掺入颗粒填料组分的热塑淀粉组合物制造技术

本发明专利技术公开了热塑淀粉组合物，该组合物包含颗粒填料如无机填料组分和任选纤维组分。该组合物包含构成热塑淀粉熔体的热塑相，所说的熔体含有少量的淀粉，它与适宜的增塑剂相混合，以便在某些条件下使淀粉形成热塑熔体。热塑相还可包含一种或多种另外的热塑性聚合物和其他任选的反应物、液体或交联剂，以改善热塑熔体特别是在固化后的防水性能、强度和／或其他机械性能。无机填料组分可影响机械性能，但它加入的主要目的，是通过取代大部分价格昂贵的淀粉或淀粉／聚合物熔体来减少热塑淀粉组合物的成本。所包含的纤维可任选，其目的是改善热塑淀粉组合物的机械性能。热塑淀粉组合物可被加工成各种有用的物品，如薄片、薄膜、容器和包装材料。由于热塑淀粉组合物一般含有可生物降解的热塑相，而且其他组分将选定为天然存在的矿物质或任选的天然纤维，所以与普通的热塑材料相比，所有的这些组合物一般更利于环境保护。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
技术介绍
容器和其他包装材料保护着这些物品不受环境的影响和分配的损伤，特别是不受化学和物理的影响。包装有助于保护各种各样的物品免受气体、湿气、光、微生物、害虫、物理撞击、压轧力、震动、渗漏或溢出的影响。某些包装材料还向消费者提供信息传播的介质，如制造地点、内容物、广告、说明书、商标识别和定价。一般地说，大部分容器和杯子(包括废弃容器)都是由纸、纸板、塑料、聚苯乙烯、玻璃和金属材料制做的。每年有1000亿个以上的铝制罐头盒、几十亿只玻璃瓶和数千吨的纸和塑料被用来储存和分配软饮料、果汁、加工食品、谷物、啤酒等。除食品和饮料工业外，由这些材料制成的包装容器(特别是废弃容器)都是处处存在的。主要由源于树的纸板制成的印刷、书写和洗像用纸以及杂志、报纸、书籍、包装纸和其他平展物品，每年的生产量也是巨大的。仅在美国，每年用于包装消费的纸大约是550万吨，这仅是每年国内纸生产总量的大约15％。最近已有关于这些材料(纸、纸板、塑料、聚苯乙烯或金属)对环境损害最大的讨论。环境意识高的一些组织已使许多人确信，由一种材料代替另一种材料以便在环境方面更为“合理”。这种讨论往往不得要领，即这些材料的每一种都有其特有的环境方面的弱点。从某一特定的环境问题看，一种材料似乎优于另一种材料，而忽视了另外不同的往往是更大的与所假定为优选材料相关的问题(例如，尽管纸比塑料和聚苯乙烯易于生物降解，但其制造却对环境产生更为严重的污染)。这种讨论不应局限于是哪种材料对环境产生的危害大小，而应当提出是否可能开发出一种替代材料，这种材料即使不是全部，也能够解决大部分与目前使用的这些材料相关的各种环境问题。B.淀粉淀粉是一种量大、便宜又可再生的材料，它广泛地存在于各种植物源中，如谷物、块茎、水果等。在许多情况下，淀粉是在食品加工作为无用副产物被抛弃的。但是，因为淀粉易于生物降解，所以当被排放时在环境中不会持续存在下去。或许由淀粉可能产生的唯一危害是，它能将有害的营养物排入到其所排放的水体或土壤中，这会引起和促进某些有害有机物的增生。显然，正是这种作为营养物的特性大大加速了淀粉从环境中降解和消除。由于淀粉的可生物降解性，许多人已试图将淀粉加入到各种材料中，以改善这些材料的环境可接受性。淀粉已以各种形式，包括作为填料、粘合剂或作为热塑聚合物混合物中的组分，加入到多组分组合物中。此外，某些人已试图单独使用淀粉作为热塑材料，虽然很少获得成功，这是因为淀粉在重新固化后有形成退化结晶产物的倾向，这种结晶产物往往缺乏适宜的机械性能。淀粉可作为惰性填料加入，一般是以未改性的天然状态，通常是水不溶性的粒状材料。在这些情况下，淀粉颗粒的作用一般与任意其他固体颗粒一样，对于改善所得材料的机械性能没有什么贡献，即使有也很小。另外，凝结、干燥而后研磨成粉状的淀粉，也可作为固体填料加入。虽然淀粉可以填料加入，但是在淀粉应用领域中，它更有价值和更有技术挑战性的应用是作为粘合剂、在热塑聚合物混合物中作为热塑性可加工的组分和本身就作为热塑材料使用。虽然淀粉作为水溶性粘合剂或作为热塑材料的另一种应用一般要求差异很大的组合物配方和工艺条件，以便能成功地按要求对其加工，但是，这些应用具有共同的要求，即天然淀粉颗粒必须以某种方式由粒态或颗粒态转化为或改变成熔融态或可塑态，例如通过在溶剂中溶解或凝胶化或将其加热形成淀粉熔体。