可生物降解的或可堆肥的容器的制作方法

专利名称：可生物降解的或可堆肥的容器的制作方法
技术领域：
本申请涉及可生物降解，特别是可堆肥的容器领域，该容器能够容纳干燥的、湿润的或潮湿的物品。本产品基于新颖的淀粉组合物，其可以在低温情况下，例如，在0至60℃之间，优选在0至40℃之间，形成含水凝胶体。
背景技术：
目前，例如纸，纸板，塑料，聚苯乙烯，以及金属等材料已被大量用于生产例如容器，隔板，间隔物，盖子，顶盖，罐头以及其他包装材料等产品。在包装材料方面，现代工艺和包装技术可以广泛地储存，包装，以及运送液体和固体物品，同时保护物品免受有害因素，例如，气体，湿润，光，微生物，寄生虫，物理撞击，压碎力，震动，泄漏或溢出等的伤害。这些材料许多被视为用完即可丢弃，但是实际几乎没有什么生物降解功能。这些产品的大部份，在环境中降解的时间可以跨越了十年或甚至数个世纪。
每年，有超过一千亿铝装罐头，数十亿的玻璃瓶，千万吨的纸和塑料被用于储存和分装饮料，果汁，加工过的食品，谷物，啤酒和其他的产品。仅仅在美国United States，每年耗费大约五百五十万吨纸用作包装材料，这只占其国内全年纸的总产量的大约15％。
所有的包装材料(例如纸，纸板，塑料，聚苯乙烯，玻璃或金属)都会在不同程度上损害环境。例如，聚苯乙烯产品的生产涉及使用多种危险的化学品和原材料，例如苯(一种已知的诱变剂和可能的致癌物质)。氯氟烃(或“CFCs”)也同样地被用于生产“吹制”或“膨胀”聚苯乙烯产品。CFCs与臭氧层的破坏有关。
由于人们对环境的普遍关心，已经有一些公司感受到明显压力停止使用聚苯乙烯产品，而支持使用对环境更安全的材料。一些团体已经支持使用像纸或其他由木质纸浆而生产的产品。然而，仅仅使用纸仍存在一些缺点，因为纸的生产需要大量的能源。必须寻找新型的，符合必要的标准残余物性能的易于降解的材料。
降解性是一个相对概念。一些似乎是降解的产品只不过是破碎成非常小的碎片。虽然这些碎片很难看到，但是仍需要数十年或数世纪才能实际上降解。其他的产品是利用比非生物降解产品更快降解的材料做成的。如果降解速度能使产品在正常的环境条件下，在少于大约24天的期间内降解，那么这种产品就被称为可堆肥的。生产由可堆肥材料生产的符合多种需要的产品，例如在潮湿或多水情况下产品的容器已经对人们提出了重大的挑战。
一个解决方案是用烘焙可食用薄片，例如用水、面粉和发泡剂的混合物制作的饼干或薄烤饼来生产包装材料。虽然可以将可食用薄片制作成易分解的盘子，圆锥体和杯子，但是它们有许多限制。例如，由于在混合物中加入脂肪或油脂以便薄片能从烘烤模具中取出，但是这些脂肪的氧化使得可食用薄片变酸败。通常，可食用薄片非常易碎，并且由于其太易碎而无法代替用传统材料生产的大多数产品。它们对湿润也过度敏感，而且使用之前或使用过程中易于发霉或者腐烂。
淀粉是丰富，便宜并且可重复使用的材料，其有非常多样性的植物来源，例如谷物，块茎和水果。在许多情况下，淀粉被作为多余的食品加工副产品而丢弃。淀粉易于生物降解，而且在丢弃之后的一个有效的时期就不存在于环境当中了。淀粉也是一种营养物质，它能促进自身分解并从环境中除去。
由于淀粉能生物降解的性质，已经有许多人尝试将其混入多种材料中。淀粉已经被以各种不同的形式混入多组分组合物中，包括作为填料和粘合剂，淀粉已被作为一种组分用于热塑性聚合物混合物中。
可将淀粉用作粘合剂或胶水将固体成分粘合在一起以形成不同成份的不均匀混合物。在成型阶段或之前的某个时间，一般在适当的如水这样的溶剂中，将淀粉溶解或成胶状，使淀粉变成可流动的材料，可以分散进其他成份。由于天然淀粉的熔点接近它的分解温度，因此必须添加极性液体或溶剂以使得淀粉变成熔融态，或溶剂化物，或者在低于其分解温度的安全温度下将淀粉液化成塑性状态。当再凝固胶凝淀粉时，一般是通过蒸发除去足够的水分或使其干燥使淀粉再结晶，淀粉形成固体或半固体粘合基质，其可将残存成分粘合在一起。虽然许多人已经尝试数年之久以完善既能生产对环境有益的材料，同时又能经济地生产的淀粉混合物，但是这样的组合物仍没有得到。
提供不易于发霉或有虫害，而且能被容易地、便宜地生产的可完全堆肥产品的技术仍然是必要的。此外，也需要发展一种完善的方法来发展可用于在不同温度下保存干燥的、潮湿的或湿的物品可堆肥的产品。
在由Business Promotions，Inc.提出申请的PCT Publication No.WO 99/02598中描述了用于生产生物降解产品的方法，该产品用作包括热的和冷的液体食品的容器。这种产品是在塑模中加压、加热的条件下生产的，它是以基于含直链淀粉粉末的基本材料制造的，这种粉末衍生自食用作物，木粉，天然蜡和水。该基本材料实质上是由包括50-250重量份的粉末，10-85重量份的木粉，2-30重量份的天然蜡和50-250重量份的水的潮湿颗粒所组成的。
在Coperatieve Verkoop在European Patent 0773721B1中公开了用淀粉悬浮液和蜡涂料制成的混合物，将其在基础的模具中烘烤。涂料是用包括至少50％的蜡的组合物制成的，并具有至少40℃的熔化温度。优选淀粉组合物是由包括5-75％的淀粉衍生物加工制造的，与天然淀粉比较，这种淀粉衍生物在升高温度时具有减少的溶胀度。
在由Novamont提出申请的PCT Publication No.WO 01/60898中描述了可生物降解的基于变性或复合淀粉的产品，诸如具有不同厚度和轮廓的薄片。特别是，该专利提出对半成品的权利要求，例如泡沫薄片材料，其由作为连续相发泡的变性或复合淀粉组成，具有20至150kg/m3的密度，微孔(cell)大小在25至700μm之间，其中80％微孔大小分布在20和400μm之间。
在Cargill，Inc.的U.S.Patent No.6,451,170中描述了用于造纸工艺的由交联的阳离子淀粉组成的改性淀粉组合物。‘170号专利权利要求包括下列造纸方法1)提供一种阳离子化交联淀粉成份，当使用Brookfield粘度计以21号锭子在大约95℃测量时，其具有的热浆料粘度在从约200厘泊到约3000厘泊的范围内；2)将第一部分淀粉组分在平均低于330°F温度下蒸煮一段时间以生产熟淀粉成分；3)使纸配料脱水(纸配料包括(i)含水泥浆状的纤维素纤维，(ii)含有至少50％重量的具有平均颗粒尺寸不大于1微米的无机颗粒，以及(iii)熟淀粉成分)；和4)通过在不同于第一次蒸煮温度的至少10°F平均温度下，蒸煮第二部分淀粉成分来调节脱水率。造纸工艺的第四个步骤也可以包括在脱水期间，通过在不同于第一次蒸煮温度的至少10°F平均温度下，蒸煮第二部分淀粉成份来调节第一传递保留值(first pass retention)。
在Cargill，Inc.的U.S.Patent No.5,122,231中描述了使用中性或碱性整理方法，在造纸中造纸机湿终端系统中使用的一种新型阳离子交联淀粉。‘231号专利权利要求包括在造纸工艺中增加淀粉充填容量的方法，其中造纸工艺的pH值大约是6或更大一些。一种方法是在纸配料转化为干卷筒纸之前，直接将阳离子交联淀粉添加到本工艺的纸配料中，其中淀粉中的羟基阳离子化置换程度大约在0.005和0.050之间，并且其中在阳离子化以后，将淀粉进行交联，当使用Brookfield粘度计以21号锭子在大约95℃测量时，使得其热浆料粘度在从约500厘泊到约3000厘泊的范围内。另一种方法是直接将阳离子交联淀粉以足以使配料的ζ电势为大约0时的量添加到该工艺的纸配料中，其中采用一价阳离子使淀粉阳离子化，并且淀粉中的羟基被一价阳离子置换程度大约在0.005和0.050之间，其中在阳离子化以后，将淀粉进行交联，当使用Brookfield粘度计以21号锭子在大约95℃测量时，使得其热浆料粘度在从约500厘泊到约3000厘泊的范围内。
在转让给Novamont的U.S.Patent Nos.5,569,692和5,462,982中公开了一种可生物降解材料的组合物，其可以在高温下使用，包括变性淀粉，热塑性聚合物，以及沸点高于150℃的增塑剂，基于淀粉的重量，增塑剂的量从20％到100％，所述变性淀粉是通过改变淀粉的结构而不添加水分得到的。发明者发现如果淀粉通过添加高沸点增塑剂(例如甘油)和变性剂(例如尿素)，在挤压机中加热到低于增塑剂的沸点的温度下(但是要在120℃和170℃之间)进行改性，即可得到变性淀粉组合物，其可以与具有相对高熔点的聚合物混和，并且适于在低压力下以高于120℃的温度挤出。如此制得的组合物特别适于后续处理，例如热成型和吹制。
在Bio-Products Intemational的U.S.Patent No.5,252,271中公开了一种基于具有不超过30％水容量的干燥淀粉组合物，其可以与占淀粉组合物总量的0.2％到7％的干燥、粉末状的弱酸(优选苹果酸，酒石酸，柠檬酸，马来酸，和琥珀酸)混和。以淀粉组合物总量的0.1％到2％的比例添加能够与酸反应以产生CO2气体的干燥、粉末状碳酸盐组合物，在挤压机的挤出桶里与水混合并推进产品，以产生高热和高压以便将材料转换成凝胶状态，其可以被干燥而保持柔韧性。
在National Starch和Chemical Corp.的U.S.PatentNo.4,863,655中公开了包括膨胀的高度直链淀粉产品组成的可生物降解的包装材料，这种淀粉产品具有至少45％的直链淀粉含量(以最终材料的重量计算)和低的密度，以及良好的弹性和可压缩能力的紧密的微孔结构。另一个实施方案提供了一种在从150℃到250℃的温度下，生产具有21％或更少重量的总湿气含量的包装材料的方法。
在Cerestar Holdings的U.S.Patent No.5,428,150中公开了一种制造含淀粉的组合物以生产适宜于生产模制产品的方法，其中该组合物包含添加在淀粉中的淀粉改性产品，这些产品选自从具有1到40的葡萄糖等价物的淀粉水解产物，特别是麦芽糖糊精，氧化淀粉和焦糊精。
在由Khashoggi提出申请的U.S.Patent Nos.5,660,900，5,868,824和PCTPublication No.WO 96/05254中公开了由含有淀粉基粘合剂的高无机物填充的材料生产可生物降解产品的组合物。这些文件描述了生产的产品，在其聚合物的基质中含有大量无机填充剂，对于粘结体系的性能没有不利的影响。这种产品含有淀粉基质以及至少一种无机填充剂，这种填充剂至少要占最终混合物重量的20％(或体积的5％)。这种基质是用大约10％到80％的淀粉基粘合剂，用水充分地胶化，然后通过蒸发除去足够量的水分使其硬化，以无机填充剂分散在整个淀粉粘合的胞腔状(cellular)基质中生产的。这种混合物的设计主要考虑最大利用无机组分，尽量减少淀粉组分和溶剂，选择性地改变粘度以生产对其预期用途具有所需性质的产品。
在Kashoggi Industries的U.S.Patent Nos.5,736,209，5,810,961和PCTPublication No.WO 97/37842中公开了研制可生物降解的纸和产品的方法，其包括淀粉和纤维素醚的粘合剂基质，以及充分均匀地分散于整个基质中的纤维。‘209号专利公开的淀粉的浓度范围是薄片中的固体重量的约5％到约90％，纤维素醚的范围是固体重量的约0.5％到约10％，纤维的浓度范围从约3％到约40％。可以选择地加入一种无机矿物质填充剂。该方法描述了采用这种可生物降解材料生产的具有小于1cm的厚度和大于大约0.5g/cm3密度的薄片。
