RU2822572C1 - Biodegradable starch-based film for production of goods such as shoe covers, covers, caps, bags and packaging material - Google Patents

Biodegradable starch-based film for production of goods such as shoe covers, covers, caps, bags and packaging material Download PDF

Info

Publication number
RU2822572C1
RU2822572C1 RU2023126140A RU2023126140A RU2822572C1 RU 2822572 C1 RU2822572 C1 RU 2822572C1 RU 2023126140 A RU2023126140 A RU 2023126140A RU 2023126140 A RU2023126140 A RU 2023126140A RU 2822572 C1 RU2822572 C1 RU 2822572C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
film
shoe covers
biodegradable
polyvinyl alcohol
packaging material
Prior art date
Application number
RU2023126140A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Ольга Анатольевна Якшина
Original Assignee
Ольга Анатольевна Якшина
Filing date
Publication date
Application filed by Ольга Анатольевна Якшина filed Critical Ольга Анатольевна Якшина
Application granted granted Critical
Publication of RU2822572C1 publication Critical patent/RU2822572C1/en

Links

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: invention relates to organic high-molecular weight articles, particularly to a biodegradable film, and can be used as a production and/or packaging material. Biodegradable film contains potato starch, polyvinyl alcohol PVA 26-99, calcium carbonate with the following content of components, wt.%: potato starch 55–59.1, polyvinyl alcohol PVA 26-99 40–44, calcium carbonate 0.85–0.9. Invention also relates to shoe covers made from a biodegradable film, containing a mounted textile gum.
EFFECT: reduced noise when using the film, shorter time for decomposition of the film, high strength of the film, high shock-absorbing properties for protecting the packed object and almost complete reduction of moisture permeability.
4 cl, 1 tbl, 3 ex

Description

Изобретение относится к области органических высокомолекулярных изделий, в частности к плёнке, и может быть использовано в качестве производственного и/или упаковочного материала [C08J 5/18, C08K 3/26, C08L 29/04, C08K 5/053].The invention relates to the field of organic high-molecular products, in particular to film, and can be used as a production and/or packaging material [C08J 5/18, C08K 3/26, C08L 29/04, C08K 5/053].

Из уровня техники известен БИОРАЗЛАГАЕМЫЙ УПАКОВОЧНЫЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ И СПОСОБ ЕГО ПРИГОТОВЛЕНИЯ [CN 112011139 A, опубл. 01.12.2020]. Биоразлагаемый упаковочный материал для пищевых продуктов состоит из следующих компонентов: поливиниловый спирт (73-76 весовых частей), модифицированный древесный порошок (15-20 весовых частей), растительный крахмал (35-42 весовых части), диоктилмалеат (3-5 весовых частей), модифицированное касторовое масло (1-3 весовых части), нанокарбонат кальция (8-12 весовых частей), нанокизельгур (6-10 весовых частей), пластификатор (5-8 весовых частей) и базальтовое волокно (0,3-0,8 весовой части).BIODEGRADABLE PACKAGING MATERIAL FOR FOOD PRODUCTS AND THE METHOD OF ITS PREPARATION are known from the prior art [CN 112011139 A, publ. 12/01/2020]. Biodegradable food packaging material consists of the following components: polyvinyl alcohol (73-76 parts by weight), modified wood powder (15-20 parts by weight), vegetable starch (35-42 parts by weight), dioctyl maleate (3-5 parts by weight) , modified castor oil (1-3 parts by weight), nanocalcium carbonate (8-12 parts by weight), nanodiatomaceous earth (6-10 parts by weight), plasticizer (5-8 parts by weight) and basalt fiber (0.3-0.8 weight part).

Недостатком аналога является длительное время разложение упаковочного материала, низкая прочность упаковочного материала, низкие амортизирующие свойства упаковочного материала, отсутствие влагонепроницаемости, а также большое количество шума при использовании данного упаковочного материала.The disadvantage of the analogue is the long decomposition time of the packaging material, low strength of the packaging material, low shock-absorbing properties of the packaging material, lack of moisture resistance, as well as a large amount of noise when using this packaging material.

Из уровня техники известна ПЛАСТИКОВАЯ ПЛЁНКА ДВОЙНОГО РАЗЛОЖЕНИЯ ИЗ КРАХМАЛА И ПОЛИВИНИЛОВОГО СПИРТА [CN 104109263 A, опубл. 22.10.2014]. Крахмально-поливинилспиртовая полиэтиленовая плёнка двойной деструкции, отличающаяся тем, что изготовлена из следующего сырья: крахмал 50-65 частей, поливиниловый спирт 15-30 частей, клей полыни 5-10 частей, гидроксипропилцеллюлоза. 2-8 часть, полисахарид пулуллан 5-10 часть, нанокремний 3-6 часть, цинковые стеара 5-10 часть, окисленный полиэтиленовый воск 4-8 часть, этилсиликоновое масло 2-7 часть, карбонат кальция 3-5 часть, глутаровый альдегид 4-10 часть, стеариловый спирт 3-5 часть.Known from the prior art is a DOUBLE-DECOMPOSIBLE PLASTIC FILM OF STARCH AND POLYVINYL ALCOHOL [CN 104109263 A, publ. 10/22/2014]. Starch-polyvinyl alcohol polyethylene film of double destruction, characterized in that it is made from the following raw materials: starch 50-65 parts, polyvinyl alcohol 15-30 parts, wormwood glue 5-10 parts, hydroxypropyl cellulose. 2-8 part, pullullan polysaccharide 5-10 part, nanosilicon 3-6 part, zinc stearate 5-10 part, oxidized polyethylene wax 4-8 part, ethyl silicone oil 2-7 part, calcium carbonate 3-5 part, glutaraldehyde 4 -10 part, stearyl alcohol 3-5 part.

