CN102272013B - 一种生态安全的存储、运送系统及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种存储系统，其包括可生物降解的塑料材料，能够用于对可生物降解性及生物兼容性有主要需求的应用中，同时具有各种存储系统的应用所需的特性。本发明还包括制造该系统的方法，用于运送物品时物品能在其目的地存储。

Description

一种生态安全的存储、运送系统及其制造方法
申请相关参考
根据美国法典35 U.S.C第119条第（e）项，本申请要求了2009年1月12日提交的美国临时申请61/143,941为优先权，这里引入作为参考。
技术领域
本发明主要涉及一种可生物降解的生态友好型存储系统，其能用于存储、运送各种物品。
背景技术
日常生活中通常要使用容器及包袋来存储及运送物品。这些容器和包袋能够用于孩子的午餐或用于各种医疗设备及具有特定要求的医学样本。
工业中已发现，用于制造这些包袋及容器的塑料薄膜具有较好的透明度及热封性能，这些都是一般的包装应用中需要的。透明度通常表示光线的透过率，透过率越高，透明度越好。具有高等级的透明度的膜是优选的包装材料，因为可从外面看到内部的东西。
一般来说，常规的塑料制品，尤其是包装材料及“包袋”使用过后会马上被丢掉，由此造成了处理问题，由于丢弃量很大，现在已成为社会上必须意识到的生态问题。尤其是主要的包装塑料，聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）很有问题。这些材料在燃烧过程中会产生大量热量，而这会导致焚烧问题。另外，聚氯乙烯由于其自熄性能难以被燃烧掉。所以，塑料制品及材料采用填埋方法处理。而由于它们的化学及生物稳定性，这些材料降解的非常慢。因此，考虑到生态效益，需要制作一种低热量、可在泥土中降解，并且安全的塑料薄膜用于制造日常的包袋及容器。
不过，现在已多尝试来制造可降解的产品，由于成本、工艺复杂性以及最终使用性能，商业上几乎没有取得任何成功。很多组分具有良好的可降解性能，却在加工上有限制。相反，可容易加工的组分其可降解性能不好。
本发明涉及一种存储系统，其采用独特的塑料材料，可用于对可生物降解性及生物兼容性有主要需求的应用中，同时具有各种存储系统的应用所需的特性。另外，其产品必须是在成本上商业可实施的方法，并且是生态友好型的。
发明内容
在第一个实施例中，本发明涉及一种生态友好型存储系统，包括一可生物降解的塑料包袋材料，其中可生物降解的塑料材料主要包括低密度聚乙烯、可生物降解的塑料添加剂，以及一聚合物软化剂。该存储系统包括至少一个独立的存储室，其由可生物降解的塑料包袋材料制成，具有一外侧和一内侧，其中内侧的第一侧面和第二侧面连接至少一个可密封装置。
在另一个实施例中，本发明涉及一种生产该生态友好型的存储系统的方法，其包括步骤：（a） 将低密度聚乙烯聚合物小球放入干净的滚筒混合器中；（b） 向混合器中加入合适的量的聚合物软化剂以及可生物降解的塑料添加剂；（c） 将聚合物和添加剂在滚筒混合器中混合至少半小时；（d） 将聚合物从混合器中移至挤出机的料斗中；（e） 将从（a）到（d）的可生物降解的塑料材料产物从挤出机的注射头中挤出，混合聚合物在注射头中熔融；（f） 将可生物降解塑料材料推过环形模，形成一薄壁管；（g） 上述管通过集中板（converging slats）和滚轧机压平，形成至少一个独立的存储室；（h） 将上述压平的管的一侧或两侧切开，形成包袋的开口；以及（i） 使上述压平的管通过一侧面密封机密封其侧面，并将其分开形成独立的包袋。
