CN109159501A - 一种高生物质含量高阻隔性生物基包装容器及其制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高生物质含量高阻隔性生物基包装容器，容器包括坯板，和坯板上敷设的高阻隔性薄膜；坯板由以下百分比的组分组成：改性植物淀粉30‑60％、石油基聚烯烃0‑60％、生物质聚烯烃10‑50％。本发明又公开了一种高生物质含量高阻隔性生物基包装容器的制作方法。包括：将石油基聚烯烃、生物质聚烯烃与改性植物淀粉混合，制成坯板，敷设高阻隔型薄膜制成片材，将所述片材制成容器。本发明具有生物材质含量高、生产工艺简便、成本低的特点，可以广泛应用于环保领域。

Description

一种高生物质含量高阻隔性生物基包装容器及其制作方法
技术领域
本发明涉及环保材料应用领域，特别是涉及一种高生物质含量高阻隔性生物基包装容器及其制作方法。
背景技术
现有的非重复使用的壳腔类包装容器尤其是一次性餐饮用具都由普通的塑料制成。即采用传统化学的方法，对石油原料进行炼制获得聚烯烃类材料，也称石油基础塑料。这类产品通过将所选用的塑料粒子混合后在挤出片材机上制成片材，然后在成型机上利用不同型腔的模具即可制成所需的包装容器。因其加工设备和工艺成熟，所以加工程序简便、使用成本低而被广泛使用。由于现代社会人们生活节奏加快，进餐方式的改变和餐饮外卖行业的兴起，使得这类包装容器使用量迅猛增长。但由于该类产品使用后不易回收利用，并依赖于不可再生的石油资源，不利于社会整体的可持续性发展。
采用以改性植物淀粉，生物质聚烯烃等可再生资源制作包装容器对于解决上述问题无疑是一个很好的举措。但由于植物淀粉类材料具有较好的透气，透水性能，对于密封性要求比较高的，如用于食品包装的容器就不能提供良好的对气体，水份的阻隔性能而影响食品保存的效果。
发明内容
本发明的目的是为了克服上述背景技术的不足，提供一种高生物质含量高阻隔性生物基包装容器及其制作方法，使其具有生物材质含量高、生产工艺简便、易降解、成本低的特点。
一种高生物质含量高阻隔性生物基包装容器，容器包括坯板，和坯板上敷设的高阻隔性薄膜；坯板由以下百分比的组分组成：改性植物淀粉30-60％、石油基聚烯烃0-60％、生物质聚烯烃10-50％。
较佳地，坯板由以下百分比的组分组成：改性植物淀粉33-53％、石油基聚烯烃12-43％、生物质聚烯烃23-42％。
较佳地，坯板由以下百分比的组分组成：改性植物淀粉41％、石油基聚烯烃28％、生物质聚烯烃31％。
较佳地，改性植物淀粉是经疏水和塑化改性的木薯淀粉或玉米淀粉中的一种或几种；石油基聚烯烃是石油基聚乙烯或石油基聚丙烯中的一种或几种；生物质聚烯烃是生物质聚乙烯或生物质聚丙烯中的一种或几种。
较佳地，高阻隔性薄膜包括聚乙烯醇PVA薄膜、聚偏二氯乙烯 PVDC薄膜、乙烯/乙烯醇共聚EVOH薄膜、尼龙MAkD6薄膜，以及由高阻隔性薄膜包括聚乙烯醇PVA薄膜、聚偏二氯乙烯PVDC薄膜、乙烯/乙烯醇共聚EVOH薄膜、尼龙MAkD6薄膜与聚丙烯或聚乙烯制成的复合膜。
较佳地，高阻隔性薄膜的厚度为0.02mm至0.06mm。
一种高生物质含量高阻隔性生物基包装容器的制作方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤一、将石油基聚烯烃与改性植物淀粉混合，得到混合物一；
步骤二、将混合物一通过挤出机制成颗粒物；
