用于制备生物可降解制品的聚合物组合物和其方法
【专利摘要】本发明提供了一种生物可降解聚合物组合物，包含：30%到50%（w/w）的挤出级生物可降解聚合物；和50%到70%（w/w）的注射模制级生物可降解聚合物。本发明的生物可降解聚合物组合物用于制造生物可降解制品，如生物可降解管。本发明进一步提供了一种用于制造生物可降解管的方法。参照以下描述和所附权利要求将更好地理解本发明的这些及其它特征、方面、和优点。以简化形式提供了本
【发明内容】
以引入构思的选择。
【专利说明】用于制备生物可降解制品的聚合物组合物和其方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于制备生物可降解制品的聚合物组合物。具体地，该聚合物组合物用于制造生物可降解管的生物可降解套管(sleeve)和生物可降解肩(shoulder)。
[0002]本发明还涉及制造生物可降解制品的方法，如生物可降解管。
【背景技术】
[0003]管大量用于各种产品如化妆品、软膏、洗发水、牙膏、番茄酱等的包装和分配。用于包含内容物的管在提供给内容物生产商时通常是空的。阻隔性塑料管(PBT)是商业生产且广泛用于不同种类产品储存的一类管。该类管采用多层聚合物和不同种类的核(阻隔)材料制造以便长期有效地储存产品。
[0004]由于以包装为目的的塑料提供了许多相对于金属的优点，因此塑料管得以在世界范围内广泛制造和使用。然而，随着环境意识增强以及确定了塑料和塑性材料的诸如不可降解、在热分解时毒性释放等的更多危害，因此正在寻找用于包装的替代性材料。这种材料中的一种是生物可降解塑料，其提供类似于塑料的相似物理性质:强度、轻重量、容器直至产品寿命周期的耐久性、无毒性、耐光性和耐热性、对特定化学品的惰性等，并且还可在天然有氧和厌氧环境下分解。
[0005]美国专利5，939，467公开了一种生物可降解聚合物组合物，包括:生物可降解共聚物和增塑剂。美国专利申请2007/0259584公开了一种生物可降解复合材料，包括生物可降解树脂和基于纤维素的纤维状团聚物(aggregate)，以及形成生物可降解聚合物复合产品的方法。
[0006]管的制造方法已经随时间发展，如今许多诸如挤压法和层压法的制造方法被用于塑料管的生产。这种方法生产管的套管，用于制造肩和将肩结合到套管，使用诸如注射模制、压缩模制的模制方法。每种方法都具有某些相关的原材料和应用，以提供其最佳结果。进一步地，对于不同应用，使用不同方法。尽管使用模制法进行塑料管的生产，但使用现有已知方法生产生物可降解管仍未广泛普及和良好发展。
【发明内容】
[0007]本发明提供了一种生物可降解聚合物组合物，包含:30%到50% (w/w)的挤出级生物可降解聚合物；和50%到70% (w/w)的注射模制级生物可降解聚合物。本发明的生物可降解聚合物组合物可用于制造生物可降解制品，如生物可降解管。
[0008]本发明进一步提供了 一种用于制造生物可降解管的方法。
[0009]参照以下描述和所附权利要求将更好地理解本发明的这些及其它特征、方面和优点。以简化形式提供了本发明的
【发明内容】
以引入构思的选择。本
【发明内容】
并不旨在确定要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于限制要求保护的主题的范围。
【具体实施方式】[0010]生物可降解聚合物显示出和常规塑料相似的物理性质；并且还具有某些性质，如低熔融温度、高温下较差的拉伸强度、以及使得诸如生物可降解管的生物可降解物品制造过程成为困难和挑战性任务的较差的耐溶剂性。
[0011]本发明提供了一种生物可降解聚合物组合物，包含:30%到50% (w/w)的挤出级生物可降解聚合物；和50%到70% (w/w)的注射模制级生物可降解聚合物。本发明的生物可降解聚合物组合物可用于制造生物可降解制品，如生物可降解管。优选地，挤出级生物可降解聚合物在组合物的35%到45% (w/w)的范围内，注射模制级生物可降解聚合物在组合物的65%到55% (w/w)的范围内。
[0012]本发明的实施方式提供了一种生物可降解聚合物组合物，包含:20%到50% (w/w)的挤出级生物可降解聚合物；50%到80% (w/w)的注射模制级生物可降解聚合物；和基于组合物重量的4%到10% (w/w)的量的生物聚合物添加剂。
