CN1651494A - 可生物降解餐饮具及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种可生物降解餐饮具及其制备方法，它解决了现有的塑料快餐饮具降解难的问题。本发明的制作配方为淀粉基可生物降解母料100份，聚烯烃树脂0～100份，塑料填充母料0～100份，色母料0～12份，润滑分散剂0～3份，助降解剂0～2份，吸湿剂0～10份。制备方法：A、物料倒入该设备后经加温一次挤出膜片并在其尚为熔融状态时就引入吸塑模具马上进行吸塑并冷却成型，B、物料先通过片材挤出机经加温挤出、压光、冷却定型、收卷成片材，再用此片材送入吸(冲)塑机中，再经加温成熔融状、然后送进吸(冲)塑模具区进行吸(冲)塑。本发明能被微生物吞食，降解速度快的生物降解餐饮具。
Description
技术领域：
本发明涉及一种可生物降解餐饮具及其制备方法。
背景技术：
现有的塑料快餐饮具以其耐酸，耐碱，耐腐蚀，以及轻便，价廉，美观，制作容易等优点广泛用于食品包装领域。但由于大多塑料餐饮具都是采用高分子的聚烯烃树脂制作而成，而这些材料一、二百年都难以降解的特性，给人类的环境造成严重的污染，长期以来在铁路沿线丢弃的塑料快餐盒，形成了著名的“白色污染”。
发明内容：
本发明解决了现有的塑料快餐饮具降解难的问题，提供一种能被微生物吞食，降解速度快的可生物降解餐饮具。
本发明的另一目的是提供一种生产工艺简单、成本低的可生物降解餐饮具的制备方法。
本发明的技术实施方案是：
1、生物降解餐饮具：它的原料配方包括生物降解母料100份，聚烯烃树脂0～100份，塑料填充母料0～100份，色母料0～12份，润滑分散剂0～3份，助降解剂0～2份，吸湿剂0～10份。
2、可生物降解餐饮具的制备方法：
A、流延吸塑成型法又称一步法：将上述所有物料经加温一次挤出膜片并在其尚为熔融状态时就引入吸塑模具马上进行吸塑并冷却成型。
B、片材吸(冲)塑法又称二步法，将上述所有物料先通过片材挤出机经加温挤出、压光、冷却定型、收卷成片材，再用此片材送入吸(冲)塑机中，再经加温成熔融状、然后送进吸(冲)塑模具区进行吸(冲)塑，再经冷却定型，脱模。
本发明运用淀粉基生物降解材料取代制作这些塑料餐饮具，这些塑料餐饮具使用废弃后因其含有大量淀粉基-微生物赖以生存的碳源，可逐步被微生物吞食从而逐步分解，使其材料逐步解体，达到减容、减量、减少环境污染的目的。从而解决这些塑料餐饮具在使用丢弃后难以降解，难以被环境消纳，长期困扰人类环境污染的问题。
具体实施方式：
本发明的具体技术方案是：
(一)可生物降解餐饮具：它的原料配方包括生物降解母料100份，聚烯烃树脂0～100份，塑料填充母料0～100份，色母料0～12份，润滑分散剂0～3份，助降解剂0～2份，吸湿剂0～10份。
(二)可生物降解餐饮具的制备方法：
1、流延吸塑成型法又称一步法：将物料倒入流延吸塑成型设备后经加温挤出膜片并在其尚为熔融状态时就引入吸塑模具马上进行吸塑并冷却成型，尔后再经冲裁、整理、检验、消毒、包装等工序即成为产品。
2、片材吸(冲)塑法又称二步法，即物料先通过片材挤出机经加温挤出、压光、冷却定型、收卷成片材，再用此片材送入吸(冲)塑机中，再经加温成熔融状、然后送进吸(冲)塑模具区进行吸(冲)塑，再经冷却定型，脱模、冲裁、整理、检验、消毒、包装等工序即成为产品。
A、所述的生物降解母料为一种淀粉基可生物降解母料，它包括下列组分及重量份数比：淀粉100份，淀粉接枝改性剂0.5～3份、胶粘树脂30～300份、润滑增塑剂3～30份、稳定剂1～3份，分散剂1～3份，助降解剂0～2份。它的制备方法包括以下步骤：
(1)淀粉改性接枝：
