CN104829872A - 添加型生物分解性组合物制成的产品 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种添加型生物分解性组合物制成的产品，该组合物是将硫酸钠或淀粉材料研磨至1000目以上的粉末状，并加入合成生物分解树脂主原料及助剂材料，混合，后在高低温锅中进行高速搅拌至呈糊状，再至捏合机捏合，再冷却使组合物呈块状，之后直接输送至造粒机进行混炼处理、造粒，且造粒后以水冷进行冷却后，再切粒成型为颗粒状的生物可分解的组合物，最后制成各种可生物分解的产品，如袋体、餐具等。本发明具有耐热温度高、透明度高、成本低及易分解等优点，能达到使用后在自然界中分解、不造成环境污染的目的。

Description

添加型生物分解性组合物制成的产品

技术领域

本发明涉及塑料制品领域，具体而言，涉及添加型生物分解性组合物制成的产品。

背景技术

本领域技术人员为解决塑料制品不可分解的缺点，利用生化科技技术将植物经精炼、发酵、合成等步骤制成可分解性产品，该产品的物理、化学特性与一般塑料的性质接近，因此可取代塑料产品的用途。生物分解材料在制造与使用过程中，必须非常稳定，但是在使用废弃后，又必须在一个合理的时间之内，分解成自然界中普遍存在的生质能(Biomass)、二氧化碳与水。生质能的形成对环境是有益的，因为此过程比焚化更能将碳固定于自然界，而且其可为植物所吸收利用。因而可以采用堆肥方式处理废弃的生物分解材料，使其回归自然界中以便生物循环利用。

目前在各种生物分解材料中，淀粉与合成树脂共混产生的生物分解塑料，成为最具市场竞争优势的生物分解塑料种类，其中聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)等合成树脂为常用的合成材料。由于淀粉本身含有油脂，需作二次加工处理，造成工艺繁琐，取得淀粉的成本过高，并且淀粉与合成树脂共混后产生的成品呈暗雾状，透明度不高，造成视觉上不美观。此类型材料还不易分解，尽管针对淀粉的参量、变性、加工技术、配方、树脂改性等，已有大量的专利文献报道，但共混过程并未从根本上改变这种合成树脂的结构，因此当淀粉快速分解后，残留的合成聚合物相的分解仍然十分的缓慢，所以此种成份的生物分解塑料，很难克服零污染、无法回收等缺点，同时也无法取得生物分解检测标准的认证许可。

因此，如何解决目前生物分解材料制作工艺的繁琐、成本高及不易分解的问题，且对于环境污染、环保作业也无法符合检测标准等缺点，已经成为本领域研究人员亟欲研究改善的方向。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明可提高产品的耐热温度，简化制作工艺，提高产品的透明度，降低成本，使产品易于分解、不造成环境污染。

本发明的主要目的在于该组合物是将细化的硫酸钠材料或淀粉与合成生物分解树脂主原料及助剂材料混合，然后在高低温锅中高速搅拌至呈糊状，再用捏合机捏合后，冷却使组成物质呈块状后，直接输送至造粒机进行混炼处理、造粒，且造粒后以水冷方式进行冷却后，再切粒成型为颗粒状结构的生物可分解的组合物，再制成各种能生物分解的预定结构的产品，如袋体或餐具等，这些产品具有耐热温度高、透明度高、成本低及易分解等特点，达到了使用后在自然界中分解、不造成环境污染的目的。

本发明的次要目的在于该组成物质中细化硫酸钠或淀粉占10-80％重量百分比，并被研磨至1000目以上的粉末；而合成生物分解树脂主原料约占10-60％重量百分比，可为聚琥珀酸丁烯酯(PBS，polybutylene succinate)；助剂可选用石蜡、氧化蜡、亲和剂、偶联剂、硬脂酸钙、二丁醇、乙酸乙酯、硅酸盐或山梨醇等，偶联剂可为各种硅烷(如有机硅烷)或有机过氧化物(如过邻苯二甲酸二丁酯)，亲和剂可选用甘油。

本发明的另一目的在于该组成物质以10-80％重量百分比的细化硫酸钠材料或淀粉、10-60％重量百分比的合成生物分解树脂主原料及10-15％重量百分比的助剂材料，在高低温锅中以转速1000-2800转/分钟(rpm/min)，在搅拌温度100-160℃(较佳温度约为125℃)中，高速搅拌5-10分钟，将各种原料搅拌呈糊状，再在捏合机捏合后，取出以电风扇冷却，冷却后的组成物质呈块状，再直接输送(以单螺杆输送带)至造粒机(双螺杆挤塑机)进行混炼造粒，混炼的处理温度为120-220℃(较佳温度约为125℃)，处理压力约为5-20MPa，处理时间则约为3-12分钟，再将造粒后的组成物质进行水冷方式冷却，再切粒成型为颗粒状结构，形成添加型生物分解性的组合物。

