专利名称：高透气性可生物降解的薄膜袋的制作方法
技术领域：
本发明涉及由可生物降解的均匀薄膜制成的袋子，该薄膜的特征在于其高水平的透气性，这使得它尤其适合于工业堆肥化处理的目的。
背景技术：
堆肥化处理表示模拟以下过程的工业过程，该堆肥化处理以受控和加速的形式再现这些过程，在大自然当中所述过程将使有机物质返回到生命循环中。在大自然中，所产生的且对生命不再“有用”的有机物质(干叶子、树枝、动物遗体等)由存在于土壤中的微生物来进行分解，这些微生物将有机物质返回到自然循环中。所保留下来的较不可降解的组分构成了腐殖土，由于其能够缓慢地但是不断地释放营养元素(氮、磷、钾等)，因此代表了植物的重要食物来源，从而确保土地的持久肥沃。工业堆肥化处理因此是这样的方法，即其中为合理管理在自然中自发发生的微生物活动提供框架，以降低获得一类腐殖土(即，堆肥)所需的时间，并且改进就天然获得的产品而言的最终产品的品质。工业堆肥化处理已是许多研究的主题，并且许多堆肥化处理工厂已经采用非常复杂的方法和装备。然而，对推广有机废物的工业堆肥化处理的主要经济阻碍之一在于取决于待转换的有机材料重量的堆肥化处理的高成本。由根据本发明的高透气性可生物降解的均匀薄膜制成的袋子有助于有机废物区分收集的发展，因为待处理的有机部分仍然在袋子中时即发生相当大的重量损失，这归因于该袋子的均匀性和高透气性。
考虑到以下事实这一点越发重要有机废物的区分收集变得越来越必要，这也归因于欧洲的法案，该法案强制规定到2006年底时不得倾倒有机质含量超过5％的废物。
根据上述法案，如果按照执行的话，仅在意大利的城市废物总量估计约为24M1吨且易腐烂材料的含量约为11.4M1吨，经由快速堆肥化处理或生物稳定化使废物稳定并提高价值的重要性是明显的。
甚至在当前倾倒这类废物的情形中，根据本发明的可生物降解的袋子的优点也是显著的。易腐烂的废物中含水超过60％，以整个国家来说，甚至仅10wt％的损失就会导致损失数十万吨水。除了直接的经济节约之外，这还意味着垃圾堆中减少成千上万吨水、降低气味问题的更稳定化的废物和节省成千上万次运货汽车往返于垃圾堆的运输。对城市来说，由超级市场以购物袋形式销售具有这些特征的袋子还会明显减少废物处理成本，并且同时，会使得区分收集易腐烂废物的管理简单得多。
本发明的可生物降解的袋子也可以设计成可再用的购物袋形式，在其使用期结束时作为用于收集食品残余物的袋子。这也会降低购物袋被遗弃在周围环境的可能性。
发明内容
本发明涉及由透气性可生物降解的均匀薄膜制备的袋子，该薄膜具有10到40μm的厚度和大于950g30μm/m224h的根据ASTM E96-90测量的透水性。
在本发明描述中，均匀薄膜是指在微观和宏观水平上基本没有缺陷的薄膜。
该透气性可生物降解的均匀薄膜由可生物降解的材料制备。优选的材料是基于可生物降解的聚酯和可生物降解的淀粉的共混物。在聚酯之中，二酸-二醇型脂族-芳族聚酯是尤其优选的。在基于淀粉的共混物之中，淀粉和脂族-芳族聚酯的共混物是尤其优选的。
关于该二酸-二醇型可生物降解的聚酯，二元羧酸的实例包括草酸、丙二酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、十一烷二酸、十二烷二酸和十三烷二酸。
多官能化芳族化合物的实例包括苯二甲酸，尤其是对苯二甲酸，双酚A、氢醌等。
二醇的实例包括1，2-乙二醇、1，2-丙二醇、1，3-丙二醇、1，4-丁二醇、1，6-己二醇、1，7-庚二醇、1，8-辛二醇、1，9-壬二醇、1，10-癸二醇、1，11-十一烷二醇、1，12-十二烷二醇、1，4-环己烷二甲醇、新戊二醇、2-甲基-1，3-丙二醇、双脱水山梨糖醇、双脱水甘露糖醇、双脱水艾杜糖醇、环己二醇、环己烷甲二醇。
