制备生物可降解材料的方法技术

本发明专利技术涉及生产生物可降解材料的方法，所述生物可降解材料由聚合物和谷物制得，其中谷物用增塑剂在直径D的双螺杆挤出机中加工，经过至少6D的长度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及生产生物可降解材料的方法，所述生物可降解材料由聚合物和粉末 (优选谷物粉末)制得。这些生物可降解材料意在代替传统意义上用于下述应用的合成聚合物材料如包装或薄膜、注塑部件的生产及其他目的。在本专利技术中将术语“生物可降解”理解为意指受到环境因素作用在物质的分子水平(特别是得自微生物代谢过程的酶)的任意生物、物理和/或化学分解。对于生物降解作用已经采纳了很多定义(IS0472-1998，ASTM委员会D20-96，DIN 103. 2-1993)，这取决于标准化生物体，测定生物可降解能力的技术以及降解介质。但是，已经达成的一致意见认为生物降解作用可以定义为在微生物(细菌、酶、真菌)作用下有机物的分解，所述分解产生二氧化碳气体、水、生物团、和/或甲烷。因此可提及标准EN 13432，其定义了对于可利用堆肥和生物降解来回收的包装的要求。所述标准的评估标准如下-用于实验的材料必须包含最少50%的挥发性固体，-标准中鉴定的毒性和危险物质(Zn，Cu，Ni，Cd，Pb，Hg，Cr，Mo，Se，As，Fe)的浓度必须低于标准中所述的临界值，-必须对每个包装材料或每个包装材料的有效的有机成分测定生物可降解能力； 术语“有效的”意指超过该材料干重1 %的任意有机成分，-未确定生物可降解能力的有机成分总比例必须不超过5%，-用于实验的每个材料必须本质上且根本上生物可降解，正如试验室试验所示 (与ISO 14851 1999和14852 :1999 一致)，为了被接受必须与下列标准和水平相一致在有氧环境中，一旦实验材料和对照品(例如纤维素)都达到稳定水平，实验材料的生物降解百分率必须至少达到总量的90%，或者达到适当对照品的最大降解的90%。试验必须持续最多6个月。在有氧环境下，试验周期必须最多2个月并且基于生物沼气产生的生物降解百分比必须超过或者等于适用于实验材料理论值的50%。-用于实验的每个材料必须在对废物处理的生物过程中分解在最多12周的堆肥过程后，用于筛分试验的材料原始干重的最多10%可以形成超过2mm的筛孔尺寸的物质。-最终堆肥必须满足欧洲要求，或不满足前者而满足该堆肥质量的国家要求。各种的标准使得可能确定具体用途的生物可降解能力的特性。因此，在本专利技术中，生物可降解材料被认为是根据以上定义来分解的材料。基于合成聚合物与单独的天然聚合物之间的混合物的生物可降解材料的制备众所周知，所述天然聚合物为淀粉、纤维素、半纤维素、纤维、大麻纤维或其他类型的。专利US 5 095 OM和EP 327 505描述了从合成聚合物和变性淀粉制备的材料。 在EP 327 505中，淀粉预先在130-190°C温度下在5X 105N/m2下变性。也可以用试剂来处理淀粉，所述试剂例如脲或碱金属或碱土金属氢氧化物，如在欧洲专利EP 400 531和EP 494 287中所述，或将其化学前处理，以改变其表面状态和使得其表面疏水。这种类型淀粉的使用特别在专利US 6 007 614和US 5 797 984中描述。DE 102 30 776描述了用山梨醇和甘油与聚酯的混合物增塑的谷物粉末的挤出(段，并且特别在实施例1中)。实施例中提到了双螺杆挤出机的使用但没有说明其性质。US 2006/0043629描绘了通过混合大豆粉末和甘油得到的组合物，该组合物而后与生物可降解聚合物混合(特别参见W093]和W096]段)。所用粉末不是谷物粉末并且因此与本专利技术所用粉末相比在组合物中存在明显不同与存在复杂碳水化合物组合物的谷物粉末相比，大豆粉末更加富含脂类和蛋白质。