本发明的另一目的在于该生物分解组成物质可添加到塑料原料中，制成生物可分解性的塑料制品，如塑料袋、塑料餐具(碗、盘、杯、筷、汤匙、刀、叉、餐盒或餐盘等)、吸管或盒体等各种产品，可以提高产品的耐热温度(如原耐热温度60℃，可提升至80-100℃以上)、提升产品的透明度(降低产品雾化程度)、减少塑料用料降低成本、达到良好的分解效果不造成环境污染等优点，最终符合ISO14855-1的规范。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，以下将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为本发明组合物的材料组成的示意图；

图2为本发明提供的餐具的立体图；

图3为本发明提供的袋体的立体图；

附图标记：

1-组合物，11-细化硫酸钠或淀粉，12-生物分解树脂主原料，13-助剂，14-组成物质，2-餐具，3-袋体。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

如图1-3所示，分别为本发明组合物的材料组成的示意图、餐具的立体外观图、袋体的立体外观图，由图中可以清楚看出，本发明的生物分解性组合物1系包括细化硫酸钠或淀粉11、合成生物分解树脂主原料12及助剂13材料，其中：

该组合物1是先将重量百分比为10-80％的细化硫酸钠或淀粉11研磨至1000目以上的粉末状，再加入重量百分比为10-60％的合成生物分解树脂主原料12、重量百分比为10-15％的助剂13材料，透过加工混合成组成物质14，再将组成物质14在高低温锅中，以搅拌温度约为100-160℃的温度中，透过转速为1000-28000转/分钟(rpm/min)进行高速搅拌处理，搅拌时间约为5-10分钟，将组合物搅拌至呈糊状出锅后，再在捏合机捏合后，且利用电风扇予以冷却使组成物质14呈块状，再直接以输送带输送至造粒机，将组成物质14在造粒机中进行混炼处理、造粒，混炼之处理温度约为120-220℃、处理压力约为50-20MPa、处理时间则为3-12分钟，进行混炼造粒后，采用水冷方式处理并透过电风扇进行冷却后，再切粒成型为颗粒状结构的组合物1。

而上述组合物1的各材料在高低温锅中进行搅拌时，最佳的搅拌温度约为125℃；且混炼处理时之最佳处理温度则约为125℃，在高温、高压、高剪切力作用下，进行充分共混、均质的混炼，以使部分支链基团产生聚合反应，则经造粒成型而得白色产品粒，因生物分解性组合物1具有溶于水的特性，在混炼处理过程中，具有良好的兼容性，有助于混炼的处理，混炼呈柔软的块状。

至于上述合成生物分解树脂主原料12，可为聚琥珀酸丁烯酯(PBS，polybutylene succinate)材料，至于助剂13材料则可为石蜡、氧化蜡、亲和剂、偶联剂、硬脂酸钙、二丁醇、乙酸乙酯、硅酸盐或山梨醇等，且偶联剂可为各种硅烷(如有机硅烷)或有机过氧化物(如过邻苯二甲酸二丁酯)，所使用的亲和剂则可为甘油。

另外，制成的生物分解性组合物1，可以添加至聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)等塑料原料中，例如：30％的生物分解性组合物1、70％的塑料原料(或40％的生物分解性组合物1、60％的塑料原料等，可依据制造者的需求而予以调整)，这样就可以制成生物可分解性的预定结构的塑料产品，如塑料的袋体2、塑料餐具3(碗、盘、杯、筷、汤匙、刀、叉、餐盒或餐盘等)、吸管或盒体等各种产品，并可以提高产品的耐热温度(如原耐热温度60℃，可提升至80-100℃以上)、且提升产品的透明度(降低产品雾化程度)、减少塑料用料降低成本、达到良好的分解效果、不造成环境污染等优点，符合环保材质规范中可分解的材料性质。

另外，本发明的生物分解性组合物1，包括重量百分比为10-80％的细化硫酸钠或淀粉11、重量百分比为10-60％的合成生物分解树脂主原料12、重量百分比为10-15％的助剂13材料；所采用的合成生物分解树脂主原料12为主链含有酯基，侧酯基、羟基(-OH)、羧基或酮基等官能团的合成生物分解聚合物的混合物，如聚琥珀酸丁烯酯(PBS)等；而所使用的助剂13则可为石蜡、氧化蜡、硬脂酸钙、二丁醇、乙酸乙酯、硅酸盐、山梨醇、亲和剂或偶联剂等；其中的偶联剂可为各种硅烷(有机硅烷)或有机过氧(过邻苯二甲酸二丁酯)，而所使用的亲和剂可为甘油。

