CN113717502A - 不含聚乳酸的生物可分解包覆膜 - Google Patents
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Abstract
一种不含聚乳酸的生物可分解包覆膜，该生物可分解材料组成包含40至50wt％的Bio‑PBS、9至35wt％的生物基辅助性聚酯、21至40wt％的粉体，及3至4wt％的助剂，该生物基辅助性聚酯选自Bio‑PES或Bio‑PHB，该粉体包括氧化钙、填充性粉体，及有机粉体，该助剂包括油、脂、蜡；由前述材料所构成该不含聚乳酸的生物可分解包覆膜在一般环境下即可分解，大幅降低废弃物处理的成本，且分解后的产物仅为水、二氧化碳、生物质残留，及碱性物质，不会产生甲烷或残留石化填充物，因此能改善土质污染的问题，并降低掩埋场发生火灾的风险。
Description
技术领域
本发明涉及一种由生物可分解材料所构成的环保包材，特别是涉及一种不含聚乳酸的生物可分解包覆膜。
背景技术
聚乳酸(Polylactic Acid，PLA)为相当受瞩目的生物可分解塑料之一，用以取代传统石化工业生产的塑料，随着社会大众的环保意识逐渐提高，聚乳酸被广泛地应用在例如包装袋、包膜等替换性高的产品。
然而，若欲丢弃这些含有聚乳酸成分的包装塑料进行废弃处理时，必须将外部环境控制在特定的温度、湿度，及菌种的条件下，才得以使聚乳酸完全分解，大幅提高处理废弃物的成本与困难度，且仍有不少由聚乳酸组成的包装塑料组成中，会添加少量石化添加物以提升可加工性，因此，在所述包装塑料分解后，这些石化添加物会残留在土壤中而造成污染。此外，聚乳酸分解后会释出二氧化碳、水及少量的甲烷，其中，甲烷获取热能的能力高于二氧化碳约25倍，会产生更强烈的温室效应，且甲烷在室温中容易燃烧或爆炸，亦会提升废弃处理场的危险性。
因此，如何降低环保废弃物后续处理的成本，及改善后续分解产物所造成的环境二次污染与安全问题，仍是相关领域研究的重点之一。
发明内容
本发明的目的在于提供一种不含聚乳酸的生物可分解包覆膜。
本发明的不含聚乳酸的生物可分解包覆膜包含薄膜本体，且厚度介于80至200μm。
该薄膜本体由不含聚乳酸的生物可分解组成经由吹膜成型所制得，该不含聚乳酸的生物可分解组成包括生物基聚合物、粉体，及助剂。
该生物基聚合物包括生物基聚丁二酸丁二醇酯(Bio-PBS)，及生物基辅助性聚酯，且该生物基辅助性聚酯选自生物基聚丁二酸乙二醇酯(Bio-PES)及生物基聚羟基丁酸酯(Bio-PHB)的其中至少一种。
该粉体包括氧化钙，及填充性粉体，该填充性粉体选自钙盐、火山灰或前述的组合。
该助剂包括油、脂、蜡的其中至少一种。
其中，以该不含聚乳酸的生物可分解组成的重量百分比为100wt％，该生物基聚合物的含量介于59wt％至75wt％，该生物基聚丁二酸丁二醇酯的含量介于40wt％至50wt％，该粉体的含量介于21wt％至40wt％，该助剂的含量介于3wt％至4wt％。
优选地，本发明所述不含聚乳酸的生物可分解包覆膜，该薄膜本体为单层。
优选地，本发明所述不含聚乳酸的生物可分解包覆膜，该该薄膜本体为多层。
优选地，本发明所述不含聚乳酸的生物可分解包覆膜，该薄膜本体为袋状，并界定出用于包套物品的容置空间。
优选地，本发明所述不含聚乳酸的生物可分解包覆膜，该生物基辅助性聚酯占该生物可分解组成的含量介于9wt％至35wt％。
优选地，本发明所述不含聚乳酸的生物可分解包覆膜，该氧化钙粉末的含量介于3wt％至5wt％，该填充性粉体的含量介于15wt％至30wt％。