步骤三、将步骤二制得的颗粒物与生物质聚烯烃粒子混合，得到混合物二；
步骤四、将混合物二在坯板挤出机上制得坯板一；
步骤五，在挤出机模口处将薄膜敷置在坯板一的表面，并进行碾压，制得片材一；
步骤六、将步骤五制得的片材一在容器成型机上制成所需的包装容器；
薄膜包括高阻隔性薄膜。
较佳地，包括如下步骤：
步骤一、将生物质聚烯烃与改性植物淀粉混合得到混合物三；
步骤二、将混合物三通过挤出机制成颗粒物；
步骤三、将步骤二制得的颗粒物与石油基聚烯烃粒子混合，得到混合物四；
步骤四、将混合物四在坯板挤出机制成坯板二；
步骤五，在挤出机模口处将薄膜敷置在坯板二表面，并进行碾压，制得片材二；
步骤六、将步骤五制得的片材二在成型机上制成所需的包装容器；
薄膜包括高阻隔性薄膜。
较佳地，包括如下步骤：
步骤一、将石油基聚烯烃、生物质聚烯烃与改性植物淀粉混合得到混合物五；
步骤二、将混合物五通过挤出机制成颗粒物；
步骤三、将步骤二制得的颗粒物在坯板挤出机制成坯板三；
步骤四，在挤出机模口处将薄膜敷置在坯板三表面，并进行碾压，制得片材三；
步骤五、将步骤四制得的片材三在成型机上制成所需的包装容器；
薄膜包括高阻隔性薄膜。
较佳地，改性植物淀粉是经疏水和塑化改性的木薯淀粉或玉米淀粉中的一种或几种；石油基聚烯烃是石油基聚乙烯或石油基聚丙烯中的一种或几种；生物质聚烯烃是生物质聚乙烯或生物质聚丙烯中的一种或几种。
本发明高生物质含量高阻隔性生物基包装容器及其制作方法，具有以下有益效果：本发明在产品制备中的生物质聚烯烃和植物淀粉类材料占比高，主要是针对现有包装容器塑料用量大、石油等不可再生的资源消耗大、对可持续发展影响大等特点，在包装容器的制备中引入了高含量的生物质材料，并依托现有的工序和设备，与现有的石油基聚烯烃材料进行有效融合，制备出生产工艺简便、成本低、力学性能好、环境效益高的生物基包装容器，为环境友好型社会的建设提供了一种有益的思路，并在有效控制经济成本的基础上，能够更快地为社会所接受，实现经济效益、社会效益和环境效益的有机统一。
具体实施方式
本发明所述的高含量生物基是指产品里的生物碳含量＞25％。所述生物质聚乙烯或生物质聚丙烯是利用秸秆、植物纤维和植物淀粉等生物质原料，经过生物发酵、生物炼制获得的生物质聚烯烃材料。所述改性植物淀粉是采用木薯淀粉或玉米淀粉中的一种或多种经疏水和塑化改性等化学反应改性而成。所述石油基聚烯烃是以石油为原料炼制而得。
所敷设的高阻隔薄膜为聚乙烯醇PVA薄膜，聚偏二氯乙烯PVDC 薄膜，乙烯/乙烯醇共聚EVOH薄膜，尼龙MAkD6薄膜，和上述材料与聚丙烯、聚乙烯制作的复合膜。
本发明所述制作方法制成的高含量生物基材料可以用制成盒式包装容器。
下面结合对比例和实施例对本发明作进一步的详细描述，但该实施例不应理解为对本发明的限制。
对比例1
以0.1cm厚度的一次性普通塑料餐具进行测试，得到以下产品性能测试数据：
生物碳含量0，
密度0.96g/cm3，拉
伸强度26～30Mpa，
断裂伸长率＞200％，
生产成本12.1元/㎡。
对比例2
本实施例的高生物质含量高阻隔性生物基包装容器材料为10kg 高含量生物坯板，具体含量如下：木薯淀粉3kg、石油基聚乙烯2kg、生物质聚乙烯5kg。
制作方法：包括如下步骤：
步骤一、将3kg木薯淀粉与2kg石油基聚乙烯混合，得到混合物一；
步骤二、将所述混合物一通过挤出机制成颗粒物；
步骤三、将步骤二制得的颗粒物与5kg生物质聚乙烯粒子混合，得到混合物二；