本发明添加型生物分解性组合物1制成的产品，可搭配各种塑料原料(PE、PP、PS、ABS等)，制成预定结构的塑料制品(如塑料袋体2、塑料餐具3等)，而在产品用完成为废弃物时，则产品废弃物在自然环境下，随着时间分解性逐渐提高，最后回归自然，不仅减少对环境的污染，可减少塑料的用量，降低成本，且能逐步取代既有的塑料制品，减少无法分解的塑料产品数量，降低对环境造成的污染程度，最终可符合ISO14855-1的规范之环保诉求。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，不能局限本发明的专利范围，本发明的添加型生物分解性组合物制成的产品，是由细化硫酸钠或淀粉11材料与合成生物分解树脂主原料12、助剂13材料等混合，经过高低温锅的高速搅拌后，再至捏合机捏合后，直接输送至造粒机(双螺杆挤塑机)进行混炼、造粒，以制成生物分解性组合物1，并予以适量添加入塑料原料中，制成预定结构的各式塑料产品的袋体3或餐具2等，均可达到产品的耐热温度高、制作简单、透明度提升、成本降低、易于分解及不造成环境污染等目的，并可制成各种高分解性的塑料产品(如塑料袋体2、各式餐具3或盒体等)，进而在使用后可以通过生物自然分解，符合环保材质规范中可分解材料之特性，最终符合ISO14855-1的规范，因此只要可以达到上文所述的效果的结构、装置皆应受本发明所涵盖，上述简易修饰及等效结构变化，均应同理包含于本发明范围内。

本发明主要针对添加型生物分解性组合物制成的产品的设计，为由合成生物分解树脂主原料与细化硫酸钠或淀粉、助剂等，进行高速搅拌、破碎、混炼后，制成生物分解性组合物，而后适量添加入塑料原料中，以达到提高塑料产品的耐热、透明度、可分解性、精简制程及降低成本的目的，并在使用后易于分解不会造成环境污染、符合环保诉求，最终符合ISO14855-1的规范，使生物分解性组合物与塑料原料结合，减少塑料原料的使用量。

尽管已用具体实施例来说明和描述了本发明，然而应意识到，在不背离本发明的精神和范围的情况下可以作出许多其它的更改和修改。因此，这意味着在所附权利要求中包括属于本发明范围内的所有这些变化和修改。

Claims (9)

1.一种添加型生物分解性组合物制成的产品，其特征在于，向细化的硫酸钠或淀粉材料加入合成生物分解树脂主原料及助剂材料，经加工冷却后成型呈块状，并经造粒后以水冷进行冷却，再成型为供生物分解的颗粒状组合物，以所述颗粒状组合物为原料制成预定结构的产品。

2.根据权利要求1所述的添加型生物分解性组合物制成的产品，其特征在于，所述预定结构的产品为袋体、餐具、吸管或盒体中的一种或多种；优选地，所述餐具为碗、盘、杯、筷、汤匙、刀、叉、餐盒或餐盘中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的添加型生物分解性组合物制成的产品，其特征在于，所述细化的硫酸钠或淀粉材料采用以下方法制得：将硫酸钠或淀粉研磨至1000目以上粉末状；所述细化的硫酸钠或淀粉、所述合成生物分解树脂主原料、所述助剂材料的重量百分比分别为：10-80％、10-30％、10-15％。

4.根据权利要求1所述的添加型生物分解性组合物制成的产品，其特征在于，所述加工冷却后成型呈块状、并经造粒后以水冷进行冷却、再成型为供生物分解的颗粒状组合物的具体方法为：

在高低温锅中高速搅拌至呈糊状，再用捏合机捏合，并冷却使组合物呈块状，再直接输送至造粒机进行混炼处理、造粒，且造粒后以水冷进行冷却后，再切粒成型为颗粒状结构的组合物。

5.根据权利要求1所述的添加型生物分解性组合物制成的产品，其特征在于，所述合成生物分解树脂主原料为聚琥珀酸丁烯酯。

6.根据权利要求1所述的添加型生物分解性组合物制成的产品，其特征在于，所述助剂材料系为石蜡、氧化蜡、亲和剂、偶联剂、硬脂酸钙、二丁醇、乙酸乙酯、硅酸盐或山梨醇中的一种或多种；优选地，所述偶联剂系为有机硅烷或有机过氧化物；优选地，所述亲和剂为甘油；优选地，所述有机过氧化物为过邻苯二甲酸二丁酯。

7.根据权利要求1所述的添加型生物分解性组合物制成的产品，其特征在于，以所述颗粒状组合物为原料制成预定结构的产品的方法为：将所述颗粒状组合物添加至塑料原料中，制成生物可分解性的预定结构的产品；优选地，所述塑料原料为聚乙烯、聚丙烯或聚苯乙烯。

8.根据权利要求7所述的添加型生物分解性组合物制成的产品，其特征在于，按重量计，所述预定结构的产品包括30-40％的所述颗粒状组合物和60-70％的塑料原料。

9.根据权利要求7所述的添加型生物分解性组合物制成的产品，其特征在于，所述预定结构的产品为袋体、餐具、吸管或盒体中的一种或多种；优选地，所述餐具为碗、盘、杯、筷、汤匙、刀、叉、餐盒或餐盘中的一种或多种。