优选地，本发明所述不含聚乳酸的生物可分解包覆膜，该粉体还包括有机粉体，并选自植物性纤维、生物炭或前述的组合，且以该生物可分解组成的重量百分比为100wt％，该有机粉体的含量介于2wt％至6wt％。
本发明的有益的效果在于：由于该不含聚乳酸的生物可分解包覆膜的构成材料选自生质材料，且在一般环境下即可分解，因此能降低环保废弃物的处理成本，此外，该不含聚乳酸的生物可分解包覆膜分解后的产物仅为水、二氧化碳、生物质残留，及少量的碱性物质，不会残留石化添加物或产生甲烷，亦能大幅改善处理过程中产生的污染与安全问题。
附图说明
图1是一示意图，说明本发明不含聚乳酸的生物可分解包覆膜的一实施例；
图2是一示意图，说明该实施例作为披覆膜的态样。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明。
在本发明被详细描述前，应当注意以下的说明内容中，类似的组件是以相同的编号来表示。
本发明就以下实施例作进一步说明，但应了解的是，实施例仅为例示说明之用，而不应被解释为本发明实施的限制。
参阅图2，本发明不含聚乳酸的生物可分解包覆膜，包含多层成薄片状并具有可挠性的薄膜本体彼此堆栈而成，且该生物可分解包覆膜的厚度介于80至200μm。
其中，该不含聚乳酸的生物可分解包覆膜可作为农地覆盖膜200。使用前，该生物可分解包覆膜可以缠绕的方式收集于一柱状圆筒上(图未示)，使用时再将其延展披覆在农用土地上，以避免植床的土壤流失并抑制杂草生长。
要说明的是，该实施例中是以该生物可分解包覆膜由多层薄膜本体彼此重叠压延而成为例，然，实际实施时，该生物可分解包覆膜也可以仅由单层薄膜本体构成。
参阅图1，在一些实施例中，该不含聚乳酸的生物可分解包覆膜也可以为如图1所示的包装袋100或套袋，此时，该薄膜本体为袋状，并界定出一可供包套物品的容置空间。
详细的说，该薄膜本体的构成材料为不含聚乳酸的生物可分解组成，并选自天然的绿色生质材料，且不具有任何石化添加物。在本实施例中，该生物可分解组成包含：生物基聚合物、粉体及助剂。
该生物基聚合物包括生物基聚丁二酸丁二醇酯(Bio-PBS)，及生物基辅助性聚酯。以该不含聚乳酸的生物可分解组成的重量百分比为100wt％，该生物基聚合物的总含量介于59wt％至75wt％，其中，Bio-PBS的含量介于40wt％至50wt％，该生物基辅助性聚酯的含量介于9wt％至35wt％，并选自生物基聚丁二酸乙二醇酯(Bio-PES)及生物基聚羟基丁酸酯(Bio-PHB)的其中至少一种。
在本实施例中，该Bio-PBS是以由生质材料，例如玉米经过发酵、萃取合成而取得的可分解纤维树酯为例，可选购自日本三菱化学株式会社所出产的FORZEAS系列产品，但并不以此为限。该生物基聚合物选择Bio-PBS作为主要构成材料之一，是因为Bio-PBS在室温约30℃的一般环境下即可被微生物分解，且分解后的产物仅为二氧化碳、水，以及部分的生物质(Biomass)残留，相较于Bio-PES，Bio-PBS的降解速度较慢，更有利于维持所制得产品的性能与质量管控。也就是说，该生物基辅助性聚酯由于生物可降解性高，因此可用于调整该生物可分解材料组成的降解速度，此外，该生物基辅助性聚酯还用于调整该生物基聚合物于熔融状态时的流动性与黏性，用以提升该生物基聚合物的可加工性以及最终产品的韧性强度。
该粉体的含量介于21wt％至40wt％，具体的说，该粉体包括3wt％至5wt％的氧化钙粉末、15wt％至30wt％的填充性粉体，以及2wt％至6wt％的有机粉体。
