可生物降解塑料的饮食用具的制作方法

文档序号:3636885阅读:396来源:国知局
专利名称:可生物降解塑料的饮食用具的制作方法
发明的背景本发明涉及包含生物可降解塑料的饮食用具。本发明具体涉及包含生物可降解聚羟基烷羧酸酯共聚物的饮食用具。
现有技术聚合物可用于各种塑料制品,包括薄膜、片材、纤维、泡沫材料、模塑制品、粘合剂和许多其它特殊的产品。大多数这些塑料物质最终会成为固体废物。虽然人们已作了一些回收利用的努力,但即使是很纯的聚合物进行重复加工也会使材料降解,结果得到不良的机械性能。不同类别的化学相似的塑料的混合收集会导致加工上的问题,使回收的材料品质不良或不能使用。
因此,就需求生物可降解的塑料制品。这样的制品尤其有利于用作饮食用具。大量一次性(常常是塑料)饮食用具用于自助餐厅,餐馆和医院。这样的塑料饮食用具用耐液体和/或油脂渗透和泄漏的性能良好并具有生物可降解性的塑料制成是有利的。也要求塑料饮食用具基本不含增塑剂。
Albanese的美国专利No 4,984,367,揭示了一种组合器皿,它由生物可降解或再生材料制成。Albanese揭示了一些可再生的材料,包括塑料和纤维素衍生物例如木材、可再生木材、木浆,木屑和纸板纸。
Durgin等人的美国专利No 5,085,366揭示了连续制造纸质容器上的高光泽度的光滑涂层,它包含这样的步骤,向容器或片材外表面施加熔融蜡材料的基本均匀的涂层,保持蜡涂层的温度在其熔点和其凝结温度以上,使容器或片材外表面的表面速度恒定,并向容器或片材的外表面施加液体冷却剂的基本均匀的膜,尤其是水,由此使冷却液的表面速度基本等于容器或片材的表面速度。
Matheson等人的美国专利No 5,281,446,揭示了一种单层的纸板容器,将雾化蜡的较窄喷雾带喷到容器的内表面上来施涂蜡。
Spence的美国专利No 5,476,372,揭示了一种饮料容器支架,它由生物可降解可溶于水的淀粉基材料制成。
Sinclair等人的美国专利No 5,760,118,揭示了由可降解材料包括水解可降解聚合物制成的产品。Sinclair等人指出,生物可降解聚合物能用作用具例如袋、容器、六只罐和瓶的环、安全锥形资料包装物(safety taperevidence wrap)、吸管和牙签、化学品缓释制品、服装、吸收制品、玩具、园艺用制品和汽车零部件等。
Gruber等人的美国专利No 5,852,166,揭示了一种纸,它具有熔融稳定的丙交酯聚合物涂层。Gruber等人指出,丙交酯聚合物包含许多聚(丙交酯)聚合物链。
Yeh等人的美国专利No5,863,388,揭示了生物可降解和耐水的纸质制品,其中包含生物可降解剂和耐水剂,选自硬脂酸钙、硬脂酸纤维素酯、棕榈酸钙和棕榈酸纤维素酯、纸浆,还包含选自松香皂,油酸钠,硬脂酸钠和棕榈酸钠的表面活性剂和聚集剂例如明矾。
Asrar等人的WO99/04948揭示了制造有涂层物品的方法,它包括熔融聚羟基烷羧酸酯例如聚羟基丁酸酯或羟基丁酸酯-戊酸酯共聚物并挤出涂敷物品的方法。Asrar等人指出所用涂料的分子量大于125,000道尔顿。
需要生物可降解的饮食用具,它具有强的耐水性和耐油脂性,是生物可降解的,而且对其易于着色或印刷。这样的生物可降解的饮食用具优选基本不含短效添加剂例如增塑剂,它坚韧,具有良好的自密封性和对纸基材的粘附性,并适于盛装热的食品和饮料。
不幸地,许多现有技术的生物可降解材料,例如乳酸聚合物(PLA),其软化温度低于预定的使用温度。这样的材料不适于装热的食物和饮料。许多现有技术的生物可降解材料,例如羟基丁酸酯-戊酸酯共聚物的熔融温度接近它们的分解温度。优选的是生物可降解材料的熔融温度基本低于其分解温度。现有技术的生物可降解材料还经常表现出差的自密封性和/或对纸基材的粘着性。
许多现有技术的塑料饮食用具由含短效添加剂例如增塑剂的材料形成。另外,许多现有技术的包含纸基材的饮食用具尤其一次性饮食用具的强度不足,而且耐水性和/或耐油脂性差。此外,许多现有技术的生物可降解的饮食用具会发脆,由此会碎裂,引发安全问题。部分现有技术的生物可降解器皿例如PLA器皿会在适度大气湿度下自然降解。其他现有技术的生物可降解器皿不能在有氧和厌氧两种条件下降解,需要与食物废物进行分离。
发明的概述因此,本发明的一个目的是免除现有技术的各种问题。
本发明的另一个目的是提供这样的生物可降解饮食用具,它能在有氧或厌氧条件下降解。
本发明的再一个目的是提供这样的生物可降解饮食用具,它具有良好的耐水性和耐油脂性,并适于装热的食物和饮料。
本发明的再一个目的是提供这样的生物可降解饮食用具,它坚韧不易碎裂。
本发明的再一个目的是用熔融温度基本低于分解温度的材料提供这样的生物可降解饮食用具。
本发明的再一个目的是提供基本不含增塑剂的生物可降解饮食用具。
本发明的再一个目的是用容易加工的生物可降解聚合物提供生物可降解饮食用具。
此外,本发明的再一个目的是提供提高包含纸基材的饮食用具的耐油脂性和耐液体性的方法。本文中使用的"耐液体性"和"耐油脂性"指用具耐液体和油脂渗透或泄漏的能力。
根据本发明的一个方面,提供含有生物可降解聚羟基烷羧酸酯共聚物的饮食用具,所述共聚物含有两种无规的重复单体单元,其中第一种无规的重复单体单元具有结构 其中R1是H、C1烷基或C2烷基,n是1或2;第二种无规的重复单体单元具有结构 其中R2是C3-19烷基或C3-19链烯基;其中至少约50%无规的重复单体单元具有第一种无规的重复单体单元的结构。
根据本发明的另一方面,提供选自盘、杯、杯架和碟的饮食用具,其中饮食用具由含有生物可降解聚羟基烷羧酸酯共聚物的泡沫材料形成,所述共聚物包含两种无规的重复单体单元,其中第一种无规的重复单体单元具有结构 其中R1是H、C1烷基或C2烷基,n是1或2;第二种无规的重复单体单元具有结构 其中R2是C3-19烷基或C3-19链烯基;其中至少约50%无规的重复单体单元具有第一种无规的重复单体单元的结构。
根据本发明的再一方面,提供提高一次性饮食用具例如盘、杯、碟、杯架等器皿的耐油脂性的方法。该方法包括用生物可降解聚羟基烷羧酸酯共聚物来涂敷用具,所述共聚物包含两种无规的重复单体单元,其中第一种无规的重复单体单元具有结构 其中R1是H、C1烷基或C2烷基,n是1或2;第二种无规的重复单体单元具有结构 其中R2是C3-19烷基或C3-19链烯基;其中至少约50%无规的重复单体单元具有第一种无规的重复单体单元的结构。
