CN1740063A - 一种可生物降解的塑料容器及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种可生物降解的塑料容器及其制备方法，所述的可生物降解的塑料容器通过将干燥后的生物降解塑料母料与聚烯烃树脂、色母料、分散增塑剂、助降解剂、吸湿剂混合、成型得到。其制备步骤包括物料配置步骤和加工成型步骤，其中加工成型又包括一般形体制品的中空成型、注射成型方法以及特殊形体制品的成型方法。本发明所述的可生物降解的塑料容器具有环保、美观、耐用、制备方法简单、所得制品废品率低等优点，具有很强的推广性。
Description
技术领域
本发明涉及一种可生物降解的塑料，特别是涉及一种可生物降解的塑料容器及其制备方法。
背景技术
目前，已公开的可生物降解塑料制品主要有：餐盒、农业用、生活用薄膜制品、发泡制品等，这些制品很好地解决了环境污染、原料可再生、能源节约等问题。但是目前国内外生产使用的塑料容器如：桶、瓶、杯、罐大多数是由高分子聚烯烃树脂制成，其仍为不可降解的塑料制品。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可生物降解的塑料容器；本发明的另一目的在于提供上述可生物降解的塑料容器的制备方法。
为了实现上述目的，本发明是以如下技术方案实现的：一种可生物降解的塑料容器，该塑料容器通过将干燥后的生物降解塑料母料100份与聚烯烃树脂0～100份、色母料0～12份、分散增塑剂0～3份、助降解剂0～2份、吸湿剂4～12份混合、成型得到，其中份数按重量份计。
所述的生物降解塑料母料为市场上公开售出的一种或两种淀粉基生物降解塑料母料，其主要成份包括淀粉、聚酯、改性剂、偶联剂、分散剂、增塑剂等，其制备方法主要为淀粉细化、脱水、混合塑炼、挤出成型等。
所述的聚烯烃树脂为高密度聚乙烯(HDPE)、中密度聚乙烯(MDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、线性低密度聚乙烯(LLDPE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)中的一种或两种。
所述的色母料为市场上公开售出的，其由大红粉、黄丹、钛白粉、钛菁绿、酞菁蓝、炭黑等颜料为主，这些颜料按20％-80％比例经研磨或双螺杆挤出均匀地分散到树脂中而制得颜色颗粒，美国称之为颜料浓缩物(Pigment Concentration)或颜料制备物(Pigment Preparation)。
所述的分散增塑剂为聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、氧化聚乙烯、液体石蜡等中的一种或两种。
所述的助降解剂为可控降解添加剂、光降解剂中的一种或两种，如玉米油、葵花籽油、环氧大豆油、硬酯酸锰、硬酯酸铁等。
所述的吸湿剂为本发明人已申请的发明专利(专利申请号：2003101031206)中所述的消湿剂，其制备方法为(各组分按重量份计)：将固体无机氧化物(MgO、ZnO、CaO、BaO等碱金属氧化物)100份置于高低混合机中，再加入润滑剂(液态石蜡、高沸点溶剂油、低分子聚烯烃蜡、二辛酯中的一种或两种)总量为3～30份的一部分进行高速混合至机温升至80℃～95℃，停止高混，加入由剩余的润滑剂与偶联剂(硅烷偶联剂、铝酸偶联剂、钛酸酯偶联剂中的一种)1～12份相容的混合液，低速混合12～18分钟，再加入稳定剂(硬脂酸、可溶性硬脂酸盐中的一种或两种)1～15份后低混3～8分钟出锅，将所得的物料即置于冷混机中并加入交联剂(低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、乙烯醋酸乙烯酯中的一种或两种)10～100份搅拌均匀并冷却至50℃～70℃；将所得混合料倒入同向高长径比双排气的双螺杆挤出机中塑炼挤出造粒，塑炼温度为80℃～160℃、主电机电流为额定电流的70％～95％，机内压力为4～10MPa。
