一次成型环保包装盒的纸塑生产工艺的制作方法

本发明属于包装盒生产技术领域，具体涉及一次成型环保包装盒的纸塑生产工艺。

背景技术：

目前的包装行业，对商品进行过度包装的现象日趋严重，不少包装已经背离了其应有的功能，很多企业没有相关的成熟技术，且回收利用的利润空间较小，导致相关企业很少涉足包装盒的回收处理；大多包装成为一次性消费品，最终大多都通过掩埋或者焚烧的方式将其处理，造成严重的资源浪费和环境污染。

发明专利cn111469494a涉及纸浆模塑生产技术领域，且公开了一种全自动化半干压纸浆模塑生产工艺，具体的制作工艺如下：纸浆卷涂布工序：将纸卷原材料设置在涂布机上，向原材料中加入助剂，通过涂布工艺将助剂均匀涂布在纸浆卷表面上；模切工序：将涂布好助剂的纸浆卷送入模切机内，模切成产品的初坯；自动分类输送工序：通过ajv输送小车将模切好的产品初坯送至半干压纸塑机的工位上；自动模塑压制工序：半干压纸塑机将产品初坯压制成各种形状的纸塑产品；堆叠计数并输送至包装。该发明取消了传统的浆液过程，缩减了工序，自动化程度高，能够减少劳动力的投入，节省助剂、真空电能和热能，产品可生物降解，符合环保要求，降低了生产成本，提高企业生产效益。

技术实现要素：

为了克服上述的技术问题，本发明提供一次成型环保包装盒的纸塑生产工艺。

本发明要解决的技术问题：

对商品进行过度包装的现象日趋严重，不少包装已经背离了其应有的功能，包装盒回收利用的利润空间较小，最终大多都通过掩埋或者焚烧的方式将其处理，造成严重的资源浪费和环境污染。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一次成型环保包装盒的纸塑生产工艺，包括如下步骤：

第一步、称取如下重量份原料：生物质纤维5-15份、去离子水100-200份、交联淀粉9-15份、十二烷基磺酸钠5-7份、填料1-20份、增强剂20-40份、抗氧化剂1-3份、环氧大豆油3-5份；

第二步、制浆：将生物质纤维、去离子水、交联淀粉和十二烷基磺酸钠加入碎浆机中，在转速为100-180rpm、温度为20-30℃的条件下，搅拌30-50min；然后将转速调至400-500rpm，在温度为50-60℃的条件下，加入填料和增强剂，搅拌20-30min；然后将转速调节至200-300rpm，在温度为30-50℃的条件下，加入抗氧化剂和环氧大豆油搅拌5-10min，制得浆液；

第三步、成型：将浆液加入模塑成型装置加工定型成包装盒；

第四步、干燥消毒：将加工定型后的包装盒转移至干燥箱，控制干燥温度为150-180℃，使制品中的水分含量为7-9％，即得一次成型环保包装盒。

进一步地，生物质纤维为竹质纤维、木质纤维和甘蔗渣中的一种或多种按任意比例混合。

进一步地，交联淀粉通过如下步骤制备:

s11、将木薯淀粉和去离子水按质量比为1：5混合，再加入复合交联剂和无水硫酸钠搅拌均匀，用质量分数20％的氢氧化钠溶液调节ph值为8-10得到混合液a，将混合液a放入微波反应器中，设置输出功率为500-600w、温度为40-60℃，反应5-15min得到混合液b；

s12、微波结束后，用0.5mol/l的盐酸溶液将混合液b的ph值调节为6-7，再用3000-3200r/min的离心机离心，离心后抽滤保留滤饼，将滤饼用去离子水洗涤三遍，再用无水乙醇洗涤三遍，洗涤后在50℃烘干至恒重，粉碎过20目筛制得交联淀粉。

进一步地，步骤s11中复合交联剂为质量比为1-3：5的三聚磷酸钠和三偏磷酸钠的混合物；木薯淀粉、复合交联剂和无水硫酸钠的质量比为4：2-5：1。

进一步地，填料为鸡蛋壳研磨后过50目筛的粉末。

进一步地，增强剂为甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物和乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油中的一种或两种按任意比例混合。