在由Khashoggi提出申请的PCT Publication No.WO 01/51557中指出了热塑性淀粉组合物和生产热塑性淀粉组合物的方法，这种组合物含有特殊的填充剂(其数量大于热塑性淀粉重量的大约15％)，以及可选择性地含有纤维增强物。在适当增塑剂(包括少许极性溶剂，例如水或甘油)存在的条件下，通过混合及加热使天然淀粉颗粒具有热塑性而形成淀粉熔化物。然后将淀粉熔化物与一种或多种非淀粉材料混合，以便改进性能和降低所得到的热塑性淀粉组合物的成本。随后，将微粒填充剂组分与淀粉熔化物混合，优选便宜的、自然存在的矿物微粒填充剂(“无机填料”)，其数量要大于热塑性淀粉组合物重量的约15％。另外，该参考文献公开了一种包括热塑性淀粉熔化物的组合物，热塑性淀粉熔化物在融化状态时的含水量低于其重量的约5％，其中在融化状态时至少一种增塑剂的蒸汽压小于约1bar，并且其中固体颗粒填充剂相是分散的，并且所包含填充剂的量按重量从约5％到约95％。另一个实施方案公开了固体微粒填充剂相的分散液，填充剂的量是热塑性淀粉组合物重量的约5％到约95％，纤维相的浓度按重量从约3％到约70％。
在Khashoggi Industries的U.S.Patent No.6,168,857中公开了厚度小于大约1cm的和密度大于约0.5g/cm3的淀粉粘合薄片，其包括(a)一种含有淀粉和附加的水可分散的有机聚合物的粘合剂基质，其中淀粉的浓度大于薄片中固体总重量的约5％；和(b)充分均匀分散在整个淀粉粘合薄片中的纤维；以及可选择的一种无机矿物填充剂。
在转让给Khashoggi Industries的U.S.Patent No.5,618,341，5,683,772，5,709,827和5,679,145，以及PCT publication No，WO 97/2333中公开了可用于制造容器的淀粉基组合物。U.S.‘341号和‘145号专利教导了在纤维组合物中分散纤维的方法，其包括的步骤为(a)将水、纤维和增稠剂混和在一起，使增稠剂(例如预凝胶化的淀粉)与水一起反应形成一流体部分，该流体部分的特征通过屈服应力和粘度来体现，当纤维和流体混和在一起的时候，能够使纤维充分均匀地分散在整个纤维组合物中，这种纤维的平均长度大于约2mm，并且其纵横比大于约25∶1；以及(b)将混合的增稠剂、水和纤维混和在一起以使得纤维充分均匀地分散在全部纤维组合物中。所含增稠剂的量占流体部分重量大约5％到约40％的范围内。该发明的方法包括一个流体装置，该装置能够从机械搅拌器提供剪切力直到纤维均匀，以得到具有充分均匀分散纤维的淀粉基组合物。另外，U.S.Patent‘772号专利公开了一种无机填料以提高产品的强度和柔韧性。另外，‘827号专利公开了生产这种产品的方法，该方法是从包括具有平均纵横比大于大约25∶1的纤维开发而得到的。‘341号，‘772号，‘827号和‘145号专利以及WO 97/2333号申请公开了高纵横比(例如，大约25∶1或更大)和长长度(例如，至少大约2毫米)的纤维以增强结构，PCT WO 97/23333号出版物公开了含有高淀粉含量(未凝胶化淀粉重量的约50％到约88％，以及凝胶化淀粉重量的约12％到约50％)的产品。
在Omnova Solutions的US Patent No.6,303,000中公开了通过添加用嵌段乙二醛树脂改性纸浆而得到的含水阳离子淀粉分散体系，来改进纸的强度的方法。通过将淀粉颗粒(包括马铃薯，玉米，蜡质种玉米，红色和白色的买罗高粱，小麦和木薯粉，稀沸腾淀粉，和其他化学改性淀粉)的含水悬浮液的凝胶化，和将淀粉同嵌段乙二醛树脂在至少70℃，优选85℃到95℃的条件下反应，来制备淀粉分散体系。在该发明中使用的适宜的嵌段乙二醛树脂包括环状尿素/乙二醛/多元醇缩合物，多元醇/乙二醛缩合物，尿素或环状尿素/乙二醛缩合物和乙二醇/乙二醛缩合物，其数量占总淀粉干重的约3％到约30％，优选从9％到20％。可以将所制得的凝胶化淀粉组合物冷却和储存，或直接添加到稀的纸浆中以增加所制得纸产品的拉力强度和弹性。
在由Kim&Kim提出申请的PCT PublicationNo.WO 01/05892中描述了使用天然材料生产塑料替代品的方法，由20％重量的淀粉与80％重量的水一起混合制得胶水，将该混合物加热；清洗并干燥稻米外壳到干燥程度为98％；将胶水和稻米外壳混和在一起以形成胶水和稻米外壳的混合物，将其干燥到干燥程度为98％，并且将其粉碎成颗粒尺寸范围为0.01-0.1毫米。然后，将80％最终重量的胶水和稻米外壳混合物，5％最终重量的水，和15％最终重量的松香混和以形成最终混合物；在100-350℃的温度和5kg/cm2的压力下使用塑模机将最终混合物成型，制造频率为每个产品30-80秒。
在由Kim&Kim提出申请的PCT Publication No.WO 02/083386中描述了采用淀粉基胶水和三聚氰胺甲醛树脂及天然材料生产塑料替代产品的方法。三聚氰胺或尿素树脂是一种热固树脂，它是通过三聚氰胺或尿素与甲醛反应而形成的。该产品是通过以下步骤生产的，首先制备20％重量的淀粉和80％重量的水的混合物，将这种混合物加热，清洗并干燥稻米外壳到干燥程度为98％；将胶水和稻米外壳混合在一起以形成胶水和稻米外壳的混合物，将其干燥到干燥程度为98％，将其粉碎成0.01-0.1毫米的大小范围。通过以下工艺获得三聚氰胺甲醛树脂，首先，将30％重量的甲醛与70％水重量的水溶液，与30％重量的三聚氰胺或尿素混合，并在350℃加热混合物。将70％最终重量的胶水和稻米外壳混合物，15％重量的水，和15％重量的三聚氰胺甲醛树脂制成混合物以形成最终混合物。在100-350℃的温度和5kg/cm2的压力下使用塑模机将最终混合物成型，制造频率为每个产品30-80秒。
在由Apack AG的提出申请的U.S.Publication No.US 2002/0108532和PCTPublication No.WO 00/39213中公开了用生物降解材料制造成形产品的方法，由7.6％到8.5％重量的纤维素纤维，16.1％到17.6％重量的天然淀粉，5.4％到6％重量的预凝胶化淀粉，以及从68.0％到70.6％重量的水制成的该材料在热成形期间表现出良好的膨胀性。首先，将5.4-6％的淀粉和94-94.6％的水混合以制备预凝胶化淀粉，将混合物加热到68-70℃，将此混合物保持68-70℃恒定10分钟，冷却预凝胶化淀粉到50℃。然后，在50℃温度下向预凝胶化溶液中添加16.1％到17.6％重量的天然淀粉，7.6％到8.5％重量的纤维素纤维，以及68.0％到70.6％重量的水；在40℃混合5分钟以得到均匀的混合物，不要等到混合物完全冷却，将混合物放入烘焙塑模，在100-200℃烘焙混合物10-100秒以得到成形产品。
Apack Verpackungen Gmbh在German patent DE 19,706,642中公开了由25-75％纤维，13-38％淀粉和13-38％水生产的生物降解产品。首先，在连续工艺中将25-75％纤维，13-38％淀粉在干燥状态混合；然后不断地与水混合。然后，将混合物经过烘焙工艺以得到完成的成型产品，随后将该成型产品涂上一层可生物降解的不渗透湿气的薄膜。
虽然人们做过许多尝试，以提供适宜的可生物降解和可堆肥的包装材料，但是所得到的材料均不理想。目前能够得到的材料要么不能成功地用作包装材料，特别是对那些潮湿的物品，或者在通常环境条件下不能有效地降解。需要开发能够减少日益增长的排放，缓慢降解的材料，并且限制由于在包装材料的生产中使用有毒的化学药品所引起的环境损害。
因此，本发明的目的是提供一种生产有效生物降解容器的完善方法和材料。
本发明的另一个目的是提供生产可生物降解容器的材料和方法，该容器能在干燥的、湿润的和潮湿的条件下保存物品。
本发明的再一个目的是通过使用在宽温度范围下稳定的预凝胶化淀粉溶液，提供生产可生物降解容器的材料和方法。
本发明的另一个目的是通过使用在宽温度范围下稳定的预凝胶化纸淀粉溶液，提供生产可生物降解容器的方法和材料。
本发明的另一个目的是提供利用宽范围的原料生产可生物降解容器的方法和材料。
本发明还有一个目的是在宽范围的环境条件下提供生产可生物降解容器的方法和材料。
本发明另外一个目的是提供可生物降解和可堆肥的产品。
发明总结本发明提供一种制造可生物降解容器的改进的方法和材料，该容器可以在干燥，湿润或潮湿的条件下保存食品。这种容器是通过使用预凝胶化淀粉悬浮液来生产的，该悬浮液的独特在于，其形成含水胶体的能力，并且在低温和许多其他类型材料存在的情况下保持这种胶体结构。另外，在各种环境条件下，这种预凝胶化淀粉能够在相对低的温度及宽范围材料存在下，熔化为塑料状的材料。再有，这种预凝胶化材料便于研制具有高粘结强度和疏松的微孔结构以提供部件的保温与交联。
本发明的一个方面是制造可生物降解容器的方法，通过(a)保持在低温，例如，在0-60℃之间，优选在0-40℃之间，形成一种预凝胶化淀粉悬浮液；(b)在预凝胶化淀粉悬浮液中加入一种干燥或潮湿的，均匀的混合物，该混合物至少含有纵横比在约1∶2和1∶8(宽度∶长度)之间的木纤维以形成均匀可模压的组合物；和(c)用加热方式使均匀可模压的组合物成型以得到可生物降解容器。
在另一个实施方案中，本发明是一种生产可生物降解容器的方法，通过(a)保持在低温，例如，在0-60℃之间，优选在0-40℃之间，制备第一预凝胶化淀粉悬浮液；(b)将木纤维或木粉(纵横比大约在1∶2和1∶8之间)，第二预凝胶化淀粉悬浮液，和/或天然淀粉混合在一起以形成均匀的混合物；(c)将干燥或潮湿的均匀混合物添加到预凝胶化淀粉悬浮液中以形成均匀的可模压的组合物；和(d)用加热方式使均匀的可模压的组合物成型以形成可生物降解容器。
在一个特殊的实施方案中，本发明是一种制备可生物降解容器的方法，通过(a)保持在低温，例如，在0-60℃之间，优选在0-40℃之间，用大约3-10％预凝胶重量的马铃薯淀粉和大约90-97％预凝胶重量的水生产预凝胶化淀粉悬浮液(预凝胶体)；(b)将木纤维或木粉(纵横比在大约1∶2和1∶8之间)，和由大约15％(以预凝胶的重量计算)的玉米淀粉和大约85％预凝胶重量的水制得的预凝胶淀粉悬浮液，以及天然淀粉(例如，大约50-70％，或更明确地，57-65.8％玉米淀粉(以均匀可模压组合物的重量计算)，或大约2-15％，或更明确地，3-5％马铃薯淀粉(以均匀可模压组合物的重量计算))混和在一起形成均匀混合物；(c)向预凝胶马铃薯淀粉悬浮液中添加均匀混合物以形成最终的均匀可模压组合物；和(d)用加热方式将均匀可模压组合物成型以形成可生物降解的容器。
本发明的另一方面是一种生产可生物降解容器的生产的方法，通过(a)保持在低温，例如，在0-60℃之间，优选在0-40℃之间，形成一种预凝胶纸淀粉悬浮液；(b)在预凝胶纸淀粉悬浮液中加入一种干燥的或潮湿的均匀混合物，该混合物至少含有纵横比在大约1∶2和1∶8(宽度∶长度)之间的木纤维，以形成一种均匀的可模压的组合物；和(c)用加热方式将均匀可模压组合物成型以形成可生物降解的容器。
在另一个实施方案中，本发明是指生产可生物降解容器的方法，通过(a)保持在低温，例如，在0-60℃之间，优选在0-40℃之间，形成第一预凝胶化纸淀粉悬浮液；(b)将木纤维或木粉(纵横比大约在和1∶2和1∶8之间)，和天然淀粉混和在一起以形成均匀的混合物；(c)向第一预凝胶淀粉悬浮液中加入均匀混合物以形成均匀可模压组合物；和(d)用加热方式将均匀可模压组合物成型以形成可生物降解的容器。
在一个特殊的实施方案中，本发明是指生产可生物降解容器的方法，通过(a)保持在低温，例如，在0-60℃之间，优选在0-40℃之间，用大约2-15％的马铃薯淀粉(以预凝胶重量计算)，优选约2.5％，5％，10％，或15％，约5-10％纸浆(以预凝胶重量计算)，优选5.9-8％，和大约75-95％的水(以预凝胶重量计算)制备预凝胶化淀粉悬浮液；