除了二元羧酸和二醇之外，可生物降解的聚酯也可有利地包含作为起始单体的天然或合成来源的不饱和共聚单体。不饱和共聚单体的用量为总二元羧酸/二醇的0.5到45％。
合成来源的不饱和酸的实例包括丙二酸、富马酸、乙酸乙烯酯、丙烯酸和甲基丙烯酸、丙烯酸羟烷基酯和甲基丙烯酸羟烷基酯。
天然来源的不饱和共聚单体的实例是衣康酸，单不饱和醇酸例如蓖麻油酸和lesquerolic酸，和单或多不饱和的一元羧酸例如油酸、芥酸、亚油酸、亚麻酸。
除了这些基础单体之外，基于脂族二元羧酸的摩尔数，脂族-芳族聚酯也可以0到30摩尔％的量包括至少一种醇酸。适合的醇酸的实例包括羟基乙酸、羟基丁酸、羟基己酸、羟基戊酸、7-羟基庚酸、8-羟基己酸、9-羟基壬酸和乳酸。
关于基于淀粉的共混物，其中术语“淀粉”是指任何种类的天然淀粉，例如玉米、马铃薯、小麦、木薯、豌豆的淀粉等。术语“淀粉”还包括化学或物理改性的淀粉并且可以提及，例如取代度为0.2到2.5的淀粉酯、羟丙基化淀粉、和用脂肪链改性的淀粉。淀粉也可以是以变构或胶凝形式使用。
在尤其优选的基于淀粉的共混物薄膜中，该淀粉在聚合物基体中作为共-连续相或作为分散相存在。在后一种情况下，该淀粉以尺寸小于1μm，优选小于0.6μm的颗粒形式分散。
目前，多数情况下，有区分的废物收集使用可生物降解的袋子来进行，特别是如果采用基于淀粉的薄膜来生产这些袋子时，它们由于材料的亲水性而能够失水。
根据本发明的衍生自可生物降解的均匀薄膜的袋子，尤其是当没有放置在密闭容器内部时，在7天以内，优选4天以内，以废物本身计，能够降低有机废物15wt％以上，优选20％以上，其中该薄膜具有10到40μm的厚度和大于950g30μm/m224h，优选大于1000g 30μm/m224h，甚至更优选＞1100g30μm/m224h的透水性。
已经发现，当薄膜具有4000g30μm/m224h以上的透气性时，其不再适合用于生产根据本发明的袋子。该透气性优选为低于3000g30μm/m224h，甚至更优选低于2500g30μm/m224h。
为了测试袋子的性能，可以用锯屑将袋子充满，向该锯屑添加完全能被该锯屑本身所吸收的水(通常大约20％锯屑和80％水)然后静置在栅格上，其中网孔宽到足以允许该袋子的底部向下也能曝气。该袋子可以放置在温度为23℃、RH为55％的环境中，并且可以通过称重测量重量损失。
具有较高的表面积/体积的袋子尤其适用于此目的。体积为5到40l，优选10到30l的袋子因此尤其适用于此目的。透气性有时在用于无区分的废物收集的较大袋子中也可以是有用的，因为它允许由于废物发热量的增加而损失一定量的水。
本发明不但包括由亲水性足以达到薄膜透水性值＞950g30μm/m224h的材料制成的可生物降解的袋子，而且包括由较不透气的薄膜制成的袋子，所述薄膜通过微成孔方法经由激光或当有无机或有机填料时经由拉伸来使透气性水平达到950g30μm/m224h或更高，所述方法能够形成微孔。所用的术语“微孔”是指在常压下使得薄膜可透水蒸汽但是基本上不透液态水的孔。由基于淀粉的薄膜制成的袋子是尤其优选的，因为它们的特征在于甚至在室温下也具有良好的生物降解能力(所谓的“家用可堆肥性”)。
根据本发明的基于淀粉的薄膜必须基于总组成以20％到90％，更优选25％到60％的量包含热塑性淀粉。与淀粉具有良好相容性的熔点为60℃到150℃的不溶于水(吸水率低于5％，优选低于2％)的热塑性聚合物是另一种主要组分。相同的聚合物可以是通过微成孔方法获得的袋子的基础原材料。
机械性能必须足以满足应用。这是指对25-30μm的薄膜在23℃和55％的RH下测量的拉伸性能来说，极限拉伸强度大于16MPa，模量＞50MPa，极限伸长率＞300％；并且优选极限拉伸强度大于22MPa，模量＞100MPa，极限伸长率＞350％。
