CN1371944A - 一种全降解材料以及利用该材料制造一次性制品的方法 - Google Patents

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Abstract

一种全降解材料及制造一次性制品的方法,材料配方为(重量百分比):氨基模塑料35～55%;淀粉33～58%;中质碳酸钙4～11%;植物纤维料2～3%;所述植物纤维料为稻谷壳、作物秸杆、甘蔗渣、玉米芯、花生壳中的一种。制造工艺为:粉碎原料;混合配制原料;两次模压成型,单位压力为300～450kg/cm2,温度为120～180℃,保温保压时间25～80秒;脱模并进行后处理即得制品。本发明特点是:降解快、成本低、性能好、工艺简单、实用性强,适合制作一次性餐饮具、食品包装、物品包装以及一次性医疗用品等。

Description

一种全降解材料以及利用该材料制造一次性制品的方法
本发明涉及一种全降解材料以及利用该材料制造一次性使用的、可降解制品的方法。上述一次性可降解制品包括一次性使用的餐饮具、食品包装、物品包装以及一次性医疗用品等。
众所周知，以一次性餐饮具为主引发的“白色污染”已成为当今社会治理环境污染中的一个突出问题。世界各国政府和环境专家们已认识到“白色污染”给人类环境带来的灾难和危害，并正在采取积极措施加以解决。欧洲许多国家早已禁止使用非降解的一次性餐饮具和塑料包装制品。在我国，生物降解塑料被列为“八五”重点攻关项目和“九五”重点推广项目，治理“白色污染”已受到政府各级部门的高度重视，并成为全社会关注的一大课题。许多城市已开始禁止使用一次性PS餐饮具，许多企业和研究人员都在积极从事本课题降解性替代制品的研究和开发。近年来，我国专利就本技术主题相继公开了许多技术方案，归纳起来大致有以下四类，第一类是采用纸浆模塑的方法制成；第二类是采用全淀粉为原料制成；第三类是采用可分解的塑料材料制成；第四类是采用植物纤维材料制成。尽管上述各种技术方案从不同角度提出了许多措施，并取得了积极效果，但是从实际应用来看仍存在很多问题，比如，纸浆模塑生产成本高，生产过程中的排放会带来黑色污染。全淀粉型生产过程无污染，但原料价格高。可分解塑料制品不能全降解成无害物质。植物纤维制品需要通过燃烧方式才能快速降解。以上缺陷从不同程度直接影响了现有降解制品的替代效果，也是我国“白色污染”未真正得到解决的问题之一。
本发明目的是提供一种降解快、成本低、性能好、工艺简单、实用性强的全降解材料以及利用该材料制造一次性制品的方法。
为达到上述目的，本发明全降解材料采用的第一种技术方案是：一种制造一次性制品的全降解材料，含有以下组分的原料和重量百分比：
氨基模塑料               35～55％；
淀粉                     33～58％；
中质碳酸钙               4～11％；
植物纤维料               2～3％；
所述植物纤维料为稻谷壳、作物秸杆、甘蔗渣、玉米芯、花生壳中的一种。该配方适合于制造一次性使用的全降解型餐饮具、食品包装物以及一次性医疗用品。方案中的氨基模塑料在配方中起到调色和粘结剂的作用，淀粉在配方中起到降解、捕醛和填料作用，中质碳酸钙在配方中起到降解剂、改性和填料作用，植物纤维料在配方中起到填料作用。
上述技术方案中，根据降解期限的要求不同可以产生以下两种配方：
1、为了使所述降解材料能够在180天(6个月)内完全降解，其原料组分和重量百分比为：
氨基模塑料              36～44％；
淀粉                    47～58％；
中质碳酸钙              4～6％；
植物纤维料              2～3％；
该配方中由于可降解原料重量占50％以上，因此降解速度快。
2、为了使所述降解材料能够在6～12个月内完全降解，其原料组分和重量百分比为：
氨基模塑料              45～55％；
淀粉                    33～42％；
中质碳酸钙              9～11％；
植物纤维料              2～3％。
为达到上述目的，本发明全降解材料采用的第二种技术方案是：一种制造一次性制品的全降解材料，含有以下组分的原料和重量百分比：
氨基模塑料              45～55％；
淀粉                    18～22％；
中质碳酸钙              4～6％；
植物纤维料              20～25％；
水                      2～3％；
所述植物纤维料为稻谷壳、作物秸杆、甘蔗渣、玉米芯、花生壳中的一种。该方案所述降解材料能够在6～12个月内完全降解。该配方适合于制造普通物品包装物。方案中的氨基模塑料在配方中起到调色和粘结剂的作用，淀粉在配方中起到降解、捕醛和填料作用，中质碳酸钙在配方中起到降解剂、改性和填料作用，植物纤维料在配方中起到填料作用。
为达到上述目的，本发明利用上述全降解材料制造一次性制品的方法是：一种利用上述全降解材料制造一次性制品的方法，包括下列步骤：
(1)、将植物纤维料粉碎到100～200目；
(2)、按配方称量配置各原料，并将各原料混合充分搅拌均匀得混合料；
(3)、将混合料加入模腔中合模初压，启模排气一次，初压单位压力300～450kg/cm2，温度为120～180℃；
(4)、再次合模热压固化成型，单位压力为300～450kg/cm2，温度为120～180℃，保温保压固化时间25～80秒；
(5)、脱模并进行后处理即得制品。
上述技术方案第一步中，一般情况下氨基模塑料、淀粉和中质碳酸钙均为粉状，其中氨基模塑料和淀粉的粒度均在140目以上，如果配置的原料达不到粒度要求，也应将其粉碎处理到140目。
上述技术方案第二步中，如果原料配方中含有水，则应先将植物纤维粉料加水混合搅拌均匀，然后再与氨基模塑料粉、淀粉和中质碳酸钙粉混合搅拌均匀获得混合料。
上述技术方案第三步中，所述单位压力较好为370～430kg/cm2，温度为140～160℃。
上述技术方案第四步中，所述单位压力较好为370～430kg/cm2，温度为140～160℃，保温保压固化时间40～60秒。
上述技术方案第三步初压和第四步成型压，可以利用同一副模具连续完成，也可以使用两副模具分别压制。
上述技术方案第五步中，所述后处理主要包括修整和消毒。消毒可以采用紫外线杀菌的方法进行消毒，温度控制在300℃左右。也可以采用其它常规消毒方法。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点和效果：