该氧化钙粉末用以增强攫取水分、吸收二氧化碳的能力，以增强该生物可分解组成的生物降解性；该有机粉体选自植物性纤维、生物炭或前述的组合；该填充性粉体选自钙盐、火山灰或前述的组合。该粉体的添加可用于提高该生物可分解组成的耐热性及可加工性，并增强该不含聚乳酸的生物可分解包覆膜的机械强度，此外，该粉体分解后会形成碱性物质，能解决土壤酸化的问题并优化土质。
该助剂可包含增韧剂、增稠剂的其中至少一种。在本实施例中，该助剂包括含量介于3wt％至4wt％的增韧剂，该增韧剂可选自油、脂、蜡的其中至少一种，以增强该不含聚乳酸的生物可分解组成成膜后的韧性。
兹以下述具体例1至6说明以本发明+利用吹膜成型的加工方式制得具有不同态样或颜色的生物可分解包覆膜，且该不含聚乳酸的生物可分解包覆膜可以是图1所示的包装袋100、或是如图2所示的农地覆盖膜200。然，要说明的是，于实际实施时，该生物可分解包覆膜的结构并不以此为限。
具体例1
首先准备一不含聚乳酸的生物可分解材料。以该不含聚乳酸的生物可分解材料的重量百分比为100wt％计，该不含聚乳酸的生物可分解材料包含45wt％的Bio-PBS、17wt％的Bio-PES、5wt％的氧化钙粉末、29wt％的重质碳酸钙粉末、2wt％的木蜡，及2wt％的大豆油。
接着，将前述材料投入一密炼机，经由105℃至120℃的温度条件下将该生物可分解材料熔炼后充分地混合，再通过造粒制得预定大小的母粒，随后将该母粒放入一吹膜机，并经由温度参数为160℃-156℃-150℃-146℃的四段控温的热制程，用以依序进行预热、吹膜成型、压延定型，及收卷等系列步骤，再经由裁切而得到预定形状与大小的生物可分解包覆膜，且该不含聚乳酸的生物可分解包覆膜为绿色环保包装袋100(如图1所示)。
在此需要说明的是，造粒的相关条件参数、吹膜成型以及裁切等后续制程已为相关领域所知悉，故不多加赘述。
具体例2
先准备一不含聚乳酸的生物可分解组成。以该生物可分解组成的重量百分比为100wt％计，该生物可分解组成包含50wt％的Bio-PBS、20wt％的Bio-P3HB、3wt％的氧化钙粉末、20wt％的碳酸钙粉末、4wt％的布袋莲粉末，及3wt％的蒙旦蜡。在本具体例中，该碳酸钙粉末为2000目的轻质碳酸钙，该布袋莲粉末是取自布袋莲的茎与叶子，并将其干燥后粉碎而得。
类似地，接着将前述材料经由102℃至115℃的热处理熔炼混合，并通过造粒制得预定大小的母粒，随后将该母粒放入该吹膜机，并经由温度参数为158℃-154℃-150℃-144℃四段控温的热制程，用以依序进行预热、吹膜成型、压延定型，及收卷等系列步骤，再经由裁切而得到预定形状与大小的该生物可分解包覆膜，且该不含聚乳酸的生物可分解包覆膜为绿色环保的包装袋100(如图1所示)。
具体例3
该具体例3是先准备一生物可分解组成，包含48wt％的Bio-PBS、27wt％的Bio-P3HB、4wt％的氧化钙粉末、15wt％的火山灰、2wt％的竹炭粉末、1.5wt％的蜂蜡，及2.5wt％的荷荷芭油。
与前述具体例类似地，接着将前述材料经由102℃至118℃的热处理充分地熔炼混合，而形成一类似面团质地的混合物，将该混合物通过造粒成型而取得预定大小的母粒，随后将该母粒放入该吹膜机，并经由温度参数为162℃-157℃-151℃-148℃四段控温的热制程，用以依序进行预热、吹膜成型、压延，及收卷等系列步骤，再经由裁切而得到预定形状、大小且外观成砖褐色的该生物可分解包覆膜。于该具体例3中，该不含聚乳酸的生物可分解包覆膜为如图1所示的蔬果保鲜袋，或再加工为果品套袋，皆具有透气性，并于分解后可做堆肥使用。