进一步地，抗氧化剂为茶多酚和维生素c中的一种或两种按任意比例混合。

进一步地，第三步中模塑成型装置包括冷压机构和热压机构，冷压机构与热压机构对称设置；

冷压机构包括浆液池、第一伸缩杆、搅拌器、支撑台、成型模具、第一支撑架、横杆、第一管道口、齿轮、连接件、溢流管、冷压板、收集盒和限位块；浆液池两侧分别固定安装一个第一支撑架，浆液池底端固定安装两个第一伸缩杆和搅拌器，两个第一伸缩杆中间固定安装搅拌器，第一伸缩杆顶端固定安装支撑台，支撑台上表面固定安装成型模具，浆液池两侧分别固定连接一个溢流管，溢流管贯穿第一支撑架，浆液池右侧的第一支撑架设置第一管道口，两个第一支撑架上端固定安装横杆，横杆上安装两个齿轮，齿轮与连接件连接，齿轮上的轮齿与连接件内部轮齿啮合，连接件外侧设置两个限位块，限位块固定安装在横杆上，连接件底端固定安装冷压板；

热压机构包括第二支撑架、底板、传送带、顶板、第二伸缩杆、热压板、螺纹杆、限位杆、移动板、托架、出料口、切割刀片、第二管道口和凸块；底板上表面设置传送带，底板两侧分别固定安装一个第二支撑架，底板一侧的第二支撑架上设置出料口，出料口与传送带相对设置，底板另一侧的第二支撑架上设置第二管道口，第二管道口与传送带相对设置，两个第二支撑架顶端固定安装顶板，顶板下表面固定安装两个第二伸缩杆，第二伸缩杆底端分别固定安装热压板，热压板连接有真空泵，热压板下表面固定安装切割刀片，第一支撑架和第二支撑架上安装两个螺纹杆和两个限位杆，螺纹杆和限位杆平行设置，螺纹杆与第一支撑架和第二支撑架的连接处均设置轴承，螺纹杆和限位杆均贯穿第一支撑架和第二支撑架，螺纹杆和限位杆上设置移动板，移动板上表面固定安装托架，移动板下表面固定安装凸块，凸块与螺纹杆螺纹连接，凸块与限位杆滑动连接，螺纹杆和限位杆均贯穿凸块。

进一步地，模塑成型装置的工作过程如下所示：

将制得的浆液倒入浆液池，浆液池两侧固定连接溢流管，浆液从溢流管流出，进入收集盒，开启搅拌器，搅拌2min，搅拌结束后静置20min，浆液中的固体颗粒附着在成型模具上，第一伸缩杆伸长，带动支撑台和成型模具上升，使成型模具离开浆液池，齿轮顺时针转动，齿轮上的轮齿与连接件内部轮齿啮合，在限位块的配合下，连接件向下运动，连接件带动冷压板向下，使冷压板与成型模具产生挤压，挤出成型模具里多余的水分；冷压结束后，齿轮逆时针转动，在限位块的配合下，连接件向上运动，冷压板与成型模具分离，冷压板连接有真空泵，使冷压好的包装盒吸附在冷压板上；

转动电机带动螺纹杆转动，螺纹杆与凸块的内螺纹配合，带动凸块转动，在限位杆的作用下，凸块在螺纹杆和限位杆上水平移动，凸块带动移动板和托架水平移动通过第一管道口，当托架移动至冷压板正下方，冷压板向下运动与托架接触，使冷压好的包装盒转移至托架，转移好后，托架水平移动通过第一管道口和第二管道口至热压板正下方，第二伸缩杆带动热压板向下运动，对冷压好的包装盒进行热压，热压板下表面的切割刀片对包装盒进行切割，热压结束后，热压板连接有真空泵，热压板对加工定型后的包装盒进行吸附，托架水平移动，离开热压板正下方，加工定型后的包装盒在重力作用下转移至传送带，传送带带动加工定型后的包装盒从出料口排出。