另外,还提供提高一次性饮食用具的耐液体性尤其耐水性的方法,所述一次性饮食用具选自器皿、盘、杯、碟、杯架、牙签、吸管和食物制品用的棒例如棒棒糖和冷冻快餐如POPSICLE和冰激凌食品及其混合物用的棒。该方法包括用生物可降解聚羟基烷羧酸酯共聚物形成饮食用具,所述共聚物包含两种无规的重复单体单元其中第一种无规的重复单体单元具有结构 其中R1是H、C1烷基或C2烷基,n是1或2;第二种无规的重复单体单元具有结构 其中R2是C3-19烷基或C3-19链烯基;其中至少约50%无规的重复单体单元具有第一种无规的重复单体单元的结构。
发现本发明的饮食用具可提供良好的耐油脂性和耐水性和良好的强度,还是生物可降解的。
阅读完下面的说明就会更明白本发明的这些和其他目的和优点。
发明的详细说明申请人发现饮食用具可以包含生物可降解聚羟基烷羧酸酯(PHA)。这样的饮食用具可提供一次性和容易生物降解的器皿,该器皿可表现出良好的强度和良好的耐液体性和耐油脂性。这样的饮食用具可用作野外餐具或供应许多食物的场合,例如在自助餐厅、餐馆和医院。这样的用具尤其适用于"快餐食物"和"外卖"餐馆。
意外地,本发明的PHA会在有氧和厌氧条件两种条件下生物降解;因此,由PHA形成的用具即使在水下也能生物降解。该用具可以被处理进入食物废物与其他用具的混合物形式的食物废物流。例如,食物废物和此生物可降解饮食用具可以一同堆肥。此用具在进行生物降解时不会对环境、微生物或动物产生危害。
本发明的生物可降解用具还意外地能耐液体和油脂渗透。此用具由软化温度高于预定的使用温度的PHA形成,因此适于盛热的食物和饮料。用具由表现出意外好的自密封性和对纸基材的粘着性的PHA形成。
此外,与均聚物聚(3-羟基丁酸酯)(PHB)或共聚物羟基丁酸酯-戊酸酯的共聚物(PHBV)不同,本发明的PHA很坚韧,不脆。因此,含有PHA的用具不太会破裂或碎裂。申请人发现,本发明的聚羟基烷羧酸酯与聚羟基丁酸酯和羟基丁酸酯-戊酸酯共聚物相比,具有较低的熔融温度、较低的结晶度和提高的熔体流变性。由于本发明的PHA具有低熔融温度,PHA就易于加工成膜和涂层。本发明的PHA的熔融温度基本低于它们的分解温度。
本文中使用的"烷基"指可为直链或支链、取代(单取代或多取代)或未取代的饱和碳链。本文使用的“链烯基”表示单不饱和(即链中一个双键)或多不饱和(即链中有两个或多个双键)、直链或支链、取代(单取代或多取代)或未取代的含碳链。
本文使用的“PHA”表示本发明的聚羟基烷酸酯。“RRMU”指无规的重复单体单元,“RRMUs”指无规的重复单体单元。
本文使用的“生物可降解的”表示化合物通过微生物和/或天然环境因素可完全分解成CH4、CO2和水或生物物质的能力。
本文使用的“可堆肥的”表示满足下述三个要求的材料(1)材料可在固体废物堆肥设备里进行处理;(2)若进行这样的处理,材料最终成为堆肥的一部分;(3)若堆肥用于土壤,材料最终可在土壤里生物降解。
例如,加入堆肥设备的固体废物里的聚合物膜不一定最终成为堆肥的一部分。某些堆肥设备在进一步加工前需将固体废物流进行空气分级,分离出纸张和其它材料。在这种空气分级时,聚合物膜大多从固体废物流中分离出来,因此不在堆肥设备里进行处理。不论怎样,按上述阐述它仍然是一种“可堆肥”材料,因为它“能”在堆肥设备里进行处理。
材料要最终在堆肥里消失表示它在堆肥过程中经过了降解。固体废物流在堆肥过程的早期阶段被粉碎。结果合物膜以碎片而不是整片的形式存在。在堆肥过程的最后阶段,制成的堆肥经过过筛步骤。若聚合物膜的尺寸在粉碎步骤后未足够变小,则不会通过筛子。本发明可堆肥的材料在堆肥过程中很大程度上失去了其完整性,部分降解碎片可通过筛子。但是,假设堆肥设备可使固体废物流经过极严厉的粉碎和相当粗的筛子,则非降解的聚合物如聚乙烯可满足要求(2)。因此虽满足要求(2),但还不足以成为本发明定义的可堆肥材料。
本文定义的可堆肥材料区别于像聚乙烯类材料的是要求(3),即材料最终在土壤里可生物降解。生物可降解性不是堆肥处理或使用堆肥土壤所必不可少的要求。固体废物及其堆肥物可含有所有种类的非生物可降解材料,如沙。但是,为了避免人工材料在土壤里聚积,这类材料需要是完全生物可降解的。同样的是,该生物降解不必是快速的。只要材料本身和其中间分解产物对土壤或作物无毒或无害,在数个月里或甚至几年里被生物降解也是完全可接受的,因为这个要求只是避免人工材料在土壤里的聚积。本发明的共聚物可有利地进行很快的厌氧生物降解。
本文引用的所有共聚物组分的比例,除非特别指出,一般指摩尔比。所有百分率和份数,除非特别指出,都是指重量。
用于本发明的聚羟基烷羧酸酯可以以合成方式制备,也可以用多种生物有机体例如细菌或藻类制成。
聚羟基烷羧酸酯可以无规立构、全同立构或间同立构的。本文中使用的聚羟基烷羧酸酯优选基本是全同立构(约90-100重量%全同立构)或全部是全同立构(约100重量%全同立构)。全部全同立构的聚羟基烷羧酸酯可以由生物有机体获得。本文中使用的聚羟基烷羧酸酯优选由生物有机体获得。
聚羟基烷羧酸酯是包含至少约2种不同单体的共聚物。在有些实施方式中,聚羟基烷羧酸酯是包含至少约3种单体的共聚物。
在一个实施方式中,聚羟基烷羧酸酯包含至少两种无规的重复单体单元(RRMU)。第一种无规的重复单体单元具有结构 其中R1是H或C1-2烷基,n是1或2。在一个优选实施方式中,第一种无规重复单体单元选自下述单体其中R1是C1烷基而且n是1(单体重复单元3-羟基丁酸酯)的单体、其中R1是C2烷基而且n是1(单体重复单元3-羟基戊酸酯)的单体、其中R1是H而且n是2(单体重复单元4-羟基丁酸酯)的单体、其中R1是H而且n是1(单体重复单元3-羟基丙酸酯)的单体。
第二种无规的重复单体单元具有结构 其中R2是C3-19烷基或C3-19链烯基。合适的第二种RRMU包括这样的单体单元,其中R2是C3-7烷基或链烯基、C5烷基或链烯基、C7烷基或链烯基、C8-11烷基或链烯基、C8烷基或链烯基、C9烷基或链烯基、C12-19烷基或链烯基、C3-11烷基或链烯基、或C4-19烷基或链烯基。
在本发明的一个实施方式中,至少约50%,优选至少约60%,更优选至少约70%,又优选至少约80%,再优选至少约85%RRMU具有第一种RRMU的结构。
