专利名称：采用多层共挤方法制造可完全生物降解餐饮具材料的方法
技术领域：
本发明涉及一种餐饮具材料的制造方法，具体涉及一种环保型、可循环式、可环境消纳型餐饮具材料的制造方法。
背景技术：
可完全生物降解塑料是塑料家族中一类带环保功能的高科技新型材料，随着塑料材料残品和消费量的日益增加和用途的不断扩大，废弃物，特别是一次性塑料废弃物与日俱增，由于其较难回收再利用，又不易在自然环境中自行降解，对环境污染日趋严重。因此，发现一种作为有限的、不可再生的、日益减少的石油资源的补充替代品具有重要意义。根据有关部门预测，2005～2010年，一次性废弃物将达到440万吨以上，这些废弃物无疑给环境带来巨大压力。目前我国从事降解研发的企业有100多家，产能仅为20万吨，这些降解制品多以光降解、光/生降解为主，这种降解不属于可完全生物降解，若干年后会造成更为可怕的环境污染。光及光/生降解，多以聚烯烃塑料树脂为载体，填加部分淀粉、无机材料、植物纤维等降解，降解只不过是将聚烯烃塑料树脂变成最小颗粒，这些最小颗粒在几十年、几百年内都不可降解，可想而知，久而久之会给土壤造成巨大的负作用。目前国内外产品专有技术、专利技术(CN1258508A、CN1357563A、US3952347)都在上述论述的范围内，一次性降解餐盒典型的则是聚烯烃加淀粉和淀粉加PVA；除含有聚烯烃树脂外做成一次性餐饮具，尤其是US3952347中记载了一项可降解膜，它是由可生物降粉或蛋白质和聚乙烯醇或聚乙烯以及增塑剂制成的，膜片材存在着工艺复杂、成本高、品质差异较大、耐水性差、外观性差的缺点，从而限制了该类产品的市场应用。
发明内容
本发明的目的是提供一种采用多层共挤方法制造可完全生物降解餐饮具材料的方法，该方法既克服了由聚烯烃或改性淀粉和植物纤维制成的餐饮具不能完全降解的缺陷，又大大提高了产品的品质性能，降低了生产成本，彻底解决了耐水性差的问题，本发明所得产品在95℃热水中浸泡四小时无渗漏，表面光滑、平整。本发明是这样制造可完全生物降解餐饮具的a、制备防水层母粒；b、制备基材母粒；c、制备防水层；d、制备基材层；e、防水层和基材层经共挤模头挤出，得到外层为防水层、中间层为基材层的共挤片材。本发明所得到的可完全生物降解餐饮具的结构为A/B/A、A/B/C、A/B/C/D/A或A/B/C/D/E，多层结构中两个外层分别以PCL、PLA或PPC树脂在载体，并按制品要求分别加入着色剂作为防水层，中间层作为支撑层(基材层)，它是由PCL、PVA或PPC和改性淀粉、植物纤维共混物组成的。
本发明与现有餐具相比具有以下特点(1)本发明所得餐具是一种完全生物降解制品，无任何污染；(2)本发明克服了现有餐具表面耐高温性、耐低温性、抗水、油性差的缺点，具有优异的耐高温性、耐低温性、抗水性和抗油性；(3)本发明克服了现有餐具外观颜色单调、不美观的缺点，具有表面光滑、平整、色彩丰富的优点；(4)本发明成功的解决了现有产品的脆性问题，提高了产品的韧性和强度，而且比传统的植物纤维餐具重量轻，大大降低了成本；(5)本发明所用原料广泛易得；(6)本发明利用公知设备的加工方法进行实施，减少了技术投资，有利于推广；(7)本发明的产品使用后，埋在土壤里2～12个月内即可全部生物降解，纤维腐蚀后又可成为肥料，最终可以被环境消纳，具有成本低、工艺简单、资源来源自然而丰富、性能优异的优点(表1中列举了本发明的产品与现有产品性能的比较结果)；(8)本发明的产品性能完全符合《一次性可降解餐饮具使用条件》。
表1
具体实施例方式具体实施方式
