CN104994722A - 用于农业应用的可生物降解地膜 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及各种农业应用中使用的可生物降解地膜类型，其特征在于，其通过对两种可堆肥及可生物降解聚合物、黑色母粒以及可生物降解再生聚合物的混合物进行多层挤出而形成，两种可堆肥及可生物降解聚合物符合EN13432标准并且包括马铃薯淀粉。本发明的主要优势在于，允许地膜在短时间段内自降解，转换成充实土壤的可堆肥材料，从而避免传统地膜的收集及清理操作。

Description

用于农业应用的可生物降解地膜
技术领域
正如题目所指示的，本说明书涉及各种农业应用中使用的可生物降解地膜类型，其特征在于，其通过对两种可堆肥及可生物降解聚合物、黑色母粒以及可生物降解再生聚合物的混合物进行多层挤出而形成，两种可堆肥及可生物降解聚合物符合EN13432标准并且包括马铃薯淀粉。
本发明涉及农业应用中使用的塑料膜或者地膜领域。
背景技术
当前的塑料膜或者地膜是广泛公知的，使用在不同的农业任务中，这些任务中主要一个任务是地面覆盖。地面覆盖是用于保护农作物以及土壤免受大气剂影响的技术，除了其他效果，大气剂会降低水果的质量、干燥土壤、冷却地面以及带走或洗刷肥料，从而增加了成本。该培植技术明显增加了种植的经济性能，能够应用于宽范围的各种农作物。
地面覆盖通常用于实施播种的农作物，所追求的主要目的是保护农作物不会滋生杂草，避免杂草生长阻碍庄稼生长。此外，地面覆盖技术寻求保护农作物以及土壤不会受到大气剂的破坏影响，从而对农作物提供以下好处：
-其防止杂草生长，因为其停止了塑料下方穿透导致的光合有效辐射。这更有利于有机农作物，因为减少了除草剂的使用。
-其优化了水资源，因为减少了土壤水分的蒸发，因此，减少了土壤的干燥。
-其优化了肥料的作用，防止肥料被雨水冲走或由于太阳作用而蒸发。
-其改善了水果的外观和品质，因为其阻止水果与土壤直接接触。
-相比没有塑料的情况，其提供了更多的早熟收割。
农用塑料废弃物如果不受控制的焚烧或不适当处理或存储的话会造成环境问题。在这些问题中，主要的问题是土壤和地表水的污染以及对景观的负面影响。
用于农业地面覆盖的塑料基本上是低密度聚乙烯聚合物(LDPE)，这原则上意味着它们是可回收的，但具有的缺陷是需要收集它们的任务，从土壤清走并且将它们传递用于回收利用。
虽然这种塑料废弃物的化学成分在回收时没有缺陷，但是其到达收集点的状态是有缺陷的。在使用过程中这些塑料并入大量土壤使得实际上难以随后回收塑料。
例如，这种可生物降解地膜的实例描述于实用新型U200801310“用于农作物的膜”。
使用生物可降解材料的一些尝试是已知的。例如，西班牙专利P200501122“农业用袋”和P200501019“农业用板”使用可生物降解的纤维素纸，其具有较低强度，更难制造。
此外，还有来源于马铃薯的可生物降解聚合物的特定应用，例如，以下专利描述的，西班牙实用新型U201000437“多用可生物降解及可堆肥袋”；U201000247“可堆肥雨披”；西班牙专利E03250183“可成为堆肥的可生物降解容器”，但它们不是专门面向农业用膜或地膜，农业用膜或地膜在机械强度要求方面具有更高的要求。
发明内容
为解决使用农业用地膜和膜当前存在的问题，已经设计了作为本发明对象的用于农业应用的可生物降解地膜，其通过对两种可堆肥及可生物降解聚合物、黑色母粒以及可生物降解再生聚合物的混合物进行多层挤出而形成，两种可堆肥及可生物降解聚合物符合EN13432标准并且包括马铃薯淀粉。
由马铃薯淀粉等制造的这些聚合物提供了数个优势，诸如其每公顷产量和淀粉水平。它们能够像传统塑料材料那样被处理，使用颜色剂加颜色，在该情况下是黑色，颜色剂也是可堆肥及可生物降解的。
用于农业地膜的材料是在挤出机中产生的膜，优选是三层，厚度是15微米(+/-8％)。
聚合物挤出是一种机械工业处理，其中存在挤压行为，用压力及推动以连续流对塑料进行注塑，迫使塑料通过模具而给出其期望形状。熔化的聚合物通过推力被迫通过定尺寸的模具(还公知为喷头)，推力是由芯轴的旋转运动产生的，该芯轴在腔室(称为圆筒)内在受控温度下共心旋转，它们之间具有毫米级的间隔。聚合物材料经由机器一端处的料斗被供给，通过推动作用，其熔体流动并且混合在另一端的圆筒中，获得了预定几何轮廓。
聚合物由于机械行为以及温度增加而熔化，温度增加是来自圆筒加热。机械行为包括切割力和拖曳力，这些力将聚合物朝向喷嘴推动并且涉及压力的增加。
系统中发生的首先熔化发生在圆筒的内壁上，呈薄膜的形式，熔化是因材料温度的增加以及随后也由于摩擦。当该膜生长时其变得脱离圆筒壁，这是由于芯轴的往复移动的旋转然后横扫，形成类似旋涡的图案或最后横扫形成旋转图案。这继续到所有聚合物熔化。
挤出机被供给有先前提到的成分(可生物降解材料以及黑色素的混合物)，当该成分熔化时其产生材料的同质混合物，从而提供了材料要应用到该领域所需的技术属性。
存在不同的技术用于挤出聚合物，优选用于生产农业膜的技术是复合挤出。复合挤出机是三个挤出机器，它们合并成一个单个的挤出头。通过该技术所产生的膜优选是由三层形成的，三层结合以形成一个单个层。
该制造技术提供了非常宽范围的可能性：
-每层的厚度可以改变，因此三层的总和是膜的总厚度。
-不同的材料和材料混合物可以被引入每个层中以获得所需的最终性能，其还能够包括再生材料并且减少膜厚度，同时保持所需的性能。
该地膜用于农业用途，我们可以提到的是以下用途：覆盖农作物以保护农作物、保护水果、标识森林边界、狩猎区域等。
在使用后，由于土壤中微生物的作用而引起地膜分解，不需要人工干预就可以自然消除地膜。取决于其厚度，这将在三个月至一年的时间段内降解以生成水、二氧化碳和生物质，符合EN13432标准。以这种方式，地膜成为堆肥，作为农业用的肥料。
本发明的优势
所提出的用于农业应用的可生物降解地膜相比当前获得的膜提供了很多优势，最重要的优势在于，地膜在三个月至一年的短时间内可自降解，变成充实以及滋润土壤的可堆肥材料。
另一重要优势在于，避免了传统地膜所需的收集以及清理任务，结果节省了成本和劳力。
本发明的另一优势在于，不存在污染农业环境的风险，这可产生更好的农作物质量和更长的耐久性。
要强调的另一最重要优势是膜的具体成分实现了与常规所用地膜类似或甚至更好的机械属性，而不具有它们的任何缺陷。
还值得注意的是，所产生的堆肥是可兼容地用于有机农业。
具体实施方式
用于农业应用的可生物降解地膜是本发明的对象，基本地包括符合EN13432标准并且包括马铃薯淀粉的可堆肥及可生物降解的生物聚合物A和B、黑色母粒以及可生物降解再生聚合物。每个成分的比例是：
生物聚合物A-50至70％重量比之间，
生物聚合物B-10至40％重量比之间，
黑色母粒-5至10％重量比之间，以及
可生物降解再生聚合物-0至30％重量比之间。
所有比例指的是最终产品。
生物聚合物A具有的粒子尺寸在1.5mm至2.4mm之间，熔化密度在1.1g/cm3至1.2g/cm3之间，密度在1.2g/cm3至1.3g/cm3之间，容积密度在740kg/m3至800kg/m3之间，以及在温度190℃下且活塞重量5kg时熔体流动指数MFI在2.5g/10min至5.5g/10min之间。
生物聚合物B具有的粒子尺寸在2mm至3mm之间，熔化密度在1.1g/cm3至1.3g/cm3之间，密度在1.2g/cm3至1.4g/cm3之间，容积密度在880kg/m3至940kg/m3之间，以及在温度190℃下且活塞重量2.16kg时熔体流动指数MFI在20g/10min至40g/10min之间。
用于农业应用的可生物降解地膜是通过复合挤出制造的，具有多层，优选地是三层式结构。其总厚度是15微米(+/-8％)。
所执行实验测试已实现所获得地膜的以下机械特性，如下表可见的：

