專利名稱：模塑制品用組合物和用其制備模塑制品的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
總的來說本發(fā)明涉及一種模塑制品用組合物，更具體地，本發(fā)明涉及一種基于與環(huán)境有益材料的組合物，該組合物可被模塑成對人體和環(huán)境無害且為生物可降解或生物可分解的制品。本發(fā)明還涉及由該組合物制備這種制品的方法。
出于這些原因，在許多國家已經(jīng)制定了管理使用導致環(huán)境激素的材料或制品的政策。例如，出于對來自于環(huán)境激素和污染方面的環(huán)境問題的考慮，近來已經(jīng)頒布了法律，禁止在兒童和飲食制品中使用導致環(huán)境激素的材料或制品。
各種基于塑料的制品，如家用物品、日常必需品、建筑材料、包裝材料等，在它們的有效期過后處理起來會很麻煩。若這些廢棄制品不加處理地丟放在自然界中，它們將不會腐爛，而是將會上幾十年至幾百年保持完整。當焚燒這些廢棄制品時，不但會產(chǎn)生顆粒狀的空氣污染物，而且會產(chǎn)生致癌物如二惡英，這些嚴重地威脅著人類的健康。
因此，現(xiàn)在仍特別需要開發(fā)新的材料，這些不含或不釋放環(huán)境激素，不產(chǎn)生傳統(tǒng)的基于塑料的制品在處理時所帶來的問題。事實上在許多國家，人們正致力于廣泛深入的研究以開發(fā)這類傳統(tǒng)塑料的替代品。
本發(fā)明的另一目的是提供由該組合物制備制品的方法。
按照本發(fā)明的實施方案，現(xiàn)提供一種模塑制品用的組合物，該組合物含有90重量份或更少的作為基料的谷粉，和20重量份或更少的作為模塑助劑的含至少一種選自下述成分的化合物，所述成分是羥基(R-OH)、酯(R-COOR′)、羧酸(R-COOH)、酰胺(R-CONH-R′)、酰亞胺(R-CONHCO-R′)、胺(R-NH2)、酸酐(R-COOCO-R′)、膦酸(R-PO3H2)、磺酸(R-SO4H)、和蜜胺(其中R和R′獨立地表示H、脂族或芳族有機化合物，或含上述成分的有機化合物)。
在該實施方案的一個實例中，組合物還可以含有至少一種選自模塑織物粘合劑和模塑制品用功能改進劑的添加劑。
在該實施方案的另一個實例中，基于組合物的重量，添加劑的用量為90重量份或更少，且模塑織物粘合劑為纖維材料。
按照本發(fā)明的另一個實施方案，提供了一種制備模塑制品的方法，該方法包括的步驟有將含有90重量份或更少的作為基料的谷粉和20重量份或更少的模塑助劑的組合物混合均勻；將該組合物裝填在模塑機中；在預定的氣氛下將該組合物模塑預定長的時間，使其成為制品。
圖2是由按照本發(fā)明的另一個實施方案的組合物制備模塑制品的方法的流程圖。


圖1以部分斷面圖的形式顯示了由本發(fā)明的組合物制備的模塑制品。
按照模塑工藝，可將組合物模塑成為各種形式。圖1中為具有通常碗形式的制品10。制品10的碗體15由含有小麥粉和模塑助劑的組合物制成，制品10具有分別為外部面和內(nèi)部面的兩個涂層20和25。制品10或者可以僅在一側(cè)有涂層或沒有涂層。由于組合物的粉末相可不用另外在模塑機中進行改性而增壓，因此本發(fā)明的優(yōu)點是模塑方法簡單。
作為模塑制品用組合物的基料，最優(yōu)選的是小麥粉，但本發(fā)明并不限于此。作為模塑組合物用的基料，例如可使用通常的基于碳水化合物的谷粉，如稻米、淀粉、大麥或玉米粉。為了制品的模塑，可按其原來形式使用谷粉或者以粘性形式使用，例如與少量的水進行揉混。因此本發(fā)明基料的形式可以為粉末、面團和液體。此外適用作本發(fā)明組合物基料的為天然產(chǎn)物或副產(chǎn)物，如谷殼、鋸屑、淀粉、膠、魚膠或稻米。可使用這些材料的精細研磨粉代替小麥粉應(yīng)用于本發(fā)明中。除了質(zhì)輕以外，按照本發(fā)明由谷粉制成的模塑制品，如上所述，是對環(huán)境有益的，因為它們在生物降解時不向環(huán)境中釋放有毒物質(zhì)。
