发泡专利翻译

一、参考资料二、声明三、图四、描述五、摘要六、国际搜索报告以PLA为原料的可降解泡沫塑料及其生产工艺发明背景本发明是关于以可降解的聚乳酸为原料的发泡产品，以及此类产品生产工艺的说明。更具体来说，本发明是有关由发泡聚乳酸所生产的产品，并利用一种创新的工艺生产这些产品的方法。这些产品包括发泡板、发泡盘子、杯子以及类似物品，一般用于包装，尤其是食品包装。工艺现状上文提到的容器，尤其是盘子和杯子，是我们日常生活中经常用的物品，它们通常采用发泡塑料制成，所以很轻，先不说它们本身重量轻，使用原料少等优点，它们拥有非常好的机械特性，可以和一些非发泡的容器相媲美，甚至比它们更优良。当然，这类发泡产品本身也有缺点。日常生活中，因为它们被大量使用在各种包装领域，容积和重量比很高，对于使用过的物品的回收就成了问题，比起其它非发泡的容器（例如瓶子和纸盒）要复杂得多。目前迫切需要找到一种合适的回收方法来解决这一问题。另外，利用发泡塑料制成的容器在某些领域是不适用的。例如：用于盛放肉类的盘子，要求盘子能够吸收肉类的汁，以防止肉类在盘子里打滑。同样的，用发泡聚苯乙烯生产的盘子经过分层，其内部有一层活性纤维素，从外面看不到，已经推荐在两层聚苯乙烯中间使用夹层。另外，内层的聚苯乙烯是带有很多泡孔的，这些泡孔作为通道帮助汁液流到活性纤维素层。EP1329299讲述了一种特殊填充物玻璃微球，拥有“开放”的细胞结构，方便溢流的液体渗透到发泡盘子内部间隙中。这一技术要求采用具有表面活化剂特性的产品，使得盘子的表面能吸水。然而这种产品本身又必须是疏水的，从而使得溢流的汁液到达分层的内部，或者渗透到发泡容器的内部间隙中。这些方法造价都很高。为了能够解决容器回收的问题，建议将现在使用的生产发泡容器的原料替换成聚乳酸。由聚乳酸生产的发泡材料，根据不同的环境条件可以在几周到一年内彻底降解，生成二氧化碳和水。坚硬的以及非发泡材料制成的聚乳酸容器，主要用于盛放蔬菜和水果。这些容器比传统容器要贵一些。EP-B-0507554详细介绍了pla聚合物或乳酸的共聚物以及轻基梭酸的生产工艺。例如，乳酸的聚合反应是通过催化剂的作用，使丙交酯开环而得到的。聚合物是挤出发泡的，利用化学发泡剂偶氮二甲酰胺、偶氮二异丁腈等类似产品。蒸发发泡剂选用碳氢化合物和卤代烃，例如丁烷、三氯甲烷、氯代氟代烃都经过试验验证。这一方法的不足在于需要使用起泡气体，这些气体是在挤出过程中从分解的化学物质中提取出来的；或使用从二氧化碳、氯代氟代烃蒸发中得到的气体发泡，例似不可再生/更新的途径中得来的。EP-B-0510999描述了可降解的高聚物网络，包括以聚乳酸为原料的聚合物，根据专利描述，如果产品与其重量20%的增塑剂混合，可以制成带有开放孔的发泡板。例如苯二甲酸衍生物，脂肪酸衍生物，顺丁烯二酸衍生物，柠檬酸衍生物，乳酸，直链乳酸低聚物，循环乳酸低聚物。发泡板在挤出后经过拉伸。由乳酸制成的聚合物经过添加增塑剂进行有效地增塑，最终聚合物粒子成份可塑性很强。当增塑剂的达到其重量的5%左右时，粒子的可塑性可以很容易达到。然而粒子生产的产品并不适合于盛放食品，因为它不具备应有的物理和机械特性。事实上，建议把此类产品作为一种吸收油等溢流汁液的中间物，例如通风系统的过滤层，以及植物根部的包裹。因此，以上提到的发明是关于“聚合物网络”的，而不是关于带有细胞孔结构的“发泡”的，（正式这种结构的发泡可以保持机械性能，从而用于制造盛放食品的盘子）。JP2000007816描述了以聚乳酸切片为原料生产发泡产品，无机成核剂（滑石粉）、发泡助剂（硬脂酸的合成物、褐煤酸、易挥发的起泡剂-----如碳氢化合物、氯化烃、碳酸气、水），可能还需加入其它一些添加剂，根据JP2000007816所描述，生产出的发泡产品可以用于制造餐盒、桌布、防冲撞材料。JP2000007815描述了在一种生物可降解的聚乳酸切片中加入一种特殊的增稠剂和易挥发的起泡剂的生产过程。