Claims (5)

1.一种用于农业应用的可生物降解地膜，其特征在于，其成分包括：
-可堆肥及可生物降解的生物聚合物A，其符合EN13432标准并且包括马铃薯淀粉，比例为占终端产品的50％至70％重量比，具有的粒子尺寸在1.5mm至2.4mm之间，熔化密度在1.1g/cm3至1.2g/cm3之间，密度在1.2g/cm3至1.3g/cm3之间，容积密度在740kg/m3至800kg/m3之间，以及在温度190℃下且活塞重量5kg时熔体流动指数MFI在2.5g/10min至5.5g/10min之间，
-可堆肥及可生物降解的生物聚合物B，其符合EN13432标准并且包括马铃薯淀粉，比例为占终端产品的10％至40％重量比，
-黑色母粒，比例为占终端产品的5％至10％重量比，以及
-可生物降解再生聚合物，比例为占终端产品的0％至30％重量比。
2.根据权利要求1所述的用于农业应用的可生物降解地膜，其中，
生物聚合物B具有的粒子尺寸在2mm至3mm之间，熔化密度在1.1g/cm3至1.3g/cm3之间，密度在1.2g/cm3至1.4g/cm3之间，容积密度在880kg/m3至940kg/m3之间，以及在温度190℃下且活塞重量2.16kg时熔体流动指数MFI在20g/10min至40g/10min之间。
3.根据权利要求1所述的用于农业应用的可生物降解地膜，其特征在于是复合挤出的多层式结构。
4.根据权利要求3所述的用于农业应用的可生物降解地膜，其特征在于是三层式结构。
5.根据权利要求1所述的用于农业应用的可生物降解地膜，其中，其总厚度是15微米(+/-8％)。
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