CN1093550C - 一种生物降解材料及其一次性餐具的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种制作一次性餐饮用具的生物降解材料及其制备方法，其特征是它是由植物原淀粉，非木材植物纤维粉，高沸点增塑剂组成，该材料，具有耐溶剂如醋、碱、酸、水100℃、油100℃，耐微波750W大于60分钟，还可根据制品使用中的不同物理性能要求，对制品组分进行加减，使制品具有优良的机械强度或优良的柔韧性。使用后的废弃物在30%水份中的土壤里30天的降解率可达80%，并可二次利用作动物饲料。

Description

一种生物降解材料及其一次性餐具的制备方法

本发明涉及一种制作一次性餐饮用具的生物降解材料及其制备方法。

随着生活节奏的加快和消费观念的更新，以一次性餐具为主要载体的快餐业迅速发展，一次性餐具的社会需求量也激增，据不完全统计，目前每年消耗约80亿只。

在我国，一次性餐具是以泡沫塑料餐具为主，泡沫材料餐具的主要成份为发泡聚苯乙烯等塑料，以若干年内不可降解为特征，由于泡沫材料质轻体积大，增加了垃圾处理的难度；由于人们的随意丢弃而对自然环境，人类生存环境会造成难以挽回的破坏，因而被世人斥为“白色污染”也包括了一次性发泡塑料餐具。

为保护人类共同赖以生存的家园，各国政府特别是经济发达国家，早已开始研究解决“白色污染”的问题，1991年，德国率先立法限制泡沫塑料的生产和使用，美国、日本、欧共体、澳洲和韩国等国家和地区，也先后立法禁止生产和使用泡沫塑料，并禁止用这类物品包装的商品入境，在我国、北京、上海、天津、重庆、广州和武汉等十几个地方政府已立法禁止生产和销售泡沫塑料餐具，中国政府也作出了在公元2000年“泡沫塑料工业将全面取消”的承诺。不可降解一次性泡沫塑料餐具给人类带来危害也是众所周知的事实，然而，用什么来代替一次性泡沫塑料餐具，满足社会对快餐具的巨大需要呢？这是摆在各国政府和科学家面前亟待解决的重要课题。

本发明的目的就是研究出一种新的材料替代泡沫塑料做快餐具原料，这种替代品应该具有以下特征：1.可以全降解：废弃后的高分子聚合物制品分子量下降，在自然条件下，短时间内出现发脆，碎裂，变轻，或有适宜微生物生长的条件，其生命周期的最后终结或变成二氧化碳和水，回归自然无穷循环而不对环境造成任何危害；

2.耐沸水：加入沸水后，在规定时间内无渗漏，不变形；

3.耐食用溶剂：将食用溶剂如酱油、醋、酒等，不会对人体有害的任何化学物质；

4.生产过程不产生污染；

5.制品可二次利用，作饲料；

6.原料来源广泛，且价格低廉。

本发明的方案是使用原淀粉，非木材植物纤维及高沸点增塑剂混合而成，原淀粉可是谷类、薯类原粉。其添加量占混合物总重量的10-80％。非木材植物纤维可是竹类，禾草类，韧皮类，籽毛类。其添加量占混合物总重量的10-75％。高沸点增塑剂是丙二醇，或聚乙烯醇，或山梨糖醇，或苯二甲酸，或二丁酯等任意两种组合经脲、胺，或甲醇改性后的产物。其添加量占混合物总重量的10-30％。为了使制品获得比较好的外观，还可以加入适量的色素0.1-1％。将上述物料按比例充分混合好后，热压成形获得，热压固化时间每毫米壁厚5-60秒，模温80-180℃，压强为17-35兆帕。

由此混合物生产的一次性生物降解材料，除具有耐溶剂如耐醋、碱、酸水100℃、油100℃，耐微波750W大于60分钟外，还可以根据制品使用中的不同物理性要求，对制品的组份进行加减，使制品具有优良的机械强度或优良的柔韧生。使用后的废弃物在30％水份中的土壤里30天的降解率可达80％。由于该产品主要原料为杂粮和植物纤维，以及食品添加剂，附合食品卫生要求，对环境无污染，收集后可作为动物饲料进行再利用。

实施例1

按10％的原淀粉，75％的非木材植物纤维原料粉，15％的高沸点增塑剂比例，分别取木薯粉10公斤，取竹或禾草，或韧皮，或籽毛，或它们的混合物75公斤，取15公斤丙二醇，或聚乙烯醇，或山梨糖醇，或苯二甲酸，或二丁酯等任两种组合经脲、胺，或甲醇改性后的产物，再适当加入占总重量0.1％的食品色素，将这些原料充分混合后，投入到热压机的模腔中，热压成型得制品，热压固化时间每毫米壁厚5-60秒，模温为90℃-150℃，压强为35兆帕。

将此样品进行土壤中的降解性能测试，实验土壤：壤土，PH中性，取自中国农科院土肥所实验地；

实验条件：土壤水分30％，培养温度30±2℃。实验方法：恒重法测定实验土壤及样品的水份，土壤过5毫米土壤筛，装入10×10×6cm塑料实验盒。调整土壤水份为30％，放入30±2℃的培养箱进行培养，检查样品的分解程度和失重量，经过测定样品的含水量为2.621％，15天后，样品的土壤微生物降解百分率为24.37％，30天后样品的土壤生物降解百分率为80.33％。