本发明的有益效果：

本发明制备的一次成型环保包装盒的原料均低毒或无毒，且易降解，整个过程条件温和易控，对环境友好；制备的交联淀粉中的交联键能使淀粉颗粒在高温与高剪切条件下尽量保持完整，降低粘度的损失，制备的交联淀粉具有良好的热稳定性，提高了一次成型环保包装盒的耐热性；在保证一次成型环保包装盒绿色环保的同时，加入了增强剂和抗氧化剂，提高了一次成型环保包装盒的实用性。

模塑成型装置中浆液池两侧固定连接溢流管，浆液从溢流管流出，进入收集盒，防止原料浪费；两个第一伸缩杆中间固定安装搅拌器，防止浆液在浆液池内浓度不均，影响包装盒成型后的品质；模塑成型装置包括冷压、热压和切割环节部分，使包装盒快速成型；提高生产效率；螺纹杆和限位杆上设置移动板，移动板上表面固定安装托架，安装移动板下表面固定安装凸块，凸块与螺纹杆和限位杆连接，方便加工过程中包装盒的转移。

附图说明

为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为本发明模塑成型装置主视图；

图2为图1中冷压机构结构示意图；

图3为图1中热压机构结构示意图；

图4为图1中部分结构俯视图；

图中：1、冷压机构；11、浆液池；12、第一伸缩杆；13、搅拌器；14、支撑台；15、成型模具；16、第一支撑架；17、横杆；18、第一管道口；19、齿轮；110、连接件；111、溢流管；112、冷压板；113、收集盒；114、限位块；2、热压机构；21、第二支撑架；22、底板；23、传送带；24、顶板；25、第二伸缩杆；26、热压板；27、螺纹杆；28、限位杆；29、移动板；210、托架；211、出料口；212、切割刀片；213、第二管道口；214、凸块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

一次成型环保包装盒的纸塑生产工艺，包括如下步骤：

第一步、称取如下重量份原料：生物质纤维5份、去离子水100份、交联淀粉9份、十二烷基磺酸钠5份、填料1份、增强剂20份、抗氧化剂1份、环氧大豆油3份；

第二步、制浆：将生物质纤维、去离子水、交联淀粉和十二烷基磺酸钠加入碎浆机中，在转速为100rpm、温度为20℃的条件下，搅拌30min；然后将转速调至400rpm，在温度为50℃的条件下，加入填料和增强剂，搅拌20min；然后将转速调节至200rpm，在温度为30℃的条件下，加入抗氧化剂和环氧大豆油搅拌5min，制得浆液；

第三步、成型：将浆液加入模塑成型装置加工定型成包装盒；

第四步、干燥消毒：将加工定型后的包装盒转移至干燥箱，控制干燥温度为150℃，使制品中的水分含量为7％，即得一次成型环保包装盒。

其中，生物质纤维为竹质纤维。

其中，交联淀粉通过如下步骤制备:

s11、将木薯淀粉和去离子水按质量比为1：5混合，再加入复合交联剂和无水硫酸钠搅拌均匀，用质量分数20％的氢氧化钠溶液调节ph值为8得到混合液a，将混合液a放入微波反应器中，设置输出功率为500w、温度为40℃，反应5min得到混合液b；

s12、微波结束后，用0.5mol/l的盐酸溶液将混合液b的ph值调节为6，再用3000r/min的离心机离心，离心后抽滤保留滤饼，将滤饼用去离子水洗涤三遍，再用无水乙醇洗涤三遍，洗涤后在50℃烘干至恒重，粉碎过20目筛制得交联淀粉。

其中，步骤s11中复合交联剂为质量比为1：5的三聚磷酸钠和三偏磷酸钠的混合物；木薯淀粉、复合交联剂和无水硫酸钠的质量比为4：2：1。

其中，填料为鸡蛋壳研磨后过50目筛的粉末。

其中，增强剂为甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油。

其中，抗氧化剂为茶多酚。

实施例2

一次成型环保包装盒的纸塑生产工艺，包括如下步骤：

第一步、称取如下重量份原料：生物质纤维10份、去离子水150份、交联淀粉12份、十二烷基磺酸钠6份、填料10份、增强剂30份、抗氧化剂2份、环氧大豆油4份；

第二步、制浆：将生物质纤维、去离子水、交联淀粉和十二烷基磺酸钠加入碎浆机中，在转速为140rpm、温度为25℃的条件下，搅拌40min；然后将转速调至450rpm，在温度为55℃的条件下，加入填料和增强剂，搅拌25min；然后将转速调节至250rpm，在温度为40℃的条件下，加入抗氧化剂和环氧大豆油搅拌7min，制得浆液；