Недостатком аналога является длительное время разложение плёнки, низкая прочность плёнки, низкие амортизирующие свойства плёнки, отсутствие влагонепроницаемости, а также большое количество шума при использовании данной плёнки.The disadvantage of the analogue is the long decomposition time of the film, low strength of the film, low shock-absorbing properties of the film, lack of moisture resistance, as well as a large amount of noise when using this film.

Наиболее близким по технической сущности является БИОРАЗЛАГАЕМАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ МУЛЬЧИРУЮЩАЯ ПЛЁНКА НА ОСНОВЕ ПОЛИВИНИЛОВОГО СПИРТА, БЕЗВРЕДНАЯ ДЛЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ [CN 111303572 A, опубл. 19.06.2020]. Биоразлагаемая экологически чистая сельскохозяйственная мульчирующая плёнка на основе поливинилового спирта характеризуется содержанием следующих компонентов в весовых частях: 65-68 частей модифицированного поливинилового спирта, 14-16 частей желатинизированного крахмала, 7-8 частей пластификатора, 1-2 части сшивающего агента, 6-10 частей микрокристаллического воска, 3-5 частей глицерина, 5-7 частей нитевидных кристаллов сульфата алюминия, 6-9 частей нанонаполнителя, 13-15 частей карбоната кальция и 45-50 частей деионизированной воды;The closest in technical essence is BIODEGRADABLE AGRICULTURAL MULCHING FILM BASED ON POLYVINYL ALCOHOL, HARMFUL TO THE ENVIRONMENT [CN 111303572 A, publ. 06/19/2020]. Biodegradable environmentally friendly agricultural mulch film based on polyvinyl alcohol is characterized by the content of the following components in parts by weight: 65-68 parts of modified polyvinyl alcohol, 14-16 parts of gelatinized starch, 7-8 parts of plasticizer, 1-2 parts of cross-linking agent, 6-10 parts microcrystalline wax, 3-5 parts glycerin, 5-7 parts aluminum sulfate whiskers, 6-9 parts nanofiller, 13-15 parts calcium carbonate and 45-50 parts deionized water;

Основной технической проблемой прототипа является длительное время разложение плёнки из-за большого количества компонентов, входящих в состав плёнки, низкая прочность плёнки, низкие амортизирующие свойства плёнки, отсутствие влагонепроницаемости, а также большое количество шума при использовании данной плёнки.The main technical problem of the prototype is the long decomposition time of the film due to the large number of components included in the film, low strength of the film, low shock-absorbing properties of the film, lack of moisture resistance, as well as a large amount of noise when using this film.

Задачей изобретения является устранение недостатков прототипа для производства износостойких изделий.The objective of the invention is to eliminate the disadvantages of the prototype for the production of wear-resistant products.

Технические результаты изобретения заключаются в снижении шума при использовании плёнки. Кроме того, технический результат изобретения заключается в уменьшении времени разложения плёнки. Кроме того, технический результат изобретения заключается в повышении прочностных качеств плёнки. Кроме того, технический результат изобретения заключается в повышении амортизирующих свойств для защиты упакованного объекта. Кроме того, технический результат изобретения заключается в практически полном снижении влагопроницаемости.The technical results of the invention consist in reducing noise when using the film. In addition, the technical result of the invention is to reduce the decomposition time of the film. In addition, the technical result of the invention is to increase the strength properties of the film. In addition, the technical result of the invention is to increase shock-absorbing properties to protect the packaged object. In addition, the technical result of the invention is an almost complete reduction in moisture permeability.

Технический результат изобретения достигается за счёт того, что биоразлагаемая производственная плёнка включающая крахмал, поливиниловый спирт, карбонат кальция, отличающаяся тем, что содержание компонентов составляет, мас. %:The technical result of the invention is achieved due to the fact that the biodegradable production film includes starch, polyvinyl alcohol, calcium carbonate, characterized in that the component content is, wt. %:

КрахмалStarch 55-59,155-59.1 Поливиниловый спиртPolyvinyl alcohol 40-4440-44 Карбонат кальцияCalcium carbonate 0,85-0,90.85-0.9

В частности, плёнка содержит натуральный краситель или смесь натуральных красителей, в качестве натурального красителя используют порошок из водорослей или порошок из спирулины, или порошок из шпината, или японский чай матча, или сок листьев ячменя.In particular, the film contains a natural dye or a mixture of natural dyes; algae powder or spirulina powder, or spinach powder, or Japanese matcha tea, or barley leaf juice are used as a natural dye.

В частности, толщина плёнки составляет от 18 мкм до 20 мкм, коэффициент эластичности плёнки составляет не менее 100 МПа, удлинение плёнки при разрыве не менее 400%.In particular, the film thickness is from 18 microns to 20 microns, the film elasticity coefficient is at least 100 MPa, and the film elongation at break is at least 400%.

Кроме того, технический результат достигается за счёт того, что бахилы, выполненные из плёнки, содержат смонтированную текстильную резинкуIn addition, the technical result is achieved due to the fact that shoe covers made of film contain mounted textile elastic

Настоящее изобретение реализуется посредством следующих технических средств.The present invention is implemented through the following technical means.

Биоразлагаемая и компостируемая плёнка на основе крахмала для производства товаров (таких, как: бахилы, чехлы, шапочки, пакеты, упаковочный материал и т.п.) производится из гранул, имеющих следующий состав:Biodegradable and compostable starch-based film for the production of goods (such as shoe covers, covers, hats, bags, packaging material, etc.) is made from granules having the following composition:

Немодифицированный крахмал, используемый в качестве агента биоразложения. Источником крахмала являются такие растения, как: картофель, кукуруза, пшеница, рис и т.п.Unmodified starch used as a biodegradation agent. The source of starch is plants such as potatoes, corn, wheat, rice, etc.