上述可生物降解的塑料容器的制备方法包括以下步骤：
(一)物料配置步骤，包括：
1、干燥：将100份淀粉基生物降解塑料母料置于旋风式干燥机中干燥2～4小时，控制干燥温度为100℃～130℃。
2、混合：将上述已干燥的淀粉基生物降解塑料母料与聚烯烃树脂0～100份、色母料0～12份、分散增塑剂0～3份、助降解剂0～2份、吸湿剂4～12份分别加入到低速混合机中混合至均匀。
(二)加工成型步骤，包括：
A、一般形体的成型：
1、中空成型的方法
(1)挤出：将(一)物料配置步骤中已混合好的物料加入到挤出机的料斗中，通过挤出机的熔融塑化和已设定的圆模将已相融成一体的熔融料挤出成圆管。挤出机的工艺温度控制在约130℃～170℃。
(2)成型：将尚在熔融状况的圆管导入已设计成一定形状的模具中，将模具闭合，并同时吹入高压空气使之按已设定的模具成型，同时对模具冷却使之定型，而后开启模腔得到已定型的制品。
2、注塑成型的方法
(1)注射：将(一)物料配置步骤中已混合好的物料加入到注射机的料斗中，通过注射机的加热熔融和注射螺杆的往复运动，使物料相融成一体，并经喷嘴喷进成型机中的模腔中，注射机的工艺温度控制在约140℃～200℃。
(2)成型：在注射前将要成型的模具闭合并与喷嘴连接，根据注入模腔的物料饱满程度调节注塑量，同时对模腔进行冷却定型，而后开启模腔，得到制品。
B、在一般形体成型方法的基础之上的特殊形体的成型：
1、液位线的制作：由于淀粉基生物降解塑料母料多为不透明的物料，为此成型的制品也多为不透明体，这样对内容物的观测不便。为此我们在挤出圆管的模头前或注射喷嘴前增设一个物料分配器和一台供透明物料挤出的小型挤出机或注射机，在分配器上设置供透明物料通过供料一边的小通道，从而在挤出或注射成物料管条时，就将在物料管条上产生一道透明线，成型后在透明线旁印刷容积标识线，在制品上留下一道可视内部液位面的观测窗。
2、双层双色复合制品：由于某些被包装的物品对淀粉基生物降解塑料母料具有敏感反应，为此为使这些物品也能被很好地包装，我们在挤出或注射成物料管条的模头前同样增设一个物料分配器和一台供纯聚烯烃树脂挤出或注射的小型挤出机或注射机，在分配器上设置供纯聚烯烃树脂通过物料内面的通道，与外面淀粉基生物降解料在制品成型时双层复合，使挤出或注射成型时就在制品内壁产生一层纯聚烯烃树脂物料层，定型后就使制品成为双层容器，这样隔离淀粉基生物降解塑料母料与内容物的直接接触，同时也有利于容器封口性能提高。
本发明的一种可生物降解的塑料容器具有可降解、环保、用可再生资源替代不可再生能源的优点，其美观性和耐用性均可与已知的聚烯烃树脂塑料容器相媲美；本发明的一种可生物降解的塑料容器的制备方法简单，易操作，所得制品废品率低，具有很强的推广性。
具体实施方式
在本发明如下实施例中使用的生物降解塑料母料、色母料、分散增塑剂、助降解剂等可以根据需要从市售产品中选择。实施例中的“份”均为重量份。
实施例1：将100份淀粉基生物降解塑料母料置于旋风式干燥机中干燥2小时，然后加吸湿剂4份，在低速混合机中混合至均匀，将已混合好的物料加入到挤出机的料斗中，通过挤出机的熔融塑化和已设定的圆模将已相融成一体的熔融料挤出成圆管。挤出机的工艺温度为：一组130℃，二组135℃，三组140℃，四组145℃，五组150℃。将尚在熔融状况的圆管导入一中空瓶形状的模具中，将模具闭合，并同时吹入高压空气使之按已设定的模具成型，同时通入冷却水对模具冷却使之定型，而后开启模腔取出已定型的成品，再经修整，包装成产品。