第三步、成型：将浆液加入模塑成型装置加工定型成包装盒；

第四步、干燥消毒：将加工定型后的包装盒转移至干燥箱，控制干燥温度为165℃，使制品中的水分含量为8％，即得一次成型环保包装盒。

其中，生物质纤维为竹质纤维。

其中，交联淀粉通过如下步骤制备:

s11、将木薯淀粉和去离子水按质量比为1：5混合，再加入复合交联剂和无水硫酸钠搅拌均匀，用质量分数20％的氢氧化钠溶液调节ph值为9得到混合液a，将混合液a放入微波反应器中，设置输出功率为550w、温度为50℃，反应10min得到混合液b；

s12、微波结束后，用0.5mol/l的盐酸溶液将混合液b的ph值调节为6，再用3100r/min的离心机离心，离心后抽滤保留滤饼，将滤饼用去离子水洗涤三遍，再用无水乙醇洗涤三遍，洗涤后在50℃烘干至恒重，粉碎过20目筛制得交联淀粉。

其中，步骤s11中复合交联剂为质量比为2：5的三聚磷酸钠和三偏磷酸钠的混合物；木薯淀粉、复合交联剂和无水硫酸钠的质量比为4：3.5：1。

其中，填料为鸡蛋壳研磨后过50目筛的粉末。

其中，增强剂为乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油。

其中，抗氧化剂为茶多酚。

实施例3

一次成型环保包装盒的纸塑生产工艺，包括如下步骤：

第一步、称取如下重量份原料：生物质纤维15份、去离子水200份、交联淀粉15份、十二烷基磺酸钠7份、填料20份、增强剂40份、抗氧化剂3份、环氧大豆油5份；

第二步、制浆：将生物质纤维、去离子水、交联淀粉和十二烷基磺酸钠加入碎浆机中，在转速为180rpm、温度为30℃的条件下，搅拌50min；然后将转速调至500rpm，在温度为60℃的条件下，加入填料和增强剂，搅拌30min；然后将转速调节至300rpm，在温度为30-50℃的条件下，加入抗氧化剂和环氧大豆油搅拌10min，制得浆液；

第三步、成型：将浆液加入模塑成型装置加工定型成包装盒；

第四步、干燥消毒：将加工定型后的包装盒转移至干燥箱，控制干燥温度为180℃，使制品中的水分含量为9％，即得一次成型环保包装盒。

其中，生物质纤维为竹质纤维。

其中，交联淀粉通过如下步骤制备:

s11、将木薯淀粉和去离子水按质量比为1：5混合，再加入复合交联剂和无水硫酸钠搅拌均匀，用质量分数20％的氢氧化钠溶液调节ph值为10得到混合液a，将混合液a放入微波反应器中，设置输出功率为600w、温度为60℃，反应15min得到混合液b；

s12、微波结束后，用0.5mol/l的盐酸溶液将混合液b的ph值调节为7，再用3200r/min的离心机离心，离心后抽滤保留滤饼，将滤饼用去离子水洗涤三遍，再用无水乙醇洗涤三遍，洗涤后在50℃烘干至恒重，粉碎过20目筛制得交联淀粉。