(b)将木纤维或木粉(纵横比大约在1∶2和1∶8之间，优选的是在1∶2和1∶4之间)，天然玉米淀粉和天然马铃薯淀粉混和以形成均匀的混合物；(c)向预凝胶马铃薯淀粉悬浮液中加入均匀混合物以形成均匀可模压组合物；和(d)用加热方式将均匀可模压组合物成型以形成可生物降解的容器。
在另一个实施方案中，可以将下列各种材料添加到木纤维中以形成均匀混合物(i)蜡，脂肪醇，磷脂或其他的高分子量生化试剂，例如甘油，如在大约1-5％之间，或更明确的，2.6-3.7％的甘油(以均匀可模压组合物的重量计算)；(ii)大约0.5-20％的水(以均匀可模压组合物的重量计算)，优选约0.5-10％，0.5-11％，0.5-12％，10％或20％；(iii)发酵粉，例如在均匀可模压组合物重量的大约0.1-15％，优选约0.42％，1％或12％；和/或(iv)辅助材料，例如占均匀可模压组合物重量高达约5％的天然泥土填料，例如，粘土如膨润土，无定型原始产品如石膏和硫酸钙，矿物如石灰石，或人造材料如飞灰。
在再一个实施方案中，生产方法包括的步骤有(a)保持在低温，例如，在0-60℃之间，优选在0-40℃之间，形成预凝胶化淀粉悬浮液或纸淀粉悬浮液；(b)将木纤维或木粉(纵横比大约在和1∶2和1∶8之间)，和(i)干燥或潮湿淀粉，例如玉米淀粉；(ii)预凝胶淀粉，例如用大约15％玉米淀粉(以预凝胶的重量计算)和85％的水制成；(iii)蜡，脂肪醇，磷脂和其他高分子量的生化试剂，如甘油，例如在大约1-5％之间的甘油(以均匀可模压组合物的重量计算)；(iv)大约0.5-20％的水，优选约0.5-10％，0.5-11％，0.5-12％，10％或20％(以均匀可模压组合物的重量计算)；(v)发酵粉，例如在大约0.1-15％之间(以均匀可模压组合物的重量计算)，优选0.42％，1％或12％；和/或(vi)辅助材料，例如占均匀可模压组合物重量的高达约5％，0-4％，0-13％，2-13％，或0-15％的天然泥土填料，例如，粘土如膨润土，无定型原始产品如石膏和硫酸钙，矿物如石灰石，以及人造材料如飞灰，混和在一起以形成均匀混合物；(c)向预凝胶淀粉悬浮液中加入干燥或潮湿的均匀混合物以形成均匀可模压组合物；和(d)用加热方式将均匀可模压组合物成型以形成可生物降解的容器。
在一个实施方案中，用大约2.5-15％的淀粉(以预凝胶的重量计算)，例如马铃薯或玉米淀粉，以及大约占均匀可模压组合物重量的85-97.5％的水制备预凝胶淀粉悬浮液。在另一个实施方案中，用大约2.5-5.5％的淀粉和大约94.5-97.5％的水(以预凝胶的重量计算)制备预凝胶淀粉悬浮液。在优选的实施方案中，用大约2.5-10％的马铃薯淀粉，更优选3％，5％，7.5％，或10％马铃薯淀粉，和90％，，92.5％，95％，或97％的水(以预凝胶的重量计算)制备预凝胶淀粉悬浮液。在另一个优选的实施方案中，用大约15％的玉米淀粉(以预凝胶的重量计算)制备预凝胶淀粉悬浮液。
在另一个实施方案中，用大约5-10％纸浆(以预凝胶的重量计算)，优选5.9-8％，更优选7.3-7.5％，6.5-6.7％，或5.9-6.1％；大约5-15％，优选10％马铃薯或其他天然淀粉(例如玉米淀粉)，和大约75-90％的水(以预凝胶的重量计算)制备预凝胶纸淀粉溶液。
在一个实施方案中，天然淀粉可以是玉米淀粉或马铃薯淀粉。在另一个实施方案中可以将马铃薯淀粉和玉米淀粉一起使用。在还有的一个实施方案中，所包含的玉米淀粉大约占均匀可模压组合物重量的4-18％，优选4.45-17.9％，或大约5-35％，优选5.9-34.4％，优选为4％，5％，6％，13％，15％，16％，17％，18％，20％，21％，22％，26％，28％，29％，30％，31％或34％。
在更另外的一个实施方案中所包含的木纤维或木粉大约为含有预凝胶淀粉溶液的均匀可模压组合物重量的11-24％，优选11％，12％，13％，14％，16％，17％，18％，19％，20％，21％，22％，23％或23.3％。在一个可替代的实施方案中，所包含的木纤维或木粉大约为含有预凝胶纸淀粉溶液的均匀可模压组合物重量的7-11％，优选7％，8％，9％，10％，或11％。木纤维或木粉可能具有的纵横比，即宽度与长度比为大在1∶2和1∶10之间，1∶2和1∶9之间，1∶2和1∶8之间，1∶2和1∶7之间，1∶2和1∶6之间，1∶2和1∶5之间，1∶2和1∶4之间，1∶2和1∶3之间，或是它们的分数，例如1∶2和1∶9.9之间的比例。
在另外的一个实施方案中，采用本发明的方法所生产的容器是可有效可生物降解的，优选在少于一年的时间里碎裂成其组成部分。在另外的一个实施方案中，该容器是可堆肥的，可在少于六个月的时间里，优选在少于约24天时间里，碎裂成组分分子。
在再一个实施方案中，压力也可与加热方式结合或者与加热方式交替来塑模可生物降解容器。任何大小的压力均可用来生产所需产品，例如，约2-3psi之间的压力可能是适宜的。同样地，任何数量的热均可以用来得到所需的结果。例如，在一个实施方案中，用于塑模可生物降解容器的加热温度大约在150-250℃之间，优选在195-225℃，更优选215℃。
在另外的一个实施方案中，可以用任何防液体涂料涂敷容器。这样的例子包括，但并不仅限于此，涂料如PROTECoat(购自New Coat，Inc.)，Zein(一种从玉米中分离出的可生物降解材料)；聚乳酸(PLA，由发酵原料中得到的乳酸的聚合物)；多羟基链烷酸酯(PHA，由微生物发酵得到)；细菌纤维素；壳聚糖基聚合物(例如从贝类废物得到)；或蜡以及油基涂料。可以将这些材料可以作为薄膜应用，或者可以喷射/浸沾到产品上。应用抗水材料薄膜的粘接方法在本技术领域是熟知。
在一个实施方案中，提供一种制造防水容器的方法，通过(a)保持在低温，例如，在0-60℃之间，优选在0-40℃之间，形成第一预凝胶淀粉悬浮液；(b)将木纤维或木粉(纵横比大约在和1∶2和1∶8之间)，以及蜡，脂肪醇，磷脂或其他高分子量生化试剂，例如甘油，混合在一起；(c)向第一预凝胶淀粉悬浮液中添加含有木纤维和其他原料的均匀混合物；(d)用加热方式将均匀的组合物成型以形成可生物降解的容器；和(e)使用抗液体涂料涂敷容器，抗液体涂料如PROTECoat(购自New Coat，Inc.)，Zein(一种从玉米中分离出的可生物降解材料)；聚乳酸(PLA，由发酵原料中得到的乳酸的聚合物)；多羟基链烷酸酯(PHA，由微生物发酵得到)；细菌纤维素；以壳聚糖为基础的聚合物(例如从贝类废物得到)；或蜡以及油基涂料。
在另一个实施方案中，人们认识到为了便于成型产品的涂敷，以及为了其他特定指标，例如为减少最终产品中木材的残余气味，可以将纸浆的用量增加到最终混合物重量的50％，或30-50％，并将木粉或木纤维的用量减少到0％。
在另一个实施方案中，可以使用真空在成型产品周围形成薄膜。当使用真空在成型产品周围形成薄膜的时候，人们认识到增加木粉/纤维和/或纸浆的用量有利于真空工艺。在一个实施方案中，木粉/纤维和/或纸浆的用量可以增加到最终混合物重量的30％，40％或50％。
在另外的一个实施方案中，提供一种能产生疏松微孔泡沫容器的方法，通过(a)保持在低温，例如，在0-60℃之间，优选在0-40℃之间，形成第一预凝胶淀粉悬浮液；(b)将木纤维或木粉(纵横比大约在1∶2和1∶8之间)，第二预凝胶淀粉悬浮液混和在一起以形成均匀的组合物，以及气体源，例如二氧化碳气源；(c)向第一份预凝胶淀粉悬浮液中添加干燥的或潮湿的含有木纤维和第二份预凝胶淀粉的均匀混合物；和(d)用加热方式将均匀的组合物成型以形成可生物降解的容器。
在一个特殊的实施方案中，本发明是指形成一种疏松微孔泡沫容器的工艺，通过(a)保持在低温，例如，在0-60℃之间，优选在0-40℃之间，用大约3-5％的马铃薯淀粉(以预凝胶重量计算)和大约95-97％的水(以预凝胶重量计算)制备预凝胶化淀粉悬浮液；(b)将木纤维或木粉(纵横比大约在1∶2和1∶8之间)，用大约15％的玉米淀粉(以第二预凝胶的重量计算)和大约85％的水(以第二预凝胶的重量计算)制得的第二预凝胶淀粉悬浮液(以均匀可模压组合物的重量计算)和发酵粉，例如0.42-12％之间的发酵粉(以均匀可模压组合物的重量计算)混和在一起以形成均匀的混合物；(c)向预凝胶马铃薯淀粉悬浮液中添加含有木纤维和预凝胶玉米淀粉的均匀混合物以形成均匀可模压组合物；和(d)用加热方式将均匀可模压组合物成型以形成可生物降解的容器。
在此处所描述的方法用以生产可生物降解容器，这种容器是采用不同重量的各种原料相结合而形成的。
例如，可以使用大约16-61％(以均匀可模压组合物的重量计算)的预凝胶马铃薯淀粉悬浮液和大约11-37％(或11-15％)(以均匀可模压组合物的重量计算)的木纤维或木粉制造。另外，可以在将均匀混合物与与凝胶淀粉悬浮液混和之前，将其他材料的各种不同组合添加到木纤维或木粉中以生产均匀混合物，这些材料包括，但不仅限于
(i)大约57-66％预凝胶玉米淀粉悬浮液(以均匀可模压组合物的重量计算)(悬浮液是采用大约5-15％的玉米淀粉(以预凝胶的重量计算)和大约预凝胶重量的85-95％的水形成的)；(ii)大约4-35％的天然淀粉(以均匀可模压组合物的重量计算)，例如，3-5％(优选3.7％或4.2％)天然马铃薯淀粉，和/或15.4-34.4％的天然玉米淀粉；(iii)大约1-5％的甘油(以均匀可模压组合物的重量计算)；(iv)高达大约10％或20％的水(以均匀可模压组合物的重量计算)；(v)大约0.1-15％发酵粉(以均匀可模压组合物的重量计算)；(vi)少于大约5％的天然材料(以均匀可模压组合物的重量计算)，例如，膨润土粘土。
本发明的详细描述定义本文所使用的术语″薄片″是指采用本文所描述的方法生产的任何大体上平坦的，波浪起伏的，曲线的，弯曲的，或是有织纹的薄片。这些薄片还可以包括在其上面的有机涂层，印刷层，其他的层压薄片。在本发明范围内薄片的厚度依照这些薄片的特殊应用可以有很大的改变。当强度、耐久性和/或尺寸为重要的考虑因素时，薄片可以像大约0.001毫米那样薄，或其厚度也可以是1厘米或更大。
术语″薄膜″与术语″薄片″并没有本质上的不同，所不同的是“薄膜”通常指非常薄的薄片。薄膜常常是用不同于薄片一般的成形方法形成的，例如薄膜采用吹制而不是薄片的压制。通常，将薄膜定义为像薄片一样制品，其具有的厚度薄到大约1微米，厚到大约1毫米。
术语″塑模产品″是指采用本技术领域中所熟知的任何塑模方法，直接地或间接地将淀粉组合物成型的产品。
在本说明书和附加的权利要求中所用的术语“容器”包括用于储存，分装，包装，分配，或运输各种不同类型的产品或物体(包括，但不仅限于，食物和饮料产品)的任何产品，容器，或器皿。其中，这样的容器的具体例子包括盒子，杯子，“蛤壳”，广口瓶，瓶子，盘子，碗，碟子，硬纸盒，箱子，板条箱，谷类食品盒子，冷冻食品盒子，牛奶硬纸盒，袋子，大袋，饮料容器的搬运器，皿盘，蛋硬纸盒，盖子，吸管，包装或其他的类型的容器。除了形成整体的容器，与容器相关联的置放装置(containment)也包括在定义“容器”中。这样的物品包括，例如，盖子，衬垫，吸管，挡板，外封套，缓冲材料，器具和用于包装，储存，运输，分发，卷缠，或在容器里分隔物品的任何其他产品。
作为在本文中所使用的术语“干燥或潮湿”，指的是可以被干燥，尽管也可使用其他溶剂，但通常用水，受潮，或弄湿的固体组合物。组合物中液体的数量不足以作为组合物中颗粒之间的载体。