在另一个实施例中，本发明涉及一种生态友好型存储系统，包括一可生物降解塑料材料，其具有至少一种（ⅰ） 低密度聚乙烯，（ⅱ） 可生物降解塑料添加剂；或者（ⅲ.） 聚合物软化剂。另外，该系统具有至少一个有可降解的塑料材料制成的独立的存储室，具有一外侧和一内侧，其中内侧的第一侧面和第二侧面连接至少一个可密封装置。
附图说明
图1是本发明的存储系统的第一个实施例的部分截面图，显示了与第二个系统的连接；
图1A是本发明的存储系统的第一个实施例的分解侧面图，显示了可密封装置；
图2是本发明的存储系统的第一个实施例的替换设计的侧视图，显示了与第二个系统的连接；
图3是存储系统的第一个实施例的替换设计的平面图，显示了由一密封装置分隔开的第二个存储室；
图4是存储系统的第一个实施例的替换设计的平面图，显示了由一分隔物分隔开的第二个存储室；
图4A是图4是存储系统的替换装置的平面图，显示了完整的系统；
图5是本发明的存储系统的另一个实施例的平面图； 
图5A是图5的存储系统的实施例的俯视图。
具体实施方式
这里使用的某些术语仅仅是为了表述方便，并不用于限制本发明。所述术语包括具体提到的词语、其衍生词以及含义相似的词语。这里的讨论实施例并不是本发明公开的所有方面，也不用于将本发明限制在所公开的具体形式。这里选择以及描述的实施例是用于更好的解释本发明的原理、用途以及其实际使用，使本领域技术人员能更好的利用本发明。
在第一个实施例中，本发明涉及一生态友好型的存储系统，其包括一可生物降解的塑料包袋材料，其中可生物降解的塑料材料主要包括低密度聚乙烯、可生物降解的塑料添加剂，以及一聚合物软化剂。参考附图1和1A，该存储系统10包括至少一个独立的存储室12，其由可生物降解的塑料包袋材料制成，具有一外侧14和一内侧16，其中内侧16的第一侧面16   A和第二侧面16B连接至少一个可密封装置18。另外，存储系统10包括至少一个连接装置20，其连接到独立的存储室12的第一外侧面14A。如图1所示，所述各连接装置最常见的是从第一外侧面14A和第二外侧面14B延伸出来。
在所述存储系统的第一个实施例中，可生物降解的塑料材料中的低密度聚乙烯所占的重量百分数为从约93.1%到约94.9%，可生物降解的塑料添加剂所占的重量百分数为从约0.5%到约1.9%，聚合物软化剂所占的重量百分数为从约4.1%到约5.9%。另外，在好氧或厌氧环境中，当可生物降解塑料材料的厚度为约0.04mm到约0.06mm时，由上述配方制成的可生物降解塑料5年后至少降解99%。
本领域技术人员应理解，组分的改变将导致材料性能特征的变化。因此，除了预期的使用时的可生物降解性能，本发明配方是唯一具有需要特性的配方。另外，本领域技术人员能够理解，该可生物降解的塑料材料的配方必须考虑到水平压力，如由密封装置18和连接装置20的存储室12、12X中的任何物品的垂直重量的一起产生的压力。
在第一个实施例中，存储系统10包括一连接装置20，其包括多个延伸出去的联锁凸起（interlocking projection）22。所述多个联锁凸起22最优选的为箭形的凸起，其中箭头的尺寸需满足，当独立的存储室处于与另一个存储系统10X连接的“联锁”位置时，存储室能垂直/水平运动。基于系统10的设计，多个系统10X能够使用多种连接装置，因此应理解能够从可密封装置18水平延伸设置多个系统。
在第一个实施例中，可密封装置18包括一公部件24，其具有多个从基座28延伸出来的延伸凸起26A、26B，所述基座连接到独立的存储室12的第一内侧面16A，其中延伸凸起26A中的至少一个比另外的延伸凸起26B要长。母部件30从基座32延伸出来，该基座与独立的存储室12的第二个内侧面16B连接。所述母部件包括多个接收凹口34，其中所述各接收凹口34用于接收其他的延伸凸起26B，并固定至少一个比另一延伸凸起长的延伸凸起26A，使其压在相邻的接收凹口的外侧部分34A上。可密封装置18的母部件30限定了多个孔36，其基本与每个接收凹口34的中心对齐。这一设计主要是为了母部件30的连接及松开不会对可生物降解塑料材料造成过多的压力，从而避免了所述“包袋”被“撕开”而变的不能使用。应该注意所述“孔设计”及配方的使用使得制得的材料具有这里讨论的（水平）设计的压力、结构及透明的特征。