①淀粉细化：将原生淀粉粉碎细化1200目～2000目，待用。
②淀粉改性接枝：在100份细化淀粉中，加入添加量为3～30份润滑增塑剂，然后高速搅拌、升温，分次加入添加量为0.5～3份的淀粉接枝改性剂，再高速搅拌、升温，加入添加量为1～3份的稳定剂，再高速搅拌，加入添加量为1～3份和0～2份的分散剂和助降解剂，再高速搅拌至物料混合均匀；搅拌冷却后即成改性接枝淀粉，装袋待用。
(2)胶粘树脂接枝改性：
①在胶粘树脂料中，加入添加量为0.5～5份的胶粘树脂接枝改性剂、和添加量为0.05～0.5份的胶粘树脂接枝反应引发剂，搅拌均匀后，拉条造粒或模面热切造粒即成胶粘树脂接枝改性料，尔后装袋待用。
②若胶粘树脂采用聚已内酯、聚乳酸、聚乙交酯、聚丙交酯、聚羟基脂肪酸酯、乙烯/丙烯酸共聚物、乙烯/丙烯酸乙酯共聚物、乙烯/醋酸乙烯共聚物，因这些胶粘树脂已是很好的相容剂，则无须再进行接枝改性。
(3)淀粉基可生物降解母料制备：
在改性接枝淀粉中，加入胶粘树脂接枝改性料或相容(溶)剂中的一种或一种以上，搅拌均匀，倒入大长径比双螺杆挤出造粒机中进行拉条造粒或模面热切造粒。
B、所述的聚烯烃树脂为高密度聚乙烯(HDPE)、中密度聚乙烯(MDPE)、线性低密度聚乙烯(LLDPE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)中的一种或一种或一种以上。
C、所述的塑料填充母料是以聚丙烯或聚乙烯为载体的碳酸钙填充母料。使用其目的是为了替代用石油资源制作的合成高分子树脂，降低成本。
D、所述的色母料为食品级聚烯烃着色浓缩母料或食品级色粉。
E、所述的润滑分散剂为聚乙烯腊、聚丙烯腊、氧化聚乙烯、液体石腊等其中的一种或一种以上。
F、所述的助降解剂为可控低温热氧化降解添加剂、光降解剂的一种或一种以上。
G、所述的吸湿剂为能吸收塑料成型加工中含有少量水份的、以无机氧化物为主料、聚烯烃为载体的吸湿母料。
(三)可生物降解餐饮具的制备包括以下步骤：
1、物料配置：
将生物降解母料100份、聚烯烃树脂0～100份、塑料填充母料0～100份、色母料0～12份、润滑分散剂0～3份、助降解剂0～2份、吸湿剂0～10份分别加入到低速混合机中混合至均匀。
2、生物降解餐饮具制作，有下列两种制作方法：
1)流延吸塑成型法又称一步法制作：将混合均匀的物料倒入流延吸塑机组的挤出机料斗中，调控各工艺温度为：
| 1组135℃～160℃ | 2组135℃～165℃ | 3组140℃～170℃ | 4组140℃～170℃ |
| 换网155℃～170℃ | 模一155℃～170℃ | 模二152℃～170℃ | 模三150℃～170℃ |
加热到设定温度后，保温十五分钟到三十分钟，开启主机，缓慢调螺杆转速到60转/分～90转/分。待正常运转后，调整温度到130℃～160℃，启动吸塑机转动，调节转速约每分钟32～40模次，调整吸塑机转动速度或调整螺杆转速可控制吸塑制品的克重，调整模一～模三温度和调整模口间隙可控制膜片横向局部厚薄度。待挤出膜片调整完好，符合质量要求后，即可将尚在熔融状态的膜片引入正在转动的吸塑机中，启动吸塑开关，使其按模具形状吸制成型，然后经冲裁、检验、消毒、包装即成为生物降解塑料餐饮具产品。
2)片材吸(冲)塑法又称二步法，包含下列两种制作方法：
A、将混合均匀的物料倒入双螺杆双排气片材机组的料斗中，调控各工艺温度(按TSE75型双螺杆双排气片材机组为例)为：
| 1组135℃～160℃ | 2组135℃～165℃ | 3组140℃～170℃ | 4组140℃～170℃ | 5组145℃～175℃ | 6组148℃～180℃ | 换网155℃～180℃ |