作为在本文中所使用的术语“均匀混合物”，是指固体颗粒或在液体载体中的固体的混合物，在组合物中的宏观规模上是它们充分均匀的。应该充分意识到，当用微观角度，即颗粒尺寸标准去观察时，不同类型固体颗粒或在液体载体中的固体的混合物不是均匀的。预凝胶淀粉悬浮液淀粉组分可以包括任何已知的淀粉材料，包括一种或多种未改性淀粉，改性淀粉，和淀粉衍生物。优选淀粉包括大多数任何未改性淀粉，作为颗粒状固体它们是处于自然状态，而且通过混合与加热会形成热塑性熔化体。淀粉一般被认为是含有以α-(1，4)连接的聚合葡萄糖分子的天然碳水化合物链，并在自然界中以颗粒形式存在。这样的颗粒通过已知的方法很容易从植物原料中释放出来。使用于本发明方法中的，用于形成预凝胶淀粉悬浮液的淀粉最好应具有下列性质形成含水胶体并且在有多种类型其他材料存在的情况下仍能保持这种胶体结构的能力；在低温下，例如，在0-60℃之间，优选在0-40℃之间，并在宽范围材料存在情况下和潮湿环境中熔入塑料类材料，并显示出高粘结强度，和对于保温和交联组分均能产生疏松微孔结构的能力。优选预凝胶淀粉源是谷粒(例如，玉米，蜡玉米，小麦，高粱，稻米，以及蜡稻米，它们可以在粉末和破碎状态下使用)，块茎(马铃薯)，根(木薯(即，木薯和maniac)，甘薯，和竹芋)，改性玉米淀粉，和西谷椰子的髓。
当使用本发明的方法时，所观察到的理想性质并不确定为受特殊的机械解释的约束，人们相信胶体的性质能够固定悬浮液中的其他成份直到产品成型，并且在塑模之前和塑模期间都能保持混合物中湿度恒定。第二个性质是明显的，在塑模中胶体结构转化成较干燥的和干燥的形式，然后在塑模限定的范围内熔入粘合的塑料样的产品。这种复杂的三维交联结构是产品的骨架，表现示出强度和保温特性。在室温下(大约25℃)，将淀粉与水(例如，在预凝胶重量的大约2％到15％的范围，优选的至少2.5％，3％，5％，10％或15％)混合，以制备预凝胶淀粉。在持续搅拌下缓慢加热水-淀粉混合物直至胶体形成。继续加热将会缓慢地使胶体退化，因此只要凝胶化达到适宜的程度，这种处理就应该停止。可以在冷却状态下使用胶体。如果冷藏，该胶体可以在数天内保持稳定。为了储藏，可以使用杀菌剂，优选浓度是约10到约500ppm。
优选淀粉基粘合剂是那些凝胶化，并且能在相对低的温度下产生高粘度的物质。例如，马铃薯淀粉能迅速凝胶化，而且在大约65℃即可达到最大粘度。随后粘度减小，在大约95℃达到最小值。小麦淀粉具有相似的行为并且也可以使用。这些淀粉基粘合剂在生产薄壁产品时是有价值的，这样的产品具有光滑的表面，和具有足够的厚度和密度的外皮，能满足所需的机械性能。
通常，淀粉颗粒是不能溶解在冷水中的；然而，如果将其外膜打破，例如通过研磨，这些颗粒可以在冷水中膨胀而形成胶体。当用温水处理完整的颗粒时，颗粒就会膨胀，而且可溶解的淀粉部分穿透颗粒壁扩散而形成浆糊。在热水里，颗粒膨胀到如此程度以致于使它们爆裂，从而导致混合物的凝胶化。淀粉膨胀并凝胶化的确切温度取决于淀粉的类型。凝胶化是直链淀粉聚合物(最初其被压缩在颗粒内)伸展开，并且互相之间以及与支链淀粉之间进行交联的结果。在去除水分之后，互相之间连接的聚合物链产生的网形成固体物质，它具有高达40-50MPa的抗张强度。直链聚合物也可在可模压的混合物中用于粘结分别聚集的颗粒和纤维。
通过使用适当的低挥发性增塑剂替换淀粉中存在的固有水分，就有可能减少淀粉熔化物中水分的数量，能够使淀粉在低于其分解温度时熔化，低挥发性增塑剂例如甘油，聚烷撑氧，甘油单和双乙酸酯，山梨醇，其他糖醇，以及柠檬酸酯。这样能改进加工性能，增加机械强度，有更好的长期尺寸稳定性，以及更加易于将淀粉熔化体与其他聚合物混和在一起。
使用预先干燥的淀粉，可以在处理工艺之前将水分除去，以便除去至少部分天然的水分含量。作为另一种选择，在处理工艺过程中，通过用将熔融混合物抽气或排气的方法也可除去水分，例如，使用带有排气或抽气装置的挤压机的方法。最初也可以将天然淀粉同少量水和甘油混和，以便形成淀粉熔化体，在其冷却和固化之前要经历抽气程序，以便充分去除其中所有的水分。
在本发明一个方面中，由预凝胶重量的大约3-10％，优选3％，5％，7.5％或10％，的淀粉，优选马铃薯淀粉，和预凝胶重量的90-97％的水生产预凝胶淀粉悬浮液，将这样的预凝胶悬浮液维持在低温状态。在一个实施方案中，预凝胶淀粉溶液可以维持在冰点，0℃以上的所有温度。在另外的一个实施方案中，如果冷藏储存，例如在3-15℃之间，预凝胶淀粉溶液可以维持大于24小时，直至数天。
本发明的另一方面，采用大约5-15％，优选10％的淀粉(以预凝胶的重量计算)，优选马铃薯淀粉；5-10％的纸浆(以预凝胶的重量计算)，优选5.9-8％，更优选7.3-7.5％，6.5-6.7％，或5.9-6.1％；和75-92.5％的水(以预凝胶的重量计算)生产预凝胶纸淀粉悬浮液，将这样的预凝胶悬浮液维持在低温状态。在一个实施方案中，预凝胶纸淀粉溶液可以维持在冰点，0℃以上的所有温度。在另外的一个实施方案中，如果冷藏储存，例如在3-15℃之间，预凝胶纸淀粉溶液可以维持大于24小时，直至数天。纸浆在本发明的一个方面中，将预纸浆纸与与凝胶混合。优选所添加纸浆的数量在预凝胶重量的5-10％范围内，优选5.9-8％，更优选7.3-7.5％，6.5-6.7％，或5.9-6.1％。可以预纸浆同5-15％，优选10％的马铃薯或其他天然淀粉(例如玉米淀粉)，和75-90％的水混和，例如，580克水，57.5克干燥马铃薯淀粉，和42.31克纸浆。当将温度升高到60-70℃的时候，在低转速下搅拌混合物，其后，可以添加预混和干燥成分(木粉(优选5-10％(重量)，其横纵比为1∶8；1∶9.9；1∶9或1∶5)，天然马铃薯淀粉(优选10-15％(重量))和/或天然玉米淀粉(优选10-20％(重量))。
本发明中的纸浆可以用本技术领域中任何熟知的方法生产。纤维素纸浆的生产主要采用专门培养的乔木处理方法。为了生产纸浆，一般是将木材减小到大约30-40毫米的尺寸和大约5-7毫米的厚度，与化学试剂适当混合，在高温、高压下处理，这些化学试剂选择性地攻击木质素和半纤维素大分子，使它们变得可以溶解。由这次初步处理，通常称为“蒸煮”，所得到的纸浆叫做“生纸浆”；它们仍然含有部分改性木质素，并且或多或少带有哈瓦那(Havana)棕色。通常建议将生纸浆进行进一步的化学-物理处理，以适当消除几乎全部的木质素分子和有色分子；第二步操作通常被称为“漂白”。该方法，主要使用迅速生长的木本植物，借助于化学物质(碱或酸)，并在高压和高温条件下，将这些植物选择性地脱去木质素，从而获得含有纤维素和其他木质纤维素成份的纸浆。然后建议将这些纸浆进行机械的和化学-物理处理，以便完全去除木质素和半纤维素的剩余成份，而且其后用于造纸。在本文所描述的包装材料中可以使用任何形式的纸浆。
干燥或潮湿淀粉在形成预凝胶之后，可以添加干燥或潮湿材料(例如纤维，粉末，纸浆或干淀粉)以生产最终可模压混合物。在添加到预凝胶中之前，可以可以预先混合干燥或潮湿的材料，以增加最终产品的均匀性，和增加最终模压产品的结构完整性。优选添加到最终混合物中的预凝胶的量在均匀可模压组合物重量的约7-60％的范围内。优选预凝胶至少是均匀可模压组合物重量的大约7％，8％，9％，10％，11％，12％，16％，16.3％，25％，33％，42％，47％，54％，50％，52％，55％，56％，60％或60.4％。
可以添加到预凝胶淀粉中的干燥/潮湿材料中的一个成份是干燥或潮湿淀粉粘合剂组分。该淀粉可以是玉米或其他的干淀粉(例如马铃薯，稻米或小麦淀粉)。也可以将预凝胶化的淀粉基粘合剂添加到可模压混合物中。预凝胶化的淀粉基粘合剂是那些先前已经凝胶化，干燥而且又重新磨碎成粉末状的淀粉。由于预凝胶化的淀粉基粘合剂是在冷水中形成胶体，因此可以加热之前，将这样的淀粉基粘合剂添加到可模压混合物中，以增加混合物的粘度。增加粘度避免产生沉淀并有助于产生厚的微孔壁。这种淀粉成份也可以采用与上述方法类似的方式进行预凝胶化。例如，可以将第二淀粉成份在大约1到15％之间的淀粉(例如15％玉米淀粉)和85-99％的水组成的混合物中预凝胶化。在该情况下，根据需要可以在均匀混合物中添加另外的干燥淀粉，以吸附过多的水分。如果第二预凝胶淀粉仍旧潮湿，优选所添加的数量范围是均匀可模压组合物重量的55-65％，更优选约57％或约65％。
本发明的可模压混合物中，天然淀粉粘合剂浓度的优选范围是均匀可模压组合物重量的约5％到约60％，更优选范围是从约15％到约30％，最优选至少是均匀可模压组合物重量的6％，20％，21％，25％，26％，27％，28％，29％，30％，31％，或34％。此外，可以使用不同淀粉的组合物以便在整个温度范围更精细地控制混合物的粘度，以影响最终硬化产品的结构性能。例如，这种混合物可以由干燥或潮湿的玉米和马铃薯淀粉(均匀可模压组合物重量的16-44％的玉米和马铃薯淀粉)的混合物组成，使得玉米淀粉含量大约在13-30％之间，优选在大约13-18％或28-30％之间，马铃薯淀粉含量大约在3-14％之间，优选是最终均匀可模压组合物的11-14％或3-5％。
淀粉可以由多种植物生产，而且许多淀粉是适宜的，然而，对于在预凝胶中使用的淀粉来说，优选的淀粉来源是谷类的种子(例如，玉米，腊质玉米，小麦，高粱，稻米和腊质稻米)，它们可以以粉末和破碎状态使用。淀粉的其他来源包括块茎(马铃薯)，根(木薯(即木薯和maniac)，甘薯，和竹芋)，和西米椰子木髓。淀粉可以选自天然淀粉，化学及/或物理改性淀粉，生物技术生产的和/或遗传基因改性的淀粉以及它们的混合物。适宜的淀粉也可以选自下列物质ahipa，芹菜(apio)(秘鲁胡萝卜)，慈菇(竹芋，中国的马铃薯，凉薯)，baddo，苦木薯，巴西竹芋淀粉，木薯(丝兰)，中国菜蓟(crosne)，日本菜蓟(甘露子)，中国荸荠，椰子，芋头，芋，芋根，芋属，girasole，goo，日本马铃薯，洋姜(sunroot，girasole)，百合根(lillyroot)，ling gaw，暗绿叶黄体芋(芋类)，车前草，甘薯，树薯，树薯，墨西哥马铃薯，墨西哥山药豆，老芋头，saa got，sato-imo，seegoo，洋姜，sunroot，甜木薯，芋类(tanier)，芋类(tannia)，芋类(tannier)，木薯根，芋头，topinambour，菱角，睡莲根，西印度豆薯，山药，箭叶黄体芋，大麦，玉米，高粱，稻米，小麦，燕麦，乔麦，裸麦，kamut牌(brand)小麦，黑小麦，斯佩耳特小麦，苋属植物，黑奎藜籽，hie，稷，车前草种子外壳，亚麻籽种子外壳，奎藜籽碎片，奎藜籽，埃塞俄比亚画眉草。
本发明中可以使用的淀粉包括未改性淀粉(直链淀粉和支链淀粉)及改性淀粉。所谓改性是指将淀粉通过本领域技术人员所熟知的一般工艺进行衍生化或改进，例如，酯化，醚化，氧化，酸水解，交联，和酶转化。一般的改性淀粉包括酯类，如乙酸酯和二羧酸/酐(特别是链烯基琥珀酸/酐)的半酯，醚，如羟乙基和羟丙基淀粉；氧化淀粉，如那些用次氯酸盐氧化的淀粉；与交联剂，如三氯氧化磷，表氯醇，憎水阳离子环氧化物反应的淀粉，与正磷酸或三聚磷酸与钠或钾反应制得的磷酸衍生物，以及它们的混合物。改性淀粉还包括海凝胶(seagel)，长链烷基淀粉，糊精，胺淀粉，二醛淀粉。未改性淀粉基粘合剂通常优于改性淀粉基粘合剂，因为它们显然比较便宜，而且能够生产类似的产品。
