專利名稱：可控生物降解泡沫餐盒、種籽營養(yǎng)缽及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及以淀粉或其衍生物為60-80％，其他填加劑為20-40％作原料，由加熱發(fā)泡，擠出成型制造。具有低密度、高彈性率、高壓縮強度，而且價格便宜，生物降解性能優(yōu)良的一次性餐具、種籽營養(yǎng)缽等泡沫制品的生產(chǎn)方法。
舉世矚目的白色污染，已引起了世界各國政府和科學(xué)家們的關(guān)注。
90年代生物降解塑料被列為世界七大重點攻關(guān)課題之一。現(xiàn)在歐洲許多國家早已禁止使用非降解塑料制品包裝商品，生物降解塑料已形成一門新興的工業(yè)產(chǎn)品。在西歐每年以20％的速度增長。
在我國，生物降解塑料被列為“八五”重點攻關(guān)項目，“九五”被納入重點推廣項目之一。但到目前為止，白色污染并沒有真正解決。據(jù)報導(dǎo)(中國經(jīng)營報1999.11.2)今年10月中旬，國家經(jīng)貿(mào)委、環(huán)保局、輕工業(yè)局等部門，在北京召開了“全國方便食品一次性發(fā)泡塑料(PS)包裝替代工作會議”，決定在2000年末(注11月)在全國范圍內(nèi)全面禁止生產(chǎn)、銷售、使用一次性PS快餐盒。
治理PS餐盒的問題，已探討了十年，搞了三套方案其一是回收。由于政策制定不嚴(yán)，執(zhí)法力度不夠等原因，全國的回收率僅達(dá)到3-5％。其二是搞PS-淀粉生物降解餐盒。原封不動地采用了PS餐盒的生產(chǎn)、工藝設(shè)備，問題出在第二次吸塑成型。如果片材中淀粉含量高了，流動性不好，很難成型；片材中淀粉含量低了，好成型，但生物降解性能又達(dá)不到環(huán)保局規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。其三是用纖維、紙漿制品替代PS餐盒，不但價格高于PS餐盒的5-8倍，而且漏湯(漏水)無法解決，致使消費者無法接受。
另外，我國農(nóng)用地膜為世界用量的總和。殘存耕地中的地膜，悄悄地在破壞農(nóng)田的耕種，這還沒有引起人們的注意，如果作一點統(tǒng)計的話，恐怕會比城市白色垃圾多幾倍？本發(fā)明所解決的課題其一，研究全降解淀粉泡沫餐盒，以取代PS餐盒，徹底消除白色污染。其二，研制生物降解性能優(yōu)良的種籽營養(yǎng)缽，取代非降解的農(nóng)用地膜，為實現(xiàn)農(nóng)、林現(xiàn)代化作貢獻。
本發(fā)明經(jīng)長期探討，最后選擇以淀粉或其衍生物為60-80％，其他添加劑為20-40％作原料，由加熱發(fā)泡，擠出成型制造。具有低密度、高彈性率、高壓縮強度，而且價格便宜，生物降解性能優(yōu)良的一次性餐盒、種籽營養(yǎng)缽等泡沫制品的生產(chǎn)方法。
本發(fā)明所講的淀粉，沒有特別的限制，例如，從玉米、土豆、紅薯、大米、小麥、魔芋等制得的淀粉都可以用。作為淀粉的衍生物，上述淀粉可以酯化，羥甲基醚化、鹵代烴、醚化、酸化、氧化、發(fā)酵分解等產(chǎn)物。其他場合，還通常與合成高分子材料，即聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚胺酯、三聚氰胺、聚甲醛、聚乙二醛、聚乙二醇、改性聚酯酸乙烯乳液、改性EVA、聚乙烯醇等混合使用。理想的情況，淀粉及其衍生物的含量達(dá)60-80％(決干狀態(tài))以上，其他20-40％包括合成高分子及其他添加劑的總和。通過淀粉及其衍生物、合成高分子，三者的比例可調(diào)節(jié)生物降解的速度。在此，合成高分子、淀粉及其衍生物在產(chǎn)品中主要提高防水性能。在使用合成高分子的場合，加入不飽和脂肪酸及金屬鹽，作為空氣氧化、光分解的促進劑。