| 模一155℃～180℃ | 模二152℃～180℃ | 模三150℃～180℃ | 模四152℃～180℃ | 模五155℃～180℃ | 弯头155℃～180℃ | 熔体实际温度150℃～180℃ |
加热到设定温度后，保温十五分钟到三十分钟，开启主机，缓慢调速到200转/分～450转/分。待双螺杆正常运转后，调整温度到135℃～170℃，注意控制主机电流在180A～220A之间，熔体压力控制在4～9Mpa之间，开启真空排气装置，控制真空度约在0.06～0.09Mpa。调控计量喂料双螺杆转速约在6转/分～20转/分之间，(注：片材厚薄度达设定要求后其喂料转速必需保持恒定，以保证挤出量的均匀稳定性。)调整二只压延棍之间间隙以控制片材横向整体厚薄度和压延光洁度，调整压延棍牵引速度或计量喂料双螺杆转速亦为控制片材横向整体厚薄度，调整T模模口间隙以控制片材横向局部厚薄度。待挤出片材调整完好，切去两边，调整片材宽度符合吸塑机要求后，即可将片材引入收卷机中，卷取成片材制品。
B、将片材放入吸(冲)塑机的放卷架上，将片材引入吸(冲)塑机的牵引压链中，调控吸(冲)塑加热模板温度约为160℃～250℃，调控吸(冲)塑真空延时1～4秒，冷却定型延时2～5秒，尔后启动吸(冲)塑机运转，使片材经加热约成熔融状态时被吸入(或冲入)设定的模具中成型，再经冷却定型，脱模、裁断。然后送入冲裁机中冲裁成制品，再经检验、消毒、包装即成可生物降解塑料餐饮具产品。
实施例1：生产淀粉含量25％、每只克重25克的乳白色四格餐盒。将淀粉含量50％的生物降解母料100份，聚丙烯树脂68份，塑料填充母料20份，乳白色母料5份，润滑分散剂1份，助降解剂1份，吸湿剂5份。分别加入到低速混合机中混合至均匀。再将混合均匀的物料倒入流延吸塑机组的挤出机料斗中，调控各工艺温度为：
| 1组145℃ | 2组145℃ | 3组150℃ | 4组155℃ |
| 换网160℃ | 模一155℃ | 模二155℃ | 模三155℃ |
加热到设定温度后，保温二十分钟，开启主机，缓慢调螺杆转速到80转/分。待正常运转挤出物料后，启动吸塑机转动，调节转速约每分钟36模次，调整模一～模三温度和调整模口间隙控制膜片横向局部厚薄度均匀。挤出膜片调整完好，符合质量要求后，即将尚在熔融状态的膜片引入正在转动的吸塑机中，启动吸塑开关，使其按模具形状吸制成型，取样调整吸塑机转动速度或螺杆转速控制四格餐盒的克重约为25克±2克，然后按每二模或每四模割下半成品，送入冲裁机冲裁成制品，再经检验、消毒、包装即成为四格餐盒产品。
实施例2：生产淀粉含量30％、每只克重16克的乳白色快餐盘。将淀粉含量65％的生物降解母料100份，聚丙烯树脂75份，线性低密度聚乙烯32份，乳白色母料8份，润滑分散剂1份，助降解剂1份，分别加入到低速混合机中混合至均匀。再将混合均匀的物料倒入TSE75型双螺杆双排气片材机组的料斗中，调控各工艺温度为：
| 1组160℃ | 2组165℃ | 3组170℃ | 4组170℃ | 5组175℃ | 6组180℃ | 换网180℃ |
| 模一180℃ | 模二180℃ | 模三180℃ | 模四180℃ | 模五180℃ | 弯头180℃ | 熔体实际温度180℃ |
加热到上述设定温度后，保温三十分钟，开启主机，缓慢调速到350转。待双螺杆正常运转后，调整温度为：
| 1组135℃ | 2组135℃ | 3组140℃ | 4组140℃ | 5组145℃ | 6组148℃ | 换网155℃ |
| 模一155℃ | 模二152℃ | 模三150℃ | 模四152℃ | 模五155℃ | 弯头155℃ | 熔体实际温度150℃ |