Поливиниловый спирт (далее - ПВС), представляющий собой водорастворимый порошок белого цвета, используемый в качестве термопластичной матрицы. Преимуществом ПВС является отсутствие токсичного воздействия на окружающую среду. При смешивании в водной среде с крахмалом образует прозрачную, биоразлагаемую плёнку, имеющую химическую и механическую стойкость.Polyvinyl alcohol (hereinafter referred to as PVA), which is a water-soluble white powder used as a thermoplastic matrix. The advantage of PVA is the lack of toxic effects on the environment. When mixed in an aqueous environment with starch, it forms a transparent, biodegradable film that is chemically and mechanically resistant.

В качестве пластификатора используют карбонат кальция. Также карбонат кальция снижает температуру стеклования плёнки и повышает гибкость плёнки.Calcium carbonate is used as a plasticizer. Calcium carbonate also reduces the glass transition temperature of the film and increases the flexibility of the film.

Процентное соотношение компонентов следующее:The percentage of components is as follows:

Немодифицированный крахмал (от 56% до 59,1%), ПВС (от 40% до 44%), карбонат кальция (от 0,85% до 0,9%). При необходимости плёнку подкрашивают природным красителем, таким как: порошок из водорослей или порошок из спирулины, или порошок из шпината, или японский чай матча, или сок листьев ячменя.Unmodified starch (56% to 59.1%), PVA (40% to 44%), calcium carbonate (0.85% to 0.9%). If necessary, the film is tinted with a natural dye, such as algae powder or spirulina powder, or spinach powder, or Japanese matcha tea, or barley leaf juice.

Для получения плёнки:To obtain film:

Порошок ПВС добавляют в дистиллированную воду и полностью растворяют порошок ПВС при температуре от 70 до 75 °C, постоянно перемешивая до момента, пока раствор ПВС с дистиллированной водой не станет прозрачным.PVA powder is added to distilled water and the PVA powder is completely dissolved at a temperature of 70 to 75 °C, constantly stirring until the PVA solution with distilled water becomes clear.

После в раствор ПВС и дистиллированной воды добавляют порошок крахмала.Then starch powder is added to the solution of PVA and distilled water.

Смесь раствора ПВС и крахмала перемешивают со скоростью не менее 200 оборотов в минуту.The mixture of PVA solution and starch is stirred at a speed of at least 200 rpm.

После полного перемешивания смеси из раствора ПВС и крахмала в смесь добавляют карбонат кальция, при необходимости добавляют натуральный краситель.After the mixture of PVA and starch solution is completely mixed, calcium carbonate is added to the mixture, and if necessary, a natural dye is added.

Из смеси получают гранулы, используемые на экструдере для производства плёнки толщиной от 18 до 20 мкм, коэффициентом эластичности (в сухом состоянии) не менее 100 МПа, удлинение плёнки при разрыве не менее 400%.From the mixture, granules are obtained that are used in an extruder to produce a film with a thickness of 18 to 20 microns, an elasticity coefficient (in dry condition) of at least 100 MPa, and an elongation of the film at break of at least 400%.

Данная плёнка может быть использована в качестве сырья для производства предметов одежды, например при припаивании к краю плёнки текстильной резинки могут быть получены одноразовые шапочки или бахилы, в том числе, одноразовые шапочки и бахилы медицинского назначения.This film can be used as a raw material for the production of clothing items, for example, by soldering textile elastic to the edge of the film, disposable caps or shoe covers can be obtained, including disposable caps and shoe covers for medical use.

Пример осуществления изобретения.An example of the invention.

Настоящее изобретение было реализовано посредством следующих действий:The present invention has been implemented by the following steps:

В качестве основы для гранул, необходимых для производства плёнки были использованы следующие компоненты:The following components were used as the basis for the granules required for film production:

1. Поливиниловый спирт, в частности PVA 26-99, имеющий следующие характеристики: гидролиз 98,85 моль%, вязкость 75,9 мПас, летучие вещества 3,825%, чистота 94,85%, уровень pH 7. Доля поливинилового спирта в общей массе плёнки составила 40,0;1. Polyvinyl alcohol, in particular PVA 26-99, having the following characteristics: hydrolysis 98.85 mol%, viscosity 75.9 mPas, volatile substances 3.825%, purity 94.85%, pH level 7. The proportion of polyvinyl alcohol in the total mass film was 40.0;

2. Картофельный крахмал, в частности картофельный немодифицированный крахмал, представляющий собой белый мелкодисперсный порошок без запаха. Доля крахмала в общей массе плёнки составила 59,1%;2. Potato starch, in particular unmodified potato starch, which is a white, odorless, fine powder. The proportion of starch in the total mass of the film was 59.1%;

3. Карбонат кальция, представляющий собой белый порошок. Доля карбоната кальция в общей массе плёнки составила 0,85%;3. Calcium carbonate, which is a white powder. The proportion of calcium carbonate in the total mass of the film was 0.85%;

4. Натуральный краситель, в частности, сок листьев ячменя, при использовании сока листьев ячменя смесь окрашивается в зеленовато-жёлтый цвет. Доля сока листьев ячменя в общей массе плёнки составила 0,05%.4. Natural dye, in particular, barley leaf juice, when using barley leaf juice, the mixture turns greenish-yellow. The proportion of barley leaf juice in the total mass of the film was 0.05%.