具体例4
在本具体例中，先准备一生物可分解材料，该生物可分解材料包含40wt％的Bio-PBS、22wt％的Bio-PES、5wt％的氧化钙粉末、28wt％的轻质碳酸钙粉末、2wt％的绿茶粉末，及3wt％的荷荷芭油。
接着将该生物可分解材料投入该熔炼机中，经过110℃至120℃的热制程熔炼混合，而形成一混合物，将该混合物通过造粒成型而取得预定大小的母粒，随后将该母粒放入该吹模机，并经由温度参数为160℃-157℃-152℃-147℃四段控温的热制程，依序进行预热、吹膜成型、压延定型、裁切袋边，以及收卷等步骤，而得到预定形状、大小且具有透气性的该生物可分解包覆膜，且该不含聚乳酸的生物可分解包覆膜的厚度约100μm。在该具体例4中，与前述具体例不同处，在于压延定型后还进行一裁切袋边的步骤，因此该生物可分解包覆膜形成一用于披覆农地的农地覆盖膜200(如图2所示)。
具体例5
在本具体例中，先准备一生物可分解材料，该生物可分解材料组成包含42wt％的Bio-PBS、15wt％的Bio-PES、4wt％的氧化钙粉末、30wt％的轻质碳酸钙粉末、6wt％的菱角壳粉末、2wt％的木蜡，及1wt％的荷荷芭油。
与该具体例4类似地，将该生物可分解材料投入该熔炼机中，经过108℃至124℃的热制程熔炼混合，随后通过造粒制得预定大小的母粒，接着将该母粒放入该吹膜机，并经由温度参数为162℃-158℃-154℃-148℃四段控温的热制程，依序进行预热、吹膜成型、压延、裁切袋边，以及收卷等步骤，而得到预定形状且外观呈现黑色的该生物可分解包覆膜。于该具体例5中，该生物可分解包覆膜形成一用于披覆农地的农地覆盖膜200，厚度约140μm，因此，不透光亦不透气。
在前述的具体例中，是将该不含聚乳酸的生物可分解材料通过热制程充分混合后，经由造粒而制得生质性的母粒，并通过吹膜成型等加工技术将所述母粒吹膜、裁切成预定形状、大小制成具有单层结构的农地覆盖膜200、包装袋100等结构。然而，该生物可分解包覆膜实际的应用及加工方式并不以此为限。
此外，要说明的是，当要制得具有多层重叠结构的该不含聚乳酸的生物可分解包覆膜时，仅需将前述具体例所制得的数个单层结构的包覆膜，再通过裁边、重叠压延等加工方式，即可得到具有多层结构的生物可分解包覆膜。
具体例6
本具体例中，将具体例1及具体例5的母粒放入两层共挤吹膜机，并经由温度参数为：162℃-158℃-153℃-149℃，四段控温的热制程，依序进行预热、吹膜成型、压延、裁切袋边，以及收卷等步骤，可得到预定宽幅、厚度，且外观为白色与黑色的双层生物可分解复合农地膜。
现有含有聚乳酸成分的包装塑料必须处于外在温度58℃至70℃、相对湿度90％的掩埋环境下才会被微生物分解，且当掩埋环境的含氧量不足时，所述含有聚乳酸的包装塑料会开始进行好氧分解而释出甲烷，由于甲烷获取热的能力远高于二氧化碳25倍左右，因此会产生更加强烈的温室效应，且由于甲烷在室温中容易燃烧，因此，掩埋场亦有发生火灾的危险。
而通过使用本发明不含聚乳酸的生物可分解包覆膜，当丢弃后进行废弃处理，于掩埋后即可完全分解，因此能有效地降低废弃物的处理成本；且由于本发明的生物可分解包覆膜的构成材料皆为绿色生质材料，因此分解后的产物仅为水、二氧化碳，生物质残留(Biomass)，及自该粉体分解产生的碱性物质，不会残留石化添加物，故能避免废弃物所造成的土质污染问题，且该生物质残留与该碱性物质还能作为有机堆肥，用以改善土壤酸化的问题，并提升土壤的肥沃度。此外，该不含聚乳酸的生物可分解包覆膜分解后不会产生甲烷，因此能减缓甲烷所造成的温室效应，亦解决了掩埋场的安全问题，进而达到绿色环保的目的。