实施例2：将100份淀粉基生物降解塑料母料置于旋风式干燥机中干燥2小时，然后加吸湿剂4份，在低速混合机中混合至均匀，将已混合好的物料加入到主挤出机的料斗中，将一透明PP料加入到次挤出机中，主挤出机将已熔融塑化物料通过已设定的分配器会同次挤出机将已相融成一体的熔融料挤出到有液位线刻度的模腔中(主挤出机的工艺温度为：一组130℃，二组135℃，三组140℃，四组145℃，五组150℃。次挤出机的工艺温度为：一组190℃，二组215℃，三组230℃，四组245℃，五组250℃)，并同时吹入高压空气使之按已设定的模具成型，同时通入冷却水对模具冷却使之定型，而后开启模腔取出已定型的成品，再经修整，印刷标识，包装出厂。
实施例3：将100份淀粉基生物降解塑料母料置于旋风式干燥机中干燥2小时，然后加吸湿剂4份，在低速混合机中混合至均匀，将已混合好的物料加入到主挤出机的料斗中，将95％PP料加5％色母料混合均匀后加入到次挤出机中，主挤出机将已熔融塑化物料通过已设定的分配器会同次挤出机将已相融成一面一层的熔融料通过已设定的圆模头挤出成泡膜(主挤出机的工艺温度为：一组130℃，二组135℃，三组140℃，四组145℃，五组150℃。次挤出机的工艺温度为：一组190℃，二组215℃，三组230℃，四组245℃，五组250℃)，并同时导入一中空瓶形状的模具中，吹入高压空气使之按已设定的模具成型，同时通入冷却水对模具冷却使之定型，而后开启模腔取出已定型的成品，再经修整，印刷标识，包装即成双层双色中空容器。
实施例4：将100份淀粉基生物降解塑料母料置于旋风式干燥机中干燥2小时，然后加吸湿剂4份，在低速混合机中混合至均匀，将已混合好的物料加入到注射机的料斗中，通过注射机将已相融成一体的熔融料注入已设定的模具中。注射机的工艺温度为：一组150℃，二组155℃，三组160℃，四组165℃，五组170℃，同时通入冷却水对模具冷却使之定型，而后开启模腔取出已定型的成品，再经修整，包装成产品。
实施例5：将100份淀粉基生物降解塑料母料置于旋风式干燥机中干燥2小时，然后加高密度聚乙烯树脂100份，色母料10份，分散增塑剂2份，助降解剂1份，吸湿剂10份。在低速混合机中混合至均匀，将已混合好的物料加入到挤出机的料斗中，通过挤出机的熔融塑化和已设定的圆模将已相融成一体的熔融料挤出成圆管。挤出机的工艺温度为：一组140℃，二组145℃，三组150℃，四组155℃，五组160℃。将尚在熔融状况的圆管导入一中空瓶形状的模具中，将模具闭合，并同时吹入高压空气使之按已设定的模具成型，同时通入冷却水对模具冷却使之定型，而后开启模腔取出已定型的成品，再经修整，包装成产品。
实施例6：将100份淀粉基生物降解塑料母料置于旋风式干燥机中干燥2小时，然后加高密度聚乙烯树脂100份，色母料10份，分散增塑剂2份，助降解剂1份，吸湿剂10份。在低速混合机中混合至均匀，将已混合好的物料加入到注射机的料斗中，通过注射机将已相融成一体的熔融料注入已设定的模具中。注射机的工艺温度为：一组160℃，二组165℃，三组170℃，四组175℃，五组180℃，同时通入冷却水对模具冷却使之定型，而后开启模腔取出已定型的成品，再经修整，包装成产品。
实施例7：将100份淀粉基生物降解塑料母料置于旋风式干燥机中干燥2小时，然后加高密度聚乙烯树脂50份，色母料7份，分散增塑剂1.5份，助降解剂1份，吸湿剂8份。在低速混合机中混合至均匀，将已混合好的物料加入到挤出机的料斗中，通过挤出机的熔融塑化和已设定的圆模将已相融成一体的熔融料挤出成圆管。挤出机的工艺温度为：一组135℃，二组140℃，三组145℃，四组150℃，五组155℃。将尚在熔融状况的圆管导入一中空瓶形状的模具中，将模具闭合，并同时吹入高压空气使之按已设定的模具成型，同时通入冷却水对模具冷却使之定型，而后开启模腔取出已定型的成品，再经修整，包装成产品。