Поливиниловый спирт PVA 26-99, в количестве 4,000 кг, всыпают в смеситель-гранулятор, предварительно в который была залита дистиллированная вода, нагретая до температуры 72°C. Смеситель активируют и плавно увеличивают количество оборотов до 200 оборотов в минуту, перемешивание раствора продолжается до момента полного растворения поливинилового спирта, а также раствор поливинилового спирта и дистиллированной воды должен стать прозрачным.Polyvinyl alcohol PVA 26-99, in an amount of 4,000 kg, is poured into a mixer-granulator, which has previously been filled with distilled water heated to a temperature of 72°C. The mixer is activated and the speed is gradually increased to 200 rpm, stirring of the solution continues until the polyvinyl alcohol is completely dissolved, and the solution of polyvinyl alcohol and distilled water should become transparent.

Затем к раствору поливинилового спирта PVA 26-99 и дистиллированной воды добавляют немодифицированный картофельный крахмал в количестве 5,900 кг, после смесь перемешивают до однородного состояния.Then unmodified potato starch in an amount of 5,900 kg is added to a solution of polyvinyl alcohol PVA 26-99 and distilled water, after which the mixture is stirred until smooth.

После полного перемешивания в смесь добавляют карбонат кальция, в количестве 0,089 кг, а также краситель - сок листьев ячменя, в количестве 0,011 кг. После добавления карбоната кальция и сока листьев ячменя смесь перемешивают до тех пор, пока смесь не станет однородной, а также пока натуральный краситель не окрасит равномерно смесь.After complete mixing, calcium carbonate is added to the mixture in an amount of 0.089 kg, as well as a dye - barley leaf juice, in an amount of 0.011 kg. After adding calcium carbonate and barley leaf juice, the mixture is stirred until the mixture is smooth and the natural coloring evenly colors the mixture.

После доведения смеси до однородного состояния на смесителе-грануляторе изменяют количество оборотов в минуту, постепенно доводя до 1000 оборотов в минуту. Под действием центробежной силы и связующего вещества внутри смесителя-гранулятора начинают формироваться гранулы, постепенно увеличивающиеся в размерах и принимающие компактную структуру.After bringing the mixture to a homogeneous state, the number of revolutions per minute is changed on the mixer-granulator, gradually increasing to 1000 revolutions per minute. Under the action of centrifugal force and the binder, granules begin to form inside the mixer-granulator, gradually increasing in size and taking on a compact structure.

Для производства плёнки гранулы засыпают в экструдер. Внутри экструдера гранулы нагреваются, а затем из нагретых гранул выдуванием формируется плёнка. Плёнку в последующем формируют в рулоны.To produce film, granules are poured into an extruder. Inside the extruder, the granules are heated, and then a film is formed from the heated granules by blowing. The film is subsequently formed into rolls.

Для проведения экспериментов было взято 9 отрезков биоразлагаемой плёнки толщиной 20 мкм, шириной 50 см, длиной 50 см.To carry out the experiments, 9 pieces of biodegradable film with a thickness of 20 microns, a width of 50 cm, and a length of 50 cm were taken.

В качестве первого эксперимента были использованы 2 отрезка плёнки.As a first experiment, 2 pieces of film were used.

Каждый из отрезков был обрезан по размерам 40 см в длину и 14 см в ширину. К каждому из отрезков по периметру была припаяна текстильная резинка, вследствие чего получилась имитация бахил.Each of the segments was cut to dimensions of 40 cm in length and 14 cm in width. A textile elastic band was soldered to each of the segments along the perimeter, resulting in an imitation of shoe covers.

Для сравнения уровня шума от бахил из предложенного решения было использовано следующее:To compare the noise level from shoe covers from the proposed solution, the following was used:

В качестве прототипа: бахилы, выполненные из плёнки-прототипа.As a prototype: shoe covers made from prototype film.

Также дополнительно для сравнения были взяты бахилы медицинские одноразовые.Additionally, disposable medical shoe covers were also taken for comparison.

Общее сравнение характеристик приведено в таблице 1.A general comparison of characteristics is shown in Table 1.

Таблица 1 - Сравнение характеристик бахил, выполненных из разных плёнокTable 1 - Comparison of characteristics of shoe covers made from different films

Бахилы, выполненные из полипропиленаShoe covers made of polypropylene Бахилы, выполненные из плёнки - прототипаShoe covers made from prototype film Бахилы, выполненные из биоразлагаемой плёнкиShoe covers made from biodegradable film Размеры бахилShoe covers sizes 400 мм на 140 мм400 mm by 140 mm 400 мм на 140 мм400 mm by 140 mm 400 мм на 140 мм400 mm by 140 mm Материал изготовленияMaterial of manufacture ПолипропиленPolypropylene Модифицированный поливиниловый спирт, желатинизированный крахмал, пластификатор, сшивающий агента, микрокристаллический воск, глицерин, нитевидные кристаллы сульфата алюминия, нанонаполнитель, карбоната кальция деионизированной водыModified polyvinyl alcohol, gelatinized starch, plasticizer, crosslinking agent, microcrystalline wax, glycerin, aluminum sulfate whiskers, nanofiller, calcium carbonate deionized water Крахмал, поливиниловый спирт, карбонат кальция, краситель (сок листьев ячменя)Starch, polyvinyl alcohol, calcium carbonate, color (barley leaf juice) ТолщинаThickness 20 мкм20 µm 20 мкм20 µm 20 мкм20 µm Количество шумаAmount of noise 57 дБ57 dB 43 дБ43 dB 35 дБ35 dB

В качестве устройства, замеряющего шум, использовался 2250.The device used to measure noise was 2250.

Измерения производились в комнате, стены комнаты обклеены акустическим поролоном. Расстояние от бахил до устройства, замеряющего шум, составляет 1 метр.The measurements were taken in a room, the walls of the room were covered with acoustic foam. The distance from the shoe covers to the noise measuring device is 1 meter.