至于模塑助劑，最優(yōu)選的是所述的那些材料，但并不限于此。例如，利用其模塑成型的有益性能如發(fā)泡性能，可有效地使用松香作為模塑助劑。然而，為了滿足最終模塑制品對環(huán)境有益的要求，必須謹慎地選擇模塑助劑。特別是，必須考慮它們對人體和環(huán)境的影響而選擇含在模塑助劑中的成分的含量。
模塑助劑可以是各種天然得到的樹脂，例如松香和天然橡膠。通常它們用作發(fā)泡和涂覆材料。本發(fā)明中，樹脂的功用是保持最終產(chǎn)品的模塑形式并在最終產(chǎn)品的表面上提供光澤。所述樹脂的代表是松香。對于使用來說，從油中得到松香，并將其水分和殘余物進行干燥和粉末化。
此外，適用作本發(fā)明組合物模塑助劑的為含有至少一種選自下述成分的化合物，所述成分是羥基(R-OH)、酯(R-COOR′)、羧酸(R-COOH)、酰胺(R-CONH-R′)、酰亞胺(R-CONHCO-R′)、胺(R-NH2)、酸酐(R-COOCO-R′)、膦酸(R-PO3H2)、磺酸(R-SO4H)、和蜜胺(其中R和R1獨立地表示H、脂族或芳族有機化合物，或含上述成分的有機化合物)，但并不限于此?？墒褂萌魏尾牧?，若它們可以改進模塑能力。此外，按照其成分，這些化合物可具有不同的分子量和結(jié)構(gòu)。
適用作模塑織物粘合劑的是粉末狀的纖維材料，如各種草和樹的莖和葉。作為非限定性的實例，纖維材料包括蒿草、蘆葦、麥秸、大麥秸、稻米秸、棉花及其碎片?？墒褂萌魏尾牧?，若它們可以提供植物纖維成分。模塑織物粘合劑的功用是增強鄰近的模塑織物之間的粘接強度，并改善最終產(chǎn)品的物理性能，特別是模塑制品的強度。將由基料和模塑助劑制得的模塑產(chǎn)品，與由基料、模塑助劑和模塑織物粘合劑制得的產(chǎn)品進行比較，明顯地顯示出模塑織物粘合劑對產(chǎn)品強度的巨大貢獻。
模塑制品用的功能改進劑的優(yōu)選但非限定性實例包括石粉、土壤粉、細沙粉和細黃土粉。除了給最終產(chǎn)品的強度帶來改進以外，功能改進劑還使得最終產(chǎn)品具有陶器的外觀和功能。當使用這種功能改進劑時，模塑制品適用于家用物品和各種建筑材料，如人行道砌塊。然而，若不使模塑制品完全防水，則它們的功能不能充分地表現(xiàn)出來。因此當防水時，使用適當量的至少一種選自土壤粉、細沙粉和細黃土粉的功能改進劑，可使最終產(chǎn)品在強度、色彩、重量和厚度上有自由的取向。換句話說，根據(jù)它們的最終用途，最終產(chǎn)品可被制成具有適宜的性能。
由于它們得自自然，含在按照本發(fā)明的模塑制品中的谷粉和上述樹脂對人體無害且有益于環(huán)境。模塑助劑的作用是決定模塑制品的透明性。模塑助劑越多，最終產(chǎn)品越澄清。因此可用模塑助劑的含量控制最終模塑制品的透明性。本發(fā)明的模塑制品不可能被制成象玻璃制品一樣完全透明，但是通過控制模塑助劑的含量可顯示較高的透明性。
按照本發(fā)明的模塑制品用組合物可以是粉末、面團或液體形式。當通過模塑生產(chǎn)制品時，它們通常以液體的形式使用。然而本發(fā)明的優(yōu)點是，組合物的使用與它們是否是液體相或粉末相無關(guān)。特別是，當粉末相組合物用于模塑時，可以按照其本身的形式將粉末相加入到模塑機中并加壓。因此本發(fā)明具有簡化模塑工藝的優(yōu)點。結(jié)果，按照本發(fā)明的模塑制品用粉末相組合物可使得模塑工藝組織簡單，由此可降低生產(chǎn)成本。
現(xiàn)在將結(jié)合圖2說明由組合物模塑成為制品的方法。
圖2是由本發(fā)明的組合物生產(chǎn)模塑制品的方法流程。
如圖2所示，制備適當量的組合物構(gòu)成組分并將其均勻混合(S1)。對于混合，可使用單獨的攪拌器。當以粉末相形式制備組合物時，可以有單獨的干燥過程以控制其水分含量，或者可以對其進行水化以保持適當?shù)乃趾俊？偟膩碚f，若暴露于空氣下，則粉末實質(zhì)上不可能以完全干燥的狀態(tài)儲存，粉末應(yīng)有不可避免的水分含量。在儲存和加工過程中，根據(jù)環(huán)境溫度和濕度，可以改變粉末組合物的水分含量。由于組合物的水分含量直接影響原料的儲存和/或最終產(chǎn)品模塑形狀的保持，因此需要按照最終產(chǎn)品的用途，變化地和精確地控制水分含量。
