专利名称：可控生物降解泡沫餐盒、种籽营养钵及其制造方法
技术领域：
本发明涉及以淀粉或其衍生物为60-80％，其他填加剂为20-40％作原料，由加热发泡，挤出成型制造。具有低密度、高弹性率、高压缩强度，而且价格便宜，生物降解性能优良的一次性餐具、种籽营养钵等泡沫制品的生产方法。
举世瞩目的白色污染，已引起了世界各国政府和科学家们的关注。
90年代生物降解塑料被列为世界七大重点攻关课题之一。现在欧洲许多国家早已禁止使用非降解塑料制品包装商品，生物降解塑料已形成一门新兴的工业产品。在西欧每年以20％的速度增长。
在我国，生物降解塑料被列为“八五”重点攻关项目，“九五”被纳入重点推广项目之一。但到目前为止，白色污染并没有真正解决。据报导(中国经营报1999.11.2)今年10月中旬，国家经贸委、环保局、轻工业局等部门，在北京召开了“全国方便食品一次性发泡塑料(PS)包装替代工作会议”，决定在2000年末(注11月)在全国范围内全面禁止生产、销售、使用一次性PS快餐盒。
治理PS餐盒的问题，已探讨了十年，搞了三套方案其一是回收。由于政策制定不严，执法力度不够等原因，全国的回收率仅达到3-5％。其二是搞PS-淀粉生物降解餐盒。原封不动地采用了PS餐盒的生产、工艺设备，问题出在第二次吸塑成型。如果片材中淀粉含量高了，流动性不好，很难成型；片材中淀粉含量低了，好成型，但生物降解性能又达不到环保局规定的标准。其三是用纤维、纸浆制品替代PS餐盒，不但价格高于PS餐盒的5-8倍，而且漏汤(漏水)无法解决，致使消费者无法接受。
另外，我国农用地膜为世界用量的总和。残存耕地中的地膜，悄悄地在破坏农田的耕种，这还没有引起人们的注意，如果作一点统计的话，恐怕会比城市白色垃圾多几倍？本发明所解决的课题其一，研究全降解淀粉泡沫餐盒，以取代PS餐盒，彻底消除白色污染。其二，研制生物降解性能优良的种籽营养钵，取代非降解的农用地膜，为实现农、林现代化作贡献。
本发明经长期探讨，最后选择以淀粉或其衍生物为60-80％，其他添加剂为20-40％作原料，由加热发泡，挤出成型制造。具有低密度、高弹性率、高压缩强度，而且价格便宜，生物降解性能优良的一次性餐盒、种籽营养钵等泡沫制品的生产方法。
本发明所讲的淀粉，没有特别的限制，例如，从玉米、土豆、红薯、大米、小麦、魔芋等制得的淀粉都可以用。作为淀粉的衍生物，上述淀粉可以酯化，羟甲基醚化、卤代烃、醚化、酸化、氧化、发酵分解等产物。其他场合，还通常与合成高分子材料，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。理想的情况，淀粉及其衍生物的含量达60-80％(决干状态)以上，其他20-40％包括合成高分子及其他添加剂的总和。通过淀粉及其衍生物、合成高分子，三者的比例可调节生物降解的速度。在此，合成高分子、淀粉及其衍生物在产品中主要提高防水性能。在使用合成高分子的场合，加入不饱和脂肪酸及金属盐，作为空气氧化、光分解的促进剂。
本发明配方中涉及到水的用量，水在制造工艺中，对熔融粘度和压力的调节，对制造良好的泡沫起到重要的作用，通常选用淀粉重量的9-20％为宜。
本发明所述的气泡调节剂，在挤出温度附近，由热分解产生水不溶性气体。例如有机发泡剂偶氮甲酰胺、重氮胺基苯、偶氮二异丁氰、N.N-二甲基-N.N-二硝基硅铝酰胺等。作为无机发泡剂有重碳酸铵、重碳酸钠、重碳酸钾等。还有挥发性的碳氢化合物。例如丁烷、戊烷、庚烷、己烷等。上述气泡调节剂可单独使用，也可混合使用，都很好。通常使用加热分解水不溶性的气泡调节剂为淀粉总重量的0.4-1％，与淀粉混合均匀后加入挤出机。
本发明所使用的增塑剂，没有特别的限制，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(单脂)、甘油二乙酸脂、甘油三乙酸、甘油三硬脂酸酯等。可选用1种或多种混合使用。一般用量为淀粉总重量的3-5％。另外，还需加一定量的的润滑剂、填料、颜料等。
本发明用双轴同向挤出机，长、径比(L/D)为32/1-49/1；转速120-200rpm，挤出温150-230℃；挤出压力为10-50kg/cm2；挤出量25kg/h。如使用不同的模具，即可制得餐盒、种子营养钵、家电包装防震泡沫制品。如果淀粉不与树脂混合使用，产品在水中浸渍，或土里埋藏，容易被微生物所消化分解。本发明所讲的低密度0.1克/立方厘米以下，高弹性率40％以上，高压缩强度0.5千克/立方厘米以上。