参考图2，图中显示了可密封装置118的变型，其中凸起126的大小相等，每个都固定在接收凹口134内，所述凹口对齐接收凸起126。
参考图3，在第一个实施例的另一个变型中，存储系统10包括第二个室12X，其在第一末端38X上有一可密封装置18X，其中至少一个独立的存储室12和第二个室12X是连续的，但被第二个可密封装置18X分隔开。第二个可密封装置18X可使得独立的存储室12松脱，处于松开位置，或者在咬合结构时能够作为一“密封装置”使用。本领域技术人员可以理解，能够增加附加的独立的室12X，从而可根据可密封装置18X的位置在垂直方向上扩大系统10。
参考图4，第一个实施例的另一个变型中，所述第二个可密封装置18X在第二个存储室12X的第二个末端40X上，其中第一个存储室12和第二个存储室12X被分隔物42分隔开。因此第一个存储室12和第二个存储室12X不能连通。所以，第一个存储室12和第二个存储室12X中的物品不会发生混合。
参考图4A和4B，图中所示的为该实施例的其他变型，其中所述分隔物42是贯穿的和可拆卸的，其位于可密封装置18、18X之间中间偏向一侧的位置。
应该理解，采用多个室（垂直于密封装置延伸）和附加系统（水平于密封装置延伸）减少了材料，从而减少了消费者的成本，同时减少了基于降解需求的生态压力。另外，由于具有多种用途，可在一个运送系统中分隔及存储多种物品，本发明通过减少最终使用阶段上的消耗减少了废弃物。
另一个实施例中，本发明涉及一种生产该生态友好型的存储系统的方法，其包括步骤：（a） 将低密度聚乙烯聚合物小球放入干净的滚筒混合器中；（b） 向混合器中加入合适的量的聚合物软化剂以及可生物降解的塑料添加剂；（c） 将聚合物和添加剂在滚筒混合器中混合至少半小时；（d） 将聚合物从混合器中移至挤出机的料斗中；（e） 将从（a）到（d）的可生物降解的塑料材料产物从挤出机的注射头中挤出，混合聚合物在注射头中熔融；（f） 将可生物降解塑料材料推过环形模，形成一薄壁管；（g） 上述管通过集中板和滚轧机压平，形成至少一个独立的存储室；（h） 将上述压平的管的一侧或两侧切开，形成包袋的开口；以及（i） 使上述压平的管通过一侧面密封机密封其侧面，并将其分开形成独立的包袋。
另外，上述方法可以包括在（g）步骤前通过引入空气扩大所述管的尺寸。尽管应理解不应该存在污染物，任何存在的污染物都应该被去除，最好在步骤（e）后。
该实施例中，可生物降解的塑料材料中的低密度聚乙烯所占的重量百分数为从约90%到约99%，可生物降解的塑料添加剂所占的重量百分数为从约0.2%到约5%，聚合物软化剂所占的重量百分数为从约0.8%到约10%。在好氧或厌氧环境中，当可生物降解塑料材料的厚度为约0.04mm到约0.10mm时，所述可生物降解塑料5年后至少降解99%。
更具体的，可生物降解的塑料材料中的低密度聚乙烯所占的重量百分数为94.0%，可生物降解的塑料添加剂所占的重量百分数为1.0%，聚合物软化剂所占的重量百分数为5.0%。该中更具体的组分配比制成的可生物降解塑料材料具有约90.4%的良好透过率。
与前面的实施例及图和图1A所示的类似，该实施例的方法形成了一存储系统（未显示），其中至少一个由可生物降解塑料包袋材料制成的独立的存储室具有一外侧和一内侧，其中内侧的第一侧面和第二侧面连接至少一个可密封装置，同时所述独立的存储室的第一个外侧连接有至少一个连接装置。