步骤四、将所述混合物二在坯板挤出机上制得片材；
步骤五、将步骤四制得的片材在容器成型机上制成所需的包装容器。
以0.1cm厚度的高生物质含量高阻隔性生物基包装容器进行测试，得到以下产品性能测试数据：
生物碳含量≥80％，
密度1.03-1.05g/cm3，
拉伸强度20-23Mpa，
断裂伸长率＞150％，
每平方米24小时氧气透过率980cm3。
实施例1
本实施例的高生物质含量高阻隔性生物基包装容器材料为：厚度 0.02mm的聚偏二氯乙烯PVDC高阻隔性薄膜，10kg高含量生物基包装材料，具体含量如下：玉米淀粉3.3kg、石油基聚丙烯2.9kg、生物质聚丙烯3.8kg。
制作方法：包括如下步骤：
步骤一、将3.3kg玉米淀粉与2.9kg石油基聚丙烯混合，得到混合物一；
步骤二、将所述混合物一通过挤出机制成颗粒物；
步骤三、将步骤二制得的颗粒物与3.8kg生物质聚丙烯粒子混合，得到混合物二；
步骤四、将所述混合物二在坯板挤出机上制得坯板一；
步骤五、在所述挤出机模口处将厚度0.02mm的聚偏二氯乙烯 PVDC高阻隔性薄膜敷置在所述坯板一的表面，并进行碾压，制得片材一；
步骤六、将步骤四制得的片材一在容器成型机上制成所需的包装容器。
以0.1cm厚度的高生物质含量高阻隔性生物基包装容器进行测试，得到以下产品性能测试数据：
生物碳含量＞60％，
密度1.07-1.08g/cm3，
拉伸强度21-25Mpa，
断裂伸长率＞150％，
每平方米24小时氧气透过率2.6cm3。
实施例2
本实施例的高生物质含量高阻隔性生物基包装容器材料为：厚度 0.04mm的乙烯醇共聚EVOH薄膜，10kg高含量生物基坯板，具体含量如下：木薯淀粉1.8kg、玉米淀粉2.3kg、石油基聚乙烯1.4kg、石油基聚丙烯1.4kg、生物质聚乙烯3.1kg。
制作方法：包括如下步骤：
步骤一、将1.8kg木薯淀粉和2.3kg玉米淀粉与3.1kg生物质聚乙烯混合，得到混合物三；
步骤二、将所述混合物三通过挤出机制成颗粒物；
步骤三、将步骤二制得的颗粒物与1.4kg石油基聚乙烯粒子和 1.4kg石油基聚丙烯粒子混合，得到混合物四；
步骤四、将所述混合物四在坯板挤出机上制得坯板二；
步骤五、在所述挤出机模口处将厚度0.04mm的乙烯醇共聚EVOH 高阻隔性薄膜敷置在所述坯板二表面，并进行碾压，制得片材二；
步骤六、将步骤五制得的片材二在容器成型机上制成所需的包装容器。
以0.1cm厚度的高生物质含量高阻隔性生物基包装容器进行测试，得到以下产品性能测试数据：
生物碳含量＞60％，
密度1.04-1.05g/cm3，
拉伸强度22-24Mpa，
断裂伸长率200％，
每平方米24小时氧气透过率2.8cm3。
实施例3
本实施例的高生物质含量高阻隔性生物基包装容器材料为：厚度 0.04mm的乙烯共聚EVOH薄膜，10kg高含量生物基坯板，具体含量如下：
木薯淀粉4.1kg、石油基聚丙烯2.8kg、生物质聚丙烯3.1kg。
制作方法：包括如下步骤：
步骤一、将4.1kg木薯淀粉与3.1kg生物质聚丙烯混合，得到混合物三；
步骤二、将所述混合物三通过挤出机制成颗粒物；
步骤三、将步骤二制得的颗粒物与2.8kg石油基聚丙烯粒子混合，得到混合物四；
步骤四、将所述混合物四在坯板挤出机上制得坯板二；
步骤五、在所述挤出机模口处将厚度0.04mm的乙烯共聚EVOH 高阻隔性薄膜敷置在所述坯板二表面，并进行碾压，制得片材二；