1、本发明样品《迁移测试：重金属的确定》报告如下：
(1)、测试单位
新加坡生产力及标准局(PSB)，在新加坡有1000名员工的法定管理局实施迁移测试。PSB通过保证工艺和产品直接适应国际标准来帮助当地的公司访问全球市场。
(2)、主题
由农业纤维组成的“生物可降解物料”制造的样品的重金属的确定。本测试在2000年10月2日完成，测试报告编号为29S0002989-EO。
(3)、样品描述
由农业纤维组成的“生物可降解物料”制造的样品描述如下：
a、可处置的桌上用品
b、园艺产品
c、包装材料
d、医疗器件
(4)、测试方法
EN71-3是欧洲标准，由欧洲标准化委员会(CEN)在1994年12月13批准。CEN的成员是奥地利、比利时、丹麦、芬兰、法国、德国、希腊、爱尔兰、冰岛、意大利、卢森堡、荷兰、挪威、葡萄牙、西班牙、瑞典、瑞士和英国的国家标准局。根据CEN/CENELEC内部规定，这些国家必须执行本欧洲标准。
A、EN71：第3部分，1995年3月“玩具的安全性”，第3部分“确定元素迁移的技术条件”。
B、通过原子吸收分光光谱仪—冷蒸气法测试汞含量。
C、通过感性耦合等离子—原子发散分光光度计法测试其它元素。
(5)、测试结果
元素              生物可降解物料        EN71第3部分1995年
锑SB(mg/kg)           ＜5.0                 最大值60
砷As(mg/kg)           ＜5.0                 最大值25
钡Bs(mg/kg)           ＜5.0                 最大值250
镉Cd(mg/kg)           ＜0.5                 最大值50
铬Cr(mg/kg)           ＜0.5                 最大值25
铅Pb(mg/kg)           ＜5.0                 最大值90
汞Hg(mg/kg)           ＜0.5                 最大值25
硒Se(mg/kg)           ＜5.0                 最大值500
(6)、解释
本标准的要求是基于玩具使用引起的生物可获得性，并且每一个对象不应超过上述列表(测试结果第3列)每天的水平。测量以每公斤毫克为单位(mg/Kg)。
样品测试结果(测试结果表的第2列)远离其上限。
2、本发明降解速度快，耐高温，耐冰冻，耐水，强度好。根据GB6344-1996《软质泡沫聚合物材料拉伸强度和断裂伸长度的测定》以及GB3681-2000《塑料大气曝露试验方法》，本发明产品经试验和测定理化性能为：
拉伸强度       ≥1.5MPa
断裂伸长度     ≤2％
耐温状况       80～100℃无明显变形
降解时间       在25℃湿度80％条件下，降解起止日为7～60天
抗水性         80～100℃水中浸泡2小时无明显变形
3、本发明产品为白色或乳白色，气味略有食品香味，外观美观、卫生，总体接近现有一次性PS餐饮具，其中有些指标甚至超过一次性PS餐饮具。
4、本发明制造方法系干法热压成型，生产过程无污染排出，而且加工工艺简单。
5、本发明制品通过两次热压成型，而且两次热压之间设有排气、回缩工艺，对进一步提高制品质量起到了积极作用，并取得了明显地效果。
6、本发明一次性制品使用后，可回收粉碎加工成鱼蓄饲料，也可自然降解成有机肥料。
7、本发明原料丰富，成本相对较低，大批量生产从产品价格上具有市场竞争力，是一种取代现有塑料泡沫制品的理想替代产品。
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
实施例一：一种一次性使用的全降解餐饮具(降解期为180天或6个月内)，按以下配方和制造工艺进行制作。配方的原料和重量百分比为：
氨基模塑料粉             40％；
玉米粉                   52.5％；
中质碳酸钙粉             5％；
玉米芯                   2.5％。
制造工艺为：
(1)、原料预处理。将玉米芯粉碎到120目。
(2)、配制混合料。按配方称量配置各原料粉沫，并将各原料混合充分搅拌均匀得混合料。
(3)、模压成型。将混合料加入模腔中合模初压，启模排气一次，再次合模热压固化成型，单位压力为400kg/cm2，温度为150℃，保温保压固化时间50秒。
(4)、脱模。
(5)、修整。去掉毛边，再磨光态形，如果模型为多个制品的组合模则首先要切分。
(6)、消毒处理。
(7)、成品包装。
实施例二：一种一次性使用的全降解医疗用盘(降解期为6～12个月)，按以下配方和制造工艺进行制作。配方的原料和重量百分比为：
氨基模塑料粉             50％；
面粉                     37.5％；
中质碳酸钙粉             10％；
秸杆                     2.5％。
制造工艺为：
(1)、原料预处理。将秸杆粉碎到120目。
(2)、配制混合料。按配方称量配置各原料粉沫，并将各原料混合充分搅拌均匀得混合料。
(3)、模压成型。将混合料加入模腔中合模初压，启模排气一次，再次合模热压固化成型，单位压力为400kg/cm2，温度为150℃，保温保压固化时间50秒。
(4)、脱模。
(5)、修整。去掉毛边，再磨光态形，如果模型为多个制品的组合模则首先要切分。
(6)、消毒处理。
(7)、成品包装。
实施例三：一种一次性使用的物品包装(降解期为6～12个月)，按以下配方和制造工艺进行制作。配方的原料和重量百分比为：
氨基模塑料粉            50％；
豆类粉                  20％；
中质碳酸钙粉            5％；
稻谷糠                  22.5％；
水                      2.5％。
制造工艺为：
(1)、原料预处理。将稻谷糠粉碎到120目。
(2)、配制混合料。按配方称量配置各原料粉沫，先将稻谷糠粉加水混合搅拌均匀，然后再与氨基模塑料粉、豆类粉和中质碳酸钙粉混合搅拌均匀获得混合料。
(3)、模压成型。将混合料加入模腔中合模初压，启模排气一次，再次合模热压固化成型，单位压力为400kg/cm2，温度为150℃，保温保压固化时间50秒。
(4)、脱模。
(5)、修整。去掉毛边，再磨光态形，如果模型为多个制品的组合模则首先要切分。
(6)、消毒处理。
(7)、成品包装。