增稠剂的推荐使用量为总重量的20%，增稠剂从多价的异氰酸酯、多元酸酐或类似产品中选取。JP2000044716揭示了一种泡沫剂，由可降解的共聚物、起泡成核剂（例如滑石粉、起泡辅助或泡沫辅助剂----硬酯酸系统混合物（硬酯酸钙）或褐煤酸系统混合物和一种易挥发的起泡剂所组成。根据JP2000044716描述,共聚物是利用乳酸或聚乳酸冷凝多聚糖而得到的。US5210108描述了一种用于食品包装领域的可降解的发泡材料，由封闭细胞孔可降解的热塑聚合树脂切片组成，其中包含一个或多个星星形状的聚合物至少50%的摩尔量。这些星星形状的聚合物由多功能混合物中提取到的中央残渣和多数的聚合物分支组成，这些多功能混合物拥有5~100个碳原子并且拥有至少5个氨基或羟基。聚合物通过氮气、二氧化碳或氢氟碳混合物等起泡剂被转换成发泡材料。WO02/34823公开了一种多模式的热塑聚合物发泡产品的制备，制备过程中加入总重量高达50%的发泡稳定剂，这些稳定剂主要位于大细胞附近。生产出的发泡产品主要用于热保温材料。使用的发泡稳定剂是一种混合物，它们在一个热塑聚合物切片中组成了分散的分立元件域的第二相，第二相与发泡剂关系很密切，以至于这些发泡剂优先进入到域中或聚集在它的周围。WO99/65977公开了一种由细胞结构多孔材料制成的生物可降解产品，其过程是在熔融物料中加入膨胀剂（如二氧化碳和氮气）。这种可降解产品主要是由一种基础聚合物和一种细胞成型剂组成。其中的聚合物从聚酯和共聚酯中选择，并将此聚合物与纤维素、角素、热塑淀粉或淀粉提取物混合；其中的细胞成型剂从柠檬酸，碳酸氢钠等类似制剂中选择。JP10128826公开了一种可生物降解树脂（脂族聚酯）发泡板生产方法，这种发泡板具有很高的膨胀率。发泡剂注入到熔融树脂切片中，文献中详细描述了工艺条件。以上提到的所有专利告诉我们，要制备发泡聚乳酸共聚物产品，必须要加入几种添加剂（例如：用于发泡步骤的助剂）。这些添加剂要求拥有泡沫，拥有可以被接受的机械特性，并且被实验证明可以被用作塑化剂，增稠剂，发泡稳定剂，交联剂；是纤维素提取物或发泡助剂。由于这些添加剂的使用，成本将增加，机械特性有所降低(例如：当我们得到的是网状物而非泡沫时)，并且还有对食物造成污染的可能（例如：增塑剂的使用）发明的目的本发明的一个目标在于：生产一种不含有额外化合物（例如：发泡辅助剂、起泡剂稳定剂、增稠剂等类似制剂）的聚乳酸发泡板或乳酸聚合物。另一个目标在于，虽然合成物中不添加上文所提到的助剂，但添加与滑石粉或类似成核剂的情况下，生产出一种拥有好的物理特性和机械特性的乳酸聚合物和共聚物的发泡板。第三个目标在于：提供简单、可靠、经济，并尽可能环保的生产发泡板的工艺流程。第四个目标是生产出来的PLA发泡容器可以与那些已知的发泡塑料容器相媲美，尤其是在储存或包装时有更好的抗机械变形能力。第五个目标：为生产PLA发泡板提供一种工艺流程，流程中不需要额外的物质（发泡剂、起泡剂稳定、增稠剂等类似产品）来帮助或确保最终产品达到质量要求。描述PLA的发泡生产工艺，一般通过螺杆挤出的方式把发泡剂、聚乳酸或共聚物乳酸、成核剂的混合物进行加工。本工艺是混合物中不包含发泡辅助剂、起泡稳定剂、增稠剂等类似添加剂作为辅助制剂帮助发泡，而是选择氮气或二氧化碳作为发泡剂，混合物的成分按照claim1进行配比。根据本发明的一个方面，工艺过程设想在加热聚乳酸和适量的成核剂（如滑石粉、作为主要的添加剂），加热到他们都熔融并均质化，然后将发泡剂加入到熔融的聚合物混合物中，并进行搅拌。然后冷却发泡剂和聚合物混合物到TM+10℃和TM-30℃之间（其中TM是聚合物的熔融温度），然后挤出以上冷却的混合物，形成发泡板。TM是在氮气持续流动、加热速率为20℃/min的条件下通过DSC（示差扫描热量剂）在熔融峰尖的时候测量的数据。比较好的冷却温度应保持在TM+5℃和TM-20℃，更好一点应保持在TM和TM-10℃，根据发明试验，通常来讲最佳的温度在TM和TM-10℃之间，温度值也有可能在TM+5℃和TM-7℃之间。