实施例8：将100份淀粉基生物降解塑料母料置于旋风式干燥机中干燥2小时，然后加高密度聚乙烯树脂50份，色母料7份，分散增塑剂1.5份，助降解剂1份，吸湿剂8份。在低速混合机中混合至均匀，将已混合好的物料加入到注射机的料斗中，通过注射机将已相融成一体的熔融料注入已设定的模具中。注射机的工艺温度为：一组155℃，二组160℃，三组165℃，四组170℃，五组175℃，同时通入冷却水对模具冷却使之定型，而后开启模腔取出已定型的成品，再经修整，包装成产品。
实施例9：将100份淀粉基生物降解塑料母料置于旋风式干燥机中干燥2小时，然后加聚丙烯树脂20份，色母料6份，分散增塑剂1份，助降解剂0.7份，吸湿剂6份。在低速混合机中混合至均匀，将已混合好的物料加入到挤出机的料斗中，通过挤出机的熔融塑化和已设定的圆模将已相融成一体的熔融料挤出成圆管。挤出机的工艺温度为：一组140℃，二组145℃，三组150℃，四组155℃，五组160℃。将尚在熔融状况的圆管导入一中空瓶形状的模具中，将模具闭合，并同时吹入高压空气使之按已设定的模具成型，同时通入冷却水对模具冷却使之定型，而后开启模腔取出已定型的成品，再经修整，包装成产品。
实施例10：将100份淀粉基生物降解塑料母料置于旋风式干燥机中干燥2小时，然后加聚丙烯树脂20份，色母料6份，分散增塑剂1份，助降解剂0.7份，吸湿剂6份。在低速混合机中混合至均匀，将已混合好的物料加入到主挤出机的料斗中。将一透明PP料加入到次挤出机中，主挤出机将已熔融塑化物料通过已设定的分配器会同次挤出机将已相融成一体的熔融料挤出到有液位线刻度的模腔中(主挤出机的工艺温度为：一组145℃，二组150℃，三组155℃，四组160℃，五组165℃；次挤出机的工艺温度为：一组190℃，二组215℃，三组230℃，四组245℃，五组250℃)，并同时吹入高压空气使之按已设定的模具成型，同时通入冷却水对模具冷却使之定型，而后开启模腔取出已定型的成品，再经修整，印刷标识，包装出厂。
实施例11：将100份淀粉基生物降解塑料母料置于旋风式干燥机中干燥2小时，然后加聚丙烯树脂20份，色母料6份，分散增塑剂1份，助降解剂0.7份，吸湿剂6份。在低速混合机中混合至均匀，将已混合好的物料加入到主注射机的料斗中，将95％PP料加5％色母料混合均匀后加入到次注射机中，主注射机将已熔融塑化物料通过已设定的分配器会同次注射机将已熔融的物料通过已设定的流道注射到模具中(主注射机的工艺温度为：一组170℃，二组175℃，三组180℃，四组185℃，五组190℃；次注射机的工艺温度为：一组190℃，二组215℃，三组230℃，四组245℃，五组250℃)，同时通入冷却水对模具冷却使之定型，而后开启模腔取出已定型的成品，再经修整，印刷标识，包装即成双色注塑制品。
实施例12：将100份淀粉基生物降解塑料母料置于旋风式干燥机中干燥2小时，然后加聚丙烯树脂20份，色母料6份，分散增塑剂1份，助降解剂0.7份，吸湿剂6份。在低速混合机中混合至均匀，将已混合好的物料加入到主注射机的料斗中，将95％PP料加5％色母料混合均匀后加入到次注射机中，主注射机将已熔融塑化物料通过已设定的分配器会同次注射机将已熔融的物料通过不同的流道注射到特别设计的模具中(主注射机的工艺温度为：一组170℃，二组175℃，三组180℃，四组185℃，五组190℃；次注射机的工艺温度为：一组190℃，二组215℃，三组230℃，四组245℃，五组250℃)，同时通入冷却水对模具冷却使之定型，而后开启模腔取出已定型的成品，再经修整，印刷标识，包装即成双层双色注塑制品。