Уровень шума от бахил, выполненных из полипропилена, составил 57 дБ, уровень шума от бахил, выполненных из плёнки-прототипа, составил 43 дБ, а уровень шума от бахил, выполненных из биоразлагаемой плёнки, составил 35 дБ.The noise level from shoe covers made of polypropylene was 57 dB, the noise level from shoe covers made from the prototype film was 43 dB, and the noise level from shoe covers made from biodegradable film was 35 dB.

Соответственно шум, по сравнению с бахилами, выполненными из полипропилена, снизился на 39,6%, а шум, по сравнению с бахилами, выполненными из плёнки-прототипа, снизился на 18,7%.Accordingly, the noise, compared with shoe covers made of polypropylene, decreased by 39.6%, and the noise, compared with shoe covers made of the prototype film, decreased by 18.7%.

В качестве второго эксперимента был использован 1 отрезок биоразлагаемой плёнки. Для сравнения времени разложения был проведён эксперимент по измерению времени разложения отрезка плёнки 50 см на 50 см в почве, при постоянной температуре и влажности.For the second experiment, 1 piece of biodegradable film was used. To compare the decomposition time, an experiment was carried out to measure the decomposition time of a 50 cm by 50 cm piece of film in soil, at constant temperature and humidity.

Для имитации условий помещения плёнки в природные условия для дальнейшего разложения было использовано следующее:To simulate the conditions of placing the film in natural conditions for further decomposition, the following was used:

Ёмкость 70 см на 70 см в основании и 60 см в высоту, на дне которого был равномерно распределён грунт толщиной 20 см, содержащий верховой торф (40% от общей массы грунта), низинный торф (20% от общей массы грунта), перлит (20% от общей массы грунта), мох сфагнум (10% от общей массы грунта), коровяк (5% от общей массы грунта), древесный уголь (5% от общей массы грунта).A container 70 cm by 70 cm at the base and 60 cm in height, at the bottom of which soil 20 cm thick was evenly distributed, containing high-moor peat (40% of the total mass of the soil), lowland peat (20% of the total mass of the soil), perlite ( 20% of the total soil mass), sphagnum moss (10% of the total soil mass), mullein (5% of the total soil mass), charcoal (5% of the total soil mass).

Затем на слой грунта была помещена плёнка. Плёнку сверху засыпали аналогичным по толщине слоем грунта.Then a film was placed on the soil layer. The film was covered on top with a layer of soil of similar thickness.

Аналогичные действия провели с плёнкой-прототипом.Similar actions were carried out with the prototype film.

Эксперимент проводился при постоянной температуре 22,7°C, влажности 90% и УФ-излучением, работающим по 6 часов в день.The experiment was carried out at a constant temperature of 22.7°C, 90% humidity and UV light running for 6 hours per day.

Через 4 месяца был убран слой грунта с предлагаемой плёнки и плёнки-прототипа. Предлагаемая плёнка полностью растворилась в почве под воздействием бактерий и грибков, содержащихся в грунте, а плёнка прототип растворилась на 78 процентов. Соответственно скорость растворения предлагаемой плёнки на 27,5% больше, чем скорость растворения плёнки-прототипа.After 4 months, the layer of soil was removed from the proposed film and the prototype film. The proposed film completely dissolved in the soil under the influence of bacteria and fungi contained in the soil, and the prototype film dissolved by 78 percent. Accordingly, the dissolution rate of the proposed film is 27.5% greater than the dissolution rate of the prototype film.

В качестве третьего эксперимента были использованы 3 отрезка биоразлагаемой плёнки.For the third experiment, 3 pieces of biodegradable film were used.

Из двух отрезков по аналогии с первым экспериментом были произведены бахилы.Shoe covers were produced from two segments by analogy with the first experiment.

И сравнивались характеристики произведённых бахил из биоразлагаемой плёнки и плёнки-прототипа, а также бахил, произведённых из полипропилена. Сравнение заключалось в количестве шагов, которые можно пройти в бахилах, одетых на обувь, до того момента, пока в бахилах не образуется отверстие в месте контакта с подошвой.And the characteristics of shoe covers made from biodegradable film and the prototype film, as well as shoe covers made from polypropylene, were compared. The comparison consisted of the number of steps that can be taken with shoe covers on the shoes until a hole is formed in the shoe covers at the point of contact with the sole.

Покрытие пола, на котором проходили сравнения, был выполнен из керамической плитки. Само помещение имеет форму круга, длина окружности которого составляет 50 метров, а ширина 2,5 метра.The floor covering on which the comparisons took place was made of ceramic tiles. The room itself has the shape of a circle, the circumference of which is 50 meters and the width is 2.5 meters.

Используя бахилы, выполненные из полипропилена, толщиной 20 мкм, 40 см в длину и 14 см в ширину, было пройдено 288 шагов до первых отверстий.Using shoe covers made of polypropylene, 20 microns thick, 40 cm long and 14 cm wide, 288 steps were taken to the first holes.

Используя бахилы, выполненные из плёнки-прототипа, толщиной 20 мкм, 40 см в длину и 14 см в ширину, было пройдено 326 шагов до первых отверстий.Using shoe covers made from a prototype film, 20 microns thick, 40 cm long and 14 cm wide, 326 steps were taken to the first holes.

Используя бахилы, выполненные из биоразлагаемой плёнки, количество шагов увеличилось на 29,1%, по отношению к бахилам, выполненным из полипропилена, и на 14,1% по отношению к бахилам, выполненным из плёнки-прототипа, и составило 372 шага.Using shoe covers made from biodegradable film, the number of steps increased by 29.1% in relation to shoe covers made of polypropylene, and by 14.1% in relation to shoe covers made from the prototype film, and amounted to 372 steps.