以上提到的冷却步骤是非常重要的，因为挤出的聚合物混合物是不能够含有任何添加物的（如增塑剂、发泡助剂、起泡剂稳定剂、增稠剂等类似物质）。这些额外的混合物的使用是为了使最终发泡产品能够达到质量要求，根据本发明，PLA发泡板的生产是不添加任何辅助或起泡添加剂的，因此，最终产品可降解的，可作为一次性的用品使用。由聚乳酸发泡板制成的容器与我们已知的发泡塑料容器有类似性能，在储存和包装过程中，抗机械变形能力很好。根据本发明，发泡混合物经过挤出机模头的时间，用Tt(模头通过时间)表示，应不超过60秒。在这一条件下，即使聚合物结晶流程即将开始，或已经部分开始，即使挤出阶段的温度低于聚乳酸共聚物熔融温度，聚合物混合物都可以成功发泡，并被挤出形成发泡板。事实上，聚乳酸在其结晶过程的初始阶段，容易形成聚集体。如果聚集体一旦形成，聚合物的混合物很难被挤出，最终形成的发泡板质量不达标。正是本专利的工艺流程保证了：即使生产过程中不加任何添加剂作为辅助发泡，PLA聚乳酸也可以成功发泡。换句话说，本专利发明提供了一种工艺流程，即仅添加氮气和二氧化碳，在冷却到足够使聚合物开始结晶的温度下，并在聚合物结晶之前挤出，否则结晶的程度对发泡阶段会有不同程度的损害。以上提到的工艺条件，可以生产出PLA发泡材料，过程中不使用任何发泡助剂。这样，所生产的产品就具有好的机械性能和技术特性，可以完全被降解，并安全地应用与食品领域的包装。本发明比较有优势的一方面是，发泡剂是氮气和二氧化碳的混合物，他们的配比是由最终发泡板所需要的扩张程度和细胞孔开放百分率两者的函数值所决定，增加二氧化碳的百分比会使发泡板中开孔百分率相应增加，发泡板的密度降低。根据本发明的另一方面，工艺流程中包含发泡板的热成型阶段，从而进一步生产出盘子或其他类似产品。在这一阶段，需要对聚合物进行热处理，来提高它机械特性，尤其是在温度高于50摄氏度（通常达到60摄氏度）的情况下的抗热变形能力。与前期的技术比较，使用本发明工艺生产发泡产品是一种新技术。正如前文所提到的，在生产过程中不使用化学发泡剂或氯氟化碳，仅使用氮气、二氧化碳、或它们的混合物，在发泡过程结束时，残留在最终产品中的仅仅是这些气体。因此，本发明的目标是按照此工艺流程可以生产出发泡聚乳酸产品。发泡产品拥有一定量开放的细胞孔，有时它们的数量可以达到90%，这是由加入到发泡混合物中二氧化碳的数量所决定的，本发明所生产的发泡产品最优化的实施方法是用于食品包装的盘子。尤其是那些拥有大量闭合泡孔的，用于盛放干燥食品的盘子（他们不会溢流汁液）；以及盛放肉或鱼等拥有开放泡孔的盘子（这些食品会溢流汁液），这种盘子的泡孔闭合率在70%~80%之间为宜。本发明比前期的技术有很多优势。单独使用氮气或二氧化碳，或它们两者的混合物，可以生产出发泡聚合物以及由它们制成的容器，与已知的发泡塑料、以及用PLA等和它相似重量的聚合物制成的强度高的容器相比，拥有惊人的机械特性。尤其是在盛放肉类等会溢流汁液的食品时，我们需要这种具有开孔细胞结构的容器来吸收多余的汁液，与以往的技术相比，在生产这种盘子时，我们省去了切割、打孔、表皮剥落等生产步骤，来达到吸收食品溢流汁液这一目的。另外，本发明工艺也免去了使用任何湿润剂（例如表面活化剂），以及碳氢化合物或卤代酸化合物的化学或物理发泡剂。因此，在发泡产品中完全没有这些添加剂和发泡剂，使得生产发泡盘的原料都是可降解的，可再生的资源。而使用氮气和二氧化碳，而非碳氢化合物和其他可燃发泡剂，我们可以不必在生产厂房安装安全设备。这样大量节约了产品的生产成本。由于氮气和二氧化碳都是惰性气体，存在于自然环境中，发泡产品中没有任何额外的添加剂例如发泡助剂，起泡剂稳定剂，增稠剂等类似制剂。另外一个好处是发泡产品（拥有大量或少量的开放细胞孔）以一种可再生的方式生产出来，是注入到挤出机中氮气和二氧化碳混合物的函数。另外，在对发泡板进行热处理时，产品的机械特性得到提高，甚至在温度达到60摄氏度以上时，还拥有