将热至90℃的热水，倒入制品中，30分钟未发现样品破裂。

毒性试验：

砷(mg/l以As计)未检出

铅(mg/l以qb计)0.29

荧光性物质(254nm及365nm)合格

细菌总数(个/cm)＜10

大肠菌群(个/100cm)＜30

致病菌，未验出

实施例2

按80％的原淀粉，10％的非木材植物纤维原料粉，10％的高沸点增塑剂比例，分别取玉米粉8吨，取竹或禾草，或韧皮，或籽毛，或它们的混合物1吨，取1吨丙二醇，或聚乙烯醇，或山梨糖醇，或苯二甲酸，或二丁酯等任两种组合经脲、胺，或甲醇改性后的产物，再加入占总重量0.5％的食品色素，用实施例1的方法，将混合好的物料在80℃-140℃温度下热压成型，固化时间每毫米壁厚5-30秒，压强为17兆帕。

将此样品按实施例1的方法进行土壤中的降解性能测试，实验结果：含水量为3.626％，15天后，样品的土壤微生物降解百分率为67.78％，30天后样品的土壤微生物降解百分率为82.09％。

做急性毒性实验，急性毒性分级属无毒级，骨髓细胞微核试验结果未发现受试物有明显遗传毒性，精子畸形试验结果，实验组与阴性对照组比较，差异无显著性，P＞0.05。表明该受试物未发现明显生殖遗传性毒性。

实施例3

按40％的原淀粉，45％的非木材植物纤维原料粉，15％的高沸点增塑剂比例，分别取144吨白薯粉，取162吨韧皮，或籽毛，或竹或它们的混合物，取54吨丙二醇，或聚乙烯醇、或山梨糖醇，或苯二甲酸、或二丁酯等任两种组合经脲、胺，或甲醇改性后的产物。用实施例1的方法，将混合好的物料在110℃-150℃的温度下热压成型，热压固化时间每毫米壁厚15秒-30秒，压强为25兆帕。

检验结果见表。

检验项目	标准要求	样品检验结果
			气味	允许有原料气味，无其它异味，无异臭，无异物，污物	有原料气味，无其它异味，无臭、异物，污物
脱色食用油酱油	阴性阴性	阳性阴性

乙醇(95％)水(60℃)醋	阴性阴性阴性	阴性阴性阴性
			耐热性油100℃微波750W	外形完整，无扭曲，无裂纹，不渗漏，外形有完整，无扭曲，无裂纹，不参漏	外形完整，无扭曲，无裂纹，不渗漏，外形完整，无扭曲，无裂纹，不渗漏
耐寒性-18℃	不变形，无裂纹，不渗漏	不变形，无裂纹，不渗漏
			渗水性水100℃水60℃	外形完整，无扭曲，无裂纹，不渗漏	外形完整，无扭曲，无裂纹，不渗漏
强度	不变形，无裂纹，不渗漏	不变形，无裂纹，不渗漏

实施例4

按45％的原淀粉，45％的非木材植物纤维原料粉，10％的高沸点增塑剂比例，分别取162吨白薯粉，取162吨韧皮，或籽毛，或竹，或它们的混合物，取36吨丙二醇，或聚乙烯醇，或山梨糖醇，或苯二甲酸，或二丁酯等任两种组合经脲、胺，或甲醇改性后的产物。用实施例1的方法，将混合好的物料在80℃-120℃温度下热压成型，热压固化时间每毫米壁厚5-30秒，压强为20兆帕。

检验结果与实施例1、2、3相同。

实施例5

按50％的原淀粉，20％的非木材植物纤维原料粉，30％的高沸点增塑剂比例，分别取180吨面粉，取72吨韧皮，或籽毛，或竹，或它们的混合物，取108吨丙二醇，或聚乙烯醇，或山梨糖醇，或苯二甲酸，或二丁酯等任两种组合经脲、胺，或甲醇改性后的产物。用实施例1的方法，将混合好物料在140℃-180℃温度下热压成型，热压固化时间每毫米壁厚5秒-15秒，压强为30兆帕。

检验结果与实施例1、2、3相同。

Claims (3)

1、一种生物降解材料，其特征在于，按重量百分比由以下组分组成：原淀粉为10-80％，非木材植物纤维10-75％，高沸点增塑剂10-30％.，上述各组分含量之和等于100％；

其中所述原淀粉是谷类或薯类的原粉；所述高沸点增塑剂是由丙二醇、聚乙烯醇、山梨糖醇、苯二甲酸或二丁酯经脲、胺或甲醇改性后的产物中的一种或几种构成。

2、根据权利要求1所述的一种生物降解材料，其特征在于：非木材植物纤维是竹类、禾草类、韧皮类或籽毛类中的一种或几种。

3、一种一次性餐具的制备方法，其特征在于：权利要求1-2所述的任意一种生物降解材料经热压成型，其热压固化时间每毫米壁厚需5-60秒，模温80-180℃，压强为17-35兆帕。