具体实施方案实施例1将包含-36.4％淀粉Globe 03401 Cerestar、-50％Ecoflex(BASF)、-13.6％甘油、-0.2份Erucamide的组合物加入双螺杆挤出机OMC(D＝50mm，L/D＝36)中，该挤出机在以下条件下运转并且脱气到获得低于1％的最终含水量温度分布曲线60/140/175/180×4/155×2；转速300rpm。
将所得的颗粒供应给Ghioldi制膜机(D＝40mm，L/D＝30)，该制膜机在以下条件下运转温度分布曲线120/135/145×7；转速64rpm。获得透气性为1460g30μm/m224h(根据ASTM E96-90)的薄膜。
用所述薄膜生产具有各种体积的袋子。
然后将从均匀批料中随机取样的三个袋子用于以下测试。
在适合的容器中以1∶4的质量比制备锯屑和水的混合物。然后用所制备的潮湿的锯屑充满袋子。表1示出了根据袋子体积(表示两种典型的工业袋子尺寸)的填充载荷。根据不同体积的袋子，待使用的锯屑-水混合物的量必须按比例变化。
例如，如果袋子具有等于15升的体积，锯屑-水混合物的重量必须等于
表1
在填充之后，使用与袋子一起提供的带子或使用一根绳子在离开口处大约5cm的地方封闭该袋子。然后将该袋子静置在栅格上，该栅格具有由金属或塑料线制成的边长为1.5cm到5cm的孔。然后，该栅格悬挂离地面至少5cm。在温度为23℃(±2)、RH为55％(±2)的环境中进行该试验。此外，在试验开始时和7天之后称重这些袋子。
每个袋子初始重量T0和最终重量Tf之间的差值测定为D＝(T0-Tf)，并且也测定各个差值的平均值DmDm＝1/3∑1.3D在整个试验期间这些袋子保持完整无损，并且Dm与D之间的偏差不超过10％。
重量损失值在表2和3中给出。
表2
表3
实施例2(对比)采用以下组合物重复实验1-28.0％淀粉Globe 03401 Cerestar-65.7％Ecoflex(BASF)-6.0％甘油-0.3％份Erucamide获得透气性为850g30μm/m224h(根据ASTM E96-90)的薄膜。采用所述薄膜生产厚度为20μm、体积为10l的袋子。重复实施例1的试验，在7天之后检测的重量损失平均值为157.3g，对应于大约10.48％的重量损失％。
权利要求
1.由透气性可生物降解的均匀薄膜制成的袋子，所述薄膜的厚度为10到40μm和透水性大于950g 30μm/m224h。
2.根据权利要求1的袋子，其中所述透气性可生物降解的均匀薄膜的透水性大于1000g 30μm/m224h。
3.根据权利要求1的袋子，其中所述透气性可生物降解的均匀薄膜的透水性大于1100g 30μm/m224h。
4.根据上述权利要求中任一项的袋子，其中所述透气性可生物降解的均匀薄膜包含淀粉。
5.根据权利要求4的袋子，其中淀粉的用量为总组成的20wt％到90wt％。
6.根据权利要求5的袋子，其中淀粉的用量为总组成的25％到60％。
7.根据权利要求4的袋子，其中所述淀粉与熔点为60℃到150℃的热塑性聚合物共混。
8.根据权利要求4的袋子，其中所述淀粉与二酸-二醇型脂族-芳族聚酯共混。
9.根据权利要求1的袋子，其中所述透气性可生物降解的均匀薄膜包含微孔。
10.根据权利要求1的袋子，其中所述透气性可生物降解的均匀薄膜的透水性小于4000g 30μm/m224h。
全文摘要
由厚度为10到40μm和透水性大于950g30μm/m
文档编号B65D65/46GK1946777SQ200580012265
公开日2007年4月11日 申请日期2005年4月7日 优先权日2004年4月9日
发明者C·巴斯蒂奥利, G·戴尔特里蒂希, R·庞蒂, M·托森 申请人:诺瓦蒙特股份公司