步骤五、将步骤四制得的片材二在容器成型机上制成所需的包装容器。
以0.1cm厚度的高生物质含量高阻隔性生物基包装容器进行测试，得到以下产品性能测试数据：
生物碳含量＞60％，
密度1.04-1.08g/cm3，
拉伸强度24-28Mpa，
断裂伸长率100％，
每平方米24小时氧气透过率2.7cm3。
实施例4
本实施例的高生物质含量高阻隔性生物基包装容器材料为：厚度 0.02mm的尼龙MAkD6高阻隔性薄膜，10kg高含量生物基坯板，具体含量如下：
木薯淀粉6kg、石油基聚乙烯1.8kg、石油基聚丙烯1.2kg、生物质聚乙烯0.4kg、生物质聚丙烯0.6kg。
制作方法：包括如下步骤：
步骤一、将6kg木薯淀粉与1.8kg石油基聚乙烯和1.2kg石油基聚丙烯混合，得到混合物一；
步骤二、将所述混合物一通过挤出机制成颗粒物；
步骤三、将步骤二制得的颗粒物与0.4kg生物质聚乙烯粒子和 0.6kg生物质聚丙烯粒子混合，得到混合物二；
步骤四、将所述混合物二在坯板挤出机上制得坯板一；
步骤五、在所述挤出机模口处将厚度0.02mm的尼龙MAkD6高阻隔性薄膜敷置在所述坯板一的表面，并进行碾压，制得片材一；
步骤六、将步骤四制得的片材一在容器成型机上制成所需的包装容器。
以0.1cm厚度的高生物质含量高阻隔性生物基包装容器进行测试，得到以下产品性能测试数据：
生物碳含量＞70％，
密度1.03-1.04g/cm3，
拉伸强度25-28Mpa，
断裂伸长率100％，
每平方米24小时氧气透过率5.2cm3。
实施例5
本实施例的高生物质含量高阻隔性生物基包装容器材料为：厚度 0.03mm的尼龙MAkD6高阻隔性薄膜，10kg高含量生物基坯板，具体含量如下：木薯淀粉1.2kg、玉米淀粉4.1kg、石油基聚乙烯1.3kg、石油基聚丙烯0.6kg、生物质聚乙烯1.5kg、生物质聚丙烯1.3kg。
制作方法：包括如下步骤：
步骤一、将1.2kg木薯淀粉和4.1kg玉米淀粉与1.5kg生物质聚乙烯和1.3kg生物质聚丙烯混合，得到混合物三；
步骤二、将所述混合物三通过挤出机制成颗粒物；
步骤三、将步骤二制得的颗粒物与1.3kg石油基聚乙烯粒子和 0.6kg石油基聚丙烯粒子混合，得到混合物四；
步骤四、将所述混合物四在坯板挤出机上制得坯板二；
步骤五，在所述挤出机模口处将厚度0.03mm的尼龙MAkD6高阻隔性薄膜敷置在所述坯板二表面，并进行碾压，制得片材二；
步骤六、将步骤五制得的片材二在容器成型机上制成所需的包装容器。
以0.1cm厚度的高生物质含量高阻隔性生物基包装容器进行测试，得到以下产品性能测试数据：
生物碳含量＞70％，
密度1.07-1.08g/cm3，
拉伸强度22-28Mpa，
断裂伸长率200％，
每平方米24小时氧气透过率3cm3。
实施例6
本实施例的高生物质含量高阻隔性生物基包装容器材料为：厚度 0.04mm的聚丙烯PP/乙烯/乙烯醇共聚EⅤOH/聚乙烯PE复合膜，10kg 高含量生物基坯板，具体含量如下：
玉米淀粉3.5kg、石油基聚乙烯2.3kg、生物质聚乙烯1.4kg、生物质聚丙烯2.8kg。
制作方法：包括如下步骤：
步骤一、将3.5kg玉米淀粉与2.3kg石油基聚乙烯混合，得到混合物一；
步骤二、将所述混合物一通过挤出机制成颗粒物；
步骤三、将步骤二制得的颗粒物与1.4kg生物质聚乙烯粒子和 2.8kg生物质聚丙烯粒子混合，得到混合物二；
步骤四、将所述混合物二在坯板挤出机上制得坯板一；
