可降解的澱粉基泡沫成型包裝材料製造方法及其製品的製作方法
2023-06-02 15:52:41
專利名稱：可降解的澱粉基泡沫成型包裝材料製造方法及其製品的製作方法
技術領域：
本發明涉及泡沫成型包裝材料的製造工藝，具體是一種可降解的澱粉基泡沫成型包裝材料製造方法及其包裝製品。
背景技術：
隨著商品經濟的快速發展，包裝材料的使用量日趨增大，由於包裝材料多屬於一次性消費品，從原材料到製品加工成型、消耗乃至廢棄的周期一般較短，廢棄物的排放比例大。據專家預測，目前包裝廢棄物的數量每年將以高於10％的速度遞增。可見，隨著包裝工業的發展，包裝廢棄物正日益成為一種新的汙染源。尤其EPS發泡膠等傳統塑膠包裝材料，其「白色汙染」的全球性公害，其生產所需的原始材料—石油資源的日益枯竭，已刻不容緩促使人們積極尋找解決方案。
在我國，生物降解塑料曾被列為「八五」重點攻關項目，「九五」被納入重點推廣項目之一。到目前為止，尚難在成本、使用性能、降解性能等多方面均能滿足人們所期望的目標。從目前澱粉基降解材料的研究現狀來看，能解決防水、熱塑性等技術問題，但成本又大大超過現有塑膠類材料，使用性能還未能如願，尤其在澱粉基泡沫填充材料領域，還未出現具有徹底替代性及真正商品價值的澱粉基成型泡沫包裝材料。
發明內容
鑑於現有技術存在的上述不足，本發明提出一種可降解的澱粉基泡沫成型包裝材料的製造方法及其包裝製品，以滿足市場對環保型泡沫包裝製品的需求。
本發明可降解的澱粉基泡沫成型包裝材料製造方法，包括如下步驟a、將80～92重量％的澱粉和8～20重量％的添加劑混合，高速攪拌均勻，送入擠出機中加熱發泡，經多孔出料模板擠出旋切成球形澱粉泡沫顆粒料，其中澱粉和添加劑的重量百分比之和應為100％；b、向所述的球形澱粉泡沫顆粒料噴塗熱熔膠，常溫冷卻後填滿成型模具的模腔，合模注入熱幹空氣，加壓力後使模具冷卻脫模即為成品。
按照本發明製造方法製得的包裝製品包括外殼和蓋板，其特徵是外殼和蓋板均由球形澱粉泡沫顆粒模壓粘合成型，外殼為連底板框架結構，蓋板通過熱熔膠粘合於外殼上部的框體上，在外殼的內腔中填充球形澱粉泡沫顆粒。
本發明採用澱粉為主要原料，加入少量添加劑，加熱發泡擠出旋切成球狀顆粒，再經熱熔膠噴霧施膠，填充成型模腔加熱成型。產品具有低密度、高彈性率和高壓縮強度，防水性能好，成本低廉，廢棄後環境降解性能優良，可連續工業化生產，是替代現有EPS發泡膠等塑膠類泡沫包裝材料的理想選擇。
圖1為採用本發明方法製作的澱粉基泡沫包裝製品示意圖；圖2為其另一典型澱粉基泡沫包裝製品結構示意圖。
具體實施例方式
以下結合實施例對本發明詳細描述。
經長期探討，本發明以天然高分子材料—澱粉為主要原料，加入少量環保型添加劑通過攪拌機高速攪拌混合均勻，送入擠出機加熱發泡旋切成球狀泡沫顆粒原料；再經熱熔膠噴霧施膠，使泡沫顆粒均勻被覆上一層薄薄的膠衣，常溫冷卻後，填滿成型模腔，合模注入120～180℃的熱幹空氣，稍加壓力後經冷卻模具脫模即成。
本發明所用的澱粉沒有嚴格的限制，玉米、薯類、大米等製得的澱粉均可。原料中含澱粉80～92重量％，添加劑8～20％，澱粉和添加劑的重量百分比之和應為100％。