当本发明的聚羟基烷羧酸酯加工成模塑(例如注塑或吹模)制品时,优选约80%-99%,更优选约90%-约98%,又优选约92%-约97%PHA的混合的RRMU具有第一种RRMU的结构。
当本发明的聚羟基烷羧酸酯加工成热成形的制品时,优选约70%-约98%,更优选约75%-约97%,又优选约80%-约96%PHA的混合的RRMU具有第一种RRMU的结构。
当本发明的聚羟基烷羧酸酯加工成泡沫材料时,优选约70%-约97%,更优选约80%-约96%,又优选约86%-约95%PHA的混合的RRMU具有第一种RRMU的的结构。
当本发明的聚羟基烷羧酸酯加工成膜、片、或柔软的弹性纤维时,优选约50%-约98%,更优选约80%-约97%,又优选约85%-约96%PHA的RRMU具有第一种RRMU的结构。
当本发明的聚羟基烷羧酸酯加工成常规纤维时,优选约80%-约99%,更优选约90%-约98%,又优选约95%-约97%PHA的RRMU具有第一种RRMU的结构。
当本发明的聚羟基烷羧酸酯加工成弹性体或粘合剂例如绷带粘合剂时,优选至少约50%,更优选至少约65%PHA的RRMU具有第一种RRMU的结构。
当本发明的聚羟基烷羧酸酯加工成非织造织物时,优选约85%-约99%,更优选约90%-约98%,又优选约95%-约97%PHA的RRMU具有第一种RRMU的结构。
在另一个实施方式中,本发明的聚羟基烷羧酸酯包含第三种或更多其他的RRMU,它们具有结构 其中R3是H、C1-19烷基或C1-19链烯基,m是1或2;其中其他的RRMU与第一种RRMU和第二种RRMU不同。在一个实施方式中,共聚物包含自至少约3,更优选自约3至约20种不同的RRMU。
在一个实施方式中,R3是C1-19烷基或C1-19链烯基,m是1,而在另一个实施方式中,R3是H,C1-2烷基或C1-2链烯基,m是1或2。在一个优选的实施方式中,第三RRMU选自这样的单体,其中R3是C1烷基,m是1(单体的重复单元3-羟基丁酸酯)的单体;其中R3是C2烷基,m是1(单体的重复单元3-羟基戊酸酯)的单体;其中R3是H,m是2(单体的重复单元4-羟基丁酸酯)的单体;其中R3是Hm是1(单体的重复单元3-羟基丙酸酯)的单体以及它们的混合物。
在另一个实施方式中,本发明的聚羟基烷羧酸酯包含两种RRMU,其中第一种RRMU具有结构 其中R1是H或C2烷基,n是1或2;第二种RRMU具有结构 优选至少约50%RRMU具有第一种RRMU的结构。
本发明聚羟基烷羧酸酯的一个实施方式包含三种RRMU,第一种RRMU具有结构 其中R1是H或C1-2烷基,n是1或2;第二种RRMU具有结构 其中R2是C3-19烷基或C3-19链烯基,优选C4-19烷基或C4-19链烯基;第三种RRMU具有结构 其中R3是H、C1-19烷基或C1-19链烯基,m是1或2;其中第三种RRMU与第一种RRMU和第二种RRMU不同。优选至少50%RRMU具有第一种RRMU的结构。
聚羟基烷羧酸酯的分子量优选大于约50,000。在一个实施方式中,重均分子量不大于约400,000。In另一个实施方式中,重均分子量大于约400,000,优选大于500,000。
半结晶聚合物(或共聚物)的体积百分数结晶度(φc)常常决定了聚合物所具有的最终使用性质。例如,高结晶度(大于50%)聚乙烯聚合物很强且硬,合适制备诸如塑料杯等制品。另一方面,低结晶度聚乙烯有柔韧性,合适制备诸如袋子等制品。可用许多方式法测定结晶度,包括X-射线衍射、差示扫描量热法(DSC),密度测定和红外吸收法。如Noda的美国专利№5618855所述,其内容参考结合于此。
通常本发明的PHA X射线衍射法测得的结晶度优选约5%-约95%;更优选约10%-约80%;尤其优选约20%-约60%。
当本发明的PHA要加工成膜的话,其X射线衍射法测得的结晶度优选约5%-约60%;更优选约10%-约50%;尤其优选约20%-约40%。
当本发明的PHA要加工成片材的话,其X射线衍射法测得的结晶度优选约5%-约60%;更优选约10%-约50%;尤其优选约20%-约40%。
当本发明的PHA要加工成常规纤维或无纺织物的话,其X射线衍射法测得的结晶度优选约50%-约95%;更优选约60%-约95%;尤其优选约70%-约95%。
当本发明的PHA要加工成软弹性纤维的话,其X射线衍射法测得的结晶度优选约20%-约90%;更优选约30%-约85%;尤其优选约40%-约80%。
当本发明的PHA要加工成模制或热成形制品的话,其X射线衍射法测得的结晶度优选约10%-约80%;更优选约20%-约70%;尤其优选约30%-约60%。
当本发明的PHA要加工成弹性体或粘合剂的话,其X射线衍射法测得的结晶度优选低于约50%;更优选低于约30%;尤其优选低于约20%。
本发明的生物可降解PHA的熔融温度(Tm)优选约为30-160℃,更优选约60-140℃,尤其优选约90-130℃。本发明的生物可降解PHA通常在不高于约150℃的加工温度下制备。
合适的聚羟基烷羧酸酯包括Noda的美国专利№5,498,692;5,502,116;5,536,564;5,602,227;5,618,855;5,685,756和5,747,584所述的那些,它们的内容参考结合于此。聚羟基烷羧酸酯的例子包括共聚物(3-羟基丁酸酯-羟基辛酸酯)7.5mol%辛酸酯(PHB-O-7.5)、共聚物(3-羟基丁酸酯-羟基己酸酯)11mol%己酸酯(PHB-Hx-11)、共聚物(3-羟基丁酸酯-羟基己酸酯)11.9mol%己酸酯(PHB-Hx-11.9)、共聚物(3-羟基丁酸酯-羟基己酸酯)12.1mol%己酸酯(PHB-Hx-12.1)、共聚物(3-羟基丁酸酯-羟基己酸酯)9.1mol%己酸酯(PHB-Hx-9.1)。
本发明的饮食用具包括器皿、盘、杯、杯盖、碟、杯架、牙签、吸管、棒及它们的结合物。用具例如盘、杯、杯盖、杯架和碟可以由含PHA的泡沫材料形成,可以是模塑制品,可以是热成形的制品,也可以由涂敷有PHA的木质或纸质基材形成。虽然有些用具例如吸管也可以挤出成型,但是用具例如器皿、吸管、牙签和棒通常是模塑制品。例如棒这些用具也可以由涂敷有PHA的木材形成。