步骤五，在所述挤出机模口处将厚度0.04mm的聚丙烯PP/乙烯/ 乙烯醇共聚EⅤOH/聚乙烯PE复合高阻隔性薄膜敷置在所述坯板一的表面，并进行碾压，制得片材一；
步骤六、将步骤四制得的片材一在容器成型机上制成所需的包装容器。
以0.4cm厚度的高生物质含量高阻隔性生物基包装容器进行测试，得到以下产品性能测试数据：
生物碳含量＞70％，
密度1.03-1.08g/cm3，
拉伸强度24-28Mpa，
断裂伸长率260％，
每平方米24小时氧气透过率2.5cm3。
实施例7
本实施例的高生物质含量高阻隔性生物基包装容器材料为：厚度 0.03mm的聚乙烯醇PVA高阻隔性薄膜，10kg高含量生物基坯板，具体含量如下：
玉米淀粉3.3kg、石油基聚乙烯2.3kg、石油基聚丙烯2kg、生物质聚丙烯2.4kg。
制作方法：包括如下步骤：
步骤一、将3.3kg玉米淀粉与2.4kg生物质聚丙烯混合，得到混合物三；
步骤二、将所述混合物三通过挤出机制成颗粒物；
步骤三、将步骤二制得的颗粒物与2.3kg石油基聚乙烯粒子和2kg 石油基聚丙烯粒子混合，得到混合物四；
步骤四、将所述混合物四在坯板挤出机上制得坯板二；
步骤五、在所述挤出机模口处将厚度0.03mm的聚乙烯醇PVA高阻隔性薄膜敷置在所述坯板二表面，并进行碾压，制得片材二；
步骤五、将步骤四制得的片材二在容器成型机上制成所需的包装容器。
以0.1cm厚度的高生物质含量高阻隔性生物基包装容器进行测试，得到以下产品性能测试数据：
生物碳含量＞50％，
密度1.05-1.07g/cm3，
拉伸强度26-28Mpa，
断裂伸长率200％，
每平方米24小时氧气透过率2.2cm3。
实施例8
本实施例的高生物质含量高阻隔性生物基包装容器材料为：厚度 0.06mm的乙烯/乙烯醇共聚EVOH高阻隔性薄膜，10kg高含量生物基坯板，具体含量如下：
玉米淀粉3.3kg、石油基聚乙烯2.3kg、石油基聚丙烯2kg、生物质聚丙烯2.4kg。
制作方法：包括如下步骤：
步骤一、将石油基聚乙烯2.3kg、石油基聚丙烯2kg、3.3kg玉米淀粉与2.4kg生物质聚丙烯混合，得到混合物五；
步骤二、将所述混合物五通过挤出机制成颗粒物；
步骤三、将步骤二制得的颗粒物在坯板挤出机上制得坯板三；
步骤四、在挤出机模口处将厚度0.06mm的乙烯/乙烯醇共聚 EVOH高阻隔性薄膜敷置在所述坯板三表面，并进行碾压，制得片材三；
步骤五、将步骤三制得的片材三在容器成型机上制成所需的包装容器。
以0.1cm厚度的高生物质含量高阻隔性生物基包装容器进行测试，得到以下产品性能测试数据：
生物碳含量＞50％，
密度1.04-1.06g/cm3，
拉伸强度25-28Mpa，
断裂伸长率200％，
每平方米24小时氧气透过率2.8cm3。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (10)

1.一种高生物质含量高阻隔性生物基包装容器，其特征在于：所述容器包括坯板，和所述坯板上敷设的高阻隔性薄膜；所述坯板由以下百分比的组分组成：改性植物淀粉30-60％、石油基聚烯烃0-60％、生物质聚烯烃10-50％。
2.根据权利要求1所述的高生物质含量高阻隔性生物基包装容器，其特征在于：所述坯板由以下百分比的组分组成：改性植物淀粉33-53％、石油基聚烯烃12-43％、生物质聚烯烃23-42％。