Claims (7)

1、一种制造一次性制品的全降解材料，其特征在于：含有以下组分的原料和重量百分比：
氨基模塑料              35～55％；
淀粉                    33～58％；
中质碳酸钙              4～11％；
植物纤维料              2～3％；
所述植物纤维料为稻谷壳、作物秸杆、甘蔗渣、玉米芯、花生壳中的一种。
2、根据权利要求1所述的全降解材料，其特征在于：
氨基模塑料              36～44％；
淀粉                    47～58％；
中质碳酸钙              4～6％；
植物纤维料              2～3％。
3、根据权利要求1所述的全降解材料，其特征在于：
氨基模塑料              45～55％；
淀粉                    33～42％；
中质碳酸钙              9～11％；
植物纤维料              2～3％。
4、一种制造一次性制品的全降解材料，其特征在于：含有以下组分的原料和重量百分比：
氨基模塑料              45～55％；
淀粉                    18～22％；
中质碳酸钙              4～6％；
植物纤维料              20～25％；
水                      2～3％；
所述植物纤维料为稻谷壳、作物秸杆、甘蔗渣、玉米芯、花生壳中的一种。
5、一种利用上述全降解材料制造一次性制品的方法，其特征在于包括下列步骤：
(1)、将植物纤维料粉碎到100～200目；
(2)、按配方称量配置各原料粉沫，并将各原料混合充分搅拌均匀得混合料；
(3)、将混合料加入模腔中合模初压，启模排气一次，初压单位压力300～450kg/cm2，温度为120～180℃；
(4)、再次合模热压固化成型，单位压力为300～450kg/cm2，温度为120～180℃，保温保压固化时间25～80秒；
(5)、脱模并进行后处理即得制品。
6、根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述第二步中，先将植物纤维粉料加水混合搅拌均匀，然后再与氨基模塑料粉、淀粉和中质碳酸钙粉混合搅拌均匀获得混合料。
7、根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述后处理主要包括修整和消毒。
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