[0013]根据本发明,挤出级生物可降解聚合物可以是从Biome Bioplastics UK获得的市售“GE106/2”;注射模制级生物可降解聚合物可以是从Biome Bioplastics UK获得的市售“GS2189”。生物聚合物添加剂也可以是从Biome Bioplastics UK获得的市售生物聚合物添加剂 “Bioplast SHM”。
[0014]“GE106/2”是比重在1.2到1.3克每平方厘米(gm/cm2)范围内的100%生物可降解聚合物。进一步地，聚合物“GF106/2”的熔体流动指数也可以为I到6克每/10分钟，体密度(体积密度，bulk density)在740-800千克每立方米(KG/m3)之间，维卡软化点为65°C。级“GF106/2”对湿度非常敏感，因此必须小心存储。
[0015]根据本发明，注射模制的100%生物可降解挤出级“GS2189”的比重在1.2到1.3克每平方米(gm/cm2)的范围内。进一步地，聚合物“GF106/2”的熔体流动指数也可以为20到40克每/10分钟，体密度在880-940千克每立方米(KG/m3)之间，维卡软化点为65°C。级“GS2189”对湿度非常敏感，因此必须小心存储。
[0016]在一种实施方式中，挤出级生物可降解聚合物和注射级生物可降解聚合物两者都是食品级生物聚合物，例如基于淀粉的生物可降解聚合物。
[0017]在另一种实施方式中，生物可降解聚合物选自聚乳酸(PLA)、聚羟基烷酸酯(PHA)、聚乙醇酸交酯(PGA)、聚己酸内酯(PCL)、或多糖。
[0018]本发明的又一种实施方式提供可一种生物可降解聚合物组合物，包含:35%到45%(w/w)的挤出级生物可降解聚合物；和55%到65% (w/w)的基于淀粉的注射模制级生物可降解聚合物。
[0019]根据本发明，生物可降解聚合物也可以选自市售的生物可降解聚合物，如，“Zeneca PHBV Biopol丨(.”、“olyester Bionolle'。”。
[0020]可使用包含两种生物可降解聚合物的聚合物掺混组合物通过压缩模制技术生产高质量的生物可降解管肩。
[0021 ] 在制造管套管和肩的过程中以预定的比例混合生物可降解聚合物。
[0022]在一种实施方式中，生物可降解制品可以由聚合物组合物制成。
[0023]在另一种实施方式中，由聚合物组合物制成的生物可降解制品是管。
[0024]通常，进行注射模制法生产生物可降解塑料管肩。注射模制法易于进行，但比诸如压缩模制法的其它模制方法昂贵。而且，生物可降解聚合物的成本高于常规塑料聚合物几乎8到10倍。而且，注射模制技术涉及工具制作和操作的高成本。此外，注射模制法需要更多时间完成并且通常涉及大量材料损耗。因此，通过注射模制技术生产诸如生物可降解管的生物可降解物品非常昂贵。诸如低熔融温度、低熔体流动指数和高温下较差的拉伸强度的性质使得生物可降解管难以通过诸如压缩模制法的已知成本较低的模制方法生产。
[0025]因此，本发明提供了使用改变的压缩模制技术制造生物可降解管的方法。通常用于由热固性材料生产制品的最常用方法是压缩模制法。在该方法中，在热和压力的辅助下将材料挤压成特定形状。
[0026]压缩模制技术采用预热模腔连同诸如塑料聚合物的预热树脂以达到模制的目的。进一步地，管的制造包含管套管和管肩的生产。管的套管是一种开放的圆筒形结构，其形成管的主体，在之后的阶段将可消费产品填充至其中。肩是具有小开口的管的顶部，可从此处将可消费产品挤出。使用诸如注射模制和压缩模制的技术将套管和肩熔合以形成完整的管。本领域技术人员将理解肩熔合到圆筒形结构的一个开放端，而该结构的第二端在将管填充可消费产品后封闭。
[0027]压缩模制法可用于制造管肩并且也可用于将其和管套管熔合。基于管的期望性质选择合适的生物可降解聚合物或合适的聚合物的掺混物以制造生物可降解管肩。由于压缩模制法不需要大量聚合物流体，因此可利用具有适当熔体流动指数的生物可降解材料的掺混物。在一种实施中，用于生产管肩的两种生物可降解聚合物的掺混组合物可以优选包含35%到45% (w/w)的挤出级生物可降解聚合物和55%到65% (w/w)的注射模制级生物可降解聚合物。
