制备可降解薄壁模塑物的方法技术

制备可降解薄壁模塑物的方法，例如杯、盘、快餐包装、托盘、平板等，包括将以淀粉为主的烘烤物料涂覆到一个多部件、优选两部件的模型的下面的部件上，烘透并调节到湿含量为６％（重量）至２２％（重量），其中烘烤物料除了水和淀粉或淀粉混合物和／或面粉或面粉混合物和／或淀粉衍生物之外，还含有一种离型剂，即一种或多种中等或长链的、任选取代的脂肪酸和／或其盐和／或其衍生物，例如酰胺和／或一种聚甲基氢化硅氧烷，和任选的增稠剂，例如膨化淀粉、预凝集的淀粉或烘烤废料，和／或瓜耳胶粉、果胶、角豆核粉、羧甲基纤维素和／或阿拉伯胶；纤维物质，例如富含纤维素的原料、植物原料、塑料纤维、玻璃纤维、金属纤维和碳纤维；非纤维状填料，例如碳酸钙、碳、滑石、二氧化钛、硅胶、氧化铝、虫胶、大豆蛋白、粉状小麦面筋、粉状鸡蛋白、粉状酪蛋白；粉状染料；作为结构加强剂的锆盐，优选碳酸铵锆和／或乙酸锆；防腐剂和抗氧化剂，其特征是，在烘烤混合物中掺入基于淀粉产物０．５－４０％（重量）的聚乙烯醇，其中聚乙烯醇的聚合度大于１０００，优选大于１６００，特别是大于２０００，水含量为淀粉产物的１００－３６０％（重量）。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种制备可降解薄壁模塑物的方法，例如杯、盘、快餐包装、托盘、平板等，通过将以淀粉为主的烘烤物料(Backmasse)涂覆到一个多部件、优选两部件的模型的下面的部件上，烘透并调节到湿含量为6％(重量)至22％(重量)，其中烘烤物料除了水和淀粉或淀粉混合物和/或面粉或面粉混合物和/或淀粉衍生物之外，还含有一种离型剂(Trennmittel)，即-种或多种中链或长链的、任选取代的脂肪酸和/或其盐和/或其衍生物，例如酰胺和/或一种聚甲基氢硅氧烷(Polymethylhydrogensiloxan)，及任选的的增稠剂，例如膨化淀粉、预凝集的(vorverkleisterte)淀粉或烘烤废料，和/或瓜耳胶粉、果胶、角豆核粉、羧甲基纤维素和/或阿拉伯胶；纤维物质，例如富含纤维素的原料、植物原料、塑料纤维、玻璃纤维、金属纤维和碳纤维；非纤维状填料，例如碳酸钙、碳、滑石、二氧化钛、硅胶、氧化铝、虫胶、大豆蛋白、粉状小麦面筋、粉状鸡蛋白、粉状酪蛋白；粉状染料；作为结构加强剂的盐，优选碳酸铵锆和/或乙酸锆；防腐剂和抗氧化剂。用这些公知的烘烤物质制备的模塑物具有许多缺点。这些模塑物在较低的空气相对湿度例如50％以下发生缓慢的潮湿解吸作用，使得模塑物变得越来越脆。这在以下两个方面是明显不利的1.冬天在保暖的房间长期存放时，空气的相对湿度常常低于20％或者甚至10％。2.对于弯曲负荷提高的模塑物或其部件例如饮料杯(使用时有压力负荷)或用合页连接的两部件模塑物(“合瓣”)，这里的合页至少要进行多次的打开和闭合过程(要求有高的柔性)。淀粉模塑物的另一个缺点是，与基于纤维素的材料(纸、纸板)相比，在完全湿透时几乎完全丧失抗裂强度。聚乙烯醇是一种可生物降解的合成聚合物，它长期以来作为水溶性薄膜用于纸加工和纺织品浸渍。它与淀粉类共同使用己由制备流延薄膜的过程和挤出技术所公开。杨氏(Young)在US-PS 3312641中公开了由直链淀粉或富含直链淀粉的淀粉和聚乙烯醇组成的水溶液铸塑成的膜，纯淀粉膜在23和50％的相对湿度下是抗拉和可拉伸的。奥氏(Otey)在US-PS 3949145中描述了通过使用甲醛交联来类似地改进由正常玉米淀粉(27％直链淀粉)组成的薄膜。