许多塑料用具包含增塑剂例如邻苯二甲酸酯增塑剂或己二酸的衍生物例如二-2乙基己基己二酸酯。邻苯二甲酸酯增塑剂指包含邻苯二甲酸酯基团的用作增塑剂的化合物。这样的增塑剂包括二-2-乙基己基邻苯二甲酸酯,也称为二辛基邻苯二甲酸酯(DOP)和二-2-乙基己基邻苯二甲酸酯(DEHP),和二异壬基邻苯二甲酸酯(二NP)。其他的邻苯二甲酸酯增塑剂包括丁基苄基邻苯二甲酸酯、丁基辛基邻苯二甲酸酯、二-正-丁基邻苯二甲酸酯、二辛基邻苯二甲酸酯、二环己基邻苯二甲酸酯、二乙基邻苯二甲酸酯、二己基邻苯二甲酸酯、二异丁基邻苯二甲酸酯、二异癸基邻苯二甲酸酯、二异庚基(hectyl)邻苯二甲酸酯、二异辛基邻苯二甲酸酯、二甲基邻苯二甲酸酯、二-十三烷基邻苯二甲酸酯、二-十一烷基邻苯二甲酸酯、十一烷基十二烷基邻苯二甲酸酯及其混合物。
但是,还有这样的担心,增塑剂尤其邻苯二甲酸酯增塑剂会从塑料用具中泄漏出来。因此,本发明的饮食用具优选基本不含,更优选不含增塑剂,尤其邻苯二甲酸酯增塑剂。本文中使用的基本不含指优选不大于20%,更优选不大于10%,又优选低于5重量%用具是增塑剂。在一个实施方式中,用具不含增塑剂。
用具可以包含添加剂例如着色剂。这样的着色剂优选是非短效的。本文中使用的"非短效"指这样的添加剂,它不会以比共聚物生物降解快的速率从聚羟基烷羧酸酯共聚物中泄漏。本文中使用的饮食用具可以由包含生物可降解聚烷羧酸酯共聚物和着色剂的组合物形成。另外,颜色和图案还可以在制造后印刷到用具上。
在一个实施方式中,饮食用具由包含两种无规的重复单体单元的聚羟基烷羧酸酯形成。第一种无规的重复单体单元具有结构 其中R1是H或C1-2烷基,n是1或2;第二种无规的重复单体单元具有结构 其中R2是C3-19烷基或C3-19链烯基。
在另一个实施方式中,聚羟基烷羧酸酯含有第三种无规重复单体单元,它具有结构 其中R3是H、C1-19烷基或C1-19链烯基,m是1或2,第三种RRMU与第一种RRMU和第二种RRMU不同。包含三种RRMU的聚羟基烷羧酸酯共聚物通常包含至少约50%第一种RRMU,和通常不大于约20%的第三种RRMU。所述组合物可以包含至少约4%,更优选至少约5%,尤其优选至少约8%,和不大于约15%,优选不大于约12%,更优选不大于约10%的第三种RRMU。优选的单体含量根据所要求的制品性能变化,即根据制品是泡沫材料制品、模塑制品、热成形制品还是挤出制品,又根据制品是否包含具有共聚物涂层的木质或纸质基材而异。
在一个优选的实施方式中,饮食用具是含有PHA的模塑或热成形的制品。该模塑或热成形制品的厚度通常不大于约3mm,优选不大于约2mm,更优选不大于约1mm,尤其优选不大于约0.7mm。通常,用具例如盘和杯的厚度约为2.5mm-0.1mm,优选约2mm-0.1mm,更优选约0.5mm,器皿例如叉、刀和勺的厚度约为5mm-0.2mm,优选约4mm-0.5mm,更优选约1mm。
用于形成模塑或热成形制品的PHA的重均分子量通常大于约100,000,优选大于约200,000,更优选大于约300,000,再优选大于约400,000。PHA优选含有具有上式(i)的第一种RRMU,和具有上式(ii)的第二种RRMU。优选PHA包含至少约80%,优选约80%-约95%,更优选约82%-94%具有上式(i)的第一种RRMU,以总PHA为基准。在一个实施方式中,饮食用具是模制或热成形的制品,包含不大于约20%,优选约5%-约20%,更优选约6%-18%具有上式(ii)的第二种RRMU和可能包括具有上式(iii)的第三种RRMU的总量,以总PHA为基准。
对于模制或热成形器皿,例如勺子,叉和刀,共聚物的重均分子量通常大于约200,000,优选大于约300,000。优选PHA包含至少约80%,优选约86%-约97%,更优选约92%-约95%具有上式(i)的第一种RRMU,以总PHA为基准。模制器皿中含有的具有上式(ii)的第二种RRMU和可能包括具有上式(iii)的第三种RRMU的总量可以约为3%-14%,优选约5%-约8%,以PHA总量为基准。
对于其他的模制或热成形的制品,例如杯,杯盖,盘,杯架和碟,共聚物的重均分子量通常大于约300,000,优选大于约400,000。PHA优选包含至少约80%,优选约85%-约95%具有上式(i)的第一种RRMU,以PHA总量为基准。模塑制品中含有的具有上式(ii)的第二种RRMU和可能包括具有上式(iii)的第三种RRMU的总量可以约为5%-15%,以PHA的总量为基准。
在又一个实施方式中,用具例如杯,盘,杯架和碟由PHA泡沫材料形成。PHA优选包含具有上式(i)的第一种RRMU和具有上式(ii)的第二种RRMU。通常PHA的重均分子量大于300,000,优选大于约400,000。优选PHA包含至少约80%,优选约84%-约97%,更优选约84%-约96%,尤其优选约88%-约95%具有上式(i)的第一种RRMU,以PHA总量为基准。在一个实施方式中,PHA泡沫材料中含有的具有上式(ii)的第二种RRMU和可能包括具有上式(iii)的第三种RRMU的总量可以约为3%-16%,优选约4%-16%,尤其优选约5%-12%,以PHA总量为基准。
在一个实施方式中,用具例如吸管是含有PHA的挤出用具。PHA优选包含具有上式(i)的第一种RRMU和具有上式(ii)的第二种RRMU。共聚物的重均分子量优选大于约400,000。优选PHA包含至少约80%,优选约85%-约94%,更优选约88%-92%具有上式(i)的第一种RRMU。在一个实施方式中,挤出饮食用具中含有的具有上式(ii)的第二种RRMU和可能包括具有上式(iii)的第三种RRMU的总量可以约为6%-15%,更优选约8%-12%,以PHA的总量为基准。
在一个实施方式中,饮食用具包含有涂层的基材,所述涂层内含有PHA。基材常常是纸质基材。本文中使用的"纸质基材"指基材由纤维素纤维形成,包括纸和纸板。包含PHA的涂层能提高纸质基材的耐水性和耐油脂性,例如涂敷的纸盘,涂敷的纸板碟或涂敷的纸杯。也可以要求用包含PHA的涂料涂敷木质基材例如木棒,目的是为木质基材提供更光滑的表面。
用作涂料的PHA优选包含具有上式(i)的第一种RRMU和具有上式(ii)的第二种RRMU。共聚物的重均分子量优选大于100,000,优选大于约200,000。优选PHA包含至少约80%,优选约80%-约96%,更优选不大于约95%具有上式(i)的第一种RRMU,以PHA总量为基准。在一个实施方式中,用作涂料的PHA中含有的具有上式(ii)的第二种RRMU和可能包括具有上式(iii)的第三种RRMU的总量可以约为4%-约20%,优选至少约5%,以PHA总量为基准。所述涂料还可以包含着色剂,目的是提供外观更吸引人的用具。涂料可以以任何常规方式施加到制品上,例如喷涂,浸涂或挤出涂敷。