实施例1玉米淀粉15千克，羟甲基醚化淀粉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，石蜡0.5千克，改性EVA1.75千克，水3.25千克等全部加入高速搅拌机中加热搅拌混合均匀。将物料转入同向双轴挤出机中，调整模头温度在150℃左右，挤出成型，制得的泡沫餐盒、种籽营养钵，在水中浸泡1个月，土壤中埋置2-3个月，可完全腐败，失去原形。
实施例2玉米淀粉16.25千克，改性聚脂酸乙烯乳液5.75千克，石蜡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搅拌机中加热搅拌混合均匀，转入冷搅拌机中，搅拌冷至室温，再转入同向双轴挤出机中，在150℃挤出造粒。把这种粒料加入注塑机中，注塑成型制造厚1mm，φ8cm的有底营养钵。这个钵埋入树叶腐土中，里面栽上西红柿苗，10天苗长到5cm，这个营养钵已完全变形，1个月后挖出观察，营养钵腐败，已失去原形。
同样，注塑成型制造3mm，φ20cm的餐碗，从1米高自由落下无损坏，在水中1个月，在土面上两个月能完全腐败，不留原形。另外，纸盘在同样条件下放置，需要6个月以上才能完全腐败。
本发明的产品原料成本，比PS下降50％以上，比纸质产品便宜5-8倍。
权利要求
1.本发明使用淀粉或其衍生物为主要原料，其中淀粉在配方中占60-80％，其他添加剂为20-40％，由加热发泡，挤出成型制造；具有低密度、高弹性、高压缩强度，而且价格便宜，生物降解性能优良的一次性餐盒、种籽营养钵等泡沫制品的制造方法。
2.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于淀粉或其衍生物占60-80％，从玉米、土豆、红薯、大米、小麦、魔芋等制得的淀粉皆可应用。从价格考虑，可将大米、小麦、红薯直接粉碎利用。上述淀粉用N-羟甲基硬脂酰胺、N-羟甲基丙酰胺、卤代烃、环氧氯丙烷等化合物进行醚化或氧化，发酵分解、脂化等得到衍生物。
3.根据权利要求1所述的制造方法，其特征添加剂含有20-40％，其中包括合成高分子、增塑剂、润滑剂、水、气泡调节剂、不饱和脂肪酸盐、填料、颜料等。
4.根据权利要求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，一般用量为淀粉重量的5-20％，加微量不饱和脂肪酸金属盐，作光降解剂。
5.根据权利要求1所述的制造方法，其特征添加剂中所含的增塑剂有山梨糖醇、尿素、蔗糖、聚乙二醇、甘油、季戊四醇、甘油乙酸脂(单脂)、甘油二乙酸脂、甘油三乙酸、甘油三硬脂酸酯等，一般用量为淀粉的3-5％。
6.根据权利要求1所述的制造方法，其特征水和气泡调节剂，对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、偶氮二异丁氰、N.N-二甲基-N.N-二硝基硅铝酰胺、重碳酸铵、重碳酸钠、重碳酸钾，以及丁烷、戊烷、庚烷、己烷等作气泡调节剂，一般用量为淀粉总量的0.4-1％；水为淀粉总量的9-20％。另外，配方还加一定量的润滑剂、填料、颜料等。
7.根据权利要求1所述的制造方法，其特征用种籽营养钵，可提前在大棚内培植棉花、玉米、西红柿、黄瓜、辣椒以及各种苗圃等，到它们长到一定高度，气温合适，连同营养钵埋入土中。实施本发明，农田移植晴天不浇水；荒山、沙漠绿化不分春、夏、秋、冬。另外，营养钵内还可加肥料、农药、吸水化合物，以增加肥效、防病虫害、防旱能力。
8.根据权利要求1所述的制造方法，其特征泡沫制品可制成各种形状，适于家用电器、精密仪器等的防震包装材料。
9.根据权利要求1所述的制造方法，其特征采用挤出机，连续挤出成型，是提高工效、降低成本的有效途径，还可使用注塑成型及模压成型，厂家根据自己条件进行选择。
全文摘要
本发明使用淀粉或其衍生物为主要原料,其中淀粉在配方中占60—80%,其他添加剂为20—40%。由加热发泡,挤出成型制造。具有低密度,高弹性率,高压缩强度,而且价格便宜,生物降解性能优良的一次性餐盒、种籽营养钵等泡沫制品的生产方法。制得的泡沫餐具、种籽营养钵,在水中浸泡1个月,土壤中埋藏2—3个月,可以完全腐败,失去原形。纸制品在同样条件下放置,需要6个月以上才能完全腐败。另外,产品原料成本比PS下降50%以上,比纸制产品价格便宜5—8倍。
文档编号A47G19/30GK1260360SQ9912687
公开日2000年7月19日 申请日期1999年12月22日 优先权日1999年12月22日
发明者柏柳青 申请人:柏柳青