一本实施方式是这样制造可完全生物降解餐饮具的a、制备防水层母粒；b、制备基材母粒；c、制备防水层将防水层母粒投入塑化挤出机进行挤压，得到防水层；d、制备基材层将防水层母粒投入塑化挤出机进行挤压，得到基材层；e、防水层和基材层经共挤模头挤出，得到外层为防水层、中间层为基材层的共挤片材，即可完全生物降解的餐饮具材料，将共挤片材进行模塑处理，得到可完全生物降解的餐饮具。所述防水层母粒是这样制备的按照重量百分比为树脂60～90％、颜料1～15％、分散剂0.1～0.5％、抗氧剂0.1～0.5％、偶联剂0.1～0.5％、增塑剂5～25％的比例混合后加到混料机中边升温边搅拌，在5～30分钟使温度升至60℃，然后取出放入双螺杆挤出机中在60～210℃造粒，得到防水层母粒，所述树脂为PLA、PCL、PPC中的一种或几种的混合物。所述基材母粒是这样制备按照重量百分比为淀粉0～80％、植物纤维0～80％、树脂15～40％、偶联剂1～5％、增塑剂1～25％、纳米蒙脱石1～10％的比例混合后加到混料机中边升温边搅拌，在5～30分钟使温度升至60℃，然后取出放入双螺杆挤出机中在60～210℃造粒，得到基材母粒，所述树脂为PVA、PCL、PPC中的一种或几种的混合物。所述植物纤维是按照下述方法获得的将麦杆、苇杆或玉米杆等农作物秸杆通过粉碎机粉碎成80～200目筛，得到不超过3～20％的植物纤维细粉。所述颜料(着色剂)为红色、绿色、白色、橘黄色、钛白粉、黑色、棕色、孔雀蓝、孔雀绿中的一种或几种的混合。所述分散剂为聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、邻苯二甲酸二辛酯中的一种或几种的混合。所述抗氧化剂为N，N二芳基对苯二胺。所述偶联剂为碳烷偶联剂；所述碳烷偶联剂为KH-550、KH-560、KH-570中的一种或几种的混合。所述增塑剂为丙三醇、二甘醇、多元醇、甲酰氨基、尿素、硬脂酸中的一种或几种。所述淀粉为玉米淀粉、红薯粉、改性淀粉、中磷酸酯淀粉、氧化淀粉、酸性淀粉、大豆蛋白粉、土豆淀粉中的一种或几种的混合。所述PPC、PPA树脂优选中科院长春应化所，PVA优选山东滨州绿环公司。所述改性淀粉由以下组分按照重量百分比组成淀粉60～95％、纳米蒙脱土1～10％、增塑剂5～15％。所述共挤片材的厚度为60～300μm。
具体实施例方式
二本实施方式是这样制造可完全生物降解餐饮具的a、制备防水层母粒按照重量百分比为树脂60％、颜料1 5％、分散剂0.5％、抗氧剂0.2％、偶联剂0.5％、增塑剂23.8％的比例混合后加到混料机中边升温边搅拌，在5～30分钟使温度升至60℃，然后取出放入双螺杆挤出机中在60～210℃造粒，得到防水层母粒，所述树脂为PLA、PCL、PPC中的一种或几种的混合物；b、制备基材母粒按照重量百分比为淀粉60％、树脂30％、偶联剂1％、增塑剂4％、纳米蒙脱石5％的比例混合后加到混料机中边升温边搅拌，在5～30分钟使温度升至60℃，然后取出放入双螺杆挤出机中在60～210℃造粒，得到基材母粒，所述树脂为PVA、PCL、PPC中的一种或几种的混合物；c、制备防水层将防水层母粒投入塑化挤出机进行挤压，得到防水层；d、制备基材层将防水层母粒投入塑化挤出机进行挤压，得到基材层；e、防水层和基材层经共挤模头挤出，得到外层为防水层、中间层为基材层的共挤片材；f、将共挤片材进行模塑处理，得到可完全生物降解的餐饮具。本实施方式所得共挤片材为A/B/A结构，其中A层为防水层，B层为基材层(中间层)，A层占总厚度的5～20％，B层占总厚度的15～80％，防水层和基材层的母粒配方A见表2。
具体实施例方式
三本实施方式所得共挤片材为A/B/C结构，其中A层为防水层，B、C层为基材层(中间层)，A层占总厚度的5～20％，制备方法同具体实施方式
二，防水层和基材层的母粒配方B见表2。
具体实施例方式
四本实施方式所得共挤片材为A/B/C/B/A结构，其中A层为防水层，B、C层为基材层(中间层)，A层占总厚度的5～20％，制备方法同具体实施方式
二，防水层和基材层的母粒配方C见表2。
具体实施例方式
五本实施方式所得共挤片材为A/B/C/D/E结构，其中A、E层为防水层，B、C、D层为基材层，A层占总厚度的5～20％，制备方法同具体实施方式
