CN101418115A - 一种生物全降解筷子及其原料组合物 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种生物全降解筷子及其原料组合物，尤其涉及一种主要采用聚羟基脂肪酸酯、淀粉和酯类溶剂的原料组合物及由其制备的生物全降解筷子。该组合物还包括交联剂、增塑剂和填充物，按重量百分比，该组合物包括各组分含量为：聚羟基脂肪酸酯40％～60％，淀粉10％～20％，酯类溶剂10％～25％，交联剂0％～5％，增塑剂0％～5％，填充物0％～10％。采用该组合物制备一次性可生物全降解的筷子工艺简单、价格低廉、不污染环境，产品卫生无毒、有一定强度，在使用24小时内可防水、防油、耐高温烫煮、浸泡、不变形、不分解、不粘化、不软化。采用这种一次性筷子，能为国家减少大量的森林浪费，有利于保护生态环境，且能回收利用，节约能源。

Description

一种生物全降解筷子及其原料组合物

【技术领域】

本发明涉及一种生物全降解筷子及其原料组合物，尤其涉及的是，一种主要采用聚羟基脂肪酸酯、淀粉和酯类溶剂的原料组合物及由其制备的生物全降解筷子。

【背景技术】

目前市场上的一次性筷子绝大多数为木质或竹质。竹木制成的筷子虽然在中国用了几千年，但其具有不足之处—易发霉变色脆化变质，并且易滋生细菌，洗涤时较难洗去其表面的油渍，若放进消毒柜进行消毒，易使其寿命缩短。为了生产一次性筷子，消耗了大量的木材、竹子等天然材料。目前我国的森林覆盖率已经远远低于世界平均水平，大量的采伐林木用于生产一次性筷子，是造成森林面积逐渐减少、影响生态环境的原因之一。更有甚者，用竹、木材制做筷子会被他国利用其为原料，制成纸浆，返销我国，给我国经济发展造成不必要的损失。

如今塑料代替木材、竹子也被大量的用于生产一次性筷子。单纯用塑料生产一次性筷子的成本很高，而且塑料筷子的回收利用也较困难。现有技术中，生产塑料筷子的方法是采用塑料压铸机，采用模具压制成型的方法进行生产。其生产效率较低。而且塑料筷子对健康不利，通常含有对人体有害物质如环境激素，同时丢弃后会制成污染，难易降解，并且消耗大量石油和能源，当今石油煤储藏量日趋枯竭，在中国更是不妙，能源问题成为中国崛起一大头痛问题。人口急剧膨胀，植被急剧减少，森林遭到严重破坏，生物多样性日益受到史无前例的严重威胁，生态日益恶化，污染日严重。

随着人们保护森林资源和环保意识的增强，目前已有一些新材质一次性筷子出现。

例如，一种一次性筷子是用玉米秆、麦秸、稻草、稻壳、麦壳、向日葵壳、花生壳等植物纤维打碎后加入适量粘合剂，经过成型、表面处理、干燥、杀菌等工序制成。该一次性筷子在废物利用、节约木材资源及环保方面达到了较好的效果，但它的加工工序较复杂，能耗大，本偏高。

再如，利用马铃薯、地瓜、玉米等粮食淀粉生产一次性筷子，由于筷子组份中含有大量淀粉，所以有很强的吸湿性，空气中的水汽一旦进入，导致筷子内部产生霉变、腐烂，筷子开始变形、变软，无法使用。

还有以纸为原料生产一次性筷子，废弃后容易被土壤中微生物分解，但也会带来新的环境问题。首先是造纸要大量的木材资源，其次是造纸过程中又会带来水的污染。

因此，现有技术存在缺陷，需要改进。

【发明内容】

本发明的目的在于提供一种生物全降解筷子及其原料组合物，以解决现有技术中存在的上述问题。用本发明的原料组合物制备的筷子不消耗木材，可以完全生物降解，有利于对绿色资源的保护，不污染环境。这种生物全降解筷子本身无毒、无味，对人体无毒副作用。其本身光洁，使用方便。这种生物全降解筷子制造方法简单，无三废污染，一致性好，能大批量工业化生产。

