一种符合EN13432标准的全生物降解薄膜及制备方法.pdf

1、(10)授权公告号 CN 102181077 B (45)授权公告日 2013.05.22 CN 102181077 B *CN102181077B* (21)申请号 201110060412.0 (22)申请日 2011.03.14 C08L 3/02(2006.01) C08L 29/04(2006.01) C08K 5/053(2006.01) C08K 5/21(2006.01) B29B 9/06(2006.01) B29C 47/92(2006.01) B29C 49/78(2006.01) (73)专利权人 珠海市比格尔生物科技有限公司 地址 519000 广东省珠海市前山工业区

2、华威 路 613 号 （石头科技园） 三栋 4 楼 (72)发明人 冯硕 杨育军 路连峰 (74)专利代理机构 广州三环专利代理有限公司 44202 代理人 温旭 (54) 发明名称 一种符合 EN13432 标准的全生物降解薄膜及 制备方法 (57) 摘要 本发明涉及一种符合 EN13432 标准的全生物 降解薄膜及制备方法。本发明的主要配方成份为 淀粉与聚乙烯醇， 淀粉在自然界中可生物分解， 聚 乙烯醇在自然界可以通过水解和生物降解两种途 径分解， 最终分解产物为H 2O和CO 2， 无色、 无味、 无 毒、 无害， 达到 EN13432 的检测要求， 彻底改变了 传统塑料包装材料和现有的

3、可降解包装材料对环 境的破坏和影响 ; 另一方面， 通过改变生产工艺 和设备， 使薄膜中的淀粉含量提高， 使整体材料的 成本低于传统塑料， 从根本上替代或部分替代传 统塑料包装材料， 彻底解决 “白色污染” 的难题 ； 本发明应用范围广泛， 可用于垃圾分类和沼气 / 堆肥处理的餐厨垃圾袋、 要求完全生物降解的购 物袋、 干货包装袋、 书报袋等。 (51)Int.Cl. 审查员 章园园 权利要求书 2 页 说明书 4 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利 权利要求书2页 说明书4页 (10)授权公告号 CN 102181077 B CN 102181077 B *CN102

4、181077B* 1/2 页 2 1. 一种符合 EN13432 标准的全生物降解薄膜的制备方法， 其特征是 ： 包括以下步骤 ： 第一步 ： 按质量称取 5-10% 的聚乙烯醇， 将聚乙烯醇进行预增塑处理生成改性聚乙烯 醇， 以降低其熔点 ； 第二步 ： 按质量称取70-80%的改性淀粉， 将其经淀粉细化机细化为1000目以上的改性 细化淀粉颗粒 ； 第三步 ： 按质量称取与聚乙烯醇等量的去离子水、 0.5-1% 的碳酰胺、 0.5-1% 的氧化剂， 将碳酰胺和氧化剂放入去离子水中， 搅拌成为水溶液 ； 第四步 ： 将水溶液、 改性细化淀粉、 改性聚乙烯醇都加入混料机中混合均匀 ； 第五步

5、： 按质量称取 10% 的丙三醇进行搅拌， 边搅拌边加入第四步所得混合物料， 然后 再高速搅拌 10 分钟 ； 第六步 ： 按质量称取 5% 的复合助剂， 所述复合助剂为增塑剂、 分散剂、 脱模剂、 增强剂， 将其加入第五步所得混合物中， 搅拌均匀， 将搅拌后的物料放入高低温混料机的低温混料 仓继续搅拌 15 分钟， 出仓 ； 第七步 ： 提供一中频加热双螺杆挤出机， 将第六步搅拌好的物料放入该中频加热双螺 杆挤出机上料斗内， 设置中频加热双螺杆挤出机的十三个温区的温度， 物料由喂料斗螺旋 上料， 经双螺杆喂料器均匀加入挤出机内， 经高温高压挤出切粒， 冷却， 称重， 包装 ； 第八步 ： 提

