[发明专利]通过辐照发泡的可生物降解粒料

说明书

本发明涉及尤其适合于生产高减震发泡制品的通过辐照可发泡的低密度、自密封可生物降解粒料，该粒料包括基本上不具有天然结晶度的高粘度淀粉，其特征在于它们具有带低多孔外表层的内部多孔结构。

本发明还涉及由这些粒料获得的泡沫制品，其特征在于薄壁泡孔和与密度为26kg/m³的发泡聚苯乙烯（EPS）相当或者甚至更好的动态减震特征。由于它们的减震特征，因此可以以比EPS泡沫体相当或者更低的厚度使用本发明的发泡制品。

在常规用作保护包装的泡沫材料中，EPS毫无疑问被最广泛使用，这是因为它的机械性能，例如其冲击强度、可压缩性、减震性能、低密度、热绝缘特征和低成本导致的。

使用EPS尤其适合于包装宽范围的物品，例如CD-DVD播放器(以G′s表达的脆度因子为40-60)，Hi-Fi,TV(G′s为60-85)，家用电器(G′s为85-115)或工业设备(G′s>115)。

然而，在保护包装领域中广泛使用EPS产生了与这一材料累积和弃置有关的问题。除此以外，它由其组成的单体的合成来源限制了这一材料显著降低由不可再生碳来源的资源(原料)消耗的能力。

因此，塑料工业将其活动集中在研究和开发性能类似于那些常规泡沫材料制品的新材料上，所述新材料与此同时辅助解决与这些材料累积及其在寿命循环的最后弃置有关的环境问题，以及由不可再生碳来源的资源的消耗。

在这一方面中，尝试生产基于淀粉的泡沫材料提供解决以上提及的问题的第一种尝试，是现有技术已知的，所述淀粉是可生物降解的且来自于可再生资源。

例如可通过在大量水存在下进行的淀粉基组合物的挤出工艺，制备淀粉基泡沫材料，以便在挤出机的出口处因离开挤出机的水快速蒸发导致直接发生发泡。在这一情况下，实现0,5-1,5dl/g的特性粘数，以便在模头出口处获得低密度泡沫体。这意味着与起始材料相比，非常高的分子量下降，从而导致远远小于EPS的回弹性。而且，为了获得三维保护包装结构(所谓的泡沫块)，需要添加粘合剂，这是因为所述淀粉基材料的非自密封表层所致。至于由其获得的泡沫材料，它们显示出高的湿度敏感性。

制备淀粉基泡沫材料的替代方法包括在高温下压缩/解压缩处理非发泡的粒料。在水蒸气存在下，这些粒料置于比大气压高的压力下，然后快速解压缩。在加压处理过程中，水渗透到粒料内部。压力的突然锐降引起材料内存在的水突然蒸发，其结果是发泡。

制备泡沫材料的另一方法包括将以上所述类型的未发泡的粒料进行用微波辐照它们的处理。特别地，由于可能赋予粒料的表面和内部高能密度，因此，后一类方法允许包含在它们之内的水被加热和快速蒸发，从而引起粒料发泡。

这些辐照发泡工艺具有显著大的难度。事实上，在大气压下，在辐照过程中，难以确保该粒料以规则的方式发泡，以及在低泡孔壁厚下具有良好的自密封并产生泡孔的均匀分布，而且实现足够低的密度值和回弹性，赋予如此生产的发泡材料市场竞争力。

因此，作为本发明基础的问题是寻找可通过辐照发泡的低密度自密封粒料形式的可生物降解的材料，从而允许生产具有规则的均匀结构、机械性能、尺寸、泡孔分布、泡孔壁和密度的发泡制品，以便它们能有效地作为常规用作保护包装的发泡材料的替代品。

由这一问题为起始，现已令人惊奇地发现，可获得甚至在大气压下可通过辐照发泡的粒料，所述粒料尤其适合于生产其特征在于薄壁泡孔的高减震泡沫制品，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结晶度，和特征在于它们具有带低多孔外表层的多孔内部结构。特别地，本发明提到可通过辐照发泡的低密度、自密封可生物降解粒料，所述粒料尤其适合于生产泡沫制品，所述粒料包括基本上不具有天然结晶度的淀粉且特征在于：

-相对于粒料的截面面积，具有大于15%孔隙面积的多孔内部结构；

-孔隙的平均当量直径小于100微米，和

-相对于平均当量直径低于或等于内部结构中孔隙的平均当量直径的内部结构，具有数量小于80%的孔隙的外表层。

根据下述说明，与已知的现有技术相比，根据本发明的粒料和由它们获得的泡沫制品的特征和优点将变得显而易见。

此处粒料是指塑料材料的离散部分，它优选通过挤出工艺获得，而与其形状与尺寸无关。