3.根据权利要求2所述的高生物质含量高阻隔性生物基包装容器，其特征在于：所述坯板由以下百分比的组分组成：改性植物淀粉41％、石油基聚烯烃28％、生物质聚烯烃31％。
4.根据权利要求1所述的高生物质含量高阻隔性生物基包装容器，其特征在于：所述改性植物淀粉是经疏水和塑化改性的木薯淀粉或玉米淀粉中的一种或几种；所述石油基聚烯烃是石油基聚乙烯或石油基聚丙烯中的一种或几种；所述生物质聚烯烃是生物质聚乙烯或生物质聚丙烯中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的高生物质含量高阻隔性生物基包装容器，其特征在于：所述高阻隔性薄膜包括聚乙烯醇PVA薄膜、聚偏二氯乙烯PVDC薄膜、乙烯/乙烯醇共聚EVOH薄膜、尼龙MAkD6薄膜，以及由所述高阻隔性薄膜包括聚乙烯醇PVA薄膜、聚偏二氯乙烯PVDC薄膜、乙烯/乙烯醇共聚EVOH薄膜、尼龙MAkD6薄膜与聚丙烯或聚乙烯制成的复合膜。
6.根据权利要求1所述的高生物质含量高阻隔性生物基包装容器，其特征在于：所述高阻隔性薄膜的厚度为0.02mm至0.06mm。
7.一种如权利要求1一6所述高生物质含量高阻隔性生物基包装容器的制作方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤一、将石油基聚烯烃与改性植物淀粉混合，得到混合物一；
步骤二、将所述混合物一通过挤出机制成颗粒物；
步骤三、将步骤二制得的颗粒物与生物质聚烯烃粒子混合，得到混合物二；
步骤四、将所述混合物二在坯板挤出机上制得坯板一；
步骤五，在所述挤出机模口处将所述薄膜敷置在所述坯板一的表面，并进行碾压，制得片材一；
步骤六、将步骤五制得的所述片材一在容器成型机上制成所需的包装容器；
所述薄膜包括高阻隔性薄膜。
8.一种如权利要求1一6所述高生物质含量高阻隔性生物基包装容器的制作方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤一、将生物质聚烯烃与改性植物淀粉混合得到混合物三；
步骤二、将所述混合物三通过挤出机制成颗粒物；
步骤三、将步骤二制得的颗粒物与石油基聚烯烃粒子混合，得到混合物四；
步骤四、将所述混合物四在坯板挤出机制成坯板二；
步骤五，在所述挤出机模口处将所述薄膜敷置在所述坯板二表面，并进行碾压，制得片材二；
步骤六、将步骤五制得的片材二在成型机上制成所需的包装容器；
所述薄膜包括高阻隔性薄膜。
9.一种如权利要求1一4所述高生物质含量高阻隔性生物基包装容器的制作方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤一、将石油基聚烯烃、生物质聚烯烃与改性植物淀粉混合得到混合物五；
步骤二、将所述混合物五通过挤出机制成颗粒物；
步骤三、将步骤二制得的颗粒物在坯板挤出机制成坯板三；
步骤四，在所述挤出机模口处将所述薄膜敷置在所述坯板三表面，并进行碾压，制得片材三；
步骤五、将步骤四制得的片材三在成型机上制成所需的包装容器；
所述薄膜包括高阻隔性薄膜。
10.根据权利要求7-9中任一项所述的高生物质含量高阻隔性生物基包装容器，其特征在于：所述改性植物淀粉是经疏水和塑化改性的木薯淀粉或玉米淀粉中的一种或几种；所述石油基聚烯烃是石油基聚乙烯或石油基聚丙烯中的一种或几种；所述生物质聚烯烃是生物质聚乙烯或生物质聚丙烯中的一种或几种。
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