实施例13：将100份淀粉基生物降解塑料母料置于旋风式干燥机中干燥2小时，然后加聚丙烯树脂100份，色母料10份，分散增塑剂2份，助降解剂1份，吸湿剂10份。在低速混合机中混合至均匀，将已混合好的物料加入到挤出机的料斗中，通过挤出机的熔融塑化和已设定的圆模将已相融成一体的熔融料挤出成圆管。挤出机的工艺温度为：一组150℃，二组155℃，三组160℃，四组165℃，五组170℃。将尚在熔融状况的圆管导入一中空瓶形状的模具中，将模具闭合，并同时吹入高压空气使之按已设定的模具成型，同时通入冷却水对模具冷却使之定型，而后开启模腔取出已定型的成品，再经修整，包装成产品。
实施例14：将100份淀粉基生物降解塑料母料置于旋风式干燥机中干燥2小时，然后加聚丙烯树脂100份，色母料10份，分散增塑剂2份，助降解剂1份，吸湿剂10份。在低速混合机中混合至均匀，将已混合好的物料加入到注射机的料斗中，通过注射机将已相融成一体的熔融料注入已设定的模具中。注射机的工艺温度为：一组180℃，二组185℃，三组190℃，四组195℃，五组200℃，同时通入冷却水对模具冷却使之定型，而后开启模腔取出已定型的成品，再经修整，包装成产品。
实施例15：将100份淀粉基生物降解塑料母料置于旋风式干燥机中干燥2小时，然后加聚丙烯树脂50份，色母料7份，分散增塑剂1.5份，助降解剂1份，吸湿剂8份。在低速混合机中混合至均匀，将已混合好的物料加入到挤出机的料斗中，通过挤出机的熔融塑化和已设定的圆模将已相融成一体的熔融料挤出成圆管。挤出机的工艺温度为：一组145℃，二组150℃，三组155℃，四组160℃，五组165℃。将尚在熔融状况的圆管导入一中空瓶形状的模具中，将模具闭合，并同时吹入高压空气使之按已设定的模具成型，同时通入冷却水对模具冷却使之定型，而后开启模腔取出已定型的成品，再经修整，包装成产品。
实施例16：将100份淀粉基生物降解塑料母料置于旋风式干燥机中干燥2小时，然后加聚丙烯树脂50份，色母料7份，分散增塑剂1.5份，助降解剂1份，吸湿剂8份。在低速混合机中混合至均匀，将已混合好的物料加入到注射机的料斗中，通过注射机将已相融成一体的熔融料注入已设定的模具中。注射机的工艺温度为：一组175℃，二组180℃，三组185℃，四组190℃，五组195℃，同时通入冷却水对模具冷却使之定型，而后开启模腔取出已定型的成品，再经修整，包装成产品。
上述实施例1-16所得制品的生物降解度、耐用性能测试结果如下：
| 实施例号 | 制品性能参数 | |||
| 降解度 | 耐酸性 | 耐碱性 | 脆性 | |
| 实施例1 | 高 | 尚可 | 尚可 | 一般 |
| 实施例2 | 高 | 尚可 | 尚可 | 一般 |
| 实施例3 | 高 | 很好 | 很好 | 一般 |
| 实施例4 | 高 | 尚可 | 尚可 | 一般 |
| 实施例5 | 中等 | 好 | 好 | 一般 |
| 实施例6 | 中等 | 好 | 好 | 一般 |
| 实施例7 | 较高 | 好 | 好 | 一般 |
| 实施例8 | 较高 | 好 | 好 | 一般 |
| 实施例9 | 较高 | 较好 | 较好 | 一般 |
| 实施例10 | 较高 | 较好 | 较好 | 一般 |
| 实施例11 | 较高 | 较好 | 较好 | 一般 |
| 实施例12 | 较高 | 较好 | 较好 | 一般 |
| 实施例13 | 中等 | 好 | 好 | 一般 |
| 实施例14 | 中等 | 好 | 好 | 一般 |
| 实施例15 | 较高 | 较好 | 较好 | 一般 |
| 实施例16 | 较高 | 较好 | 较好 | 一般 |
所得制品的废品率极低，与通用塑料一样。
上述产品参照执行及评判标准为HJBZ 12 2000(环境标志产品技术要求-包装制品)，其中关于降解率的规定为≥15％和≥10％两种；以及企业标准Q/FZDH002-2002(生物降解塑料餐饮具)，其中产品降解性能应符合以下指标之一：降解率≥15％；微生物繁殖级数≥3级。