6、供一内冷循环吹膜机， 将其预热备用， 设置该内冷循环吹膜机各温区的温 度， 将制得粒料放入吹膜机料仓内， 吹膜、 牵引、 收卷。 2. 根据权利要求 1 所述的一种符合 EN13432 标准的全生物降解薄膜的制备方法， 其特 征是 ： 所述中频加热双螺杆挤出机螺杆的长度与直径之比大于 52。 3. 根据权利要求 1 所述的一种符合 EN13432 标准的全生物降解薄膜的制备方法， 其特 征是 ： 所述中频加热双螺杆挤出机的十三个温区分别设置不同的温度范围。 4. 根据权利要求 3 所述的一种符合 EN13432 标准的全生物降解薄膜的制备方法， 其特 征是 ： 所述中频加热双螺杆挤出机的十三个

7、温区的温度分别设置为 ： 第一温区 ： 60-80 ； 第二温区 ： 80-100 ； 第三温区 ： 100-120 ； 第四温区 ： 160-180 ； 第五温区 ： 160-180 ； 第六温区 ： 200-220 ； 第七温区 ： 200-220 ； 第八温区 ： 250-260 ； 第九温区 ： 200-220 ； 第十温区 ： 180-200 ； 第十一温区 ： 160-180 ； 第十二温区 ； 130-150 ； 模头温区 ； 120-140。 5. 根据权利要求 1 所述的一种符合 EN13432 标准的全生物降解薄膜的制备方法， 其特 征是 ： 所述内冷循环吹膜机的模头吹胀比

8、为 1 ： 6。 权 利 要 求 书 CN 102181077 B 2 2/2 页 3 6. 根据权利要求 1 所述的一种符合 EN13432 标准的全生物降解薄膜的制备方法， 其特 征是 ： 所述内冷循环吹膜机各温区的温度设置如下 ： 第一温区 ： 120-150 ； 第二温区 ： 150-180 ； 第三温区 ： 120-150 ； 第四温区 ： 100-130 ； 模头温区 ： 100-120。 权 利 要 求 书 CN 102181077 B 3 1/4 页 4 一种符合 EN13432 标准的全生物降解薄膜及制备方法 技术领域 0001 本发明涉及生物降解材料技术领域， 尤其是一种符

9、合 EN13432 标准的全生物降解 薄膜及制备方法。 背景技术 0002 生物降解材料是世界上各国重点研究的环保课题。目前国内采用以聚乙烯醇为 聚合树脂来开发生物降解包装材料的单位， 因其聚乙烯醇含量高于 30% 的原因， 无法达到 EN13432 标准所规定的 180 天降解和 12 周崩解 90% 的指标， 因而也无法进入国际主流销售 市场 ； 单纯降低聚乙烯醇的含量， 成膜困难。目前， 国内还没有出现以聚乙烯醇为聚合树脂 的符合 EN13432 标准的全生物降解薄膜及制备方法。 发明内容 0003 针对以上现有的可降解包装材料的不足， 本发明的目的是提供一种符合 EN13432 标准的

10、全生物降解薄膜及制备方法。 0004 本发明的目的是通过采用以下技术方案来实现的 ： 0005 一种符合 EN13432 标准的全生物降解薄膜， 其按照质量百分比包括 ： 0006 改性淀粉 70-80% ； 0007 聚合树脂 10-15%， 其中， 聚乙烯醇 5-10% ； 0008 丙三醇 10% ； 0009 复合助剂 5%， 其包括 ： 增塑剂、 分散剂、 脱模剂、 增强剂 ； 0010 氧化剂 0.5-1% ； 如氧化生物降解添加剂 ； 0011 碳酰胺 0.5-1%。 0012 作为本发明优选的技术方案， 所述改性淀粉为非转基因玉米淀粉、 转基因玉米淀 粉、 木薯淀粉、 甘薯淀粉

11、或马铃薯淀粉。 0013 一种符合 EN13432 标准的全生物降解薄膜的制备方法， 其包括以下步骤 ： 0014 第一步 ： 称取配方量的聚乙烯醇， 将聚乙烯醇进行预增塑处理生成改性聚乙烯醇， 以降低其熔点 ； 0015 第二步 ： 称取配方量的改性淀粉， 将其经淀粉细化机细化为 1000 目以上的改性细 化淀粉颗粒 ； 0016 第三步 ： 称取与聚乙烯醇等量的去离子水、 配方量的碳酰胺、 氧化剂， 将碳酰胺和 氧化剂放入去离子水中， 搅拌成为水溶液 ； 0017 第四步 ： 将水溶液、 改性细化淀粉、 改性聚乙烯醇都加入混料机中混合均匀 ； 0018 第五步 ： 称取配方量的丙三醇进行搅