С третьим отрезком биоразлагаемой плёнки был проведён эксперимент на разрыв, в котором:A tensile experiment was carried out with the third piece of biodegradable film, in which:

В качестве устройства использовался экстензометр Instron 5900.The device used was an Instron 5900 extensometer.

В качестве сравнительного образца использовалась плёнка-прототип, обладающая толщиной 20 мкм, длиной 50 см и шириной 50 см, выполненная из биоразлагаемого материала.As a comparative sample, a prototype film with a thickness of 20 microns, a length of 50 cm and a width of 50 cm, made of biodegradable material, was used.

При растяжении плёнки прототипа было выявлено следующее: растяжение плёнки-прототипа на разрыв составило 316%, а нагрузка, при которой произошёл разрыв составила 3,38 кг.When stretching the prototype film, the following was revealed: the tensile strength of the prototype film was 316%, and the load at which the rupture occurred was 3.38 kg.

При растяжении предлагаемой биоразлагаемой плёнки было выявлено следующее: растяжение плёнки-прототипа на разрыв составило 422%, а нагрузка, при которой произошёл разрыв составила 4,21 кг.When stretching the proposed biodegradable film, the following was revealed: the tensile strength of the prototype film was 422%, and the load at which the rupture occurred was 4.21 kg.

Для проведения четвёртого эксперимента были взяты два отрезка биоразлагаемой плёнки, спаянные между собой таким способом, чтобы внутренние полости представляли собой пузырчатый упаковочный материал.To conduct the fourth experiment, two pieces of biodegradable film were taken, welded together in such a way that the internal cavities were bubble packaging material.

Суть эксперимента заключалась в оценке свойств защиты плёнкой объекта, на который направлено физическое воздействие.The essence of the experiment was to evaluate the properties of film protection of an object on which physical impact was directed.

Для эксперимента использовалось:For the experiment we used:

Датчик удара, а именно пьезоэлектрический акселерометр ADXL375Shock sensor, namely piezoelectric accelerometer ADXL375

В качестве первого упаковочного материала для датчика удара использовалась плёнка-прототип, выполненная в виде пузырчатого упаковочного материала.As the first packaging material for the shock sensor, a prototype film made in the form of bubble packaging material was used.

В качестве второго упаковочного материала для датчика удара использовалась биоразлагаемая плёнка, выполненная в виде пузырчатого упаковочного материала.The second packaging material for the shock sensor was a biodegradable film made in the form of bubble packaging material.

В качестве элемента физического воздействия был использован металлический шарик массой 100 грамм.A metal ball weighing 100 grams was used as an element of physical impact.

Датчик удара закрепили на подставке, под углом в 30 градусов к подставке смонтирована направляющая для шарика, имеющая длину 1 метр. Направляющая для шарика направляет шарик в центр датчика, ударяясь о который производится физическое воздействие на датчик и замер силы удара.The shock sensor was mounted on a stand; a ball guide, 1 meter long, was mounted at an angle of 30 degrees to the stand. The ball guide directs the ball to the center of the sensor, hitting which produces a physical impact on the sensor and measures the force of the impact.

Шарик зафиксировали на расстоянии 30 см от датчика и отпустили, при этом начальная скорость шарика была нулевой.The ball was fixed at a distance of 30 cm from the sensor and released, while the initial speed of the ball was zero.

Датчик, помещённый в первый упаковочный материал, выполненный из полиэтилена высокого давления, зафиксировал силу удара в 384 Н. При этом пузыри, принимавшие удар, частично лопнули.A sensor placed in the first packaging material, made of high-density polyethylene, recorded an impact force of 384 N. At the same time, the bubbles that received the impact partially burst.

Датчик, помещённый во второй упаковочный материал, выполненный из биоразлагаемой плёнки, зафиксировал силу удара в 216 Н. В данном случае ни один пузырь не лопнул. Соответственно упаковочный материал, представляющий собой пузырчатый материал, амортизировал удар на 43,75% лучше, чем аналогичное решение.A sensor placed in a second packaging material made of biodegradable film recorded an impact force of 216 N. In this case, not a single bubble burst. Accordingly, the packaging material, which is a bubble material, absorbed the impact 43.75% better than a similar solution.

Для проведения пятого эксперимента был взят один отрезок биоразлагаемой плёнки, который спаяли, таким образом, чтобы получилась ёмкость для жидкости.To conduct the fifth experiment, one piece of biodegradable film was taken and soldered together to form a container for liquid.

Суть эксперимента заключалась в сравнении влагопроницаемости плёнок.The essence of the experiment was to compare the moisture permeability of the films.

Плёнка-прототип, спаянная аналогичным образом была приклеена к стене на расстоянии 1 метр от пола. Внутрь плёнки-прототипа была налита дистиллированная вода в количестве 100 мл.The prototype film, soldered in a similar way, was glued to the wall at a distance of 1 meter from the floor. Distilled water in an amount of 100 ml was poured inside the prototype film.

Биоразлагаемая плёнка была приклеена к стене на расстоянии 1 метр от пола. Внутрь плёнки-прототипа была налита дистиллированная вода в количестве 100 мл.The biodegradable film was glued to the wall at a distance of 1 meter from the floor. Distilled water in an amount of 100 ml was poured inside the prototype film.

Также на стену был приклеен одноразовый стакан, выполненный из пластика, внутрь которого также залито 100 мл воды. Данный стакан необходим, так как на основе оставшейся воды проводится замер количества воды, которое испарилось в результате проведения эксперимента.Also glued to the wall was a disposable glass made of plastic, inside of which 100 ml of water was also poured. This glass is necessary because, based on the remaining water, the amount of water that has evaporated as a result of the experiment is measured.