當以液體相形式制備組合物時，對于模塑制品需要單獨的干燥過程。如果不精確地控制最終產(chǎn)品的水分含量，則由于水分含量產(chǎn)品會慢慢地分解。
如上所述，本發(fā)明的組合物中模塑助劑的含量越大，則最終產(chǎn)品的透明性越高?？紤]到生產(chǎn)成本，當基料的用量為90重量份時，模塑助劑的用量超過20重量份是不可取的。然而應(yīng)當理解的是，模塑助劑的用量超過上限并不是不可以達到本發(fā)明的目的，但僅在成本方面是不可取的，并且也包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
現(xiàn)在回到圖2，將制備的組合物進行著色(S2)。為此，將所需顏色的可食用染料以適當?shù)牧考尤氲骄鶆蚧旌偷慕M合物中。這樣做是為使最終產(chǎn)品有顏色，然而這一著色步驟是可有可無的。通過使用各種可食用的染料，可使最終模塑制品獲得各種顏色。
接下來，在適宜的條件下在模塑機中，將制備的粉末相或液體相的組合物模塑成所需的形狀(S3)。至于模塑條件，重要的參數(shù)包括溫度、壓力和時間。按照本發(fā)明，模塑溫度優(yōu)選控制在100～200℃，模塑壓力控制在200～400kg/cm2，模塑時間控制在幾秒鐘至幾十秒鐘。事實上，在模塑方法的成功進行中，控制模塑條件是最重要的。過度的溫度、壓力或時間可導致模塑制品燃燒或褪色。在本發(fā)明的一個實施方案中，在300kg/cm2的壓力下，在150℃下將組合物模塑約20秒鐘。然而根據(jù)最終產(chǎn)品的用途，可以變化地控制壓力、溫度和時間的模塑條件參數(shù)。
最后，在一側(cè)或兩側(cè)上對模塑制品進行涂覆(S4)。由本發(fā)明的組合物制備的模塑制品為生物可降解的或生物可分解的，并且加入少量的水足以滿足對制品的處理。然而在使用時必須避免接觸水。由于這一原因，可以對模塑制品的表面進行防水處理。而且，還可以提供功能性的表面層，給外觀、強度、阻燃性和耐磨性等帶來改進。
為形成這一功能性的表面層，可以使用如上所述的用作模塑助劑的樹脂?？梢酝ㄟ^在模塑過程中加入表面性能改進的材料，或者在模塑后對模塑制品的表面進行涂覆，來實現(xiàn)這一功能性表面層的形成。然而，必須要特別注意用于形成功能性表面的材料及其用量，以防止它們對本發(fā)明生產(chǎn)可生物降解制品的目的產(chǎn)生相反的作用。
按照本發(fā)明制得的模塑制品可在許多領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。例如，這些模塑制品可用作通用的家用物品或日常必需品，或者應(yīng)用于建筑材料或包裝材料。此外，具有強化功能的模塑產(chǎn)品還可應(yīng)用于通常木材、塑料、鋼鐵或陶瓷材料所使用的領(lǐng)域。而且，除了對人體無害且不產(chǎn)生環(huán)境污染物以外，本發(fā)明的模塑制品還可在其使用期后用作飼料或肥料。
此外，由于其原料為天然產(chǎn)物，按照本發(fā)明的模塑制品用組合物對環(huán)境是有益的。本發(fā)明的另一優(yōu)點是，由于其原料可容易地獲得且價格低，因此本發(fā)明的組合物在經(jīng)濟上是有利的。若由于損壞或使用期滿而使這些模塑制品不能以所需的方式使用，則可以將它們用作新制品的模塑原料。
同時，按照本發(fā)明的模塑制品方法在以下方面是非常有優(yōu)勢的首先，用于該方法的組合物容易制備。此外，該方法簡單，可降低最終產(chǎn)品的生產(chǎn)成本。因此最終產(chǎn)品在價格上是有競爭力的。
若小心地不使它們?nèi)疚?，則按照本發(fā)明制備的模塑制品可反復使用。即使它們被染污，若適當?shù)厝コ埸c，按照本發(fā)明的模塑制品可使用多次。
盡管出于說明的目的已公開了本發(fā)明的優(yōu)選實施方案，但本領(lǐng)域技術(shù)人員將會在不背離所附權(quán)利要求公開的本發(fā)明范圍和精神的前提下，領(lǐng)會到各種改進、添加和替代。