本领域技术人员应该可以理解，所述可密封装置和连接装置可以在挤出过程中形成，或者也能够在后面步骤连接，安装到独立的存储室上的合适的位置。具体来说，有3种不同的向系统中添加可密封装置和连接装置的方法：1） 它们可以独立形成，之后通过加热层压连接到系统；2） 它们可以是直接挤出物的一部分，例如，它们在形成所述系统或“包袋”的相同的环形模中由可生物降解的塑料材料制成；以及3） 它们可以在第二个挤出步骤中由一单独的模形成，其中可密封装置和连接装置的制造基本与可生物降解塑料材料同时挤出。该方法需要一独立的用来装填可密封装置和连接装置的材料的料斗，以及一独立的注射枪用于将材料注入需要的模中。当可密封装置和/或连接装置与可生物降解塑料材料需要的颜色不同时可采用该方法。
通过该实施例中的方法，制造了一存储系统（未显示），其中至少有一个独立的存储室，由可生物降解塑料材料制成，具有一外侧和一内侧，其中内侧的第一侧面和第二侧面连接有至少一个可密封装置。与图1和图1A所示的实施例类似，独立的存储室的第一外侧面连接有至少一个连接装置，其中该连接装置包括多个延伸的联锁凸起。所述可密封装置包括一公部件，其具有多个从一基座延伸出来的延伸凸起，所述基座连接到独立的存储室的第一内侧面，其中延伸凸起中的至少一个比另外的延伸凸起要长。母部件从一基座延伸出来，该基座与独立的存储室的第二个内侧面连接。所述母部件包括多个接收凹口，其中所述各接收凹口用于接收其他的延伸凸起，并固定至少一个比另一延伸凸起长的延伸凸起，使其压在相邻的接收凹口的外侧部分上。
本领域技术人员应该理解，第二个存储装置可以通过连接装置连接；并且存储系统将以连接的第一个和第二个存储装置作为一个单元进行运送。在本实施例的存储系统中，塑料材料不会污染其装填的任何物品，并且可使第一个和第二个存储系统在同一温度下进行存储，或可使第一个和第二个存储系统在不同的温度下进行存储。另外，应该明白第一个和第二个存储系统可以相同的时间速率在好氧或厌氧环境中生物降解。
参考图5和图5A，另一个实施例中，本发明涉及一生态友好型存储系统210，包括一可生物降解塑料材料，其具有至少一种（ⅰ） 低密度聚乙烯，（ⅱ） 可生物降解塑料添加剂；或者（ⅲ） 聚合物软化剂。另外，该系统210具有至少一个有可降解的塑料材料制成的独立的存储室212，具有一外侧214和一内侧216，其中内侧的第一侧面216A和第二侧面216B连接至少一个可密封装置218。该存储系统210可以包括第二个室240X，其中至少一个独立的存储室212和第二个室240X被分隔物242分隔开了，该分隔物基本与至少一个可密封装置218垂直。所述分隔物242与可密封装置218距离可变，其可以相对可密封装置218位于其中间或者偏向一侧。所述分隔物242可使至少一个存储室212和第二个室240X之间连通，这时可密封装置218独立操作。本领域技术人员应明白，该实施例中可密封装置218可以改为两个独立的（一致或不一致）密封装置（未显示），使分隔开的部件212和240X完全分开，如该实施例中所示，从而形成两个独立的包袋（未显示）。
实施例 1
所述可生物降解塑料材料的第一个实施例中，低密度聚合物为低密度聚乙烯（LDPE），其为可生物降解塑料材料的94.0%，聚合物软化材料为乙烯醋酸乙烯酯（EVA）并且其占可生物降解塑料材料的重量比为5.0%，可生物降解添加剂为Plainsville, OH (USA)的ECM Biofims Inc.生产的ECM Masterbatch小球，其占可生物降解塑料材料的重量比为1.0%。实施例1中的可生物降解塑料材料这里描述的方法制成。实施例1中的可生物降解塑料材料具有如下表1中所列的特性。