在一个实施方式中,膜或片包含PHA。这样的膜或片可以用来叠压在基材例如纸上,所得的叠层物可以用来形成用具例如涂层的纸盘或纸杯。本文中使用的"膜"指极薄的连续片,具有大的长厚比和宽厚比。虽然没有要求厚度的精确范围,优选的膜厚度约为0.002mm-0.25mm,更优选约0.005mm-0.10mm,尤其优选约0.01mm-0.05mm。可以采用常规步骤在常规制膜机上制成单层膜或多层膜。本文中使用的"片"指很薄的连续片物质,它具有大的长厚比和宽厚比,其中材料的厚度大于约0.254mm。在性能与制造方面,片与膜有许多相同的特性,但片较硬,并具有自支撑性。
膜或片优选包含PHA,它包含具有上式(i)的第一种RRMU和具有上式(ii)的第二种RRMU。PHA的RRMU优选约50%-约99%,更优选约80%-约98%,尤其优选约90%-约97%具有第一种RRMU的结构。PHA重均分子量通常大于100,000,优选大于200,000,更优选大于约300,000。在一个实施方式中,膜或片中含有的具有上式(ii)的第二种RRMU和可能包括具有上式(iii)的第三种RRMU的总量不大于20%,优选约20%-约0.1%,更优选约10%-约0.5%,以PHA总量为基准。
包含PHA的制品可以由本行业内任何公知的加工方法制备。例如Noda的美国专利№5,618,885和5,602,227所述的方法,其内容参考结合于此。例如,本发明的泡沫材料可以采用本行业内普通技术人员熟知的常规步骤进行加工。制造泡沫材料的主要方法涉及将液体聚合物(或共聚物)膨胀成低密度多孔相,然后保存该状态。其它的方法包括浸渍除去以前已经分散在聚合物(或共聚物)里的材料,烧结小颗粒,以及在聚合物(或共聚物)里分散多孔小颗粒。三个步骤构成了发泡工序。分别是空腔引发、空腔生长和空腔稳定。有许多方法被用来引发、生长和稳定空腔。
可膨胀的配方在起始的空腔中相对于环境压力增加。空腔可通过化学(如交联、聚合)或物理方法(如结晶、熔体玻璃转变)而稳定。吹塑剂如同质异构的戊烷和己烷或卤化碳与聚合物(或共聚物)通过加热并让吹塑剂渗透入聚合物混合。制品的制备通常以多个步骤进行,第一步是使用水蒸汽、热水或热空气使聚合物膨胀成低密度预制珠。这些预制珠被老化,有时在多个步骤里老化以修正空腔大小,然后挤入模子,通过加热和进一步膨胀融合一起。将聚合物冷却到低于其玻璃转化温度完成稳定。
加工时通过降低外部压力,这种减压膨胀工艺可产生和增大空腔。通常用该方法制备多孔的聚乙烯和聚丙烯。可分解的吹塑剂预先与聚合物(或共聚物)混合,并在升高的温度和压力下喂入挤出机,使吹塑剂部分分解。当材料被挤出挤出机时,进入低压区。同时发生膨胀和冷却,由于聚合物快速结晶得到了稳定的多孔结构。
通过直接将固体或气体分散进入聚合物(或共聚物)相,必要的话再稳定该混合物,用这种分散方法可制备泡沫材料。在一种这种方法中,气体被机械地分散在聚合物或单体相中,得到暂时稳定的泡沫。然后通过交联或聚合用化学方法稳定该泡沫材料。乳胶发泡橡胶就是用该方法制备的。
模塑制品可以是实心物品或空心物品。热塑性材料注射模制是由多步骤进行的,用该方法将本发明的PHA加热到熔融,然加入一封闭的模子中成形,最后冷却固化之。有各种机器可用于注射模制。三种常见的类型是冲压式注射压塑机(ram)、螺杆式注射压塑机和往复螺杆式装置。冲压式注射压塑机由筒体、扩张器和活塞构成。活塞将熔体压入模子。带有第二段注射的螺杆式压塑机由压塑机、单向阀、没有扩张器的筒体和活塞构成。通过螺杆塑炼后,活塞将熔体压入模子。往复螺杆式注射机由筒体和螺杆构成。螺杆旋转熔体,使材料混合,然后朝前使熔体进入模子。
热塑性材料的压塑包括将一定量的本发明PHA加到开口模头的下半部。模头的上下二部分被压在一起,然后将熔融的PHA成形为与模头形状相同的形状。然后将模子冷却来硬化塑料。
吹制模塑用来制备瓶子和其它空心物品。在该方法中,称为坯料的熔融PHA管被挤压进入封闭的空心模子。然后用气体膨胀该坯料,将PHA推向模子的壁。接着冷却硬化该塑料。然后开模,取出物品。
与注射模塑相比,吹制模塑有很多优点。所用的压力大大低于注射模塑的压力。吹制模塑通常在塑料和模子表面之间的压力为25-100psi下进行,而注射模塑的压力可达到10,000到20,000psi。若PHA的分子量太高而不能容易地流经模子,吹制模塑是首选的工艺。高分子量的聚合物(或共聚物)常常比低分子量的类似物的性能要好,例如高分子量材料具有较高的对环境应力碎裂的耐受性能。可以用吹制模塑方法制备极为薄壁的产品。这意味着使用较少的PHA,固化时间更短,从材料来看成本较低,且产量较高。吹制模塑的另一个重要特征是由于它仅用阴模,在坯料喷嘴处挤出条件稍作改变就可改变壁的厚度。对某些无法预测必要壁厚的结构来说,这是个优点。
本文中使用的"热成型"指这样的方法,聚羟基烷羧酸酯的板或片用该方法加热,直至可变形,然后冲压,或真空拉制成合适的形状。通常片经过烘箱,加热至可热变形温度。片被加热至软化点,然后向前送至成形设备。另外,片也可以从挤出机被一系列辊子直接送至成型设备,这些辊子或是加热辊或是冷却辊,使片达到合适的热成形温度。成形设备包括所要求形状的模子或冲头。
涂布的制品可以采用任何常规的涂布技术制成。涂布技术包括挤出涂布、辊涂、刷涂、浸涂、喷涂、静电涂布、离心涂布和流延涂布。制品可以用熔融的PHA涂布,然后用任何可接受的方法例如浸渍或喷射方式与冷却剂例如水接触。本文中使用的"涂布的用具"包括由纸基材与含有PHA的膜或片的叠层物形成的用具。
可以使用涂布设备向基材施加表面涂层。合适的基材包括多孔材料例如纸或纸板。所述涂层可以用作阻挡层、装饰涂层或作其他用途。涂层可以用来施加粘合剂,用于将一层材料压到另一层上,或用于制造压敏粘合带和标签。它也可以用于多孔材料例如纸的饱和,目的是提高其耐水分或耐油脂渗透的性能,或提高其强度。
当施加涂料时,它必须具有足够的流动性,在基材上能扩展成均匀的薄膜。因此,涂料以有机溶剂的溶液、水溶液或乳液的形式施加,以热熔体(加热使固体熔融或软化),或以反应液体的形式施加,所述反应液体通过热或辐射引发的聚合反应而固化。挤出涂布与热-熔体涂布相似。