本发明的技术方案如下：

本发明的用于制备生物全降解筷子的原料组合物，它包括聚羟基脂肪酸酯、淀粉和酯类溶剂。

本发明的原料组合物还可以包括交联剂、增塑剂和填充物，按重量百分比，各组分含量如下：

聚羟基脂肪酸酯                  40％～60％

淀粉                            10％～20％

酯类溶剂                        10％～25％

交联剂                          0％～5％

增塑剂                          0％～5％

填充物                          0％～10％

在上述原料组合物中，聚羟基脂肪酸酯是指聚β-羟基丁酸酯、聚乳酸、聚己内酯或其中两种以上的混合物，其中优选的是聚β-羟基丁酸酯(PHB)。

在上述原料组合物中，淀粉可以是玉米淀粉、红薯淀粉、大米淀粉、木薯淀粉或其中两种以上的混合物，其中优选的是红薯淀粉。

在上述原料组合物中，酯类溶剂是指冰乙酸、二氯乙酸、三氟乙醇、二甲基甲酰胺、三氯甲烷、乙基乙酰乙酸、三油酸甘油酯、三氯乙烯或其中两种以上的混合物，其中优选的是三氯甲烷。

在上述包括交联剂、增塑剂和填充物的原料组合物中，交联剂可以是环氧氯丙烷、三偏磷酸钠、大豆油、环氧大豆油、其他植物油或其中两种以上的混合物。

在上述包括交联剂、增塑剂和填充物的原料组合物中，增塑剂是甘油。

在上述包括交联剂、增塑剂和填充物的原料组合物中，填充物是指滑石粉、碳酸钙、植物纤维或其中两种以上的混合物。

由本发明的原料组合物可制备本发明的生物全降解筷子，制备方法如下：

1、按所述的重量比准备好物料。

2、将聚羟基脂肪酸酯和淀粉干料充分混匀。

3、可以选择性依次加入交联剂、增塑剂和填充剂再次混匀。

4、加入少量酯类溶剂使聚羟基脂肪酸酯完全溶解，并保持混合物湿度为30-70％。

5、灌入制作好的制备筷子的模具中，于110℃～160℃加热1～60分钟。

6、产品成型后，喷涂保护膜并烘干，以进一步增强防水、耐高温性，此外，还可以选择性经过紫外线灭菌，然后包装成品。

聚羟基脂肪酸酯，尤其是聚β-羟基丁酸酯(PHB)是一种微生物体内自然积累的高分子，就如同糖类和脂肪一样，在能源缺乏时，这种高分子会被微生物降解利用。淀粉是无毒无害的可食用物质，用于增加产品的聚合度同时可以降低成本，在自然界也能够被微生物降解。另外植物油或环氧氯丙烷等作为交联剂、甘油作为增塑剂、滑石粉或植物纤维等作为填充物进一步改善产品性能和降低制造成本，冰乙酸或氯仿等酯类溶剂用于溶解聚羟基脂肪酸酯。

采用本发明方案制备的筷子具有以下优点：工艺简单、方便易行、原料丰富、价格低廉、保护生态、无环境污染、生产过程无“三废”，产品卫生无毒、有一定强度，在使用24小时内可防水、防油、耐高温烫煮、浸泡、不变形、不分解、不粘化、不软化。用生物全降解原料代替木材，竹子制成的一次性筷子，每年能为国家减少大量的森林浪费，有利于生态环境，环保一次性筷子用后能回收利用，节约能源。环保一次性筷子我国使用量大，适合工厂大规模生产，每年能为国家带来数十亿元的经济，生态环保效益。

【附图说明】

图1为本发明的一次性生物可降解筷子制备方法的流程图。

【具体实施方式】

下面通过实施例对本发明进行进一步说明。

在以下实施例中，采用不同的组分及含量制备筷子，之后采用沸水加热、冷冻放置、沸油加热、微波炉高温消毒等方法检验制成的筷子的性能，肉眼观察筷子的形状、颜色的改变，以此确定合适的组分含量。

实施例1

在常温和常压下，分别按以下表1中实施例1指定的各组分准备好物料，各组分原料均为从市场上购买而来。将聚β-羟基丁酸酯6克和木薯淀粉干料1克充分混匀，加入交联剂植物油0.1毫升、增塑剂甘油0.1克、填充剂滑石粉0.3克，再次混匀，再加入酯类溶剂氯仿1.7毫升至PHB颗粒完全溶解，并保持混合物湿度适中(30-70％)。将制备的混合物灌入制作好的制备筷子的模具中，于表1中指定的高温120℃加热指定的时间30分钟定型。冷却后取出制作好的筷子，喷涂保护膜并进行紫外灭菌，得到本发明所述的一次性筷子K1。