表1
Figure 880239DEST_PATH_IMAGE002
本领域技术人员可以理解，上述实施例可以进行各种改变，而不脱离所述的广义的发明概念。因此，应理解，本发明不限制于所公开的特定实施例，并且其涵盖了由附属的权利要求限定的本发明的实质和范围的各种变型。

Claims (20)

1.一种生态友好型存储系统，包括：
可生物降解塑料材料，其中该可生物降解塑料材料主要包括：
低密度聚乙烯；
可生物降解的塑料添加剂；以及
聚合物软化剂；以及
至少一个独立的存储室，由可生物降解生物塑料材料制成，具有一外侧和一内侧，其中所述内侧的第一侧面和第二侧面连接至少一个可密封装置，其中所述内侧的第一侧面和第二侧面相对设置。
2.根据权利要求1所述的存储系统，其中可生物降解的塑料材料中的低密度聚乙烯所占的重量百分数为从93.1%到94.9%，可生物降解的塑料添加剂所占的重量百分数为从0.5%到1.9%，聚合物软化剂所占的重量百分数为从4.1%到5.9%。
3.根据权利要求2所述的存储系统，其中在好氧或厌氧环境中，所述可生物降解塑料材料5年后至少降解99%。
4.根据权利要求3所述的存储系统，其中可生物降解塑料材料的厚度为0.04mm到0.06mm。
5.根据权利要求1所述的存储系统，其中，所述独立的存储室的第一内侧面与独立的存储室的第二内侧面相对设置，其中可密封装置包括一公部件，所述公部件具有多个从一基座延伸出来的延伸凸起，所述基座连接到独立的存储室的第一内侧面，其中延伸凸起中的至少一个比另外的延伸凸起要长；所述可密封装置还包括一母部件，所述母部件从一基座延伸出来，该基座与独立的存储室的第二个内侧面连接，所述母部件包括多个接收凹口，其中所述各接收凹口用于接收其他的延伸凸起，并固定至少一个比另外的延伸凸起长的延伸凸起，使其压在相邻的接收凹口的外侧部分上。
6.根据权利要求5所述的存储系统，其中可密封装置的母部件的基座部分限定了多个孔，其与每个接收凹口的中心对齐。
7.根据权利要求6所述的存储系统，进一步包括至少一个连接装置，该连接装置连接在独立的存储室的第一外侧面上，其中该连接装置包括多个延伸的联锁凸起。
8.根据权利要求7所述的存储系统，其中所述多个联锁凸起为箭形的凸起，其中箭头的尺寸需满足：当独立的存储室处于与另一存储室连接的“联锁”位置时，存储室能运动。
9.根据权利要求1所述的存储系统，其中所述至少一个独立的存储室包括与第二个存储室相邻的第一个存储室，其中所述第一个存储室包括设置于所述第一个存储室第一末端的第一个可密封装置，其中所述第二个存储室包括设置于所述第二个存储室第一末端的第二个可密封装置，其中所述第一个存储室和第二个存储室在第一个存储室的第二末端和第二个存储室的第二末端被分隔物分隔开，其中所述第一个存储室的第二末端和第二个存储室的第二末端相邻设置。
10.根据权利要求1所述的存储系统，其中所述至少一个独立的存储室包括与第二个存储室相邻的第一个存储室，其中所述第一个存储室包括设置于所述第一个存储室第一末端的第一个可密封装置，其中所述第二个存储室包括设置于所述第二个存储室第一末端的第二个可密封装置，其中所述第一个存储室和第二个存储室是连续的，在所述第一个存储室的第二末端和第二个存储室的第二末端有第三个可密封装置，其中当处于松开的打开形态时，第三个可密封装置可将所述第一个存储室与第二个存储室连通，并且当处于咬合的闭合形态时，可关闭所述第一个存储室与第二个存储室的连通，其中所述第一个存储室的第二末端和第二个存储室的第二末端相邻设置。