US-PS 5095054(Lay等)以及EP 0400531 A1(Bastioli等)描述了将淀粉、水和聚乙烯醇熔体挤压成为一种均匀的熔体。这里确定在高湿度下改进了尺寸稳定性。按照US-PS 4863655(Lacourse)，挤压由富含直链淀粉的淀粉、水和最多10％的聚乙烯醇组成的均匀熔体，得到一种膨化的泡沫(松装片)。通过凝集(Verkleisterung)而不产生均匀的熔体来制备由烘烤物料组成的发泡淀粉模塑物已由EP 513106B1所公开。降低这种发泡淀粉模塑物在低相对湿度下的脆性并提高其柔性和耐水性是所期望的，这样可以大大拓宽其应用范围。但本领域技术人员对聚乙烯醇已知的粘合作用有疑虑。另外，在200℃温度进行烘烤的过程中，已注意到热稳定性和在热的模型表面上形成残留物的问题。而且，基于淀粉已知的流变学性质-“膨胀”粘性，具有强摩擦危险，例如泵送高粘度流体时一使用高粘度的添加物如聚乙烯醇是不可取的。另一方面，在用水强烈稀释时，已知会降低干物质含量和提高烘烤物质中的“推进剂”水的含量，只能得到更容易破碎的构件，根据具体情况，也不再能够整体成型或大力脱模。现已出乎预料地发现，如果注意到下面详细描述的特定因素，则这些偏见大部分是没有依据的。如果在烘烤混合物中掺入基于淀粉产物0.5-40％(重量)的聚乙烯醇，则可以得到柔性得到改进、耐水性得到提高以及亲和性及因此对疏水覆盖层的粘结性也得到改进的产物，其中聚乙烯醇的聚合度大于1000，优选大于1600，特别是大于2000，水含量为淀粉产物的100-360％(重量)。按照本专利技术方法得到的产物出乎预料之处和工艺技术的益处在于1.尽管聚乙烯醇是公知的粘合剂且在高于约80℃的玻璃化温度时会软化，但该产物烘烤后并不粘结在烘烤模型上。这也许可以归因于，聚乙烯醇在加热和在高温(低于根据类型不同在185-230℃之间的熔点)下干燥时快速结晶。X射线衍射分析表明，纯的淀粉模塑物具有一种非晶形衍射图，而在聚乙烯醇存在时发现为晶体结构。该结晶度也是一种物理交联，由此降低了吸水性和与此有关的结构软化性。与此相反，挤出的淀粉-聚乙烯醇-泡沫具有极低的结晶度，因为在制备过程中没有机会形成附聚物。2.“烘烤过的”淀粉-聚乙烯醇-泡沫部分保持了相分离。这些模塑物表面的电子显微镜图表明膨化的淀粉微粒嵌入聚乙烯醇基质中，而其内部看起来很均匀。混合物保持相分离，因为在烘烤时与挤出相反，不发生或仅发生极少量的混合作用，而且聚乙烯醇和淀粉基本上是不相容的。作为较淀粉更硬和柔性更强的聚合物，聚乙烯醇也许对膨化的淀粉微粒起粘结作用，从而提高了模塑物的机械强度和稳定性。而挤出的淀粉-聚乙烯醇-泡沫形成一种强烈的彻底混合，由此分解了淀粉微粒的结构。3.由于在烘烤过程中直接形成最终形状，可以混入交联剂，提高稳定性和耐水性。这在挤出过程中是不可能的，因为强交联的物质是不能充分流动的。在本专利技术的方法中，在添加水之前，以淀粉产物为基准，向烘烤物料中掺入0.5-40％(重量)，优选0.5-24％(重量)聚乙烯醇，并以干燥的细粉末形式掺入其它粉状添加物，与其密切混合，其中聚乙烯醇的聚合度大于1000，优选大于1600，特别是大于2000，为了形成均匀的悬浮液，向干燥的混合物中掺入基于淀粉产物重量100至300％(重量)的水，优选100至240％(重量)。本专利技术方法的另一个方案是，以水溶液形式，优选最高浓度为10％的溶液形式，向烘烤物料中掺入0.5-40％(重量)聚乙烯醇，其中聚乙烯醇的聚合度大于1600，优选大于2000，水含量为100至360％(重量)，优选100至240％(重量)，以淀粉产物为基准。