其中，步骤s11中复合交联剂为质量比为3：5的三聚磷酸钠和三偏磷酸钠的混合物；木薯淀粉、复合交联剂和无水硫酸钠的质量比为4：5：1。

其中，填料为鸡蛋壳研磨后过50目筛的粉末。

其中，增强剂为乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油。

其中，抗氧化剂为茶多酚。

请参阅如图1-4所示，本发明模塑成型装置包括冷压机构1和热压机构2，冷压机构1与热压机构2对称设置；

如图1-2所示，冷压机构1包括浆液池11、第一伸缩杆12、搅拌器13、支撑台14、成型模具15、第一支撑架16、横杆17、第一管道口18、齿轮19、连接件110、溢流管111、冷压板112、收集盒113和限位块114；浆液池11两侧分别固定安装一个第一支撑架16，浆液池11底端固定安装两个第一伸缩杆12和搅拌器13，两个第一伸缩杆12中间固定安装搅拌器13，第一伸缩杆12顶端固定安装支撑台14，支撑台14上表面固定安装成型模具15，浆液池11两侧分别固定连接一个溢流管111，溢流管111贯穿第一支撑架16，浆液池11右侧的第一支撑架16设置第一管道口18，两个第一支撑架16上端固定安装横杆17，横杆17上安装两个齿轮19，齿轮19与转动电机连接，齿轮19上的轮齿与连接件110内部轮齿啮合，连接件110外侧设置两个限位块114，限位块114固定安装在横杆17上，连接件110底端固定安装冷压板112，冷压板112连接有真空泵；

如图1-4所示，热压机构2包括第二支撑架21、底板22、传送带23、顶板24、第二伸缩杆25、热压板26、螺纹杆27、限位杆28、移动板29、托架210、出料口211、切割刀片212、第二管道口213和凸块214；底板22上表面设置传送带23，底板22两侧分别固定安装一个第二支撑架21，底板22一侧的第二支撑架21上设置出料口211，出料口211与传送带23相对设置，底板22另一侧的第二支撑架21上设置第二管道口213，第二管道口213与传送带23相对设置，两个第二支撑架21顶端固定安装顶板24，顶板24下表面固定安装两个第二伸缩杆25，第二伸缩杆25底端固定安装热压板26，热压板26连接有真空泵，热压板26下表面固定安装切割刀片212，第一支撑架16和第二支撑架21上安装两个螺纹杆27和两个限位杆28，螺纹杆27和限位杆28平行设置，螺纹杆27与第一支撑架16和第二支撑架21的连接处均设置轴承，螺纹杆27和限位杆28均贯穿第一支撑架16和第二支撑架21，螺纹杆27连接转动电机，螺纹杆27和限位杆28上设置移动板29，移动板29上表面固定安装托架210，移动板29下表面固定安装凸块214，凸块214与螺纹杆27螺纹连接，凸块214与限位杆28滑动连接，螺纹杆27和限位杆28均贯穿凸块214，螺纹杆27与凸块214的内螺纹配合。

本发明模塑成型装置工作过程如下所示：

将制得的浆液倒入浆液池11，浆液池11两侧固定连接溢流管111，当倒入的浆液过多时，浆液从溢流管111流出，进入收集盒113，开启搅拌器13，搅拌2min，使浆液均匀，搅拌结束后静置20min，使浆液中的固体颗粒附着在成型模具15上，第一伸缩杆12伸长，带动支撑台14和成型模具15上升，使成型模具15离开浆液池11，齿轮19顺时针转动，齿轮19上的轮齿与连接件110内部轮齿啮合，在限位块114的配合下，连接件110向下运动，连接件110带动冷压板112向下，使冷压板112与成型模具15产生挤压，挤出成型模具15里多余的水分；冷压结束后，齿轮19逆时针转动，在限位块114的配合下，连接件110向上运动，冷压板112与成型模具15分离，冷压板112连接有真空泵，使冷压好的包装盒吸附在冷压板112上；

转动电机带动螺纹杆27转动，螺纹杆27与凸块214的内螺纹配合，带动凸块214转动，在限位杆28的作用下，凸块214在螺纹杆27和限位杆28上水平移动，凸块214带动移动板29和托架210水平移动通过第一管道口18，当托架210移动至冷压板112正下方，冷压板112向下运动与托架210接触，使冷压好的包装盒转移至托架210，转移好后，托架210水平移动通过第一管道口18和第二管道口213，托架210水平移动至热压板26正下方，第二伸缩杆25带动热压板26向下运动，对冷压好的包装盒进行热压，热压板26下表面的切割刀片212对包装盒进行切割，热压结束后，热压板26连接有真空泵，热压板26对加工定型后的包装盒进行吸附，托架210水平移动，离开热压板26正下方，加工定型后的包装盒在重力作用下转移至传送带23，传送带23带动加工定型后的包装盒从出料口211排出。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

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