本發(fā)明配方中涉及到水的用量，水在制造工藝中，對熔融粘度和壓力的調(diào)節(jié)，對制造良好的泡沫起到重要的作用，通常選用淀粉重量的9-20％為宜。
本發(fā)明所述的氣泡調(diào)節(jié)劑，在擠出溫度附近，由熱分解產(chǎn)生水不溶性氣體。例如有機發(fā)泡劑偶氮甲酰胺、重氮胺基苯、偶氮二異丁氰、N.N-二甲基-N.N-二硝基硅鋁酰胺等。作為無機發(fā)泡劑有重碳酸銨、重碳酸鈉、重碳酸鉀等。還有揮發(fā)性的碳?xì)浠衔?。例如丁烷、戊烷、庚烷、己烷等。上述氣泡調(diào)節(jié)劑可單獨使用，也可混合使用，都很好。通常使用加熱分解水不溶性的氣泡調(diào)節(jié)劑為淀粉總重量的0.4-1％，與淀粉混合均勻后加入擠出機。
本發(fā)明所使用的增塑劑，沒有特別的限制，可用山梨糖醇、尿素、蔗糖、聚乙二醇、甘油、季戊四醇、甘油乙酸脂(單脂)、甘油二乙酸脂、甘油三乙酸、甘油三硬脂酸酯等?？蛇x用1種或多種混合使用。一般用量為淀粉總重量的3-5％。另外，還需加一定量的的潤滑劑、填料、顏料等。
本發(fā)明用雙軸同向擠出機，長、徑比(L/D)為32/1-49/1；轉(zhuǎn)速120-200rpm，擠出溫150-230℃；擠出壓力為10-50kg/cm2；擠出量25kg/h。如使用不同的模具，即可制得餐盒、種子營養(yǎng)缽、家電包裝防震泡沫制品。如果淀粉不與樹脂混合使用，產(chǎn)品在水中浸漬，或土里埋藏，容易被微生物所消化分解。本發(fā)明所講的低密度0.1克/立方厘米以下，高彈性率40％以上，高壓縮強度0.5千克/立方厘米以上。
實施例1玉米淀粉15千克，羥甲基醚化淀粉3.75千克，偶氮甲酰胺75克，聚乙二醇0.75千克，棕油0.5千克，石蠟0.5千克，改性EVA1.75千克，水3.25千克等全部加入高速攪拌機中加熱攪拌混合均勻。將物料轉(zhuǎn)入同向雙軸擠出機中，調(diào)整模頭溫度在150℃左右，擠出成型，制得的泡沫餐盒、種籽營養(yǎng)缽，在水中浸泡1個月，土壤中埋置2-3個月，可完全腐敗，失去原形。
實施例2玉米淀粉16.25千克，改性聚脂酸乙烯乳液5.75千克，石蠟0.5千克，硬脂酸0.5千克，松香1.25千克，聚乙二醇0.5千克，蔗糖0.25千克等全部放入高速攪拌機中加熱攪拌混合均勻，轉(zhuǎn)入冷攪拌機中，攪拌冷至室溫，再轉(zhuǎn)入同向雙軸擠出機中，在150℃擠出造粒。把這種粒料加入注塑機中，注塑成型制造厚1mm，φ8cm的有底營養(yǎng)缽。這個缽埋入樹葉腐土中，里面栽上西紅柿苗，10天苗長到5cm，這個營養(yǎng)缽已完全變形，1個月后挖出觀察，營養(yǎng)缽腐敗，已失去原形。
同樣，注塑成型制造3mm，φ20cm的餐碗，從1米高自由落下無損壞，在水中1個月，在土面上兩個月能完全腐敗，不留原形。另外，紙盤在同樣條件下放置，需要6個月以上才能完全腐敗。
本發(fā)明的產(chǎn)品原料成本，比PS下降50％以上，比紙質(zhì)產(chǎn)品便宜5-8倍。
權(quán)利要求
1.本發(fā)明使用淀粉或其衍生物為主要原料，其中淀粉在配方中占60-80％，其他添加劑為20-40％，由加熱發(fā)泡，擠出成型制造；具有低密度、高彈性、高壓縮強度，而且價格便宜，生物降解性能優(yōu)良的一次性餐盒、種籽營養(yǎng)缽等泡沫制品的制造方法。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造方法，其特征在于淀粉或其衍生物占60-80％，從玉米、土豆、紅薯、大米、小麥、魔芋等制得的淀粉皆可應(yīng)用。