二，防水层和基材层的母粒配方D见表2。
表2
权利要求
1.采用多层共挤方法制造可完全生物降解餐饮具材料的方法，它按照下述步骤进行a、制备防水层母粒；b、制备基材母粒；c、制备防水层；d、制备基材层；其特征在于e、防水层和基材层经共挤模头挤出，得到外层为防水层、中间层为基材层的共挤片材；f、将共挤片材进行模塑处理，得到可完全生物降解的餐饮具。
2.根据权利要求1所述的采用多层共挤方法制造可完全生物降解餐饮具材料的方法，其特征在于所述防水层母粒是这样制备的按照重量百分比为树脂60～90％、颜料1～15％、分散剂0.1～0.5％、抗氧剂0.1～0.5％、偶联剂0.1～0.5％、增塑剂5～25％的比例混合后加到混料机中边升温边搅拌，在5～30分钟使温度升至60℃，然后取出放入双螺杆挤出机中在60～210℃造粒，得到防水层母粒，所述树脂为PLA、PCL、PPC中的一种或几种的混合物。
3.根据权利要求2所述的采用多层共挤方法制造可完全生物降解餐饮具材料的方法，其特征在于所述颜料为红色、绿色、白色、橘黄色、钛白粉、黑色、棕色、孔雀蓝、孔雀绿中的一种或几种的混合。
4.根据权利要求2所述的采用多层共挤方法制造可完全生物降解餐饮具材料的方法，其特征在于所述分散剂为聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、邻苯二甲酸二辛酯中的一种或几种的混合；所述抗氧剂为N，N二芳基对苯二胺。
5.根据权利要求1所述的采用多层共挤方法制造可完全生物降解餐饮具材料的方法，其特征在于所述基材母粒是这样制备按照重量百分比为淀粉0～80％、植物纤维0～80％、树脂15～40％、偶联剂1～5％、增塑剂1～25％、纳米蒙脱石1～10％的比例混合后加到混料机中边升温边搅拌，在5～30分钟使温度升至60℃，然后取出放入双螺杆挤出机中在60～210℃造粒，得到基材母粒，所述树脂为PVA、PCL、PPC中的一种或几种的混合物。
6.根据权利要求5所述的采用多层共挤方法制造可完全生物降解餐饮具材料的方法，其特征在于所述植物纤维是按照下述方法获得的将农作物秸杆通过粉碎机粉碎成80～200目筛，得到植物纤维细粉。
7.根据权利要求2或5所述的采用多层共挤方法制造可完全生物降解餐饮具材料的方法，其特征在于所述偶联剂为碳烷偶联剂。
8.根据权利要求7所述的采用多层共挤方法制造可完全生物降解餐饮具材料的方法，其特征在于所述碳烷偶联剂为KH-550、KH-560、KH-570中的一种或几种的混合。
9.根据权利要求2或5所述的采用多层共挤方法制造可完全生物降解餐饮具材料的方法，其特征在于所述增塑剂为丙三醇、二甘醇、多元醇、甲酰氨基、尿素、硬脂酸中的一种或几种。
10.根据权利要求5所述的采用多层共挤方法制造可完全生物降解餐饮具材料的方法，其特征在于所述淀粉为玉米淀粉、红薯粉、改性淀粉、中磷酸酯淀粉、氧化淀粉、酸性淀粉、大豆蛋白粉、土豆淀粉中的一种或几种的混合。
全文摘要
采用多层共挤方法制造可完全生物降解餐饮具材料的方法，它涉及一种餐饮具材料的制造方法，具体涉及一种环保型、可循环式、可环境消纳型餐饮具材料的制造方法。本发明是这样实现的a.制备防水层母粒；b.制备基材母粒；c.制备防水层；d.制备基材层；e.防水层和基材层经共挤模头挤出，得到外层为防水层、中间层为基材层的共挤片材；f.将共挤片材进行模塑处理，得到可完全生物降解的餐饮具。本发明的产品使用后，埋在土壤里2～12个月内即可全部生物降解，纤维腐蚀后又可成为肥料，最终可以被环境消纳，具有成本低、工艺简单、资源来源自然而丰富、性能优异的优点。
文档编号B29C47/04GK1603089SQ200410044030
公开日2005年4月6日 申请日期2004年11月10日 优先权日2004年11月10日
发明者董运达, 许波, 王辉才 申请人:董运达, 许波, 王辉才