在添加到预凝胶之前优选将干燥成分，例如玉米淀粉和木粉先混入均匀混合物。可以采用任何适当的方法，例如Kitchen Aid Commercial Mixer，将干燥/潮湿淀粉和木粉或纤维混合，形成均匀混合物，。木粉或纤维在本发明中，可将附加纤维作为干燥/潮湿材料部分添加到预凝胶淀粉中。此处所使用的纤维优选有机物，最优选纤维素基材料，它们在化学性质上与由聚合葡萄糖分子所组成的淀粉相类似。“纤维素纤维”是指任何含有纤维素或由纤维素所组成的纤维类型。此处优选的植物纤维具有不同长度，一般在600微米到3000微米的范围，主要取自麻，棉花，植物树叶，西沙尔麻，马尼拉麻，甘蔗渣，木材(硬木或软木，其例子分别包括南方的硬木和南方的松木)，或茎，或由玻璃，石墨，硅石，陶瓷，或金属材料制得的无机纤维。纤维素纤维包括木纤维和木粉。在一个实施方案中，在最终混合物中添加11-24％重量的木纤维或木粉。在优选的实施方案中，至少包含均匀可模压组合物重量的11％，12％，13％，14％，16％，17％，和23.3％的木纤维或木粉。
木粉和纤维非常象粗齿锄，它具有从纤维主体伸出来的象小鱼钩一样的结构参与同冷却的淀粉熔化体的交联过程。这种性质同时增加了强度和在塑模内所形成表面的耐水性。生产粉末或短纤维的快速研磨方法降低了费用，并避免了通常在制造纸浆和纸的过程中的污染程序。木粉可以是含树脂的木粉。优选木粉是软木粉，其含有相对大量的树脂。此外，软木材在工业上被大规模使用，例如在建筑业，因此可以从诸如锯末中以便宜的价格得到丰富的木粉。可以将木粉按照粉末尺寸的目数分级。通常，20-100目的木粉是适宜的，并且其横纵比为1∶8，或1∶9，或1∶10，或更小。
更大的颗粒被认为是纤维。此处所说“纤维”是指在长度上有限制的纤细的物体，其长度大于宽度。它们可以以单个纤维或纤维束的状态存在。这样的纤维可以用本领域普通技术人员所熟知的方式生产。优选纤维具有低的长度与直径比，和能生产良好的强度和轻质的材料。通常，本发明中所使用的纤维具有的横纵比约在1∶2和1∶10；1∶2和1∶9；1∶2和1∶8；1∶2和1∶7；1∶2和1∶6；1∶2和1∶5；1∶2和1∶4；1∶2和1∶3；1∶2和1∶2；或1∶2和1∶9.9之间。
还应该理解，某些纤维，如南方的松树和马尼拉麻，具有高的撕裂和爆裂强度，而其它一些纤维，如棉花，具有较低强度但有较高的柔韧性。当需要较好的定位性，较高的柔韧性和较高的撕裂和爆裂强度的情况下，可以将具有不同横纵比和强度性质的纤维组合起来添加到混合物中。
在本发明的另一个方面，人们认识到为了降低最终产品中木材的残余气味，可以将纸浆的用量增加到最终混合物重量的50％，或30-50％，将木粉或木纤维的量可减少到0％。附加材料除了干燥/潮湿的淀粉和木粉，依据最终产品所需特性，均匀混合物还可以包括一种或多种附加材料。对于较坚固的产品，可以包括天然泥土填料。合适的填料包括，但不仅限于，粘土如膨润土，无定形的未加工产品如石膏(脱水硫酸钙)和硫酸钙，矿物质如石灰石，以及人造材料如飞灰。这些天然泥土填料能够参加在成型工艺期间所发生的交联和粘合过程。有用填料的其他例子包括珍珠岩，蛭石，沙子，碎石，岩石，石灰石，沙岩，玻璃珠，气凝胶，干凝胶，海凝胶，云母，泥土，人造粘土，矾土，硅石，熔融石英，金刚砂，高岭土，微球体，空心玻璃球，多孔陶瓷球，碳酸钙，铝酸钙，轻聚合物，硬硅钙石(一种晶态硅酸钙胶体)，轻膨胀粘土，含水或不含水的水凝水泥颗粒，轻石，页状剥落的岩石，和其他的地质材料。部份水合的和水合水泥，以及硅粉具有高表面积和优良的性能，例如刚形成的产品的高初始粘结性。既使是废弃的无机填充材料，例如本发明的废弃容器或其他产品亦可作为骨料填料和增强剂。人们发现，通过将它们作为骨料填料简单地添加到新的可模压混合物中，可以很容易地，而且有效地循环使用本发明的容器和其他产品。也可以将水凝水泥以含水或不含水的形式添加进去。粘土和石膏均是重要的骨料材料，因为它们易得，相对廉价，易加工，容易成形，并且如果添加足够高量(例如，就半水合石膏来说)，它们也能提供一定程度的粘合力和强度。因为半水合石膏可以在可模压混合物中与水反应，可以将它用作在成型产品内部固定水的手段。优选加入的无机材料量高达最终组合物重量的5％，0-4％，0-13％，2-13％，或0-15％。
因为可能被用作填料的试剂的广泛多样性，难以计算优选的浓度范围。对于膨润土粘土，优选的范围是最终混合物重量的大约2.5-4％。可以将添加剂预先溶解，或者以干态加入。优选的粘土泥浆是水中含有20％膨润土。
除此之外，还可以进一步加入纤维素基增稠剂，其可以包括宽范围的不同的纤维素醚，例如甲基羟基乙基纤维素，羟基甲基乙基纤维素，羧基甲基纤维素，甲基纤维素，乙基纤维素，羟基乙基纤维素，羟基乙基丙基纤维素，羟基丙基甲基纤维素等等。其他天然的多聚糖基增稠剂包括，例如褐藻酸，藻胶，琼脂，阿拉伯树胶，瓜耳胶，刺槐豆胶，刺梧桐树胶，黄原胶和黄蓍胶。适宜的蛋白质基增稠剂包括，例如Zein.(一种衍生自玉米的醇溶谷蛋白)，胶原蛋白(动物结缔组织萃取衍生物例如凝胶和胶)，和酪蛋白(衍生自牛奶)。适宜的合成的有机增稠剂包括，例如聚乙烯吡咯烷酮，聚乙二醇，聚乙烯醇，聚乙烯甲基醚，聚丙烯酸，聚丙烯酸盐，聚乙烯丙烯酸，聚乙烯丙烯酸盐，聚丙烯酰胺，乙撑氧聚合物，聚乳酸，和乳胶。乳胶是一个广泛的种类，它包括各种在水乳状液中形成的可聚合的物质。这样的例子是苯乙烯-丁二烯共聚物。另外的共聚物包括∶乙酸乙烯酯，丙烯酸酯共聚物，丁二烯与苯乙烯和乙腈，甲基丙烯酸酯，氯乙烯，丙烯酰胺，氟乙烯的共聚物。亲水单体可以选自下列一组化合物N-(2-羟基丙基)甲基丙烯酰胺，N-异丙基丙烯酰胺，N，N-二乙基丙烯酰胺，N-乙基甲基丙烯酰胺，甲基丙烯酸2-羟基乙基酯，甲基丙烯酸丙烯酸-2-(2-羟基乙氧基)乙基酯，甲基丙烯酸和其它可以用于制备水解可降解的聚合胶体。适宜的疏水单体可以选自甲基丙烯酸2-乙酸基乙基酯类单体，包括甲基丙烯酸二甲基氨基乙基酯，甲基丙烯酸正丁基酯，叔丁基丙烯酰胺，丙烯酸正丁基酯，甲基丙烯酸甲基酯和丙烯酸己基酯。使用自由基聚合反应的常用引发剂，可以在溶剂，例如，在二甲亚砜，二甲甲酰胺，水，诸如甲醇，乙醇之类的醇中进行聚合反应。亲水胶体在pH为1-5的酸性环境中是稳定的。在pH大于6.5的中性或弱碱性条件下，胶体降解。上述提及的胶体以及它们的降解产物都是无毒的。
其他的共聚物包括脂肪族的聚酯，聚己酸内酯，聚-3-羟基丁酸，聚-3-羟基戊酸，多羟基乙酸，羟基乙酸和乳酸的共聚物，和聚交酯，PVS，SAN，ABS，苯氧基，聚碳酸酯，硝化纤维，聚偏二氯乙烯，苯乙烯/烯丙醇共聚物，聚乙烯，聚丙烯，天然橡胶，苯乙烯/丁二烯弹性体和嵌段共聚物，聚乙酸乙烯酯，聚丁二烯，乙烯/丙烯橡胶，淀粉和热塑性的嵌段聚氨基甲酸酯，聚酯的均聚物或共聚物，聚正酯，聚交酯，聚醣脂类，聚己酸内酯，多羟基丁酸酯，多羟基戊酸酯，黄色酸，拟聚氨基酸，聚酰胺和聚酐，聚乳酸的均聚物和共聚物，多羟基乙酸，聚己酸内酯(PCL)，聚酐，聚正酯，聚氨基酸，拟聚氨基酸，多羟基丁酸酯，多羟基戊酸酯，聚磷氮烯(polyphophazenes)和聚烷基氰基丙烯酸酯。
可以添加的附加聚合物包括柠檬酸酯，柠檬酸二乙酯(DEC)，柠檬酸三乙酯(TEC)，柠檬酸乙酰基三乙酯(ATEC)，柠檬酸三丁酯(TBC)，柠檬酸乙酰基三丁酯(ATBC)，邻苯二甲酸酯类如邻苯二甲酸二甲酯(DMP)，邻苯二甲酸二乙酯(DEP)，邻苯二甲酸三乙酯(TEP)邻苯二甲酸二丁酯(DBP)，邻苯二甲酸二辛酯，乙二醇醚类如乙二醇二乙醚，丙二醇单甲醚，乙二醇单乙醚，二甘醇单乙醚(TranscutolTM)，丙二醇单叔丁基醚，二丙二醇单甲醚，N-甲基吡咯烷酮，2-吡咯烷酮(2-PyrrolTM)，丙二醇，丙三醇，二油酸甘油酯，油酸乙酯，苯甲酸苯甲基酯，甘油糠醛山梨醇蔗糖乙酸酯异丁酸酯，柠檬酸丁酰三正己基酯，柠檬酸乙酰三正己基酯，癸二酸酯类，例如癸二酸二丁酯，癸二酸三丁酯，乙酸二丙二醇甲基醚酯(DPM乙酸酯)，碳酸丙二酯，十二酸丙二醇酯，辛酸丙二醇酯/癸酸丙二醇酯，辛酸的/癸酸的甘油三酸酯，γ-丁内酯，聚乙二醇(PEG)，酸和脂肪酸的丙三醇和PEG酯(GeluciresTM，LabrafilsTM和LabrasolTM)如单油酸PEG-6丙三醇酯，亚油酸PEG-6丙三醇酯，亚油酸PEG-S丙三醇酯，辛酸PEG-4丙三醇酯/癸酸PEG-4丙三醇酯，辛酸PEG-8甘油酯/癸酸PEG-8甘油酯，3-油酸聚甘油酯，6-二油酸聚甘油酯，3-异硬脂酸聚甘油酯，十二酸PEG-32甘油酯(Gelucire 44/1TM)，棕榈硬脂酸(palmitostearate)PEG-32甘油酯(Gelucire50/13TM)，硬脂酸PEG-32甘油酯(Gelucire 53/10TM)，山嵛酸甘油酯，十六酸鲸蜡酯，二和三硬脂酸甘油酯，棕榈硬脂酸(palmitostearate)甘油酯，和三乙酸甘油酯(TriacetinTM)，由种子、花、果实、树叶、茎或植物或树的任何部份获得的植物油，包括棉子油，黄豆油，杏仁油，向日葵油，花生油，芝麻油。以不同比率的结合或混合的两种或更多种亲水性或疏水性增塑剂的使用，也包含在本发明中。增塑剂也包括邻苯二甲酸酯，乙二醇醚，N-甲基吡咯烷酮，2-吡咯烷酮，丙二醇，丙三醇，二油酸甘油酯，油酸乙酯，苯甲酸苯甲酯，甘油糠醛山梨醇，蔗糖乙酸酯异丁酸酯，丁酰三正己基柠檬酸酯，乙酰三正己基柠檬酸酯，癸二酸酯，乙酸二丙二醇甲基醚酯(DPM乙酸酯)，碳酸丙二酯，十二酸丙二醇酯，辛酸丙二醇酯/癸酸丙二醇酯，辛酸的/癸酸的甘油三酸酯，γ-丁内酯，聚乙二醇(PECs)，从种子、花、果实、树叶、茎或植物或树的任何部份获得的植物油，包括棉子油，黄豆油，杏仁油，向日葵油，花生油，芝麻油，酸和脂肪酸的丙三醇和PEG的酯，3-油酸聚甘油酯，6-二油酸聚甘油酯，3-异硬脂酸聚甘油酯，十二酸PEG-32甘油酯，棕榈硬脂酸(palmitostearate)PEG-32甘油酯，硬脂酸PEG-32甘油酯，山嵛酸甘油酯，十六酸鲸蜡酯，二和三硬脂酸甘油酯，棕榈硬脂酸(palmitostearate)甘油酯和三乙酸甘油酯。也可以添加这些材料与其他聚合物结合，以改善柔软性。
加入这些材料会增加以这些材料为基础的产品的生产效率。本发明的组合物中可以含有可以释放气体的发酵粉和其他材料(例如重碳酸或碳酸的钠或钙盐)，例如酵母，通过在塑模中释放出的二氧化碳气体源而提高最终结构中疏松微孔的数量。