聚乙烯醇通过聚合乙酸乙烯酯并然后部分或完全皂化乙酸酯基团得到。通式 n＝约200-5500，通常300-2500R＝H＞97.5％完全皂化≤97.5％至70％基本上皂化或部分皂化残余乙酰基含量极低(最高约2％)的聚合物作为完全皂化分类，此外市场上常见的还有基本上皂化(90-95％)以及部分皂化(87-89％)质量级。有的生产厂家还提供皂化度接近100％的“超级”水解的质量级。毒理学上没有不利的影响。聚乙烯醇是可降解的，因此可以保存该水溶液。聚乙烯醇的质量标准可以按照其粘度(在4％的水溶液中的mPas)划分，粘度与聚合度(DP)以及平均分子量(数均)同步(出处TAPPI J.，1988年12月)粘度类别nPas，4％DP 数均分子量高 45-70 2400-260095000中I 25-35 1700-180065000中II 12-16 900-1000 43000低 2-7 300-700 28000本专利技术的方法特别优选使用一种完全水解的聚乙烯醇。业已证明有利的是，使形成的悬浮液在涂覆到模塑物之前静置，其中烘烤物料的静置时间优选至少30分钟，更优选45-60分钟。本专利技术方法中使用的离型剂优选镁、钾或铝的硬脂酸盐，其用量为淀粉产物的0.05-20％(本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.制备可降解薄壁模塑物的方法，例如杯、盘、快餐包装、托盘、平板等，包括将以淀粉为主的烘烤物料涂覆到一个多部件、优选两部件的模型的下面的部件上，烘透并调节到湿含量为6％(重量)至22％(重量)，其中烘烤物料除了水和淀粉或淀粉混合物和/或面粉或面粉混合物和/或淀粉衍生物之外，还含有一种离型剂，即一种或多种中等或长链的、任选取代的脂肪酸和/或其盐和/或其衍生物，例如酰胺和/或一种聚甲基氢化硅氧烷，和任选的增稠剂，例如膨化淀粉、预凝集的淀粉或烘烤废料，和/或瓜耳胶粉、果胶、角豆核粉、羧甲基纤维素和/或阿拉伯胶；纤维物质，例如富含纤维素的原料、植物原料、塑料纤维、玻璃纤维、金属纤维和碳纤维；非纤维状填料，例如碳酸钙、碳、滑石、二氧化钛、硅胶、氧化铝、虫胶、大豆蛋白、粉状小麦面筋、粉状鸡蛋白、粉状酪蛋白；粉状染料；作为结构加强剂的锆盐，优选碳酸铵锆和/或乙酸锆；防腐剂和抗氧化剂，其特征是，在烘烤混合物中掺入基于淀粉产物0.5-40％(重量)的聚乙烯醇，其中聚乙烯醇的聚合度大于1000，优选大于1600，特别是大于2000，水含量为淀粉产物的100-360％(重量)。2.按照权利要求1的方法，其特征是，在添加水之前，以淀粉产物为基准，向烘烤物料掺入0.5-40％(重量)，优选0.5-24％(重量)聚乙烯醇并以干燥的细粉末形式掺入其它粉状添加物，与其密切混合，其中聚乙烯醇的聚合度大于1000，优选大于1600，特别是大于2000，为了形成均匀的悬浮液，向干燥的混合物掺入基于淀粉产物重量100至300％(重量)的水，优选100至240％(重量)。3.按照权利要求1的方法，其特征是，以含水溶液形式，优选最高浓度为10％的溶液形式，向烘烤物料掺入0.5-40％(重量...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·L·索格伦，小J·W·劳顿，K·蒂芬巴赫，
申请(专利权)人：弗朗兹哈斯华夫饼干机械工业股份公司，
类型：发明
国别省市：