。将纤维、水、淀粉等混合物质在烘烤模具中烘烤成形。淀粉量占纤维材料干重的15～200wt％。
技术实现思路
本专利技术披露了一种使用低浓度农作物纤维(AgroFibre)浆来生产可生物降解环保模塑包装产品和箱板纸的方法。农作物纤维浆由适当配比的特制农作物纤维(AgroFibre)、天然粘合剂(AgroBinder)、及功能性添加剂组成。本专利技术披露了一种天然粘合剂(AgroBinder)配方。该天然粘合剂(AgroBinder)由多种淀粉在碱性条件下配制而成。它为天然的聚合物，粘度稳定，并可生物降解。本专利技术也披露了一种以非化学处理废弃农作物纤维、制造农作物纤维浆的方法。通过使用淀粉粘合剂(AgroBinder)，农作物纤维浆有广泛的应用领域，如取代原纸浆，或再生纸浆制造箱板纸。由于采用非化学处理方法，从根本上避免生产工艺造成的污染等问题。本专利技术所指农作物纤维包括稻杆、麦杆、棕榈空果蹿及椰壳纤维、玉米杆、亚麻杆等等。本专利技术披露，淀粉粘合剂(AgroBinder)具有自留和助留特性。它的存在使得农作物纤维浆(AgroFibre)产品具有防油、防水、强湿等作为包装产品必备的功能特性。本专利技术也披露，农作物纤维(AgroFibre)是通过非化学处理方法制备而得，其中农作物纤维在高压釜中蒸煮，操作条件为，温度150～250℃、压力为0.3～3Mpa，蒸煮时间为10～120分钟。本专利技术也披露，模塑包装制品和箱板纸由农作物纤维(AgroFibre)和淀粉粘合剂(AgroBinder)制成，分别利用类似纸浆模塑生产工艺和纸板生产工艺制成。农作物纤维浆由农作物纤维(AgroFibre)、水、淀粉粘合剂(AgroBinder)和功能添加剂混合所得。农作物纤维模塑包装制品经过机械脱水和热定型处理达制得。农作物纤维(AgroFibre)占产品重量百分比约90～95％，而淀粉粘合剂(AgroBinder)和功能添加剂则占余量。淀粉粘合剂(AgroBinder)由下述成分制成水、淀粉载体、未成胶淀粉、改性淀粉、胶联剂和防腐剂。淀粉粘合剂(AgroBinder)制作方法淀粉载体相在pH＝12-14介质中蒸煮成胶，然后在连续加热和搅拌条件下向其本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种农作物纤维浆，含有农作物纤维、淀粉粘合剂及功能性添加剂等主要成份，其中所述的农作物纤维以非化学方法处理所得，处理方法包括机械压榨除油、过饱和蒸汽蒸煮软化、突发降压爆炸、切割、精磨；该专利技术中淀粉粘合剂可为载体型、无载体型、载体－无载体型淀粉胶，呈碱性，粘度稳定，可生物降解，且具自留、驻留和耐水性能。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：徐雁，
申请(专利权)人：新加坡绿谷科技有限公司，
类型：发明
国别省市：SG[新加坡]