12、拌， 边搅拌边加入第四步所得混合物料， 然后 再高速搅拌 10 分钟 ； 0019 第六步 ： 称取配方量的复合助剂， 将其加入第五步所得混合物中， 搅拌均匀， 将搅 拌后的物料放入高低温混料机的低温混料仓继续搅拌 15 分钟， 出仓 ； 说 明 书 CN 102181077 B 4 2/4 页 5 0020 第七步 ： 提供一中频加热双螺杆挤出机， 将第六步搅拌好的物料放入该中频加热 双螺杆挤出机上料斗内， 设置中频加热双螺杆挤出机的十三个温区的温度， 物料由喂料斗 螺旋上料， 经双螺杆喂料器均匀加入挤出机内， 经高温高压挤出切粒， 冷却， 称重， 包装 ； 0021 第八步 ： 提供一内冷

13、循环吹膜机， 将其预热备用， 设置该内冷循环吹膜机各温区的 温度， 将制得粒料放入吹膜机料仓内， 吹膜、 牵引、 收卷。 0022 作为本发明优选的技术方案， 所述中频加热双螺杆挤出机螺杆的长度与直径之比 大于 52。 0023 作为本发明优选的技术方案， 所述中频加热双螺杆挤出机的十三个温区分别设置 不同的温度范围。 0024 作为本发明优选的技术方案， 所述中频加热双螺杆挤出机的十三个温区的温度分 别设置为 ： 0025 第一温区 ： 60-80 ； 0026 第二温区 ： 80-100 ； 0027 第三温区 ： 100-120 ； 0028 第四温区 ： 160-180 ； 0029

14、第五温区 ： 160-180 ； 0030 第六温区 ： 200-220 ； 0031 第七温区 ： 200-220 ； 0032 第八温区 ： 250-260 ； 0033 第九温区 ： 200-220 ； 0034 第十温区 ： 180-200 ； 0035 第十一温区 ： 160-180 ； 0036 第十二温区 ； 130-150 ； 0037 模头温区 ； 120-140。 0038 作为本发明优选的技术方案， 所述内冷循环吹膜机的模头吹胀比为 1 ： 6。 0039 作为本发明优选的技术方案， 所述内冷循环吹膜机各温区的温度设置如下 ： 0040 第一温区 ： 120-150 ；

15、0041 第二温区 ： 150-180 ； 0042 第三温区 ： 120-150 ； 0043 第四温区 ： 100-130 ； 0044 模头温区 ： 100-120。 0045 相对于现有技术， 本发明的主要配方成份为淀粉与聚乙烯醇， 淀粉在自然界中可 生物分解， 而聚乙烯醇在自然界可以通过水解和生物降解两种途径分解， 最终分解产物为 H 2O 和 CO 2， 其水溶物无色、 无味、 无毒、 无害， 渗入土壤还可作为土壤改良剂 , 达到 EN13432 的检测要求， 彻底改变了传统塑料包装材料和现有的可降解包装材料对环境的破坏和影 响 ; 另一方面， 通过改变生产工艺和设备， 由于提高了

16、淀粉的含量， 从而使整体材料的成本 低于传统塑料， 从根本上替代或部分替代传统塑料包装材料， 以彻底解决 “白色污染” 的难 题 ； 本发明应用范围广， 可用于垃圾分类和沼气 / 堆肥处理的餐厨垃圾袋、 要求完全生物降 解的购物袋、 干货包装袋、 书报袋、 狗屎袋、 卫生巾带、 服装以及工业包装材料等等。 说 明 书 CN 102181077 B 5 3/4 页 6 具体实施方式 0046 一、 本发明符合 EN13432 标准的全生物降解薄膜的配方 （以质量百分比计） ： 0047 改性淀粉 70-80% ； 0048 聚合树脂 10-15%， 其中， 聚乙烯醇 5-10% ； 0049 丙