FR 2 856 405由本申请公司(Applicant Company)申请，并且通过同族专利申请 WO 2004/113433的公开，在本专利申请中讨论。W02004/113433的公开作为对比实施例的■石出。DE 198 02 718 (D4)描述了玉米粉与甘油和生物可降解聚合物的混合物。该混合物都同时生产，其明确了与原设想方法的主题的区别，而原设想在加入聚合物剂之前增塑粉末。本专利技术使用粉末，优选谷物粉末来代替单独的淀粉作为起始材料。该粉末确实包含淀粉但也有其他能影响所得材料品质的化合物，如蛋白质、脂类和其他没有淀粉复杂的糖类。因此，这些其他化合物的存在有可能影响粉末和合成聚合物混合的能力。从粉末制备生物可降解材料在现有技术中也众所周知，正如特别在申请WO 00/14154中描述，其指定特定条件用于将谷物粉末加入聚合物基质。该专利申请特别提到谷物粉末不用任何处理，例如，淀粉的凝胶化或变性或表面修饰，也特别提到不使用增塑齐U，如脲或甘油。申请WO 2004/113433也涉及谷物装料和生物可降解聚合物的混合物。谷物装料相当于使用增塑剂来改变其流变学和热性质而转化的粉末，所述改变是为了使它们的流变学和热性质接近生物可降解聚合物(生产热塑性塑料粉末)。该专利申请因此指定了混合粉末和增塑剂的条件。该专利申请的图6代表了用于制备热塑性塑料粉末(TPF)的双螺杆挤出机的螺杆的外形的实施例。因此，当该产品与生物可降解聚合物一起使用时，WO 2004/113433只涉及粉末和增塑剂之间的混合物，而没有研究所得结果。本申请公司已经发现WO 2004/113433所描述的用于混合粉末和增塑剂的条件并不可能得到如此转化的粉末和生物可降解聚合物之间的最优混合。因此，从根据WO 2004/113433所描述的方法得到的生物可降解材料所生产的产品(薄膜)并没有适合的机械性能。本专利技术因此涉及从粉末和至少一种生物可降解聚合物，其包含如下的步骤a)为了得到转化的粉末，通过增塑剂的作用转化所述的粉末，在双螺杆挤出机中进行、每个螺杆显示同样的直径D的所述步骤a)，其特征在于将增塑剂加入粉末中的所述步骤a)经过至少6倍于螺杆直径(6XD)的长度而进行。优选的，该加入在连续长度下进行，也就是说在加入过程中混合物没有弛豫的阶段。因此这样得到的生物可降解材料可被称为“复合物(compound) ”，预计在其他聚合物存在或缺少下将其重加工，以得到在W02004/113433或WO 2008/003671中描述的生物可降解产物。其通常以颗粒的形式提供。因此，该生物可降解材料可与生物可降解聚合物在单螺杆挤出机中混合，以用于5吹塑薄膜挤出中。众所周知，吹塑薄膜挤出是连续转化法，其中颗粒(复合物)进入有蜗杆的加热管中。当需要生产混合物时，这些颗粒可以是一种或多种类型。勻化的材料被推入并压缩然后通过模具(die)。然后用压缩空气在挤出机/模具出口处使得这样形成的聚合物膨胀。 因此，挤出机的出口是垂直的并且压缩空气吹入到熔体中，其膨胀和上升得到长薄膜泡。冷却后，滚筒压平薄膜得到平的护套，其在卷筒上冷却和卷开。众所周知该方法用于薄膜的生产，所述薄膜用于制备包装、垃圾袋、冰箱冷藏袋、子母扣、输液装及覆盖园艺温室的薄的弹性薄片。在另一个实施方式中，薄膜通过平面薄膜(或平挤薄膜)挤出得到。在该方法中， 聚合物落在模具出口的恒温控制冷却滚筒上。冷却使其可能重结晶并且滚筒的旋转速度使其可能调节厚度。当使用该法时，很容易加入几层材料。这足以在吹塑阶段(吹塑薄膜挤出)或落在恒温控制圆筒上的阶段(平挤薄膜挤出)前夕，在几种挤出机中生产不同的聚合物并本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：N·利贝，K·里加尔，
申请(专利权)人：乌利切公司，
类型：发明
国别省市：