11.根据权利要求1所述的存储系统，其中所述至少一个独立的存储室包括与第二个存储室相邻的第一个存储室，其中所述第一个存储室包括第一末端和第二末端，所述第一末端包括第一个可密封装置，所述第二末端包括第二个可密封装置，其中，所述第二个存储室包括第一末端和第二末端，所述第一末端为密封的，所述第二末端包括所述第二个可密封装置，其中所述第一个存储室和第二个存储室在所述第一个存储室和第二个存储室其中之一的第二末端处通过所述第二个可密封装置相互连接。
12.一种制造存储系统产品的方法，包括步骤：
（a）将低密度聚乙烯聚合物小球放入干净的滚筒混合器中；
（b）向混合器中加入合适的量的聚合物软化剂以及可生物降解的塑料添加剂；
（c）将聚合物和添加剂在滚筒混合器中混合至少半小时；
（d）将聚合物从混合器中移至挤出机的料斗中，其中所述聚合物包括可生物降解的塑料材料，所述可生物降解的塑料材料通过将所述聚合物和添加剂混合得到；
（e）将从步骤（a）到（d）所获得的可生物降解的塑料材料产物从挤出机的注射头中挤出，混合的聚合物在注射头中熔融；
（f）将可生物降解塑料材料从挤出机推过环形模，形成一薄壁管；
（g）将上述薄壁管通过集中板和滚轧机压平，形成至少一个独立的存储室；
（h）将上述压平的薄壁管的一侧或两侧切开，形成包袋的开口；以及
（i）使上述压平的薄壁管通过一侧面密封机密封其侧面，并将其分开形成独立的包袋。
13.根据权利要求12所述的方法，进一步包括在步骤（g）前通过引入空气扩大所述薄壁管的尺寸。
14.根据权利要求13所述的方法，其中可生物降解的塑料材料中的低密度聚乙烯所占的重量百分数为从90%到99%，可生物降解的塑料添加剂所占的重量百分数为从0.2%到5%，聚合物软化剂所占的重量百分数为从0.8%到10%；在好氧或厌氧环境中，当可生物降解塑料材料的厚度为0.04mm到0.10mm时，所述可生物降解塑料5年后至少降解99%。
15.一种根据权利要求13的方法制成的存储产品，其中存储系统至少有一个独立的存储室，由可生物降解塑料材料制成，具有一外侧和一内侧，其中内侧的第一侧面和第二侧面连接有至少一个可密封装置，其中所述独立的存储室的第一内侧面与独立的存储室的第二内侧面相对设置，并且独立的存储室的第一外侧面连接有至少一个连接装置，其中所述第一外侧面设置于所述第一内侧面的背部，其中该连接装置包括多个延伸的联锁凸起，其中所述可密封装置包括一公部件，其具有多个从一基座延伸出来的延伸凸起，所述基座连接到独立的存储室的第一内侧面，其中延伸凸起中的至少一个比另外的延伸凸起要长；母部件从一基座延伸出来，该基座与独立的存储室的第二个内侧面连接，所述母部件包括多个接收凹口，其中所述各接收凹口用于接收其他的延伸凸起，并固定至少一个比另外的延伸凸起长的延伸凸起，使其压在相邻的接收凹口的外侧部分上。
16.一种生态友好型存储系统，包括
可生物降解塑料材料，其中该可生物降解塑料材料包括至少一种：
低密度聚乙烯；
可生物降解的塑料添加剂；以及
聚合物软化剂；以及
至少一个独立的存储室，由可生物降解生物塑料材料制成，具有一外侧和一内侧，其中所述外侧的第一侧面和第二侧面连接至少一个可密封装置。
17.根据权利要求16所述的存储系统，其中所述至少一个独立的存储室包括第一个存储室和第二个存储室，其中所述第一个存储室和第二个存储室被一分隔物分隔开。
18.根据权利要求17所述的存储系统，其中所述分隔物设置在与至少一个可密封装置垂直的位置。
19.根据权利要求17所述的存储系统，其中所述分隔物是可拆卸的。
20.根据权利要求16所述的存储系统，其中所述至少一个独立的存储室包括第一个存储室和第二个存储室室，其中所述第一个存储室和第二个存储室被第二个可密封装置分隔开。
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