涂料可以直接施加到基材上,也可以流延到另一个表面上,干燥,随后转移到基材上。该转移涂层的方法用于制造例如压敏粘合剂标签原料首先将粘合剂施加到涂敷有硅氧烷的剥离衬上,干燥,然后叠压到标签面层原料上。涂料可以施加到卷绕成卷的材料上,或施加到预切好的片上。用具例如一次性盘和碟可以通过在成形模头之间挤压涂敷过的纸板坯料而形成,如美国专利№No5,776,619所述,其内容参考结合于此。
在挤出涂布过程中,将熔融聚合物的膜沉积在橡胶压辊与镀铬钢冷却辊形成的辊隙内的两个移动带材之间。在该连续操作中,材料卷并不卷绕,新卷自动快速叠接,基材表而则用化学上底漆或其他表面处理方法进行准备,使它能适应于挤出涂布,并有助于形成两种材料之间的粘着。
下面以一些非限制性实施例说明几个优选的实施方式。
实施例1.包含(3-羟基丁酸酯-羟基辛酸酯)共聚物7.5mol%辛酸酯的器皿用一种合适的材料制成所要求制品的模具,该模具优选是用铝。在一个实施方式中,器皿是刀,它13cm长、靠近刀刃部分中部的最宽处宽度为1.75cm;把手与刀刃部分接合的最窄处1cm宽;刀刃背部最厚部分的厚度为0.2cm。
将约5g(3-羟基丁酸酯-3-羟基辛酸酯)共聚物7.5mol%辛酸酯(PHB-O-7.5)放入模具内。将该材料沿模具长度平整地放入。然后关闭模具并放入预加热至约150℃的Carver压机(MenomoneeFalls,威斯康星州)内。使模具保持约1分钟,达到所要求的温度。然后,向模具施加约10,000磅的力,再维持一段通常约为2分钟的时间。然后,从压机上取下模具,在室温(约17℃-24℃)使之冷却约20分钟。打开模具,并修整制品,去掉任何多余聚合物。所述刀能够用来切割软的食物。
实施例2.含有(3-羟基丁酸酯-羟基辛酸酯)共聚物7.5mol%辛酸酯的盘用一种合适材料制成所要求盘尺寸的模具,优选的模具材料是铝。盘尺寸是圆形,直径13cm,2mm厚。将约24g(3-羟基丁酸酯-羟基辛酸酯)共聚物7.5mol%辛酸酯(PHB-O-7.5)分布在模具内。为了便于压制出盘,首先在约145℃、约5000磅压力下,在Carver压机内,在两块Teflon片之间,将PHB-O-7.5压约60秒种,压成厚约1mm和直径约9cm的一些片。取出这些片,并使之冷却约20分钟,然后切成适合于装入盘模具的小片。将所述的小片尽可能平整地放入盘模具内。闭合模具,将其放入约150℃的Carver压机内约60秒钟。接着,施加约10,000磅的力,再维持一段时间,通常约2分钟。从Carver压机内取出盘模具,并使之冷却约20分钟。然后打开模具,取出盘。所述盘是实心的片结构,能够盛食物。它耐水和耐油脂的渗透。
实施例3.包含(3-羟基丁酸酯-羟基辛酸酯)共聚物11.9mol%辛酸酯的泡沫材料盘用合适材料制成所要求形状和尺寸的模具,优选的模具材料是铝。能够盛热或冷食物例如三明治、附加菜或主菜的食物容器由两个相同的片制成,所述两个相同的片放到一起时,就形成与蛤壳形支架器的功能和外观相同的容器。所述片有正方形的底部,其每边长10cm。从底部开始,边向外和向上倾斜总共3cm。边终止于向外并在壳开口周围伸出的宽1cm的唇部。这种片形成顶部敞开的像盒子的结构。它与相同的片合在一起时就形成了便于盛装食物的蛤壳结构。
具体是将(3-羟基丁酸酯-羟基辛酸酯)共聚物11.9mol%辛酸酯(PHB-O-11.9)和买到的发泡剂O(C6H4SO2NHNH2)2(4,4’-氧二苯磺酰基酰肼)在约55℃的氯仿中混合,PHB-O-11.9与发泡剂的重量比约为90∶10。PHB-O-11.9和发泡剂在氯仿中混合,使得PHB-O-11.9和发泡剂为溶液的10重量%。混合约1小时后,将溶液放入一碟子中,使溶剂蒸发。在Carver压机内,在约130℃用约500磅的力将形成的粉放在两块Teflon片之间压制约1分钟。将所形成的片切成小片,并放入蛤壳模具内。闭合模具,再放入预热至约120℃的Carver压机内,使温度平衡约5分钟,然后将温度升高至约155℃,并保持约60秒钟。这样,就可活化发泡剂,材料就起泡填充模具中。从压机内取出模具,冷却至室温。打开模具,取出蛤壳。制造另一片,然后,将这两片组合起来,形成蛤壳式容器。
实施例4.含有(3-羟基丁酸酯-羟基辛酸酯)共聚物11.9mol%辛酸酯的热成形碗用下述方式形成一片(3-羟基丁酸酯-羟基辛酸酯)共聚物11.9mol%(PHB-O-11.9),将8gPHB-O-11.9放入带有6密耳隔离子的两块Teflon片之间。将Carver压机预热至130℃。在5000磅力下压2分钟成为膜,然后,从压机内取出膜,并使之达到室温。热成形这样完成,将膜加热至恰低于熔融温度,放到设计用于真空成形的模具上。模具呈碗形,直径12cm,深3cm。膜被加热至约115℃,并抽真空,使软化的聚合物膜向下拉入模具中并贴合于模具表面。将形成的碗冷却后,从模具内取出。
实施例5.含有(3-羟基丁酸酯-羟基辛酸酯)共聚物11mol%辛酸酯的杯。
从扁平模头进行挤出流延,制成(3-羟基丁酸酯-3-羟基辛酸酯)共聚物11mol%辛酸酯(PHB-O-11)的膜。挤出机是Hake双螺杆挤出机,在全区约140℃下操作。将熔融的膜卷在辊上。用剥离对将膜卷进行隔离,并使之结晶。膜的标称厚度为2密耳。将厚约0.3mm的纸与PHB-O-11膜以这样的方式叠压将纸放在塑料膜顶部上,然后夹在剥离纸之间。将成叠的剥离纸-膜-纸-剥离纸喂入,型号为6000的Idesco叠压机(NewYork,纽约州)中。
上述叠层物能以这样的方式形成杯裁出一端为17cm、另一端为26cm边长约为14cm的平行六面体状的片。将纸卷起来,使14cm的两边靠近并重叠0.5cm,其PHB叠层面朝向里面;再粘合起来。对两端开口进行修整,使它们垂直于杯轴。将PHB叠层纸的一块圆片插入较小的开口,并粘合起来。将其边缘卷曲起来,形成紧密的密封。该结构就形成了一个杯子,它能够盛热或冷的饮料,不会从纸中泄漏或浸透出来。
实施例6.含有(3-羟基丁酸酯-羟基己酸酯)共聚物7.5mol%己酸酯的器皿用铝制成所要求器皿用的模具。该器皿是一把刀,它13cm长、靠近刀刃部分中部的最宽处宽度为1.75cm;其把手与刀刃部分接合的最窄处1cm宽;刀刃背部最厚部分的厚度为0.2cm。