所述添加劑含聚乙烯醇20～35重量％，發泡劑5～20重量％，增塑劑8～26重量％，以及水40～50重量％。增塑劑可以是甘油或尿素。發泡劑採用AC發泡劑和發酵粉中至少一種成分，同時採用AC發泡劑和發酵粉時，兩者的重量比為1∶1～5。在選材上依據天然、環保無毒或可水溶性為原則。在擠出過程中，水既作為廉價的增塑劑，又對熔融粘度、壓力的調節，及擠出後泡沫的體積等起到重要的作用。
本發明涉及的熱熔膠，無嚴格限定，熱熔膠採用具有防水性、降解性的改性聚乙烯醇或聚酯類熱熔膠，熱熔膠的熔融溫度為120～180℃。
本發明採用雙軸同向擠出機，長徑比可為15～45∶1；擠出壓力為10～80Kg/cm；擠出量20～150Kg/h；擠出模口溫度為150～230℃；轉速為60～250/rpm。如使用不同的出料口模板，單孔或多孔，在出料口加上旋切裝置，即可製得直徑大小不一的相對光滑的球狀發泡顆粒，一般球狀顆粒的直徑為￠3～15mm即能滿足後續產品成型工藝的要求。
本發明涉及的噴霧施膠及成型、冷卻機，可用通用機型，無特別要求。本發明方法製得的泡沫成型材料，密度在0.03～0.1g/cm3，彈性率在30％以上，壓縮強度在0.35Kg/cm3以上實施例1第一步驟配料，取玉米澱粉100Kg，聚乙烯醇4Kg，甘油1.5Kg，AC發泡劑0.5Kg，發酵粉2.5Kg，水8Kg，將所述各組份混合。上述材料經高速均勻攪拌後，送入雙軸同向擠出機中，設定出模溫度為170℃左右，經多孔出料模板擠出，調整旋切速度，即製得表面相對光滑的直徑為￠4～6mm泡沫顆粒。
第二步驟選用聚乙烯醇熱熔膠，熔融溫度為130℃，經加熱噴霧機噴霧施膠，泡沫顆粒均勻被覆上一層薄薄的膠衣，常溫冷卻後，裝填滿成型模腔，合模後，注入130℃的熱幹空氣約數秒鐘，合模稍加壓，保持數秒鐘後迅速冷卻模具，脫模即成所需形狀、尺寸、外觀光潔的可降解澱粉基泡沫成型包裝製品。
實施例2第一步驟取大米澱粉100Kg，聚乙烯醇3.5Kg，尿素4.5Kg，AC發泡劑1Kg，水8.5Kg混合。上述材料經高速均勻攪拌後，送入雙軸同向擠出機中，設定出模溫度為160℃左右，經多孔出料模板擠出，調整旋切速度，即製得表面相對光滑的￠3～8mm泡沫顆粒。
第二步驟選用聚酯熱熔膠，熔融溫度在160℃，經加熱噴霧機噴霧施膠，泡沫顆粒球均勻被覆上一層薄薄的膠衣，常溫冷卻後，裝填滿成型模腔，合模後，注入相同熔融溫度的熱幹空氣約數秒鐘，合模稍加壓，保持數秒鐘後迅速冷卻模具，脫模即成所需形狀、尺寸、外觀光潔的可降解澱粉基泡沫成型包裝製品。
本發明的產品經使用廢棄後，在江、河、海水中浸泡少於15天，環境土壤或堆肥埋置少於45天，經環境生物降解作用，可完全腐敗變形，並可成為良好土壤腐植質，為環境友好材料。
本發明的產品，顏色為白色、淺白色或澱粉本體淺色，外觀、使用性能近似於EPS發泡膠，製造成本可相當或低於相同體積的EPS發泡膠成型材料。
圖1是按照本發明製造方法製得的一典型包裝製品結構圖。該包裝製品包括外殼1和蓋板4，其特徵是外殼1和蓋板4均由球形澱粉泡沫顆粒模壓粘合成型，外殼1為連底板框架結構，蓋板4通過熱熔膠粘合於外殼1上部的框體上，在外殼1的內腔2中填充球形澱粉泡沫顆粒3。外殼1和蓋板4的密度均為0.03～0.1g/cm3。
