通過輻照發泡的可生物降解粒料制造技術

本發明專利技術涉及可通過輻照發泡的可生物降解的淀粉-基粒料，所述粒料尤其適合于制造泡沫制品，其特征在于它們具有帶低多孔外表層的多孔結構。本發明專利技術還涉及由這些獲得的泡沫制品。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】通過輻照發泡的可生物降解粒料本專利技術涉及尤其適合于生產高減震發泡制品的通過輻照可發泡的低密度、自密封可生物降解粒料，該粒料包括基本上不具有天然結晶度的高粘度淀粉，其特征在于它們具有帶低多孔外表層的內部多孔結構。本專利技術還涉及由這些粒料獲得的泡沫制品，其特征在于薄壁泡孔和與密度為26kg/m3的發泡聚苯乙烯(EPS)相當或者甚至更好的動態減震特征。由于它們的減震特征，因此可以以比EPS泡沫體相當或者更低的厚度使用本專利技術的發泡制品。在常規用作保護包裝的泡沫材料中，EPS毫無疑問被最廣泛使用，這是因為它的機械性能，例如其沖擊強度、可壓縮性、減震性能、低密度、熱絕緣特征和低成本導致的。使用EPS尤其適合于包裝寬范圍的物品，例如⑶-DVD播放器(以G' s表達的脆度因子為40-60)，Hi-Fi，TV(G' s為60-85)，家用電器(G' s為85-115)或工業設備 (G' s>115)ο然而，在保護包裝領域中廣泛使用EPS產生了與這一材料累積和棄置有關的問題。除此以外，它由其組成的單體的合成來源限制了這一材料顯著降低由不可再生碳來源的資源(原料)消耗的能力。因此，塑料工業將其活動集中在研究和開發性能類似于那些常規泡沫材料制品的新材料上，所述新材料與此同時輔助解決與這些材料累積及其在壽命循環的最后棄置有關的環境問題，以及由不可再生碳來源的資源的消耗。在這一方面中，嘗試生產基于淀粉的泡沫材料提供解決以上提及的問題的第一種嘗試，是現有技術已知的，所述淀粉是可生物降解的且來自于可再生資源。例如可通過在大量水存在下進行的淀粉基組合物的擠出工藝，制備淀粉基泡沫材料，以便在擠出機的出口處因離開擠出機的水快速蒸發導致直接發生發泡。在這一情況下，實現0，5-1，5dl/g的特性粘數，以便在模頭出口處獲得低密度泡沫體。這意味著與起始材料相比，非常高的分子量下降，從而導致遠遠小于EPS的回彈性。而且，為了獲得三維保護包裝結構(所謂的泡沫塊)，需要添加粘合劑，這是因為所述淀粉基材料的非自密封表層所致。至于由其獲得的泡沫材料，它們顯示出高的濕度敏感性。制備淀粉基泡沫材料的替代方法包括在高溫下壓縮/解壓縮處理非發泡的粒料。在水蒸氣存在下，這些粒料置于比大氣壓高的壓力下，然后快速解壓縮。在加壓處理過程中，水滲透到粒料內部。壓力的突然銳降引起材料內存在的水突然蒸發，其結果是發泡。制備泡沫材料的另一方法包括將以上所述類型的未發泡的粒料進行用微波輻照它們的處理。特別地，由于可能賦予粒料的表面和內部高能密度，因此，后一類方法允許包含在它們之內的水被加熱和快速蒸發，從而引起粒料發泡。這些輻照發泡工藝具有顯著大的難度。事實上，在大氣壓下，在輻照過程中，難以確保該粒料以規則的方式發泡，以及在低泡孔壁厚下具有良好的自密封并產生泡孔的均勻分布，而且實現足夠低的密度值和回彈性，賦予如此生產的發泡材料市場競爭力。因此，作為本專利技術基礎的問題是尋找可通過輻照發泡的低密度自密封粒料形式的可生物降解的材料，從而允許生產具有規則的均勻結構、機械性能、尺寸、泡孔分布、泡孔壁和密度的發泡制品，以便它們能有效地作為常規用作保護包裝的發泡材料的替代品。由這一問題為起始，現已令人驚奇地發現，可獲得甚至在大氣壓下可通過輻照發泡的粒料，所述粒料尤其適合于生產其特征在于薄壁泡孔的高減震泡沫制品，所述粒料包括高粘度淀粉，所述高粘度淀粉基本上不具有天然結晶度，和特征在于它們具有帶低多孔外表層的多孔內部結構。