[发明专利]含再生原料的生物可降解材料和其制造方法

说明书

本发明涉及一种生物可降解材料和它的制造方法。对于生物可降解材料可理解为是这些材料，它在环境的影响和破坏者的活动影响下被分解。现有已知的生物可降解材料，在其中碗豆被应用作基本物质。此外已知的是，在普通的高聚物中加入淀粉，以便用此方法使达到部分分解。在这种淀粉填充的塑料中只有埋放入的淀粉份额被分解，这样塑料基质就分裂成许多小份。

本发明的目的是建议一种材料，它是完全可生物降解的和适用于形成以点状或纤维状粒子作填料而吸收其中的复合材料。

此任务用在权利要求1至5中建议的基本组成予以解决。所有这些材料含有5-50％(重量)的橡胶和4-25％(重量)的淀粉。在这种基本组分，即上述的橡胶和淀粉中混合入10-50％份额的第三组分。这种组分可以是聚-β-羟基-丁酯或是纤维素粉末。前者通过β-羟基丁酸的聚合得到。它以“Biopol”为标志(Fa，Zeneca)在商业上也可得到。

按本发明材料的主要组分是橡胶。优选采用天然橡胶，因为它是完全可生物降解的。也可采用人造橡胶，它按所采用的添加剂形式至少是部分的或长时间存放后在降解条件下可降解。淀粉粉末以及第三种基本上同样的粉末状组分在基质橡胶中均匀分布和至少仅用肉眼不能辨认。按权利要求1和2本发明的材料各根据橡胶的份额具有或多或少的弹性。因此，它更多适用于制造模制件，在此弹性比强度和稳定性更为重要。

对复合材料而言，取决于埋放的粒子，如点状或纤维状粒子和基质材料之间存在足够的粘合作用。机械性能决定性地取决于粒子和基质之间的界面质量。它表明，按权利要求1和2的材料按GFK(玻璃纤维增强的塑料)的方法可接受相对大量的填料和增强材料。

按本发明作为增强-埋放物是应用再生原料的颗粒状或纤维状物质。这种原料如粉碎的谷类种子或植物纤维。由此得到的材料与权利要求1和2的材料相比其特征为较大的硬度和强度。因此它适用于制造较大的和尤其是平面的模制件，如用于机动车辆的内衬部件。在按本发明的材料中可加入最多约15％的辅助物质。对这种物质可理解为它是对材料改性的，而对材料的机械性能无明显的影响。这种物质例如是增塑剂(如硬脂精)，以便改善原料在压铸机或挤压机中的增塑作用(见后面)。它也可以是染料和防蛀咬物质。

本发明的另一目的是，建议按本发明材料的制造方法。橡胶(未交联形式)是熟悉的一种很粘稠的“似树胶”的物质，粉末状或颗粒状物质很难加入其中。这对人造或天然橡胶都是如此。后者一般存在所谓簿皮形状，它在生产地从橡胶植物的胶乳通过水份蒸发而得到。粉末，如淀粉或纤维素或粗粒的颗粒加入橡胶基体中如有必要用非常高效率的切断机和捏合机在高能耗下才有可能。按本发明现建议，橡胶以絮状块或颗粒状加入。它与其它组分很容易在简单的混合器中均匀混合。絮状和颗粒状橡胶在商业上可得到。在下一操作步骤将这样得到的起始混合物在普通的螺杆挤压机中或在普通的压铸机中加热进行塑化。在此处理中橡胶絮块或颗粒可被加热至软化点温度。通过挤压机或压铸机螺杆的作用使原始混合物中的各个组分彻底地混合。通常粘稠的橡胶倾向于固结在上述机器的螺杆上和螺杆空间的内壁上。此作用阻碍了组分的均匀混保。它也导致摩擦增高和因此使被加工物料的温度升高。温度升高导致所不期望的变化，尤其是橡胶变硬。但当按本发明橡胶絮块或橡胶颗粒在挤压机或压铸机中与上述组分混合时，没有出现这种作用。通过以下方法可有效地防止橡胶粘附在螺杆上和机器的内壁上，各个橡胶粒子至少在塑化开始步骤在螺杆空间中包裹一层粉末。在下一加工过程中这些单个的橡胶颗粒连结成均匀的基本物质，添加剂均匀地分布其中。在上述机器的螺杆空间加工的结果是一塑化的、挤压的和可压铸的物质。下一操作步骤是这种物质或作为带子挤压出或浇铸成模型。在第一种情况要将挤压出的材料带子粉碎，即成颗粒。这样按本发明的材料是以颗粒存在，它实际上可任意长时间进行中间贮存和可用于制造压铸件。在后者的情况下按本发明的材料直接压铸成模型和用直接方法获得所需的模件。

原料物质在螺杆空间的塑化作用保持温度在170-180℃表明是有利的。温度低于170℃橡胶不能充分软化和因此添加的物料不能达到满意的掺入。这里温度的影响还有一个作用，特别是加入的天然物质在上述温度经历一个不是非实质性的变化和转化，这对材料的性能也不是不起重要的作用。由于此原因温度不能太多地超过180。主要由淀粉、纤维素和蛋白质组成的天然物质在较高的温度部分起了变化，这样得到的材料不具有所需的性能。特别是含碳的组分如纤维素或淀粉会燃烧或碳化。按本发明的材料能够接受填料份额至65％。由此可制造具有有不同强度和硬度等级的一系列的复合材料。