将约5g(3-羟基丁酸酯-3-羟基己酸酯)共聚物7.5mol%辛酸酯(PHB-Hx-7.5)放入模具内。将材料沿模具长度平整地放入。然后关闭模具并放入预加热至约150℃的Carver压机(MenomoneeFalls,威斯康星州)内。使模具保持1分钟,达到150℃。然后,再向模具施加10,000Ib的力2分钟。然后,从压机取下模具,在室温使之冷却至少20分钟。打开模具,并修整制品,去掉任何多余聚合物。所述刀能够用来切割软的食物。
实施例7.含有(3-羟基丁酸酯-羟基己酸酯)共聚物7.5mol%己酸酯的盘。
用铝制成所要求盘尺寸的模具。盘呈圆形,直径13cm,2mm厚。将约24g(3-羟基丁酸酯-羟基己酸酯)共聚物7.5mol%己酸酯(PHB-Hx-7.5)分布在模具内。为了便于压制盘子,首先在约145℃,用5000磅的力,在Carver压机内,在两块Teflon片之间,将PHB-Hx-7.5压60秒种,压成厚约1mm和直径9cm的片。取出片,冷却20分钟,然后切成适合装入盘模具的一些小片。将所述那些小片尽可能平整地放入盘模具内。闭合模具,并在150℃放入Carver压机内60秒钟。接着,施加10,000Ib的力,再维持2分钟。从Carver压机内取出盘模具,冷却20分钟。然后打开模具,取出盘。所述盘是实心片的结构,能够盛食物,耐水和油脂的渗透。
实施例8.含有(3-羟基丁酸酯-羟基己酸酯)共聚物11.9mol%己酸酯的泡沫材料盘。
用铝制成所要求形状和尺寸的模具。要制成的用具是由直径为10cm的圆底的片制成的能够盛热或冷食物例如汤、附加菜或主菜的食物盘或小碗。从底开始,边向外和向上倾斜总共3cm。边终止于向外伸出在盘开口周围宽1cm的唇部。将(3-羟基丁酸酯-羟基己酸酯)共聚物11.9mol%己酸酯(PHB-Hx-11.9)和买到的发泡剂O(C6H4SO2NHNH2)2(4,4’-氧二苯磺酰基酰肼)(Aldrich)在约55℃的氯仿中混合,PHB-Hx-11.9与发泡剂的重量比约为90∶10。PHB-Hx-11.9和发泡剂在氯仿中混合,使得PHB-Hx和发泡剂为溶液的10重量%。混合约1小时后,将溶液放入一碟子中,使溶剂蒸发。在Carver压机内,在130℃,用500磅的力,将形成的粉末放在两块Teflon片之间压约1分钟。将所形成的片切成许多小片,并放入盘模具内。闭合模具,放入预热至约120℃的Carver压机内,使温度平衡约5分钟,然后将温度升高至约155℃,并保持约60秒钟。这样,就可活化发泡剂使材料起泡填充在模具中。从压机内取出模具,冷却至室温。打开模具,取出盘。
实施例9.用(3-羟基丁酸酯-羟基己酸酯)共聚物11.9mol%己酸酯制成的热成形碗用下述方式形成一片(3-羟基丁酸酯-羟基己酸酯)共聚物11.9mol%(PHB-Hx-11.9),将8gPHB-Hx-11.9放入带有6密耳隔离子的两块Teflon片之间。将Carver压机预热至130℃。用5000磅的力下压2分钟成为膜,然后,从压机内取出膜,并使之达到室温。热成形这样完成,将膜加热至恰低于熔融温度,放到设计用于真空成形的模具上。模具呈碗形,直径12cm,深3cm。膜被加热至约115℃,并抽真空,使软化的聚合物膜向下拉入模具中,并贴合于模具表面。将形成的碗冷却后从模具内取出。
实施例10.包含用(3-羟基丁酸酯-羟基己酸酯)共聚物11mol%己酸酯叠层的纸的杯子从扁平模头进行挤出流延,制成(3-羟基丁酸酯-3-羟基己酸酯)共聚物11mol%己酸酯(PHB-O-11)的膜。挤出机是Hake双螺杆挤出机,全区都在约140℃下操作。将熔融的膜卷在辊上。用剥离纸对膜卷进行隔离,并使之结晶。膜的标称厚度2密耳。将厚约0.3mm的纸与PHB-Hx-11膜以这样的方式叠压将纸放在塑料膜顶部上,然后将它们夹在剥离纸之间。将成叠的剥离纸-膜-纸-剥离纸喂入型号为6000的Idesco叠压机(NewYork,纽约州)中。
上述叠层物能以这样的方式形成杯裁出一端为17cm、另一端为26cm边长约为14cm的平行六面体形状的片。将纸卷起来,使14cm的两边靠近,并重叠0.5cm,其PHB叠层面朝向里面,粘合起来。对两端开口进行修整,使它们垂直于杯轴。将PHB叠层纸的一块圆片插入较小的开口,并粘合起来。将其边缘卷曲起来,形成紧密的密封。该结构就形成了一个杯子,它能够盛热或冷的饮料,不会从纸中泄漏或浸透出来。
实施例11.包含用(3-羟基丁酸酯-羟基己酸酯)共聚物11mol%己酸酯/三乙酸甘油酯/聚羟基丁酸酯的共混物叠层的纸的杯子通过挤出熔体,制备(3-羟基丁酸酯-3-羟基己酸酯)共聚物(12.1%己酸酯)、PHB-Hx12.1%/三乙酸甘油酯/聚羟基丁酸酯(PHB)的比例为85/12/3的共混物的膜。具体是使纯的PHB-Hx粉、PHB粉和三乙酸甘油酯通过装有线材模头的Haake双螺杆挤出机,模头温度为150℃。再将生成的线材通过温度为40℃的水浴。线材经过Berlyn造粒机形成粒子。将粒子喂入带有6英寸扁平模头的Haake单螺杆挤出机的料斗。螺杆筒体和模头温度设定为130℃。用Haake流延膜引出装置卷取生成的膜,用剥离纸隔离PHA膜层以避免粘结。
将厚约0.3mm的纸与PHB-Hx-11膜以这样的方式叠压将纸放到塑料膜上面,然后将它们夹在剥离纸之间。将成叠的剥离纸-膜-纸-剥离纸喂入,型号为6000的Idesco叠压机(NewYork,纽约州)中所得。叠层物能以这样的方式形成杯裁出一端为17cm、另一端为26cm边长约为14cm的平行六面体形状的片。将纸卷起来,使14cm的两边靠近并重叠0.5cm,其PHB叠层面朝向里面,热密封起来。热密封能够通过向要密封的区域施加热空气来完成。在此实施例中,将热枪出口处约900°F的热空气施加到接缝区不超过1秒钟。从气枪到纸/聚合物叠层物的距离约为1英寸。修整两个开口端,使它们垂直于杯轴。将PHB叠层纸的一块圆片插入较小的开口,也原位热密封。将其边缘卷曲起来,形成紧密的密封。该结构就形成了一个杯子,它能够盛热或冷的饮料,不会从纸中泄漏或浸透出来。
实施例12.包含用(3-羟基丁酸酯-3-羟基己酸酯)共聚物11mol%己酸酯叠层纸的纸盘从扁平模头进行挤出流延,制成(3-羟基丁酸酯-3-羟基己酸酯)共聚物11mol%己酸酯(PHB-Hx-11)的膜。挤出机是Hake双螺杆挤出机,全区都在约140℃下操作。将熔融的膜卷在辊上。用剥离纸将膜隔离,并使之结晶。膜的标称厚度2密耳。将厚约0.65mm的纸与PHB-Hx-11膜以这样的方式叠压将纸放在塑料膜上面,然后将它们夹在剥离纸之间。将成叠的剥离纸-膜-纸-剥离纸喂入型号为6000的Idesco叠压机(NewYork,纽约州)中。上述叠层物能以这样的方式形成盘从纸叠层物裁出一个直径为24cm的圆。将该平整纸片的边交替地向内折叠,折叠离中心约6cm。交替折叠使纸盘具有一定的结构稳定性。该纸盘能够盛食物。它耐水和油脂对纸的渗透。