Температура внутри помещения составляла 22,7°C, влажность 90%. При данных условиях образцы были оставлены на 24 часа.The indoor temperature was 22.7°C and the humidity was 90%. Under these conditions, the samples were left for 24 hours.

В ходе эксперимента под плёнкой - прототипом образовалось скопление жидкости, периодически капающей из имитации стакана, выполненного из плёнки-прототипа. В конечном расчёте осталось 57,6 мл дистиллированной воды внутри плёнки-прототипа.During the experiment, an accumulation of liquid formed under the prototype film, periodically dripping from an imitation glass made from the prototype film. In the final calculation, 57.6 ml of distilled water remained inside the prototype film.

В имитации стакана, выполненного из биоразлагаемой плёнки, осталось 86,2 мл дистиллированной воды.In an imitation glass made of biodegradable film, 86.2 ml of distilled water remained.

В пластиковом стакане осталось 86,4 мл дистиллированной воды.There are 86.4 ml of distilled water left in the plastic glass.

В результате эксперимента были доказаны влагонепроницаемые свойства, при сравнении, так как при сравнении с пластиковым стаканчиком плёнка пропустила 0,2 мл воды, что можно списать на погрешность измерения и воду, оставшуюся на стенках стакана.As a result of the experiment, waterproof properties were proven when compared, since when compared with a plastic cup, the film let through 0.2 ml of water, which can be attributed to measurement error and water remaining on the walls of the glass.

Эксперименты с опытными образцами показали, что при использовании биоразлагаемой плёнки для производства товаров наблюдается следующее:Experiments with prototypes have shown that when using biodegradable film for the production of goods, the following is observed:

1. Снижение шума по сравнению с бахилами, выполненными из полипропилена, снизился на 39,6%, а шум, по сравнению с бахилами, выполненными из плёнки-прототипа, снизился на 18,7%.1. Noise reduction compared to shoe covers made of polypropylene decreased by 39.6%, and noise, compared to shoe covers made of the prototype film, decreased by 18.7%.

2. Снижение времени разложения биоразлагаемой и компостируемой плёнки на 27,5% по сравнению с аналогичным решением.2. Reducing the decomposition time of biodegradable and compostable film by 27.5% compared to a similar solution.

3. Повышение прочностных качеств плёнки, а именно увеличения количества шагов, пройденных в бахилах, выполненных из биоразлагаемой плёнки, до момента, пока не образуется отверстие в месте контакта бахил с подошвой, на 29,1% по сравнению с бахилами, выполненными из полипропилена и на 19,1% по сравнению с бахилами, выполненными из плёнки-прототипа, а также на достижение 422% растяжения на разрыв, что на 106% больше, чем у аналогичного решения, при сравнении с аналогичной плёнкой, а также на 24,5% увеличение максимальной массы, которую может выдержать плёнка на разрыв.3. Increasing the strength properties of the film, namely, increasing the number of steps taken in shoe covers made of biodegradable film until a hole is formed at the point of contact of the shoe covers with the sole, by 29.1% compared to shoe covers made of polypropylene and by 19.1% compared to shoe covers made from the prototype film, as well as to achieve 422% tensile strength, which is 106% more than a similar solution when compared with a similar film, and also by 24.5% increasing the maximum mass that the film can withstand when breaking.

4. Повышение амортизирующих свойств для защиты упакованного объекта, а именно упаковочный материал, выполненный из биоразлагаемой и компостируемой плёнки, представляющий собой пузырчатую плёнку, амортизировал удар на 43,75% лучше, чем аналогичная пузырчатая плёнка.4. Increasing shock-absorbing properties to protect the packaged object, namely packaging material made from biodegradable and compostable film, which is bubble wrap, absorbed impact 43.75% better than similar bubble wrap.

5. Практически полное снижение влагопроницаемости в сравнении с аналогичной плёнкой-прототипом.5. Almost complete reduction in moisture permeability in comparison with a similar prototype film.

Таким образом, за счёт того, что биоразлагаемая производственная плёнка включающая крахмал, поливиниловый спирт, карбонат кальция, отличающаяся тем, что содержание компонентов составляет, мас. %:Thus, due to the fact that the biodegradable production film includes starch, polyvinyl alcohol, calcium carbonate, characterized in that the component content is, wt. %:

КрахмалStarch 55-59,155-59.1 Поливиниловый спиртPolyvinyl alcohol 40-4440-44 Карбонат кальцияCalcium carbonate 0,85-0,90.85-0.9

Обеспечивается такой технический результат, как снижение шума при использовании плёнки, кроме того обеспечивается такой технический результат, как уменьшение времени разложения плёнки, кроме того обеспечивается такой технический результат, как повышение прочностных качеств плёнки, кроме того обеспечивается такой технический результат, как повышение амортизирующих свойств для защиты упакованного объекта, кроме того, обеспечивается такой технический результат, как практически полное снижение влагопроницаемости.A technical result is provided such as reducing noise when using the film; in addition, a technical result is provided such as reducing the decomposition time of the film; in addition, a technical result is provided such as an increase in the strength properties of the film; in addition, a technical result is provided such as an increase in shock-absorbing properties for protection of the packaged object, in addition, such a technical result as an almost complete reduction in moisture permeability is ensured.