控制主机电流在200A左右，熔体压力控制在6～8Mpa之间，开启真空排气装置，控制真空度约在0.09Mpa。调控计量喂料双螺杆转速恒定在15转/分，调整二只压延棍之间间隙控制片材横向整体厚薄度为0.50mm，调整压延棍牵引速度分别为14.2米/分，14.2米/分，14.3米/分，14.3米/分，调整T模模口间隙，控制片材横向厚薄度偏差在±0.02mm之间。待挤出片材调整完好，切去两边，调整片材宽度符合吸塑机要求后，即可将片材引入收卷机中，卷取成吸塑片材制品。再将片材放入吸塑机的放卷架上，并将片材引入吸塑机的牵引压链中，调控吸塑加热模板温度约为210℃，调控吸塑真空延时3.5秒，冷却定型延时4秒，尔后启动吸塑机运转，使片材经加热约成熔融状态时被吸入设定的模具中成型，再经冷却定型，脱模、裁断。然后送入冲裁机中冲裁成制品，再经检验、消毒、包装即成可生物降解乳白色快餐盘产品。
实施例3：生产淀粉含量20％、每只克重5克的乳白色002型饭碗。将淀粉含量50％的生物降解母料100份，聚丙烯树脂91份，线性低密度聚乙烯38份，乳白色母料10份，吸湿剂8份，润滑分散剂2份，助降解剂1份，分别加入到低速混合机中混合至均匀。再将混合均匀的物料倒入HSJP-90型片材机组的料斗中，调控各工艺温度为：
| 1组140℃ | 2组150℃ | 3组155℃ | 4组160℃ | 5组165℃ | 换网175℃ |
| 弯头175℃ | 模一170℃ | 模二170℃ | 模三170℃ | 模四170℃ | 模五170℃ |
加热到上述设定温度后，保温三十分钟，开启主机，缓慢调速到80转/分。控制主机电流＜85A左右，调整二只压延棍之间间隙控制片材横向整体厚薄度为0.45mm，调整压延棍牵引速度分别为16米/分，调整T模模口间隙，控制片材横向厚薄度偏差在±0.02mm之间。待挤出片材调整完好，切去两边，调整片材宽度符合冲塑机要求后，即可将片材引入收卷机中，卷取成吸塑片材制品。再将片材放入冲塑机的放卷架上，并将片材引入冲塑机的牵引压链中，调控冲塑加热模板温度约为200℃，调节冲气用的空压机气压8kg/cm2，调控冲塑每分钟22模次，使片材经加热约成熔融状态时被冲入设定的模具中成型冲裁并吹出制品，再经检拾、检验、消毒、包装即成可生物降解乳白色002型饭碗产品。
Claims (13)
1、一种可生物降解餐饮具，其特征在于：它的制作配方包括生物降解母料100份，聚烯烃树脂0～100份，塑料填充母料0～100份，色母料0～12份，润滑分散剂0～3份，助降解剂0～2份，吸湿剂0～10份。
2、根据权利要求1所述的可生物降解餐饮具，其特征在于：所述的生物降解母料为一种淀粉基可生物降解母料，它包括下列组分及重量份数比：淀粉100份，淀粉接枝改性剂0.5～3份、胶粘树脂30～300份、润滑增塑剂3～30份、稳定剂1～3份，分散剂1～3份，助降解剂0～2份。
3、根据权利要求1所述的可生物降解餐饮具，其特征在于：所述的聚烯烃树脂为高密度聚乙烯、中密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯中的一种或一种或一种以上。
4、根据权利要求1所述的可生物降解餐饮具，其特征在于：所述的塑料填充母料是以聚丙烯或聚乙烯为载体的碳酸钙填充母料。
5、根据权利要求1所述的可生物降解餐饮具，其特征在于：所述的色母料为食品级聚烯烃着色浓缩母料或食品级色粉。
6、根据权利要求1所述的可生物降解餐饮具，其特征在于：所述的润滑分散剂为聚乙烯腊、聚丙烯腊、氧化聚乙烯、液体石腊等其中的一种或一种以上。
7、根据权利要求1所述的可生物降解餐饮具，其特征在于：所述的助降解剂为可控低温热氧化降解添加剂、光降解剂的一种或一种以上。