17、三醇 10% ； 0050 复合助剂 5%， 包括 ： 增塑剂、 分散剂、 脱模剂、 增强剂 ； 0051 氧化剂 0.5-1%， 如氧化生物降解添加剂 ； 0052 碳酰胺 0.5-1%。 0053 所述改性淀粉为非转基因玉米淀粉、 转基因玉米淀粉、 木薯淀粉、 甘薯淀粉或马铃 薯淀粉。 0054 二、 本发明符合 EN13432 标准的全生物降解薄膜的制备方法实施例包括以下步 骤 ： 0055 第一步 ： 按重量称取聚乙烯醇 100 份， 将聚乙烯醇进行预增塑处理生成改性聚乙 烯醇， 以降低其熔点 ； 0056 第二步 ： 按重量称取改性淀粉 700 份， 将其经淀粉细化机细化为 1000

18、 目以上的颗 粒 ； 0057 第三步 ： 按重量称取去离子水100份、 碳酰胺5份、 氧化剂5份， 将碳酰胺和氧化剂 放入去离子水中， 搅拌成为水溶液 ； 0058 第四步 ： 将水溶液、 改性细化淀粉、 改性聚乙烯醇都加入混料机中混合均匀 ； 0059 第五步 ： 按重量称取丙三醇 100 份进行搅拌， 边搅拌边加入第四步所得混合物料， 然后再高速搅拌 10 分钟 ； 0060 第六步 ： 按重量称取复合助剂 50 份， 将其加入第五步所得混合物中， 搅拌均匀， 将 搅拌后的物料放入高低温混料机的低温混料仓继续搅拌 15 分钟， 出仓 ； 0061 第七步 ： 提供一中频加热双螺杆挤出机，

19、 将第六步搅拌好的物料放入该中频加热 双螺杆挤出机上料斗内， 中频加热双螺杆挤出机的十三个温区按以下温度设置 ： 0062 第一温区 ： 60-80 ； 0063 第二温区 ： 80-100 ； 0064 第三温区 ： 100-120 ； 0065 第四温区 ： 160-180 ； 0066 第五温区 ： 160-180 ； 0067 第六温区 ； 200-220 ； 0068 第七温区 ： 200-220 ； 0069 第八温区 ： 250-260 ； 0070 第九温区 ： 200-220 ； 0071 第十温区 ： 180-200 ； 0072 第十一温区 ： 160-180 ； 007

20、3 第十二温区 ： 130-150 ； 0074 模头温区 ： 120-140 ； 说 明 书 CN 102181077 B 6 4/4 页 7 0075 物料由喂料斗螺旋上料， 经双螺杆喂料器均匀加入挤出机内， 经高温高压挤出切 粒， 冷却， 称重， 包装 ； 0076 第八步 ： 提供一内冷循环吹膜机， 将其预热备用， 该内冷循环吹膜机各温区的温度 设定如下 ： 0077 第一温区 ： 120-150 ； 0078 第二温区 ： 150-180 ； 0079 第三温区 ： 120-150 ； 0080 第四温区 ： 100-130 ； 0081 模头温区 ： 100-120 ； 0082

21、将制得粒料放入吹膜机料仓内， 按照传统工艺流程吹膜、 牵引、 收卷。 0083 三、 设备 ： 0084 1、 中频加热双螺杆挤出机 0085 本发明所述中频加热双螺杆挤出机设置 13 个温区， 均采用中频加热方式， 温度上 升快， 节电可靠， 便于控制， 温度控制精度在正负 1 度。螺杆的长度与直径之比大于 52， 螺 杆的对应喂料部分设有进料口， 塑化部分从前至后分为喂料化学反应段、 混炼段和挤出段， 喂料化学反应段为螺杆长度的 40%， 混炼段长度为螺杆长度的 50%， 挤出段长度为螺杆长度 的 10%。通过螺杆捏合块的组配， 增加了剪切及混合， 13 个温区采用不同温度的设置， 使得 淀粉树脂与改性聚乙烯醇共混体系的各组分有机地熔合在一起， 从而塑化更均匀。 0086 2、 内冷循环吹膜机的模头吹胀比为 1 ： 6， 采用本发明所述按配方生产的粒料， 在 吹膜机产生膜泡的时候， 无论横向或纵向都得到有效的的拉伸， 内冷循环的作用可以使膜 泡尽快结晶， 从而使成膜质量得到提高。 说 明 书 CN 102181077 B 7