综上所述，本发明不含聚乳酸的生物可分解包覆膜，皆为天然生质材料加工而成，不仅于废弃掩埋后可完全分解，且分解产物只有水、二氧化碳、部分生物质残留，以及碱性物质，而不会产生甲烷或残留石化添加物，不但可以降低废弃物的处理成本，还能有效改善土质污染及降低掩埋场发生火灾的风险，故确实能达成本发明的目的，故确实能达成本发明的目的。
以上所述者，仅为本发明的实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，即凡依本发明权利要求书及说明书内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明的范围。
Claims (7)
1.一种不含聚乳酸的生物可分解包覆膜，其特征在于：包含：
薄膜本体，该薄膜本体成薄片状，厚度介于80至200μm间，并由不含聚乳酸的生物可分解组成吹膜成型所制得，该不含聚乳酸的生物可分解组成包括生物基聚合物、粉体及助剂，该生物基聚合物包括生物基聚丁二酸丁二醇酯(Bio-PBS)，及生物基辅助性聚酯，且该生物基辅助性聚酯选自生物基聚丁二酸乙二醇酯(Bio-PES)及生物基聚羟基丁酸酯(Bio-PHB)的其中至少一种，该粉体包括氧化钙，及填充性粉体，该填充性粉体选自钙盐、火山灰或前述的组合，该助剂包括油、脂、蜡的其中至少一种，
其中，以该不含聚乳酸的生物可分解材料组成的重量百分比为100wt％，该生物基聚合物的含量介于59wt％至75wt％，该生物基聚丁二酸丁二醇酯的含量介于40wt％至50wt％，该粉体的含量介于21至40wt％，该助剂的含量介于3wt％至4wt％。
2.根据权利要求1所述不含聚乳酸的生物可分解包覆膜，其特征在于：该薄膜本体为单层。
3.根据权利要求1所述不含聚乳酸的生物可分解包覆膜，其特征在于：该薄膜本体为多层。
4.根据权利要求1所述不含聚乳酸的生物可分解包覆膜，其特征在于：该薄膜本体为袋状，并界定出用于包套物品的容置空间。
5.根据权利要求1所述不含聚乳酸的生物可分解包覆膜，其特征在于：该生物基辅助性聚酯占该生物可分解组成的含量介于9wt％至35wt％。
6.根据权利要求1所述不含聚乳酸的生物可分解包覆膜，其特征在于：该氧化钙的含量介于3wt％至5wt％，该填充性粉体的含量介于15wt％至30wt％。
7.根据权利要求1所述不含聚乳酸的生物可分解包覆膜，其特征在于：该粉体还包括有机粉体，并选自植物性纤维、生物炭或前述的组合，且以该生物可分解组成的重量百分比为100wt％，该有机粉体的含量介于2wt％至6wt％。
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| WO2019155398A1 (en) * | 2018-02-07 | 2019-08-15 | Csir | Biodegradable plastic |
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Patent Citations (1)
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