实施例13.由(3-羟基丁酸酯-3-羟基己酸酯)共聚物9.1mol%己酸酯制成的吸管含有(3-羟基丁酸酯-3-羟基己酸酯)共聚物9.1mol%己酸酯(PHB-Hx-9.1)的吸管通过从1/4英寸管状模头挤出熔融聚合物制成。挤出机是各区都约在150℃操作的Hake双螺杆挤出机。将挤出物通过温度为60℃的水浴。该水浴长约2米。将挤出的管切成7英寸长,形成饮料吸管。
实施例14.用(3-羟基丁酸酯-3-羟基辛酸酯)共聚物7.5mol%辛酸酯制成的冷冻食品棒用铝制成内部尺寸为13cm×13cm×2mm的模具。将约40g(3-羟基丁酸酯-3-羟基辛酸酯)共聚物7.5mol%辛酸酯(PHB-O-7.5)放入模具内。将材料沿模具长度平整地放入。然后闭合模具,并放入预热至150℃的Carver压机(MenomoneeFalls,威斯康星州)内。使模具保持1分钟,达到所要求的温度。然后,再向模具施加10,000Ib的力2分钟。之后,从压机内取出模具,在室温下冷却20分钟。打开模具,对所得聚合物片修整,去掉多余的聚合物。用合适尺寸的模头,从片上切出冷冻食品棒,它4英寸长,1英寸宽,圆头。具体是将片放入Carver压机内,切割用的模头放在片的顶部上。如果切割很快进行,对压机施加10,000磅的力,如果切割较快进行,则施加的力可较小。然后,在制造一些冷冻食品例如冰激凌、冷冻甜饮料时将制成的该棒插入其中。
实施例15.包含(3-羟基丁酸酯-羟基己酸酯)共聚物11.9mol%的泡沫材料蛤壳用铝制成所要求形状和尺寸的模具。能够盛热或冷食物例如三明治、附加菜或主菜的饮食用具用两个相同的片形成,这两个片合起来时就形成一个功能与外观与蛤壳形支架相同的容器。所述片的底部为边长10cm的正方形。从底部开始,边向外和向上倾斜总共3cm。边终止于向外并在壳开口周围伸出的宽1cm的唇部。所述的片形成顶部敞开的盒子状的结构,它与同样的片合起来时就形成可盛食物的蛤壳结构。具体是将(3-羟基丁酸酯-羟基己酸酯)共聚物11.9mol%己酸酯(PHB-Hx-11.9)、聚羟基丁酸酯(PHB)和买到的发泡剂O(C6H4SO2NHNH2)24,4’-氧二苯磺酰基酰肼在约55℃的氯仿中混合,使PHB-Hx-11.9∶PHB∶发泡剂的重量比约为88∶2∶10。PHB-Hx-11.9、PHB和发泡剂在氯仿中混合,使得PHB-Hx、PHB和发泡剂为溶液的10重量%。混合约1小时后,将溶液放入一碟子中,使溶剂蒸发。在Carver压机内,在130℃,以约500磅的力将形成的粉放在两块Teflon片之间压约1分钟。将所形成的片切成小片,并放入蛤壳模具内。闭合模具,再放入预热至约120℃的Carver压机内,使温度平衡5分钟,然后将温度升高至约155℃,并保持60秒钟。这样,就可活化发泡剂,材料就起泡填充模具中。从压机内取出模具,冷却至室温。打开模具,取出蛤壳片。制成另一个片,然后,将这两片合起来形成哈壳式容器。
本行业内的普通技术人员会明白可以有本发明权利要求范围内的其他实施方式和改进。因此,本发明的保护范围应当依据所附权利要求,不应当理解为受限于说明书中详细说明的实施例或方法。
权利要求
1.一种饮食用具,其特征在于包含可生物降解的聚羟基链烷酸酯共聚物,该共聚物包含两种无规重复的单体单元,其中第一种无规重复的单体单元具有结构 其中R1是H或C1-2烷基,n是1或2;第二种无规重复的单体单元具有结构 其中R2是C3-19烷基或C3-19链烯基;至少50%无规重复的单体单元具有第一种无规重复的单体单元的结构。
2.如权利要求1所述的饮食用具,其特征在于所述饮食用具还包含涂覆或层压有用可生物降解的聚羟基链烷酸酯共聚物的基材,其中基材优选为纸质基材。
3.如权利要求1或2所述的饮食用具,其特征在于所述可生物降解的聚羟基链烷酸酯共聚物还包含第三种无规重复的单体单元,它具有结构 其中R3是H、C1-19烷基或C1-19链烯基,m是1或2;该第三种无规重复的单体单元与第一种无规重复的单体单元或第二种无规重复的单体单元不同。
4.如权利要求1-3中任一项所述的饮食用具,其特征在于所述可生物降解的聚羟基链烷酸酯共聚物的重均分子量大于50,000,优选大于500,000。
5.如权利要求1-4中任一项所述的饮食用具,其特征在于所述R1是C1-2烷基,n是1。
6.如权利要求1-4中任一项所述的饮食用具,其特征在于所述R1是H,n是2。
7.如权利要求1-6中任一项所述的饮食用具,其特征在于所述饮食用具选自器皿、盘、杯、杯盖、碟、杯架、牙签、吸管、棒及其结合物。
8.如权利要求1-7中任一项所述的饮食用具,其特征在于所述饮食用具是模塑制品,厚度不大于3mm,所述饮食用具优选通过注塑或吹塑进行模制。
9.选自盘、杯、杯架和碟的饮食用具,所述饮食用具由泡沫材料形成,其特征在于该泡沫材料包含可生物降解的聚羟基链烷酸酯共聚物,该共聚物包含两种无规重复的单体单元,其中第一种无规重复的单体单元具有结构 其中R1是H或C1-2烷基,n是1或2;第二种无规重复的单体单元具有结构 其中R2是C3-19烷基或C3-19链烯基;至少50%无规重复的单体单元具有第一种无规重复的单体单元的结构。
10.如权利要求8所述的饮食用具,其特征在于所述可生物降解的聚羟基链烷酸酯共聚物还包含第三种无规重复的单体单元,它具有结构 其中R3是H、C1-19烷基或C1-19链烯基,m是1或2;该第三种无规重复的单体单元与第一种无规重复的单体单元或第二种无规重复的单体单元不同。
全文摘要
一种饮食用具包含生物可降解聚羟基烷羧酸酯共聚物,该共聚物包含两种无规的重复单体单元,其中第一种无规的重复单体单元具有结构其中R
文档编号C08G63/00GK1413226SQ00817615
公开日2003年4月23日 申请日期2000年12月20日 优先权日1999年12月30日
发明者野田勇夫, M·M·萨托科斯基 申请人:宝洁公司
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