因为天然淀粉的熔点接近分解温度，所以如果不加入能使淀粉在低于分解温度的安全温度下变成熔融态、溶剂化态或用其他方法液化成可塑态的增塑剂、溶剂或其他组分，形成淀粉熔体实际上是不可能的。淀粉可用作“粘合剂”，以便把其他固体组分粘结或粘合在一起，形成不同组分的非均质混合物。在模塑相前或模塑相中的某些点上，淀粉一般在适宜的溶剂，如水中，被溶解或胶凝以使它成为液体或凝胶。这就使最初的粒状淀粉变成可流动的或可塑的材料，其他组分可分散于其中。凝胶化的淀粉在重新固化时，一般由蒸发排除足量的水，结果淀粉就重结晶或由其他方法干燥，淀粉就形成固体或半固体粘结混合物，该混合物可把剩余组分粘合在一起。介绍淀粉作为粘合剂，特别是介绍由含水淀粉混合物模塑物品工艺的专利实例包括Andersen等的美国专利No.5,660,900；Andersen等的美国专利No.5,683,772；Andersen等的美国专利No.5,708,827；Tiefenbacher等的美国专利No.5,868,824；和美国专利No.5,376,320。为公开模塑含水淀粉混合物的组合物、方法和系统，然后将所说的含水淀粉混合物干燥，以形成将分散固体颗粒如纤维和/或颗粒填料粘合在一起的干燥淀粉粘结基质，这里列出了上述专利以供具体参考。相对于模塑含水淀粉混合物的工艺而言，类似普通纸和纸板性能的薄片的形成，是由不需普通造纸工艺所需使用并排放大量水的方法完成的。以不需使用普通方法那种排水和脱水的方式，由含水淀粉基混合物连续生产薄片的组合物、方法和系统的实例列在Andersen等的美国专利No.5,736,209和No.5,810,961中。为公开由含水淀粉基混合物形成薄片的组合物、方法和系统，这里列出了上述专利以供具体参考。许多人还试图用淀粉作为热塑材料，单独或作为热塑混合物的组分。天然淀粉本身一般不能作为热塑材料，而必须在某些种类增塑剂存在下对其加热。一般地说，增塑剂必须是液体(至少在温度提高到淀粉的凝胶化点或熔点时)，它还必须具有一定的极性，以便与淀粉具有化学相容性，淀粉本身是强极性的，因为其差不多一半的碳原子上都存在有羟基。一般地说，常常用来帮助形成淀粉熔体的增塑剂或者在熔点或为高挥性液体如水，或为低挥发性液体如甘油。利用水作为增塑溶剂的淀粉熔体，在本领域内称作“变构”淀粉。淀粉被说成是“变构”，是因为它不再是在其天然状态下存在的固体粒状颗粒。而且，它被说成是“变构”，是因为在水存在下淀粉的溶解和熔融是不可逆的过程。在水存在下已经溶解和熔融的淀粉不可能再回到它的天然颗粒状态。变构淀粉熔体的重新固化，一般是将其冷却到它的熔点或软化点以下，这将得到实质上是无定形的或半结晶的自支撑或“形态稳定”的淀粉材料，但在整个过程包括冷却过程中，只有当水含量以重量计保持在淀粉和水混合物的至少5％以上才行，优选10％以上。否则，淀粉则倾向重结晶为脆性材料，而不形成无定形的不太脆的固体。“变构淀粉” 用作商业热塑材料因几方面的原因受到限制，包括加工困难，不良的长期机械性能，对环境湿度波动的高灵敏性，包括不良的尺寸稳定性，和难以形成变构淀粉与对湿度波动不太灵敏的疏水性聚合物的均匀混合物。公开“变构淀粉”的制造和变构淀粉与其他聚合物的混合物的专利实例包括Wittwer等的美国专利No.4,673,438；Sachetto等的美国专利No.4,900,361；Lay等的美国专利No.5,095,054；Tokiwa等的美国专利No.5,256,711；Bahr等的美国专利No.5,275,774；Stepto等的美国专利No.5,382,611；Stepto等的美国专利No.5,405,564；Wittwer等的美国专利No.5,427,614。为公开制造“变构淀粉”组合物，包括“变构淀粉”与其他聚合物混合物的组合物和方法，这里列出了上述专利以供本文档来自技高网...

【技术保护点】
热塑淀粉组合物，其中含有：热塑相，包含在形成热塑淀粉熔体的条件下通过混合和加热淀粉和至少一种增塑剂形成的热塑淀粉，和与热塑淀粉混合的至少一种另外的聚合物；和分散于整个热塑相和含量大于热塑淀粉组合物重量大约１５％的固体颗粒填料相。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：佩尔尤斯特安德森，西蒙K霍德森，
申请(专利权)人：E喀硕吉工业有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]