圖2是在圖1所示的可降解的澱粉基泡沫緩衝包裝製品上的改進結構，在外殼1的內腔2內設置若干加強筋5，加強筋5通過熱熔膠與外殼1粘合固定，加強筋5也採用球形澱粉泡沫顆粒模壓粘合成型，內腔2中填充球形澱粉泡沫顆粒。
上述泡沫包裝成型製品，可依據模具得到各種形狀，其外觀、形狀相同或相似於EPS成型製品。其產品所用原材料及經使用廢棄後，均符合降解、環保無毒的環境材料性能。
權利要求
1.一種可降解的澱粉基泡沫成型包裝材料製造方法，其特徵是包括如下步驟a、將80～92重量％的澱粉和8～20重量％的添加劑混合，高速攪拌均勻，送入擠出機中加熱發泡，經多孔出料模板擠出旋切成球形澱粉泡沫顆粒料，其中澱粉和添加劑的重量百分比之和應為100％；b、向所述的球形澱粉泡沫顆粒料噴塗熱熔膠，常溫冷卻後填滿成型模具的模腔，合模注入熱幹空氣，加壓力後使模具冷卻脫模即為成品。
2.根據權利要求1所述的製造方法，其特徵是所述澱粉是玉米、薯類、大米、魔芋、小麥製成的澱粉。
3.根據權利要求1所述的製造方法，其特徵是所述添加劑含聚乙烯醇20～35重量％，發泡劑5～20重量％，增塑劑8～26重量％，以及水40～50重量％。
4.根據權利要求3所述的製造方法，其特徵是所述增塑劑是甘油或尿素；所述發泡劑採用AC發泡劑和發酵粉中至少一種成分，同時採用AC發泡劑和發酵粉時，兩者的重量比為1∶1～5。
5.根據權利要求1所述的製造方法，其特徵是所用的雙軸同向擠出機的出模溫度為150～230℃。
6.根據權利要求1所述的製造方法，其特徵是所述球形澱粉泡沫顆粒的直徑為φ3～15mm。
7.根據權利要求1所述的製造方法，其特徵是熱熔膠採用具有防水性、降解性的改性聚乙烯醇或聚酯類熱熔膠，熔融溫度為120～180℃。
8.根據權利要求1所述的製造方法，其特徵是注入成型模腔的熱幹空氣溫度為120～180℃。
9.一種可降解的澱粉基泡沫成型包裝製品，包括外殼和蓋板，其特徵是外殼和蓋板均由球形澱粉泡沫顆粒模壓粘合成型，外殼為連底板框架結構，蓋板通過熱熔膠粘合於外殼上部的框體上，在外殼的內腔中填充球形澱粉泡沫顆粒。
10.根據權利要求9所述的包裝製品，其特徵是外殼和蓋板的密度均為0.03～0.1g/cm3。
全文摘要
一種可降解的澱粉基泡沫成型包裝材料製造方法，包括如下步驟a.將80～92重量％的澱粉和8～20重量％的添加劑混合，高速攪拌均勻，送入擠出機中加熱發泡，擠出旋切成球形澱粉泡沫顆粒料；b.向所述球形澱粉泡沫顆粒料噴塗熱熔膠，常溫冷卻後填滿成型模具的模腔，合模注入熱幹空氣，加壓力後使模具冷卻脫模即為成品。產品具有低密度、高彈性率、高壓縮強度，防水性能好，成本低廉，廢棄後環境降解性能優良，可連續工業化生產，是替代現有EPS發泡膠等塑膠類泡沫包裝材料的理想選擇。
文檔編號C08L3/02GK1523049SQ03113798
公開日2004年8月25日 申請日期2003年2月20日 優先權日2003年2月20日
發明者劉濤, 劉 濤 申請人:劉濤, 劉 濤