可以将丙三醇，微晶状的蜡，脂肪醇和其他相似的有机分子作为模压脱模剂添加进去，从而在最终产品上产生较光滑的表面。可以作为增塑剂或模压脱模剂添加的例子有乙二醇，丙二醇，丙三醇，1，3-丙二醇，1，2-丁二醇，1，3-丁二醇，1，4-丁二醇，1，5-戊二醇，l，5-己二醇，1，6-己二醇，1，2，6-己三醇，1，3，5-己三醇，新戊二醇，乙酸山梨醇酯，二乙酸山梨醇酯，山梨醇单乙氧基化合物，山梨醇二乙氧基化合物，山梨醇六乙氧基化合物，山梨醇二丙氧基化合物，arruno山梨醇，三(羟甲基)甲胺，葡萄糖/PEG，乙撑氧与葡萄糖的反应产物，三羟甲基丙烷单乙氧基化合物，单乙酸甘露醇酯，甘露醇单乙氧基化合物，丁基葡萄糖苷，葡萄糖单乙氧基化合物，a-甲基葡萄糖苷，羧甲基山梨醇的钠盐，聚丙三醇的单乙氧基化合物，赤藻糖醇，季戊四醇，阿拉伯糖醇，戊五醇，木糖醇，甘露醇，艾杜糖醇，半乳糖醇，蒜糖醇，山梨醇，普通多元醇，丙三醇的酯，甲酰胺，N-甲基甲酰胺，DMSO，甘油单和双酯，烷基氨基化合物(alkylarruides)，多元醇，三羟甲基丙烷，具有3到20个重复单元的聚乙烯醇，具有2到10个重复单元的聚丙三醇，和上述的衍生物。衍生物的例子包括醚，硫醚(thiethers)，无机的和有机的酯，乙缩醛，氧化产物，氨基化合物和胺(aniines)。可以添加从0至10％的这些试剂，优选3-4％(重量)。考虑本发明的混合物应该是优选含有至少75％的组合物，更优选至少95％的天然的或衍生自有机的原料，按均匀的可模压的组合物按重量计算。塑模产品的制备将淀粉与木粉混合物同所包含的任何添加剂一起加入到预凝胶淀粉中，并混合(例如使用Kitchen AidCommercial Mixer)直至形成均匀混合物。该混合物可以像花生酱一样稠，或者像薄烤饼糊那样稀。因此可以添加不同数量的附加水以利于不同类型的成型，因为预成型[未成熟的]的产品的形成依赖于塑模，加热速率以及干燥/熔化时间。如果采用传统的注射方法模制产品，材料较稀，如果采用下面所描述的设备模制产品，混合物较稠。也可将材料滚压成未成熟的薄片并模制，挤压并制成干燥小球为其他工艺使用。生产该产品的方法可以源自任何一种可能的方法。下面描述一种特殊的方法，但是这种描述仅仅是为了说明一种可能的生产的方法，并不表明对任何概略方法的限制。在此处详细说明的压缩塑模方法是有用的同时，亦可使用其他类型的压缩塑模法，喷射塑模法，挤出法，浇注法，气动成形法，真空成型法等。一个实施方案包括一个生产手段，它是由具有较高和较低的连续轨道的集合体组成，每个集合体有一个较高和较低的充分延长的水平区段，对于每条较高和较低的轨道利用一个弯曲部分的轨道将较高和较低区段连接起来。在每一个轨道集合体中按曲线运动的是连接带子，它可以采用任何材料或材料的组合制成，以使得带子或带子集合体能够沿轨道持续或间歇的运动。轨道集合体垂直安放，这样较低轨道的较上面部分与较高轨道较低部分能紧密接近，因此每个轨道的带子以同步的速度和共同的方向移动。在这个实施方案中，阳模部分被安装到沿上面轨道的带子上，阴模部分被安装到较低轨道的带子上，由于轨道同步，当它们在较高和较低轨道之间结合时使得塑模的两半结合并闭紧。在这个实施方案中，将准备加工的材料在塑模关闭之前放入阴模的一半，或者在塑模关闭之后注入塑模。在干燥期间，轨道和带子集合体用任何方法，或方法的组合，保持塑模的两半在一起，这些方法包括，但不仅限于，弹力，气动力，或机械压力。其他施加压力的方法是可能的。轨道的弯曲终端的一个可能的安排是将其排列使得较低轨道的上面水平区段位于上面轨道较低的水平区段之前的起点，以便处在较低轨道的上面区段的阴模在阳模附上上面的轨道之前即采取充分水平方向，这样就使得阴模在预订的其与上面轨道和带子集合体的相应的阳模结合之前能接受放入的材料。在这个实施方案中可以结合在一起的其他方面包括，可移动的型腔衬垫和或在塑模中的复合型腔；利用电气，微波，热气体，摩擦，超声波或任何其他手段，加热塑模或快速干燥产品；有关塑模的吹扫清洁，使用任何种类涂料对产品喷涂。
在另外的一个实施方案中，一旦制成可模压混合物，即将其放入加热的塑模型腔中。加热的塑模型腔可以包括多种不同的实施方案，包括在一般用于传统的喷射模塑工艺中的塑模，和在将无机充填的混合物放入阴模之后合在一起的冲模。例如，在一个优选的实施方案中，将可模压混合物放在加热的阴模里面。其后，将加热的阳模同加热的阴模补足成对，从而将混合物固定在塑模之间。在加热混合物的时候，淀粉基粘合剂凝胶化，增加了混合物的粘度。同时，由于最初被截留在粘稠基质中的溶剂蒸发形成的气泡的结果，使得混合物在加热塑模中的体积增加。通过选择性地控制施加于混合物的热力学参数(例如压力，温度和时间)，以及粘度和溶剂含量，可以将混合物形成具有选择性设计的微孔结构基质的形状稳定的产品。
在一个非限制的实施方案中，烘焙温度在195-225℃之间，优选200℃，烘焙的时间周期为60-90秒，优选75秒。根据所生产的产品，温度可以不同，例如，对于薄壁产品如杯子，快速生产的优选温度为200℃。较厚的产品需要比较长的时间以除去溶剂，并且首选在较低的温度下加热，以降低淀粉基粘合剂和纤维燃烧的倾向。在关闭的塑模中，产品停留的时间太长也会导致产品的破裂和变形。
塑模的温度也能影响塑模的表面质地。一旦形成外壳，混合物内部所保留的溶剂通过外壳上微小的开口，然后在表皮和塑模表面之间移动到出口处而逸出。如果一个塑模比另一个塑模热，那么由热力学定律可以预见，同时也已经被经验证实，蒸汽将趋向较冷的塑模方向移动。结果，产品靠较热塑模的表面比靠较冷塑模的表面更平滑和均恒。
按照本发明的方法和组合物可以生产出多种产品。此处使用的术语“产品”和“加工的产品”包括使用本公开的方法能够形成的所有物品。塑模产品的涂料在任何成型工艺之前，期间，之后，为了所需性质，例如能使产品更加防水，油脂和食品防护，更柔软，或使产品表面更光滑，可以在充分干燥的产品表面使用涂料。涂料可以用于改变表面特性，包括密封和保护所制得产品。涂料能提供对潮湿，碱，酸，油脂和有机溶剂的防护。它们能提供更平整，更光滑，或抗磨损的表面，它们有助于加固产品，而且涂料也能提供反射，电传导或绝缘性质。
通过在产品的一面或双面施用防水层可以得到防水效果。目前即有多种商品涂料可用来涂敷这种产品。一些这样的涂料是New Coat，Inc的PROTECoaT6616B，Zein-一种从玉米中分离出来的可生物降解材料；聚乳酸[PLA]-从发酵原料中的乳酸聚合物；由微生物发酵而得的多羟基链烷酸酯[PHA]；细菌纤维素；基于壳聚糖的聚合物——从贝类废物中得到；天然蜡和油基涂料。
适当的有机涂料包括食用油，三聚氰胺，聚氯乙烯，聚乙烯醇，聚乙酸乙烯酯，聚丙烯酸酯，聚酰胺，羟基丙基甲基纤维素，聚乙二醇，丙烯酸树脂，聚亚胺酯，聚乙烯，聚乳酸，BiopolTM(羟基丁酸酯-羟基戊酸酯共聚物)，淀粉，大豆蛋白质，聚乙烯，以及合成聚合物，包括可生物降解聚合物，蜡(例如蜂蜡或基于石油的腊)，人造橡胶，食品油，脂肪醇，磷脂和其他高分子量的生化试剂，以及它们的混合物或衍生物。由United Kingdom的ICI生产的Biopol。人造橡胶，塑料或纸涂料能有助于保留产品的完整性。适当的无机涂料包括硅酸钠，碳酸钙，氧化铝，氧化硅，高岭土，粘土，陶瓷和它们的混合物。也可以将无机涂料同上述的一种或多种有机涂料混合。基于如大豆油或Methocel(其由Dow Chemical购得)材料的涂料，无论是单独或是与聚乙二醇组合在一起，均可涂敷于表面以便永久地软化产品或产品的铰链区。
可以将涂料在成型工艺期间或是制成产品以后施用。通过添加具有与混合物最高温度大约相同的熔化温度的涂料可以形成涂层。当加热混合物的时候，涂料熔化，并且同蒸发的溶剂一起向产品表面移动，在那里它涂在表面上。
涂层可能采用适用于生产纸，卡纸塑料，聚苯乙烯，薄片金属，或其他包装材料生产的技术领域中所熟知的任何涂敷方法施加到成型的产品上，包括刀刮，捣拌，吹拂器，印刷，Dahlgren，凹版印刷和粉状涂敷。也可以用下面列出的任何涂料喷涂产品的方法，或通过将产品浸入盛有适当涂料的桶中的方法施加涂层。可以将这些材料以薄膜形式应用，或可以将这些材料喷雾/浸到产品上。涂敷所使用的设备取决于产品的形状。例如，通常用与平坦的盘子不同方法涂敷杯子。用于应用防水材料薄膜的粘合方法为本领域技术人员所熟悉。每一种涂料都是可生物降解的，并且不应明显地影响产品的可堆肥性。改进产品的耐水性的第二个方法是在成型前或是在成型工艺的某个阶段，向原料中添加一种或数种可生物降解材料。在每一种情形下产品的基本组合物将保持相当的恒定。
对于要和水接触的产品需要防水涂料。由于产品所具有的淀粉基粘合剂与水有高的亲和力，优选涂料是非水溶性的，并具有低的极性。适当的涂料包括石蜡(合成腊)；虫漆；与4，4’-异丙基亚联苯酚环氧氯丙烷环氧树脂缩合的二甲苯-甲醛树脂；快干油；由甘油三酸酯重整油或来自块干油的脂肪酸与各种不同的二醇(丁二醇，乙二醇)，山梨醇和三羟甲基乙烷或丙烷形成的酯；合成块干油，包括聚丁二烯树脂；天然化石树脂，包括柯巴脂(热带树的树脂，古代的和现代的)，硬树胶，榄香脂，天然沥青(一种黑色的，有光泽的沥青岩，溶于松脂)，硬树胶乙二醇酯，柯巴脂，榄香脂，和山达脂(一种易碎，带有微弱芬芳的半透明树脂，取自Africa的山达脂松树)，虫漆，Utah煤树脂；松香和松香衍生物，包括松香(松香，浮油树脂，木松香)，通过与特定的二醇或醇反应而得到的松香酯，与甲醛反应得到的松香酯和松香盐(树脂盐酸钙和树脂盐酸锌)；酚与甲醛反应形成酚树脂；聚酯树脂；环氧树脂，催化剂，以及添加剂；苯并呋喃-茚树脂；石油烃树脂(环丙二烯类型)；萜烯树脂；尿素-甲醛树脂和它们的硬化催化剂；三嗪-甲醛树脂和它们的硬化催化剂；改性剂(对于油和醇酸树脂，包括聚酯)；乙烯基树脂类物质(聚氯乙烯，聚乙酸乙烯酯，聚乙烯醇等)；纤维素材料(羧甲基纤维素，纤维素乙酸酯，乙基羟基乙基纤维素等)；聚苯乙烯；聚乙烯和它的共聚物；丙烯酸树脂和它们的共聚物；甲基丙烯酸甲酯；甲基丙烯酸乙酯；蜡(I型石蜡，II型石蜡，聚乙烯，鲸蜡油，蜜蜂蜡(bees)和鲸蜡)；三聚氰胺；聚酰胺；聚乳酸；Biopol(羟基丁酸酯-羟基戊酸酯共聚物)；大豆蛋白质；包括可生物聚合物的其他合成聚合物；和弹性体以及它们的混合物。Biopol是在United Kingdom由ICI生产的。适当的无机涂料包括硅酸钠，碳酸钙，氧化铝，氧化硅，高岭土，粘土(day)，陶瓷和它们的混合物。也可以将无机涂料与上述的一种或多种有机涂料混和。
如果产品是用作与食品接触的容器或其他产品，优选涂料包括经FDA核准的涂料。特别有用的涂料的例子是硅酸钠，它是耐酸的。耐酸能力是很重要的，例如当产品暴露于食品或有高酸含量的饮料，如不含酒精的饮料或果汁的容器的场合。一般保护产品免于碱性物质的损害是不必要的，但是采用适当的聚合物或蜡涂料，如用于涂敷纸容器的涂料，可以增加抵抗碱性物质的能力。
例如聚乙烯这样的聚合物涂料，通常在形成低密度薄涂层时是有用的。在生产对某些内容物是液体密闭的、甚至是压力密闭的容器时，低密度聚乙烯尤其有用。当热密封时，也可将聚合涂料用作粘合剂。
氧化铝和氧化硅是有用的涂料，特别是作为对氧气和湿气的阻挡层。可以将该涂料用本领域技术人员所熟知的任何手段涂敷到产品上，包括高能电子束蒸发工艺，化学等离子沉积和喷射。形成氧化铝或氧化硅涂层的另一个方法包括用具有适当pH值的水溶液处理产品，使得由于产品的组合作用在产品上形成氧化铝或氧化硅。
蜡和蜡的混合物，特别是石油和合成蜡，提供料对于湿气，氧，和一些有机液体，如油脂或油的阻挡层。它们也让诸如容器类产品热封闭。石油蜡在食品和饮料包装中是特别有用的一类蜡，石油蜡包括石蜡和微晶状蜡。
在一些情形中，优选涂料是弹性体或可形变的。某些涂料也可以被用来增强产品中需要严重弯曲的地方。在这种情况下，柔软的，有弹性的涂料是优选的。
当然，应该理解，可以将本发明的淀粉组合物本身用作涂料，以便与任何数量的其他希望改进性质的材料形成协合的组合物。这些完全不同的材料，如纸，纸板，模压的淀粉粘合产品，如淀粉基泡沫，金属，塑料，混凝土，石膏，陶等可以用淀粉组合物涂敷。
人们可能需要在产品表面使用印刷或其他标记，例如商标，产品信息，容器规格，或标识。这可以使用在纸印刷或纸板产品印刷，包括平面印刷，浮雕，阴雕，多孔的，和无冲击印刷等技术领域中所熟知的传统印刷方法或工艺来完成。传统的印刷机包括平版印刷，Van Dam，激光，直接转移接触，和热绘图印刷机。然而，基本上可使用任何手工或机械的方法。
在本发明的另一个方面，应该认识到，为了便于涂敷模压产品，以及其他的特定标志，可以将纸浆的数量增加到最终混合物重量的50％，或30-50％，并可以将木粉或木纤维的数量可减少到0％。