[0028]本发明进一步提供可一种由生物可降解聚合物组合物制造生物可降解管套管的方法，包括:加热生物可降解聚合物组合物的颗粒并使其通过圆形模具；沿着加热室使经加热的生物可降解聚合物通过以获得熔融的生物可降解聚合物；以及将熔融的生物可降解聚合物以成品的期望形状从小开口或模具中挤出。已知圆形模具为挤出机。制造诸如管的生物可降解制品的方法是利用改变的压缩模制技术。在使加热的(熔融的)生物可降解聚合物从圆形模具中通过的过程中，形成生物可降解聚合物的长圆柱形空心管。
[0029]根据本发明的一方面，控制挤出机的温度以确保熔融材料的适当流动。表1示出了不同区域的挤出机温度以使得能够适当生产管套管。由于大多数生物可降解材料在高于200°C的温度下不稳定并且可能燃烧，它们在高于200°C的温度下不适用于挤压工艺，因此在表1中示出的挤出机的温度在145°C到190°C之间。然后可以将从挤出机的腔室内挤出的热套管冷却。可以使用水箱冷却套管。
[0030]表1:挤出机区域的温度
[0031]
【权利要求】
1.一种生物可降解聚合物组合物，包含: 30%到50% (w/w)的挤出级生物可降解聚合物；以及 50%到70% (w/w)的注射模制级生物可降解聚合物。
2.根据权利要求1所述的组合物，进一步包含: 基于所述组合物重量的4%到10% (w/w)的量的生物聚合物添加剂。
3.根据权利要求1所述的组合物，其中所述挤出级生物可降解聚合物和所述注射级生物可降解聚合物两者都是食品级生物聚合物，如基于淀粉的食品级生物聚合物。
4.根据权利要求1所述的组合物，其中所述生物可降解聚合物选自聚乳酸(PLA)、聚羟基烷酸酯(PHA)、聚乙醇酸交酯(PGA)、聚己酸内酯(PCL)、或多糖。
5.根据权利要求1所述的生物可降解聚合物组合物，包含: 35%到45% (w/w)的挤出级生物可降解聚合物；以及 55%到65% (w/w)的注射模制级生物可降解聚合物。
6.一种生物可降解制品，由权利要求1至5中任一项所述的聚合物组合物制成。
7.根据权利要求6所述的生物可降解制品，其中所述制品是管。
8.一种由权利要求1所述的生物可降解聚合物组合物制造生物可降解管的套管的方法，所述方法包括: 加热生物可降解聚合物组合物的颗粒，并使其通过圆形模具； 沿着加热室使经加热的所述生物可降解聚合物通过以获得熔融的生物可降解聚合物；以及 将所述熔融的生物可降解聚合物以成品的期望形状从小开口或模具中挤出。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述生物可降解聚合物组合物包含35%到45%(w/w)的挤出级生物可降解聚合物；55%到65% (w/w)的注射级生物可降解聚合物；和4%到10%(w/w)的量的生物聚合物添加剂。
10.一种由权利要求1所述的生物可降解聚合物组合物制造生物可降解管的方法，所述方法包括: 将包含以下各项的所述生物可降解聚合物组合物置于模腔内:30%到50% (w/w)的挤出级生物可降解聚合物；50%到70% (w/w)的注射模制级生物可降解聚合物；和基于所述组合物重量的4%到10% (w/w)的生物聚合物添加剂，所述模腔具有待形成的所述管的肩的形状和大小； 压实带有套管的部分以形成所述管的所述肩；以及 将所述管的所述肩与所述套管熔合以获得所述生物可降解管。
11.根据权利要求8或10中任一项所述的方法，其中基于使用的所述生物可降解聚合物，控制包括所述模腔的温度、树脂(生物可降解聚合物)温度、施加于所述模腔的压力的机器参数。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述肩模腔的温度在20°C到35°C之间。
13.根据权利要求11所述的方法，其中所述树脂(生物可降解聚合物)的温度在145°C到190°C之间以得到合适的生物可降解套管和肩性质。
14.根据权利要求11所述的方法，其中对于大于40mm直径的管，施加于所述模腔的压力在45到50巴之间。
【文档编号】B29B11/10GK103648740SQ201280029509
【公开日】2014年3月19日 申请日期:2012年6月11日 优先权日:2011年6月9日
【发明者】钱德拉谢卡尔·拉姆钱德拉·阿比安卡尔, 姆里纳尔·坎蒂·班纳吉 申请人:爱索尔包装有限公司