8、根据权利要求1所述的可生物降解餐饮具，其特征在于：所述的吸湿剂为能吸收塑料成型加工中含有少量水份的、以无机氧化物为主料、聚烯烃为载体的吸湿母料。
9、一种可生物降解餐饮具的制备方法，其特征在于：其制备方法可以采用以下两种制备方法中的任意一种，
A、第一种制备方法
将权利要求1所述的所有物料经加温一次挤出膜片并在其尚为熔融状态时就引入吸塑模具马上进行吸塑并冷却成型。
B、第二种制备方法
将权利要求1所述的所有物料先通过片材挤出机经加温挤出、压光、冷却定型、收卷成片材，再用此片材送入吸(冲)塑机中，再经加温成熔融状、然后送进吸(冲)塑模具区进行吸(冲)塑，再经冷却定型、脱模。
10、根据权利要求9所述的可生物降解餐饮具的制备方法，其特征在于：其制备方法还包括冲裁、整理、检验、消毒、包装工序。
11、根据权利要求9或10所述的可生物降解餐饮具的制备方法，其特征在于：将混合均匀的物料倒入流延吸塑机组的挤出机料斗中，调控各工艺温度为：
1组135℃～160℃
2组135℃～165℃
3组140℃～170℃
4组140℃～170℃
换网155℃～170℃
模一155℃～170℃
模二152℃～170℃
模三150℃～170℃
加热到设定温度后，保温十五分钟到三十分钟，开启主机，缓慢调螺杆转速到60转/分～90转/分；待正常运转后，调整温度到130℃～160℃，启动吸塑机转动，调节转速约每分钟32～40模次，调整吸塑机转动速度或调整螺杆转速可控制吸塑制品的克重，调整模一～模三温度和调整模口间隙可控制膜片横向局部厚薄度；待挤出膜片调整完好，符合质量要求后，即可将尚在熔融状态的膜片引入正在转动的吸塑机中，启动吸塑开关，使其按模具形状吸制成型，然后经冲裁、检验、消毒、包装即成为生物降解塑料餐饮具产品。
12、根据权利要求9或10所述的可生物降解餐饮具的制备方法，其特征在于：将混合均匀的物料倒入TSE75型双螺杆双排气片材机组的料斗中，调控各工艺温度为：
1组135℃～160℃
2组135℃～165℃
3组140℃～170℃
4组140℃～170℃
5组145℃～175℃
6组148℃～180℃
换网155℃～180℃
模一155℃～180℃
模二152℃～180℃
模三150℃～180℃
模四152℃～180℃
模五155℃～180℃
弯头155℃～180℃
熔体实际温度150℃～180℃
加热到设定温度后，保温十五分钟到三十分钟，开启主机，缓慢调速到200转/分～450转/分；待双螺杆正常运转后，调整温度到135℃～170℃，控制主机电流在180A～220A之间，熔体压力控制在4～9Mpa之间，开启真空排气装置，控制真空度约在0.06～0.09Mpa；调控计量喂料双螺杆转速约在6转/分～20转/分之间，片材厚薄度达设定要求后其喂料转速必需保持恒定，调整二只压延棍之间间隙以控制片材横向整体厚薄度和压延光洁度，调整压延棍牵引速度或计量喂料双螺杆转速亦为控制片材横向整体厚薄度，调整T模模口间隙以控制片材横向局部厚薄度；待挤出片材调整完好，切去两边，调整片材宽度符合吸塑机要求后，即可将片材引入收卷机中，卷取成片材制品。
13、根据权利要求9或10所述的可生物降解餐饮具的制备方法，其特征在于：将片材放入吸或冲塑机的放卷架上，将片材引入吸或冲塑机的牵引压链中，调控吸或冲塑加热模板温度约为160℃～250℃，调控吸(冲)塑真空延时1～4秒，冷却定型延时2～5秒，尔后启动吸或冲塑机运转，使片材经加热约成熔融状态时被吸入或冲入设定的模具中成型，再经冷却定型，脱模、裁断；然后送入冲裁机中冲裁成制品，再经检验、消毒、包装即成可生物降解塑料餐饮具产品。
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