從價格考慮，可將大米、小麥、紅薯直接粉碎利用。上述淀粉用N-羥甲基硬脂酰胺、N-羥甲基丙酰胺、鹵代烴、環(huán)氧氯丙烷等化合物進行醚化或氧化，發(fā)酵分解、脂化等得到衍生物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造方法，其特征添加劑含有20-40％，其中包括合成高分子、增塑劑、潤滑劑、水、氣泡調(diào)節(jié)劑、不飽和脂肪酸鹽、填料、顏料等。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造方法，其特征具有合成高分子材料，即聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚胺酯、三聚氰胺、聚甲醛、聚乙二醛、聚乙二醇、改性聚酯酸乙烯乳液、改性EVA等，一般用量為淀粉重量的5-20％，加微量不飽和脂肪酸金屬鹽，作光降解劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造方法，其特征添加劑中所含的增塑劑有山梨糖醇、尿素、蔗糖、聚乙二醇、甘油、季戊四醇、甘油乙酸脂(單脂)、甘油二乙酸脂、甘油三乙酸、甘油三硬脂酸酯等，一般用量為淀粉的3-5％。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造方法，其特征水和氣泡調(diào)節(jié)劑，對制造良好的泡沫起到重要的作用，常用偶氮甲酰胺、重氮胺基苯、偶氮二異丁氰、N.N-二甲基-N.N-二硝基硅鋁酰胺、重碳酸銨、重碳酸鈉、重碳酸鉀，以及丁烷、戊烷、庚烷、己烷等作氣泡調(diào)節(jié)劑，一般用量為淀粉總量的0.4-1％；水為淀粉總量的9-20％。另外，配方還加一定量的潤滑劑、填料、顏料等。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造方法，其特征用種籽營養(yǎng)缽，可提前在大棚內(nèi)培植棉花、玉米、西紅柿、黃瓜、辣椒以及各種苗圃等，到它們長到一定高度，氣溫合適，連同營養(yǎng)缽埋入土中。實施本發(fā)明，農(nóng)田移植晴天不澆水；荒山、沙漠綠化不分春、夏、秋、冬。另外，營養(yǎng)缽內(nèi)還可加肥料、農(nóng)藥、吸水化合物，以增加肥效、防病蟲害、防旱能力。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造方法，其特征泡沫制品可制成各種形狀，適于家用電器、精密儀器等的防震包裝材料。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造方法，其特征采用擠出機，連續(xù)擠出成型，是提高工效、降低成本的有效途徑，還可使用注塑成型及模壓成型，廠家根據(jù)自己條件進行選擇。
全文摘要
本發(fā)明使用淀粉或其衍生物為主要原料,其中淀粉在配方中占60—80%,其他添加劑為20—40%。由加熱發(fā)泡,擠出成型制造。具有低密度,高彈性率,高壓縮強度,而且價格便宜,生物降解性能優(yōu)良的一次性餐盒、種籽營養(yǎng)缽等泡沫制品的生產(chǎn)方法。制得的泡沫餐具、種籽營養(yǎng)缽,在水中浸泡1個月,土壤中埋藏2—3個月,可以完全腐敗,失去原形。紙制品在同樣條件下放置,需要6個月以上才能完全腐敗。另外,產(chǎn)品原料成本比PS下降50%以上,比紙制產(chǎn)品價格便宜5—8倍。
文檔編號A47G19/30GK1260360SQ9912687
公開日2000年7月19日 申請日期1999年12月22日 優(yōu)先權(quán)日1999年12月22日
發(fā)明者柏柳青 申請人:柏柳青