[发明专利]改进含水淀粉－聚合物混合物的挤出特性的组合物及其制备方法

说明书

本发明的技术领域

本发明涉及具有改进的挤出性能的淀粉和聚合物的组合物，尤其当用于形成疏松充填包装时，并涉及制备这些组合物的方法。

本发明的背景技术

发泡包装产品(回弹性聚合物泡沫)被广泛用作包装材料。在这些包装产品中，聚苯乙烯不仅因其强度和稳定性，而且主要因其非常低的价格而占据支配地位。然而聚苯乙烯泡沫存在的严重缺点是它们在这些材料的惯用堆肥、填埋和其它常见处理途径的环境条件下不能降解。

由于越来越关注处理这些包装材料(特别是采用堆肥)时的生态影响，因此近年来相当大的注意力集中在用淀粉-聚合物混合物作为聚合物泡沫包装材料中的合成聚合物的替代材料。当然，淀粉和其多种衍生物具有可生物降的优点。将少量聚合物与淀粉一起使用以增加包装泡沫的稳定性、劲度、弹性等。然而，合成聚合物的量(即使本身不降解)应足够低，这样它基本上不影响淀粉的降解性。

在使用淀粉作为聚合物基础生产用于包装的泡沫时，将淀粉与少量合成聚合物和水混合形成含水淀粉-聚合物粉末混合物，然后将该混合物挤出形成各种形状如球粒料或“花生”形。

已证明按上述方式制备挤出泡沫成型制品相当困难，原因在于已发现难以达到均匀的湿含量(这对于此方法是至关重要的)和一致的进料性能。同时，按此方式加入的挤出机料趋于堵塞挤出机，因此在恢复生产前必须停车和清洁设备。

用于这种操作模式的设备是昂贵的并且要求较高水平的操作技能以达到可靠性。同时，该方法特别耗能且需要额外的操作步骤(干燥)。

在该方法的一种变化形式中，将淀粉和聚合物加热并在加水前混合。然后将仍干燥的混合物与水混合，并在真空下脱气，随后将其连续加入单或双螺杆挤出机中形成粒料。将此料以粒料形式成型。疏松充填物生产厂将此粒料加入第二个挤出机中，粒料在此挤出机中再次熔化并挤出为各种产品形状。(参见.Wemer和Pfleiderev，GmbH小册子No.05 140/1-2.0-x.92 KODO，标题为“加工：塑料回收”)。

已发现第二种方法克服了所述第一种方法的很多缺点。然而，由于在方法中增加的步骤数和设备的更高成本，因此此方法更昂贵。因此，需求生产这些发泡的淀粉-聚合物混合物的操作更容易并且更低廉的方法。现有技术

Lacourse等人的US 4,863,655公开了通过在水分存在下挤出淀粉制备的包括发泡的高直链淀粉含量的淀粉的一种可生物降解包装材料。并公开了合成各种聚合物内含物改进了强度、柔性、回弹力和防水性能。

Lay等人的US 5,095,054涉及通过挤出包括结构破坏的淀粉和任何一类有机聚合物和共聚物的材料来制备成型制品的方法，所述聚合物和共聚物的例子为：改性多糖、聚(乙烯基吡咯烷酮)、阳离子和阴离子淀粉、聚(乙酸乙烯酯)聚合物和共聚物等。

Neumann等人的US 5,208,267涉及适用作包装填充物的淀粉制品的制备方法，该方法包括挤出淀粉和聚(亚烷基二醇)及非必要的聚(乙烯醇)和泡孔成核剂的混合物。

本发明概述

第一方面，本发明涉及改进淀粉和聚合物的混合物的挤出特性的方法，包括如下连续步骤：(1)将淀粉和聚合物的细分颗粒与少量水掺混，水的量应使掺混物保持粉末形态。(2)将此掺混物脱气并压实形成硬成形形式的淀粉和聚合物的掺混物。(3)将此硬成形形式的淀粉和聚合物的掺混物研磨并将所得颗粒进行分选，将粒径250-3500μm和平均粒径600-1700μm的粒料形式研磨掺混物与过大颗粒和细粉分离；和(4)将润滑化合物与粒径250-3500μm的分离颗粒掺混以对颗粒进行涂布，同时使颗粒保持粒料形态。

优选将第三步中分离出的细颗粒循环入压实器的进料口，将过大颗粒循环入造粒机中。

第二方面，本发明涉及包括细分散的淀粉和聚合物颗粒的脱气和压实掺混物与水的可挤出组合物。

附图的简要说明

附图由一张图组成，它是表示本发明方法步骤的方块流程图。

附图的详细描述A.淀粉：

基本上任何已知的天然淀粉都适合于实施本发明。例如玉米、小麦、土豆、大米、高粱、木薯、arrowroot(木薯块根)和西米的淀粉都是合适的。通常，玉米、小麦和土豆淀粉是优选的，其中土豆和小麦淀粉是更优选的。改性淀粉，如阳离子淀粉也是合适的。

这里使用的术语“改性”是指已通过方法如酯化、氧化、酸水解、交联和酶转化衍生或改性的淀粉。通常改性淀粉包括酯类，如乙酸酯和二羧酸的半酯。用次氯酸盐氧化的淀粉、与交联剂反应的淀粉等。