Claims (5)

1. Биоразлагаемая плёнка, включающая картофельный крахмал, поливиниловый спирт PVA 26-99, карбонат кальция, отличающаяся тем, что содержание компонентов составляет, мас. %:1. Biodegradable film, including potato starch, polyvinyl alcohol PVA 26-99, calcium carbonate, characterized in that the component content is, wt. %: Крахмал картофельныйPotato starch 55-59,1 55-59.1 Поливиниловый спирт PVA 26-99Polyvinyl alcohol PVA 26-99 40-44 40-44 Карбонат кальцияCalcium carbonate 0,85-0,90.85-0.9
2. Плёнка по п. 1, отличающаяся тем, что содержит натуральный краситель или смесь натуральных красителей, в качестве натурального красителя используют порошок из спирулины или порошок из шпината, или японский чай матча, или сок листьев ячменя.2. The film according to claim 1, characterized in that it contains a natural dye or a mixture of natural dyes; spirulina powder or spinach powder, or Japanese matcha tea, or barley leaf juice are used as a natural dye. 3. Плёнка по п. 1, отличающаяся тем, что толщина плёнки составляет от 18 мкм до 20 мкм, коэффициент эластичности плёнки составляет не менее 100 МПа, удлинение плёнки при разрыве не менее 400%.3. Film according to claim 1, characterized in that the film thickness is from 18 microns to 20 microns, the film elasticity coefficient is at least 100 MPa, and the film elongation at break is at least 400%. 4. Бахилы, выполненные из плёнки по п. 1, содержащие смонтированную текстильную резинку.4. Shoe covers made of film according to claim 1, containing mounted textile elastic.
RU2023126140A 2023-10-12 Biodegradable starch-based film for production of goods such as shoe covers, covers, caps, bags and packaging material RU2822572C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2822572C1 true RU2822572C1 (en) 2024-07-09

Family

ID=

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104109263B (en) * 2014-06-30 2016-05-11 安徽巢湖南方膜业有限责任公司 A kind of Starch-Polyvinyl Alcohol double degradation plastic film
CN111303572A (en) * 2020-05-10 2020-06-19 黑龙江省农业科学院土壤肥料与环境资源研究所 Polyvinyl alcohol-based biodegradable agricultural environment-friendly mulching film
CN112011139A (en) * 2020-09-15 2020-12-01 张瑞芹 Biodegradable food packaging material and preparation method thereof
RU205643U1 (en) * 2021-02-21 2021-07-26 Антон Витальевич Трохов Elastic shoe cover
RU2762161C2 (en) * 2017-09-13 2021-12-16 ПАНАРА, а.с. Biodegradable polymer mixture and its production method
RU219437U1 (en) * 2023-02-06 2023-07-17 Хашимбек Халиков SHOE COVER

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104109263B (en) * 2014-06-30 2016-05-11 安徽巢湖南方膜业有限责任公司 A kind of Starch-Polyvinyl Alcohol double degradation plastic film
RU2762161C2 (en) * 2017-09-13 2021-12-16 ПАНАРА, а.с. Biodegradable polymer mixture and its production method
CN111303572A (en) * 2020-05-10 2020-06-19 黑龙江省农业科学院土壤肥料与环境资源研究所 Polyvinyl alcohol-based biodegradable agricultural environment-friendly mulching film
CN112011139A (en) * 2020-09-15 2020-12-01 张瑞芹 Biodegradable food packaging material and preparation method thereof
RU205643U1 (en) * 2021-02-21 2021-07-26 Антон Витальевич Трохов Elastic shoe cover
RU219437U1 (en) * 2023-02-06 2023-07-17 Хашимбек Халиков SHOE COVER

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3850862A (en) Blends of a biodegradable thermoplastic dialkanoyl polymer and a naturally occurring biodegradable product
Salehi Characterization of new biodegradable edible films and coatings based on seeds gum: A review
US3932319A (en) Blends of biodegradable thermoplastic dialkanoyl polymer, a naturally occurring biodegradable product, a plastic additive and a filler
López‐Velázquez et al. Gelatin–chitosan–PVA hydrogels and their application in agriculture
CN109393555B (en) Preparation method of cigarette capsule with processing resistance
US4133784A (en) Biodegradable film compositions prepared from starch and copolymers of ethylene and acrylic acid
US9878839B2 (en) Seaweed-based food packaging coating
FI93687B (en) Method for coating seeds
US3850863A (en) Blends of a biodegradable thermoplastic oxyalkanoyl polymer and a naturally occurring biodegradable product
KR20030061675A (en) Biodegradable or compostable containers
ES2681044T3 (en) Plant growing substrate
ES2310723T5 (en) Polymeric film or coating comprising xylan
WO2009022358A1 (en) Superabsorbent polymer hydro gels and a method of preparing thereof
CN105113332A (en) Antibacterial packaging paper
NO142673B (en) BIOLOGICALLY DEGRADABLE PLASTIC MIXTURE WITH IMPROVED STRENGTH FEATURES, CONTAINING GRAINS OF NATURAL STARCH
Merino et al. Green microcomposites from renewable resources: Effect of seaweed (Undaria pinnatifida) as filler on corn starch–chitosan film properties
RU2822572C1 (en) Biodegradable starch-based film for production of goods such as shoe covers, covers, caps, bags and packaging material
JPH02281050A (en) Novel water absorbing complex material and its production
WO2023131974A1 (en) A home-compostable, 100% natural, non-toxic, hydrophobic seaweed polysaccharide based film and process for preparing the same
CN112442261A (en) Antibacterial biodegradable composite material and preparation method and application thereof
Rouilly et al. Thermo-mechanical processing of sugar beet pulp. III. Study of extruded films improvement with various plasticizers and cross-linkers
JP2013513574A (en) Rodent bait packed in biodegradable foil
Arifin et al. Physical characteristics of edible film from modified breadfruit starch (Artocarpus atilis F.) with glycerol
Kasim et al. Optimization of the Formulation of Sago Starch Edible Coatings Incorporated with Nano Cellulose Fiber (CNF).
Pansaeng The Effect of glycerol on the properties of biodegradable cassava starch (Saai Dieow Cultivar) films for plastic plant bag application