以市场上销售的一次性木筷子和竹筷子为对照，将上述实例所得一次性筷子进行性能测定，测定方法分别为：100℃沸水中加热3小时；—20℃放置30天；油温140℃加热3小时；微波炉内高温消毒。测定结果表2所示。

实施例2

按以下表1中指定的各组分含量重复实施例1的方法，不同的是聚羟基脂肪酸酯的种类及用量、淀粉、交联剂、增塑剂、填充物和酯类溶剂的种类和用量不同，高温定型的温度和时间也不同，得到本发明所述一次性筷子K2-K11。

按照实施例1的方法对所得的筷子进行性能测定，结果如表2所示。

由表1可以看出K1和K5的配方组合为最佳，其他配方组合都有不同程度的损坏，作为对照的一次性木筷子和竹筷子在高温油炸和微波炉高温灭菌下都严重损毁。总体而言本发明的一次性筷子的各项性能都大大高于对照的一次性木筷子和竹筷子。

下列表格中，聚羟基脂肪酸酯的种类用缩写表示，其中：

PHB：代表聚β-羟基丁酸酯；PLA：代表聚乳酸；PCL：代表聚已内酯。

用量的单位采用国际单位缩写表示，其中：

g：代表重量单位克；ml：代表体积单位毫升。

表2

 

实例产品编号	100℃沸水中加热3小时	—20℃放置30天	油温140℃加热3小时	微波炉内高温消毒
					K1	不变形	不变形	不变形	不变形
K2	略弯	不变形	变黑	不变形
					K3	略弯	不变形	略黑	变形
K4	不变形	不变形	略黑	不变形
					K5	不变形	不变形	不变形	不变形
K6	不变形	不变形	不变形	变形
					K7	不变形	不变形	不变形	变形
K8	弯曲	不变形	不变形	变形
					K9	不变形	不变形	略黑	不变形
K10	不变形	不变形	略黑	不变形
					K11	弯曲	不变形	变黑	变形
木筷子	弯曲	不变形	变黑	变黑
					竹筷子	不变形	不变形	变黑	变黑

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (13)

1、一种用于制备生物全降解筷子的原料组合物，它包括聚羟基脂肪酸酯、淀粉和酯类溶剂。

2、根据权利要求1所述的原料组合物，其特征在于，它还包括交联剂、增塑剂和填充物。

3、根据权利要求2所述的原料组合物，按重量百分比，该组合物包括各组分含量为：

聚羟基脂肪酸酯                       40％～60％

淀粉                                 10％～20％

酯类溶剂                             10％～25％

交联剂                               0％～5％

增塑剂                               0％～5％

填充物                               0％～10％。

4、根据权利要求1、2或3所述的原料组合物，其中聚羟基脂肪酸酯是聚β-羟基丁酸酯、聚乳酸、聚己内酯或其中两种以上的混合物。

5、根据权利要求1、2或3所述的原料组合物，其中淀粉是玉米淀粉、红薯淀粉、大米淀粉、木薯淀粉或其中两种以上的混合物。

6、根据权利要求1、2或3所述的原料组合物，其中酯类溶剂是冰乙酸、二氯乙酸、三氟乙醇、二甲基甲酰胺、三氯甲烷、乙基乙酰乙酸、三油酸甘油酯、三氯乙烯或其中两种以上的混合物。

7、根据权利要求2或3所述的原料组合物，其中交联剂是环氧氯丙烷、三偏磷酸钠、大豆油、环氧大豆油、其他植物油或其中两种以上的混合物。

8、根据权利要求2或3所述的原料组合物，其中增塑剂是甘油。

9、根据权利要求2或3所述的原料组合物，其中填充物是滑石粉、碳酸钙、植物纤维或其中两种以上的混合物。

10、根据权利要求4所述的原料组合物，其中聚羟基脂肪酸酯是聚β-羟基丁酸酯。

11、根据权利要求5所述的原料组合物，其中淀粉是红薯淀粉。

12、根据权利要求6所述的原料组合物，其中酯类溶剂是三氯甲烷。

13、由权利要求1、2或3的原料组合物制备的生物全降解筷子。

Images