当使用真空在模压产品周围形成薄膜的时候，增加木粉/木纤维和/或纸浆的水平会有利于真空工艺。例如，木粉/木纤维和/或纸浆的量可以增加到最终混合物重量的30％，40％或50％。产品的类型能够保存干燥，润湿和潮湿的产品的材料具有不同的用途。适于保存干燥材料的容器可用来保存干燥的水果，或生的坚果，如杏仁。适于保存潮湿材料的容器可用于保存新鲜的蘑菇或西红柿(例如4或6个一份)，并且能够在至少大约二到三星期的时间里保持这种功能，因为此种包装的使用时间为大约14天。潮湿食品包装也可能用于热速食品，例如法式油炸食品或汉堡包，在这种情况下容器只需要持续不长时间，例如在加入潮湿食物之后大约一个小时。也可以将潮湿食物的包装与吸附垫结合使用来包装生肉。在这情况下，容器需要经受暴露于肉七天或更长的时间，并且能坚持至少一个冷冻和解冻周期。如果可能，这种包装应该能够经受住微波信号。当提出保存湿食物时，本发明的容器将适宜地具有保存热的液体，如一碗汤，一杯咖啡或其他的食物的能力，持续的时间要足以使在食物冷却之前消耗晚，例如在购买的一个小时里面。也可以将这样的容器保存用热水可以重新水化的干燥产品，例如速溶汤产品。
可以将本发明制成的产品加工成由塑料，纸，纸板，聚苯乙烯，金属，陶瓷和其他材料生产的各种产品，仅仅是作为例子，可能生产下列示范性产品薄膜，袋子，容器，包括一次性使用和非一次性使用的食物或饮料容器，谷类食品盒，三明治容器，“蛤壳”容器(包括，但不仅限于，用于速食三明治，如汉堡包的铰链容器)，饮料吸管，袋，高尔夫球球座，钮扣，钢笔，铅笔，尺，名片，玩具，工具，Halloween假面具，建筑产品，冷冻食物盒，牛奶硬纸盒，果汁容器，酸乳酪容器，饮料托架(包括，但不仅限于，抱合的篮子状托架，和“六包装”环状托架)，雪糕硬纸盒，杯子，法式油炸食物容器，速食外卖盒子，包装材料，例如包装纸，间隔材料，柔性包装，例如快餐食品袋，带有开口的袋子，例如杂货袋子，在硬纸盒中的袋子，例如干燥谷类食品盒，多口袋，纸袋，抱合容器，与覆盖层(特别地，安置在诸如午餐肉之上的塑料盖，办公室产品，化妆品，产品，和玩具)一起陈列的物品支撑卡片，计算机芯片板，用于保存产品(例如饼干和糖棒)的盘子，罐子，纸带子和包装纸(包括，但不仅限于，冷冻品包装纸，轮胎包装纸，屠宰品包装纸，肉类包装纸，和香肠包装纸)；各种硬纸盒和盒子，例如波纹形的盒子，雪茄盒，糖果盒，和化妆品盒，各种不同的产品(例如冷冻浓缩果汁，燕麦片，马铃薯片，冰淇淋，盐，清洁剂，和电动机润滑油)回旋状或螺旋形缠绕容器，信筒，用于卷绕材料(例如，包装纸，织物材料，纸巾和卫生纸)的薄筒，和套管；印刷材料和办公用品，例如书，杂志，小册子，信封，包装胶带，明信片，三环结合件，书封面，文件夹，和铅笔，各种不同的餐具和储藏容器，例如盘子，盖子，吸管，餐具，刀子，叉子，匙，瓶子，广口瓶，箱子，板条箱，盘子，烘焙盘子，碗，微波用餐盘，“TV”餐盘，蛋硬纸盒，肉包装盘，一次性盘子，贩卖盘，馅饼盘，和早餐盘，急性呕吐容器(即“呕吐袋”)，基本上为球状的物体，玩具，药瓶，安瓿，动物笼子，烟火外壳，模型火箭引擎壳，模型火箭，涂料，层压产品，以及各种的其他物品。
容器应该能够保存它的内容物，无论其是在固定状态或是在运动或操作过程中，同时要能维持其结构和其里面或其上面材料的完整性。这并不意谓着容器需要经受住强劲的或甚至最小的外力。事实上，在一些情况下，人们可能需要非常易碎或易损坏的特殊容器。然而，容器应该能够履行它所承担的功能。在材料和容器的结构中，总要预先设计其必需的性能。
容器也应该能够容纳它的货物，并维持它的完整性达到足够的时间，以使它满足预定的用途。应该理解，在某些场合，容器能够将内容物与外部环境隔绝，而在其他的情况中，容器仅仅是用来保存或夹持物品。
本文所用的术语“容器”或“容器类”，表示包括任何用于，例如包装，储存，运输，卷缠，分份，或分配各种不同的类型的产品或物体(包括固体和液体)的容器或器皿，无论这些容器是准备短期或持续长时间使用。
与容器结合在一起使用置放装置产品也包含在术语“容器”之内。例如，这些产品包括盖子，吸管，内包装，如隔板，衬垫，固定垫，角支柱，角保护物，清除垫，铰链薄片，盘子，漏斗，减震材料，和其他用于包装，储存，运输，分份，卷缠或在一个容器里分配物品的物体。
本发明范围内的容器可以或者可以被归为一次性的。在某些情形中，如果需要结实，更耐久的构造，那么容器能够重复使用。另一方面，可以用这样的方法加工容器使得它很便宜，仅使用一次即可丢弃。本容器具有这样的组成，以致于它们可以被很容易地丢弃，或象周围环境中无确定性质的材料一样丢弃到传统的垃圾掩埋场区域。
根据产品预定的特定应用，本发明范围内的产品可以具有非常不同的各种厚度。如作为杯子使用，它们可能薄到大约1毫米。作为对照，当强度，耐久性，和/或容积是重要的考虑因素时，也可以将它们做成所需厚度。例如，产品可以是高达10cm或更高的厚度，以作为专用包装容器或冷却器。对于多数产品，优选厚度为从约1.5毫米到约1cm的范围内，更优选约2毫米到约6毫米。
使用微结构工程方法，本发明能生产多种产品，包括盘子，杯子，硬纸盒和其他类型的容器，以及具有与采用传统材料，例如纸，聚苯乙烯泡沫，塑料，金属和玻璃，制造的对应物品几乎相似的或甚至更优良的机械性质的产品。还可以只用传统对应物成本的一部分来制造本发明的产品。最小的成本是一般含有相对廉价的大百分比混合物骨料，和所需最低工艺能耗的总体结果。
本发明方法提供了基本的工艺，其几乎无需修改即可使用，通过调整添加剂和使用附加工艺步骤，即可使用这种基本原料来加工产品。优选的组合物含有均匀可模压组合物重量的至少75％，至少85％或至少95％或更多天然的或有机衍生材料。
实施例下列提出的各项实施例是为了更明确地说明组合物和依据本发明制造热塑性淀粉组合物的工艺条件，以及由此而制得的产品。实施例包括各种不同的混合设计，以及生产热塑性淀粉组合物的各种工艺，包括薄片，薄膜，颗粒，容器，和其他产品。
由预凝胶淀粉悬浮液所形成的产品的实施例实施例 混合物A31.5克5％马铃薯淀粉的胶体18克干的玉米淀粉6克干的木粉[60目软木]特性测试—将厚、硬的混合物在4″×4″整平(flat)塑模中，在低的压力(在2和3psi之间)下，整平塑模成3毫米的厚度。塑模温度为250℃。将25混合物塑模。测试项目有塑模之后的干燥和强度。强度测试为9(在10的刻度上，使用少许抗力有1处断裂，使用足够的抗力有10处断裂。用于肉类的聚苯乙烯泡沫盘在此刻度上为8，聚苯乙烯泡沫夹饼蛤壳盒为5)。这个混合物要测试厚的混合物和测定完全塑模项目，要将混合物预成形为大约2平方英寸的平坦滚压的薄片。
实施例 混合物B5克5％马铃薯淀粉的胶体19.5克15％干的玉米淀粉胶体5克80目软木粉0.1 25克发酵粉——[加入发酵粉，以便通过在最终结构中引入由于加热和水而释放的二氧化碳源从而提高疏松微孔的数量]整平测试项目[2-3psi和250℃塑模]是干的而且在交联的测试垫中有很多空气微孔。强度测试为2，表明由这种混合物制得的模压物品将用于低破损包装，如振动间隔装置。
实施例 混合物C16.3％的3％马铃薯淀粉胶体5.9％干燥玉米淀粉
14％80目软木粉1％干发酵粉1％甘油-[加入甘油，用以制造易从塑模释放的产品和在最终产品上产生平滑的表面。]整平测试[2-3psi和250℃塑模]项目具有较高的强度指数4，大于具有同样疏松微孔结构的混合物C。这种混合物将会适于较坚固的产品，同时仍然保持物品的疏松微孔结构，例如包装盒中的隔离物，例如用于包装盒中苹果的隔离层的压窝盘子。正如混合物C一样，这种物品可以提供良好的振动保护[压碎强度]。
实施例 混合物D25％的3％马铃薯淀粉胶体57％的15％玉米淀粉胶体17％80目软木粉1％发酵粉向这个混合物中添加各种不同量的天然材料填充剂以设法降低每件产品的成本。在这组测试物中，在与玉米淀粉/木粉混合物混合之前，向马铃薯淀粉胶体中加入碳酸钙或班脱土(bentonite)粉末。在低含量时[此处高达5％不会影响强度或俘获的气袋的数量，]建议采用低含量的这两种填充剂是适当的。在更高含量时，就需要改变基本的配方以适应填充剂所产生的化学和物理变化。
实施例 混合物E10克5％的马铃薯淀粉和20％的班脱土的胶体混合物6克干玉米淀粉7克80目软木粉1克甘油6克水特性测试——将粘稠的混合物在4″×4″平面塑模中，在低压[在2和3psi之间]平面模压成3毫米的厚度。塑模温度是250℃。将25克的混合物塑模。测试项目是在塑模之后的干燥度和坚固度。在产生大量气泡的情况下强度测试为7。这一类型的产品是坚硬的并且作为主要的包装具有高度的强度。粘土内容物制造出高强度产品，也降低了单位成本。
实施例F16.3克5％的马铃薯淀粉胶体5.9克干的玉米淀粉3.8克80目软木粉1克甘油特性测试——将粘稠的混合物在4″×4″平面塑模中，在低压[在2和3psi之间]平面模压成3毫米的厚度。塑模温度是250℃。将25克的混合物塑模。测试项目是在塑模之后的干燥度和坚固度。在产生非常大量气泡的情况下强度测试为8。
实施例G15.1克5％的马铃薯淀粉胶体9.1克干的玉米淀粉4.3克80目软木粉1克甘油特性测试——将稍微粘稠的混合物在4″×4″平面塑模中，在低压(在2和3psi之间)平面模压成3毫米的厚度。塑模温度是250℃。将25克的混合物塑模。测试项目是在塑模之后的干燥度和坚固度。在产生大量气泡的情况下强度测试为9。这个混合物是基本配方测试所用粘稠的混合物中最坚固的。下一个测试要使用相同的基本配方，但要附加水分，以便使混合物能够以较稀的混合物浇注。
实施例H15.1克5％的马铃薯淀粉胶体9.1克干的玉米淀粉4.3克80目软木粉1克甘油4克水特性测试——将较粘稠的混合物在4″×4″平面塑模中，在低压(在2和3psi之间)平面模压成3毫米的厚度。塑模温度是250℃。将25克的混合物塑模。测试项目是在塑模之后的干燥度和坚固度。在产生大量气泡的情况下强度测试为9。添加较多的水以使产品能更快地充填塑模，如此生产的产品的强度与聚苯乙烯泡沫(2毫米厚度标准生产)相似。在300和375°F之间，采用下列配方塑模3到5分钟之间中的不同的时间，可以制得3毫米厚的盘子。可以得到满意的产品。
实施例I10.8克木粉[6020等级]23.2克玉米淀粉41.8克5％的水预凝胶马铃薯淀粉12克20％的水中的班脱土泥浆实施例J10.8克木粉[6020等级]23.2克玉米淀粉41.8克7.5％的水预凝胶马铃薯淀粉在350和450°F之间，采用下列配方塑模45秒到2分钟之间中的不同的时间，可以制得2毫米厚的盘子。可以得到满意的产品。
实施例K10.8克木粉[4025等级]23.2克玉米淀粉3.3克马铃薯淀粉41.8克10％的水预凝胶马铃薯淀粉实施例L10.8克木粉[4025等级]23.2克玉米淀粉3.1克马铃薯淀粉3.3克班脱土41.8克10％的水预凝胶马铃薯淀粉这些盘子(在上述的实施例中)还需要涂上一层食品级聚合物和/或食品级固体石蜡A薄膜。可以观察到这种产品的特殊形式是各种成份的加入是非常重要的。当干的成分，例如玉米淀粉和木粉被添加到马铃薯淀粉胶体中的时候，并不能预先混合成均匀的混合物，产品在强度方面遭受巨大的损失，并不能均匀地在塑模中展开，造成疏松的空间和未填充的角落。在十二次或更多次所使用的各成份不同混合次序的试验中可以看到具体添加的观察情况。在一种添加方法中，相对于有顺序地混合的产品的平滑表面，模压产品的表面可能是粗糙的。新近，将产品在三维塑模中进行测试，采用经典的压力成型技术，即在工艺过程中施加恒定的压力加热成型。在这些测试中，也观察到需要特定的混合顺序，如果不遵守这一顺序，最终产品产生严重问题，包括在成型工艺期间不能完全展开的产品，当采用经典的针入度方法测量时，会降低塑模产品的平滑程度，以及降低强度。
实施例M1.形成预凝胶纸马铃薯淀粉悬浮液57.5克马铃薯淀粉8.5％43.2克再循环纸浆6.3％575克水85％加入各种成份，加热到60-70℃(理想)65℃，用棒型搅拌器高速混合形成胶体。凝胶一旦形成，产品是稳定的，可以将其冷却，冷藏等，但不能冷冻。
2.预先混合下列各种材料92.3克木粉(横纵比为1∶4)132.7克马铃薯淀粉159克玉米淀粉以形成均匀混合物3.用预凝胶纸马铃薯淀粉加入木材和淀粉的均匀混合物，用面团钩混合器低速混合。这个混合物是稳定的而且可以被冷却，冷藏等，但是不能冷冻。