根据我们对例1和例14(淀粉含量最大和最小的比例品种)检测的降解率结果分别为55％(180天)、22％(45天)，均达到并超过HJBZ 12 2000及Q/FZDH002-2002标准。产品的另一标准特性为卫生性能和承压、跌落试验的物理性能。上述二例的数据分别如下：
| 项目 | 蒸发残渣 | 承压(3kg 10min) | 跌落(0.8m高度) | |||
| 水(95℃30min) | 20％乙醇(60℃30min) | 4％乙酸(60℃30min) | 正己烷(室温1h) | |||
| 标准(日本) | ≤30 | ≤30 | ≤30 | ≤150 | 变形≤5％ | 不破裂 |
| 例1 | 13.5 | 19.5 | 24 | 59 | 变形≤3％ | 完好 |
| 例14 | 7.00 | 5.50 | 11.4 | 19.5 | 变形≤1％ | 完好 |
Claims (5)
1.一种可生物降解的塑料容器，该塑料容器通过将干燥后的生物降解塑料母料100份与聚烯烃树脂0～100份、色母料0～12份、分散增塑剂0～3份、助降解剂0～2份、吸湿剂4～12份混合、成型得到，其中份数均按重量份计。
2.一种可生物降解的塑料容器的制备方法，包括以下步骤：
(一)物料配置步骤，包括：
(1)干燥：将淀粉基生物降解塑料母料置于旋风式干燥机中干燥2～4小时，控制干燥温度为100℃～130℃；
(2)混合：将上述已干燥的淀粉基生物降解塑料母料与聚烯烃树脂、色母料、分散增塑剂、助降解剂、吸湿剂分别加入到低速混合机中混合至均匀；
(二)加工成型步骤，该步骤为中空成型的方法，包括：
A、挤出：将步骤(一)中已混合好的物料加入到挤出机的料斗中，通过挤出机的熔融塑化和已设定的圆模将已相融成一体的熔融料挤出成圆管，挤出机的工艺温度控制在130℃～170℃。
B、成型：将尚在熔融状况的圆管导入已设计成一定形状的模具中，将模具闭合，并同时吹入高压空气使之按已设定的模具成型，同时对模具冷却使之定型，而后开启模腔得到已定型的制品。
3.根据权利要求2所述的可生物降解的塑料容器的制备方法，其中将加工成型步骤替换为包括以下步骤的注塑成型的方法：
A、注射：将步骤(一)中已混合好的物料加入到注射机的料斗中，通过注射机的加热熔融和注射螺杆的往复运动，使物相融成一体，并经喷嘴喷进成型机中的模腔中，注射机的工艺温度控制在140℃～200℃。
B、成型：在注射前将要成型的模具闭合并与喷嘴连接，根据注入模腔的物料饱满程度调节注塑量，同时对模腔进行冷却定型，而后开启模腔，得到制品。
4.根据权利要求2或3所述的可生物降解的塑料容器的制备方法，当需制得可生物降解的塑料容器为具有液位线制品时，在加工成型步骤的基础上增加以下步骤：在挤出圆管的模头前或注射喷嘴前增设一个物料分配器和一台供透明物料挤出的小型挤出机或注射机，在分配器上设置供透明物料通过供料一边的小通道，从而在挤出或注射成物料管条时，就将在物料管条上产生一道透明线，成型后在透明线旁印刷容积标识线，在制品上留下一道可视内部液位面的观测窗。
5.根据权利要求2或3所述的可生物降解的塑料容器的制备方法，当需制得可生物降解的塑料容器为双层双色复合制品时，在加工成型步骤的基础上增加以下步骤：在挤出或注射成物料管条的模头前增设一个物料分配器和一台供纯聚烯烃树脂挤出或注射的小型挤出机或注射机，在分配器上设置供纯聚烯烃树脂通过物料内面的通道，与外面淀粉基生物降解料在制品成型时双层复合，使挤出或注射成型时在制品内壁产生一层纯聚烯烃树脂物料层，定型后使得制品成为双层容器。
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