特別地，本專利技術提到可通過輻照發泡的低密度、自密封可生物降解粒料，所述粒料尤其適合于生產泡沫制品，所述粒料包括基本上不具有天然結晶度的淀粉且特征在于-相對于粒料的截面面積，具有大于15%孔隙面積的多孔內部結構；-孔隙的平均當量直徑小于100微米，和-相對于平均當量直徑低于或等于內部結構中孔隙的平均當量直徑的內部結構，具有數量小于80%的孔隙的外表層。 根據下述說明，與已知的現有技術相比，根據本專利技術的粒料和由它們獲得的泡沫制品的特征和優點將變得顯而易見。此處粒料是指塑料材料的離散部分，它優選通過擠出工藝獲得，而與其形狀與尺寸無關。優選地，根據本專利技術的粒料基本上為球形，螺旋、圓盤形狀，圓柱形或環形形狀，或者是8，S或U-環形狀或者可通過流經噴嘴獲得的任何其他形狀。在粒料的情況下，根據本專利技術的粒料的尺寸優選介于O. I-IOcm,優選介于0，3-3cm,和更優選介于O. 5-2. 5cm,這沿著最大尺寸測量。也可生產通過輻照可發泡的帶狀物，板狀物，型材或甚至成型部件。根據本專利技術的粒料定義為“低密度”，這一措辭是指當所述粒料相對于干燥組合物的總重量，調節到水含量為22±2wt%時，密度〈I. lg/cm3并高于O. 5g/cm3，和優選〈lg/cm3并高于O. 6g/cm3。該粒料的密度低于其聚合物組分的密度，和具體地無定形淀粉的密度(I, 4g/cm3)，這是因為存在多孔結構。優選地，“低密度”粒料的密度必須為非多孔材料密度的80-35%，和更優選70-45%。所述多孔結構優選貫穿整個粒料結構顯示出均勻的孔隙分布(即孔隙的高度分散的體系)。所述多孔結構顯示出可具有規則和/或不規則形狀的孔隙。這意味著所述孔隙，當在截面處觀察時，可以是圓形，橢圓形形狀或者任何其他形狀。所述多孔結構有利地特征在于，相對于所述截面的總面積，在粒料截面內可檢測的孔隙的總面積(所謂的孔隙面積)高15%，優選高20%，和所述孔隙顯示出小于100微米，優選小于50微米，更優選小于30微米和甚至更優選小于20微米的平均當量直徑。特別地，可在其內部結構使得可易于供在掃描電鏡(SEM)下檢測的一部分粒料上，測定孔的孔隙面積和平均當量直徑。對于這一目的來說，將要檢測的粒料浸潰在液氮中，和隨后斷裂，以便沿著粒料的截面，獲得斷裂表面。然后干燥要檢測的粒料的部分，并使用“濺射涂布機”，在其上沉積金屬薄層，例如金/鈀的混合物。最后，在SEM下檢驗斷裂表面，并測量孔的孔隙面積和當量直徑。此處當量直徑是指顯示出與研究孔隙相同面積的圓形孔隙的直徑。可或者使用圖形分析軟件或者通過人工方法，測量孔隙的面積。可根據下述方程式，計算孔隙面積權利要求1.可通過輻照發泡的低密度、自密封可生物降解粒料，所述粒料尤其適合于生產發泡制品，所述粒料包括基本上不具有天然結晶度的淀粉且特征在于 -相對于粒料的截面面積，具有大于15%的孔隙面積的多孔內部結構； -孔隙的平均當量直徑小于100微米，和 -相對于平均當量直徑低于或等于內部結構中孔隙的平均當量直徑的內部結構，具有數目小于80%的孔隙的外表層。2.權利要求I的可生物降解粒料，其特征在于下述事實包括至少一種合成或天然來源的進一步的聚合物。3.權利要求2的可生物降解粒料，其特征在于包括下述的事實相對于干燥粒料的總重量， -10-99. 5wt%基本上不具有天然結晶度的淀粉， -O. 5-90wt%至少一種合成或天然來源的進一步的聚合物，-O. l-60wt% 的水。4.權利要求2-3任何一項的可生物降解粒料，其中所述天然來源的進一步的聚合物選自纖維素，木質素，蛋白質，磷脂，酪蛋白，多糖，天然樹膠，松香酸，糊精，它們的混合物及其衍生物。5.權利要求2-4任何一項的可生物降解粒料，其中所述合本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：C·巴斯蒂奧利，R·隆姆比，M·尼科利尼，D·圖拉蒂，
申請(專利權)人：諾瓦蒙特股份公司，
類型：
國別省市：