4.将混合物(50-55克)放入塑模中，在195-225℃(理想的是215℃)烘焙60-90秒(理想的为75秒)5.涂料尤其是购自New Coat，Inc.，可生物降解的，丙烯酸基的被FDA认可的PROTECoaT 6616B由预凝胶纸淀粉悬浮液形成的产品实施例实施例N1.形成预凝胶纸马铃薯淀粉悬浮液57.5克干马铃薯淀粉8.5％42.31克再循环纸浆6.2％
580克水85.3％把各种成份加入到搅拌器中，在混合时加热到60-70℃(理想的温度是65℃)，使用棒型搅拌器在低RPM下混合形成胶体。当纸浆被分散，而且当温度开始上升(高于30℃)的时候，搅拌器的RPM增加直到达到最大RPM。继续加热直到温度达到65℃。此时，混合物是一个均匀胶体悬浮液。停止加热，将搅拌头换成经典的调浆钩并将速度降低到最大值的10％(KitchenAid)。另外，对于较小批量的材料，参考下面的实施例，第二步，可以用手工混和。一旦凝胶化，产品是稳定的，可以将其冷却，冷藏等，但不能冷冻。
2.预先混合下列各种材料4.8克木粉(横纵比为1∶4或更小)6.9克马铃薯淀粉8.3克玉米淀粉以形成均匀混合物3.将木材和淀粉的均匀混合物加入到29.9克预凝胶纸马铃薯淀粉中，用调浆钩混合器在低速混合，这种混合物是稳定的，并且可以冷却或冷藏，但不能冷冻。
4.把混合物(50-55克)放入塑模中，并在195-225℃(理想的是215℃)烘焙60-90秒(理想的是75秒)。
5.涂料尤其是购自New Coat，Inc.，可生物降解的，丙烯酸基的，被FDA认可的PROTECoaT 6616B。
下列各项实施例和配方与压缩成型工艺和喷射模塑工艺共同作用，以生产用针入度计测量的坚固的产品。另外，这些实施例和配方所生产的产品厚度为1.5和3.0毫米之间，例如，厚度为1.5毫米，1.75毫米，2毫米或3.0毫米。
在上面表格中列出的每项修正都是基于为了得到最好的特殊的柔韧性和/或塑模方法。例如，如果改变马铃薯淀粉的浓度，柔韧性将会改变。
本发明描述了关于各种不同的特殊的和优选的实施方案和技术。然而，应该理解的是，来自本发明前面所详细描述的许多变化和改进对于本领域的普通技术人员来讲是显而易见的，并且这些改进和变化仍不背离本发明的精神实质和范围。
权利要求
1.一种形成可生物降解材料的方法，该方法通过(a)形成一种预凝胶化的淀粉悬浮液，将其保持在大约0和60℃之间；(b)在预凝胶化的淀粉悬浮液中加入干燥或潮湿的均匀混合物，该混合物至少包含具有横纵比在大约1∶2和1∶8(宽度∶长度)之间的木纤维，以形成均匀可模压组合物；和(c)用加热方式将均匀可模压组合物塑模以形成可生物降解的材料。
2.一种形成可生物降解材料的方法，该方法通过(a)形成第一预凝胶化的淀粉悬浮液，将其维持在低温；(b)将木纤维或木粉(具有的横纵比在大约1∶2和1∶8之间)，第二预凝胶化的淀粉悬浮液，和/或天然淀粉混和在一起以形成均匀混合物；(c)在预凝胶化的淀粉悬浮液中加入干燥或潮湿的均匀混合物，以形成均匀的可模压组合物；和(d)用加热方式将均匀可模压组合物塑模，以形成可生物降解的材料。
3.一种形成可生物降解材料的方法，该方法通过(a)由预凝胶重量的大约3-10％的马铃薯淀粉和大约预凝胶重量的90-97％的水产生预凝胶化的淀粉悬浮液(预凝胶)，将如此得到的预凝胶化的悬浮液维持在低温状态；(b)将木纤维或木粉(具有的横纵比在大约1∶2和1∶8之间)，由大约15％的玉米淀粉(按预凝胶重量计算)，预凝胶重量大约85％的水产生预凝胶化的淀粉悬浮液，和天然淀粉(例如，玉米淀粉大约占均匀可模压组合物重量的50-70％，优选57-65.8％，或马铃薯淀粉大约占均匀可模压组合物重量的2-15％，优选3-5％)混和在一起形成均匀混合物；(c)在预凝胶化的马铃薯淀粉悬浮液中加入均匀混合物以形成最终的均匀可模压组合物；和(d)用加热方式将均匀可模压组合物塑模以形成可生物降解的材料。
4.一种形成可生物降解材料的方法，该方法通过(a)形成预凝胶化的纸淀粉悬浮液，将其维持在低温；(b)在预凝胶化的纸马铃薯淀粉悬浮液中加入至少包含具有横纵比在大约1∶2和1∶8(宽度∶长度)之间的、木纤维的干燥或潮湿的均匀混合物，以形成均匀可模压组合物；和(c)用加热方式将均匀可模压组合物塑模，以形成可生物降解的材料。
5.一种形成可生物降解材料的方法，该方法通过(a)形成第一预凝胶化的纸淀粉悬浮液，将其维持在低温；(b)将木纤维或木粉(具有的横纵比在大约1∶2和1∶8之间)，和天然淀粉混和在一起以形成均匀混合物；(c)在第一预凝胶化的淀粉悬浮液中加入均匀混合物，以形成均匀可模压组合物；和(d)用加热方式将均匀可模压组合物塑模，以形成可生物降解的材料。
6.一种形成可生物降解材料的方法，该方法通过(a)由预凝胶重量的大约2-15％的马铃薯淀粉，优选的是大约2.5％，5％，10％，或15％；大约预凝胶重量的5-10％纸浆，优选的为大约5.9-8％；和预凝胶重量的大约75-95％的水产生预凝胶化的淀粉悬浮液，将如此得到的预凝胶化的悬浮液维持在低温状态；(b)将木纤维或木粉(具有的横纵比在大约12和1∶8之间，优选的是在1∶2和1∶4之间)，天然玉米淀份和天然马铃薯淀粉混和在一起，以形成均匀混合物；(c)在预凝胶化的马铃薯淀粉悬浮液中加入均匀混合物，以形成均匀可模压组合物；和(d)用加热方式将均匀可模压组合物塑模以形成可生物降解的材料。
7.权利要求1-6的方法，该方法进一步包括向木纤维中添加选自下列的材料，以形成均匀混合物(i)蜡，脂肪醇，磷脂或其他的高分子量生化物质，如甘油；(ii)大约0.5-20％的水，以均匀可模压组合物重量计算；(iii)发酵粉；和/或(iv)天然泥土填料，粘土，班脱土，无定形的未加工产品，石膏或硫酸钙，矿物质，如石灰石，或人造惰性填料。
8.一种方法，该方法包括下列步骤(a)形成预凝胶化的淀粉悬浮液或纸淀粉悬浮液，将其维持在低温；(b)将木纤维或木粉(具有横纵比在大约1∶2和1∶8之间)和(i)干燥或潮湿淀粉；(ii)预凝胶化的淀粉；(iii)蜡，脂肪醇，磷脂和/或其他高分子量生化物质；(v)发酵粉；和/或(vi)天然的泥土填料，粘土，班脱土，无定形的未加工产品，石膏或硫酸钙，矿物，如石灰石，以及人造材料，如飞灰的均匀可模塑组合物，混和在一起以形成均匀混合物；(c)向预凝胶化的淀粉悬浮液中添加干燥或潮湿均匀混合物，以形成均匀可模压组合物；和(d)用加热方式将均匀可模压组合物塑模，以形成可生物降解的材料。
9.权利要求1-8的方法，其中预凝胶化的淀粉悬浮液是由预凝胶重量的大约2.5-15％的淀粉和均匀可模压组合物重量的大约85-97.5％的水产生的。
10.权利要求1-8的方法，其中预凝胶化的淀粉悬浮液I是由大约2.5-5.5％的淀粉和大约94.5-97.5％的水产生的。
11.权利要求1-8的方法，其中预凝胶化的淀粉悬浮液是由以预凝胶的重量计算大约2.5-10％的马铃薯淀粉和90到97.5％的水产生的。
12.权利要求1-8的方法，其中预凝胶化的淀粉悬浮液是由以预凝胶的重量计算大约15％的玉米淀粉产生的。
13.权利要求1-8的方法，其中预凝胶化的纸淀粉溶液是由以预凝胶的重量计算大约5-10％纸浆，大约5-15％的天然淀粉，和以预凝胶的重量计算大约75-90％的水产生的。
14.权利要求1-8的方法，其中淀粉是玉米淀粉或马铃薯淀粉。
15.权利要求1-8的方法，其中淀粉是马铃薯淀粉和玉米淀粉的混合物。
16.权利要求1-8的方法，其中玉米淀粉占均匀可模压组合物重量的大约4-18％的。
17.权利要求1-8的方法，其中木纤维或木粉占均匀可模压组合物的大约11-24％，该组合物中含有预凝胶化的淀粉溶液。
18.权利要求1-8的方法，其中木纤维或木粉占均匀可模压组合物重量的大约7-11％，该组合物含有预凝胶化的纸淀粉溶液。
19.权利要求1-8的方法，其中木纤维或木粉的横纵比是宽度与长度之比在大约1∶2和1∶8之间。
20.依照权利要求1-19或权利要求24-27的方法生产的可生物降解、可堆肥的材料。
21.权利要求20的材料，其可在少于一年的时间里分解成组分部分。
22.权利要求20的材料，其可在少于六个月的时间里分解成组分分子。
23.权利要求20的材料，其可在24天中分解。
24.权利要求1-19的方法，进一步包括将加压与加热结合或交替使用以形成可生物降解材料。
25.权利要求24的方法，其中压力是大约2-3psi。
26.权利要求1-19的方法，其中用加热来生产材料。
27.权利要求26的方法，其中在大约150-250℃之间塑模可生物降解材料。
28.权利要求20的材料，它是用适当的抗液体涂料涂敷的。
29.权利要求28的材料，其中涂料选自例如PROTECoat(购自New Coat，Inc.)，Zein(一种从玉米中分离出来的可生物降解材料)；聚乳酸；多羟基缝烷酸酯；细菌纤维素；基于壳聚糖的聚合物；或蜡和油基涂料。
30.权利要求28的材料，其中涂料是以薄膜、喷涂或浸泡方式施用的。
31.生产防水材料的方法，该方法通过(a)形成第一预凝胶化的淀粉悬浮液，将其维持在低温；(b)将木纤维或木粉(具有横纵比在大约1∶2和1∶8之间)，和蜡，脂肪醇，磷脂或其他的高分子量的生化物质，如甘油混合在一起；(c)向第一预凝胶化的淀粉悬浮液中添加包含木纤维和其他材料的均匀混合物；(d)用加热方式将均匀组合物塑模以形成可生物降解的材料；和(e)采用抗液体涂料涂敷此材料。
32.权利要求31的材料，其中涂料包括但不仅限于PROTECoat，Zein，聚乳酸；多羟基链烷酸酯；细菌纤维素；基于壳聚糖的聚合体；或蜡以及油基涂料。
33.权利要求28的方法，其中使用真空在塑模产品周围形成薄膜。
34.一种形成疏松微孔(open cell)泡沫材料的方法，该方法通过(a)形成第一预凝胶化的淀粉悬浮液，将其维持在低温；(b)将木纤维或木粉(具有横纵比在大约1∶2和1∶8之间)，形成均匀混合物的第二预凝胶化的淀粉悬浮液，和气源混合在一起；(c)在第一预凝胶化的淀粉悬浮液中加入干燥或潮湿的，含有木纤维和第二预凝胶化的淀粉的均匀混合物；和(d)用加热方式将均匀组合物塑模，以形成可生物降解的材料。
35.一种形成疏松微孔泡沫材料的方法，该方法通过(a)形成由以预凝胶的重量计算大约3-5％的马铃薯淀粉，和以预凝胶的重量计算大约95～97％的水产生的预凝胶化的淀粉悬浮液，将此悬浮液维持在低温；(b)将木纤维或木粉(具有横纵比在大约1∶2和1∶8之间)，由大约15％的玉米淀粉(以第二预凝胶的重量计算)，和大约85％的水(以第二预凝胶的重量计算)，产生的第二预凝胶化的淀粉悬浮液(第二预凝胶)，和0.4-12％的发酵粉(以均匀可模压组合物的重量计算)，混合在一起以形成一种均匀混合物；(c)在预凝胶化的马铃薯淀粉悬浮液中加入含有木纤维和预凝胶化的玉米淀粉的均匀混合物，以形成均匀可模压组合物；和(d)用加热方式将均匀可模压组合物塑模，以形成可生物降解的材料。
全文摘要
本发明提供一种制造可生物降解容器的改进的方法和材料，该容器可以在干燥，湿润或潮湿的条件下保存食品。这种容器是通过使用预凝胶化淀粉悬浮液来生产的，该悬浮液的独特性在于，其形成含水胶体的能力，并且在低温和许多其他类型材料存在的情况下保持这种胶体结构。
文档编号B29C43/00GK1446735SQ0312009
公开日2003年10月8日 申请日期2003年1月11日 优先权日2002年1月11日
发明者J·A·波登, C·C·约翰斯顿 申请人:新冰有限公司