因此，涉及組合物及使用該組合物的模塑方法的本發(fā)明，制得了對環(huán)境有益的、可至少部分地解決環(huán)境激素和污染物問題的制品。此外，本發(fā)明組合物用的低價格的原料如小麥粉，使最終產(chǎn)品的價格具有競爭力。而且，即使它們的使用期或壽命過后，本發(fā)明的模塑制品還可用作其它制品的原料。此外，當它們按其原樣被處理時，本發(fā)明的模塑制品可通過微生物而容易地被降解，不會產(chǎn)生任何對人體和環(huán)境有害的物質(zhì)。
通過按照本發(fā)明的方法由模塑組合物制得的模塑制品的許多應(yīng)用存在于家用物品、用品、建筑和其它工業(yè)領(lǐng)域。通過非限定性的實例，按照本發(fā)明的模塑制品可用于一次性用品，如片狀(ramen)容器、托盤、碟、筷子、牙刷、剃刀柄、刀、匙、漢堡包容器、冰淇淋容器、冰淇淋棒、冰淇淋匙、咖啡攪拌棒、牙簽、叉子、吸管、高爾夫球球座、和食品容器；可再使用的用品如食品托盤、淺盤、容器、杯、葫蘆、飯店容器、盤子、和包裝材料；日常必需品如衣架、垃圾筒、相框、玩具、花瓶、鉛筆盒、筷子和匙子用的容器、灰盤、墻表/臺表的殼體、唱片盒、編織針、和眼睛架；辦公用品如圓珠筆殼、鉛筆殼體、透明膠帶支架、家具附件、辦公桌、衣柜、和書架；內(nèi)外裝飾用材料如地板、天花板材料、板、窗框、緊固零件、門、廚房家具、內(nèi)裝飾用的模塑材料、MDF的替代物、和儀表板；塑料替代物如電視機、計算機、各種電器、電話和蜂窩電話的外殼，玩具、生活必需品、FRP替代物、以及各種食品容器；各種振動吸收物品如裝雞蛋用的托盤、電器用的內(nèi)裝飾材料、以及各種內(nèi)外裝飾材料；農(nóng)業(yè)用品如播種工具、魚包裝箱、和食品包裝箱；運輸設(shè)備如汽車、飛機和輪船用的內(nèi)外材料。由于適用廣泛，這些模塑制品具有廣泛的工業(yè)應(yīng)用性。
權(quán)利要求
1.一種模塑制品用組合物，該組合物含有90重量份或更少的作為基料的谷粉，和20重量份或更少的作為模塑助劑的含至少一種選自下述成分的化合物，所述成分是羥基(R-OH)、酯(R-COOR′)、羧酸(R-COOH)、酰胺(R-CONH-R′)、酰亞胺(R-CONHCO-R′)、胺(R-NH2)、酸酐(R-COOCO-R′)、膦酸(R-PO3H2)、磺酸(R-SO4H)、和蜜胺(其中R和R′獨立地表示H、脂族或芳族有機化合物，或含所述成分的有機化合物)。
2.權(quán)利要求1的組合物，其中還可以含有90重量份或更少的作為模塑織物粘合劑的纖維材料。
3.權(quán)利要求1的組合物，其中還可以含有90重量份或更少的模塑制品功能改進劑。
4.權(quán)利要求1～3任一項的組合物，其中谷粉包括至少一種選自小麥粉、稻米、淀粉、大麥和玉米粉的材料。
5.權(quán)利要求4的組合物，其中谷粉為混有少量水的面團或液體形式。
6.權(quán)利要求2或3的組合物，其中纖維材料包括至少一種選自蒿草、蘆葦、麥秸、大麥秸、稻米秸、棉花及其碎片的材料。
7.權(quán)利要求3的組合物，其中功能改進劑包括至少一種選自石粉、土壤粉、細沙粉和細黃土粉的材料。
8.一種制備模塑制品的方法，該方法包括下述步驟將權(quán)利要求1～3任一項的組合物混合均勻；將該組合物裝填在模塑機中；以及在預定的氣氛下將該組合物模塑預定長的時間，使其成為制品。
9.權(quán)利要求8的方法，其中模塑條件包括溫度范圍為100～200℃，壓力范圍為200～400kg/cm2，時間范圍為幾秒鐘至幾十秒鐘。
全文摘要
本發(fā)明涉及模塑制品用組合物和用其制備模制品的方法。按照本發(fā)明的組合物含有:90重量份或更少的作為基料的谷粉,和20重量份或更少的作為模塑助劑的含至少一種選自下述成分的化合物,所述成分是羥基(R－OH)、酯(R－COOR′)、羧酸(R－COOH)、酰胺(R－CONH－R′)、酰亞胺(R－CONHCO－R′)、胺(R－NH
文檔編號C08L3/00GK1384853SQ00813254
公開日2002年12月11日 申請日期2000年8月30日 優(yōu)先權(quán)日1999年9月22日
發(fā)明者蔣鐘燁, 任成彬, 丁哲洙, 吉埈模 申請人:Econeer株式會社