用于農(nóng)業(yè)應(yīng)用的可生物降解地膜的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 正如題目所指示的，本說(shuō)明書(shū)涉及各種農(nóng)業(yè)應(yīng)用中使用的可生物降解地膜類(lèi)型， 其特征在于，其通過(guò)對(duì)兩種可堆肥及可生物降解聚合物、黑色母粒以及可生物降解再生聚 合物的混合物進(jìn)行多層擠出而形成，兩種可堆肥及可生物降解聚合物符合EN13432標(biāo)準(zhǔn)并 且包括馬鈴薯淀粉。
[0002] 本發(fā)明涉及農(nóng)業(yè)應(yīng)用中使用的塑料膜或者地膜領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0003] 當(dāng)前的塑料膜或者地膜是廣泛公知的，使用在不同的農(nóng)業(yè)任務(wù)中，這些任務(wù)中主 要一個(gè)任務(wù)是地面覆蓋。地面覆蓋是用于保護(hù)農(nóng)作物以及土壤免受大氣劑影響的技術(shù)，除 了其他效果，大氣劑會(huì)降低水果的質(zhì)量、干燥土壤、冷卻地面以及帶走或洗刷肥料，從而增 加了成本。該培植技術(shù)明顯增加了種植的經(jīng)濟(jì)性能，能夠應(yīng)用于寬范圍的各種農(nóng)作物。
[0004] 地面覆蓋通常用于實(shí)施播種的農(nóng)作物，所追求的主要目的是保護(hù)農(nóng)作物不會(huì)滋生 雜草，避免雜草生長(zhǎng)阻礙莊稼生長(zhǎng)。此外，地面覆蓋技術(shù)尋求保護(hù)農(nóng)作物以及土壤不會(huì)受到 大氣劑的破壞影響，從而對(duì)農(nóng)作物提供以下好處：
[0005] -其防止雜草生長(zhǎng)，因?yàn)槠渫Ｖ沽怂芰舷路酱┩笇?dǎo)致的光合有效輻射。這更有利于 有機(jī)農(nóng)作物，因?yàn)闇p少了除草劑的使用。
[0006] -其優(yōu)化了水資源，因?yàn)闇p少了土壤水分的蒸發(fā)，因此，減少了土壤的干燥。
[0007] -其優(yōu)化了肥料的作用，防止肥料被雨水沖走或由于太陽(yáng)作用而蒸發(fā)。
[0008] -其改善了水果的外觀和品質(zhì)，因?yàn)槠渥柚顾c土壤直接接觸。
[0009] -相比沒(méi)有塑料的情況，其提供了更多的早熟收割。
[0010] 農(nóng)用塑料廢棄物如果不受控制的焚燒或不適當(dāng)處理或存儲(chǔ)的話會(huì)造成環(huán)境問(wèn)題。 在這些問(wèn)題中，主要的問(wèn)題是土壤和地表水的污染以及對(duì)景觀的負(fù)面影響。
[0011] 用于農(nóng)業(yè)地面覆蓋的塑料基本上是低密度聚乙烯聚合物（LDPE)，這原則上意味著 它們是可回收的，但具有的缺陷是需要收集它們的任務(wù)，從土壤清走并且將它們傳遞用于 回收利用。
[0012] 雖然這種塑料廢棄物的化學(xué)成分在回收時(shí)沒(méi)有缺陷，但是其到達(dá)收集點(diǎn)的狀態(tài)是 有缺陷的。在使用過(guò)程中這些塑料并入大量土壤使得實(shí)際上難以隨后回收塑料。
[0013] 例如，這種可生物降解地膜的實(shí)例描述于實(shí)用新型U200801310 "用于農(nóng)作物的 膜"。
[0014] 使用生物可降解材料的一些嘗試是已知的。例如，西班牙專(zhuān)利P200501122 "農(nóng)業(yè) 用袋"和P200501019 "農(nóng)業(yè)用板"使用可生物降解的纖維素紙，其具有較低強(qiáng)度，更難制造。
[0015] 此外，還有來(lái)源于馬鈴薯的可生物降解聚合物的特定應(yīng)用，例如，以下專(zhuān)利描述 的，西班牙實(shí)用新型U201000437 "多用可生物降解及可堆肥袋";U201000247 "可堆肥雨披"； 西班牙專(zhuān)利E03250183 "可成為堆肥的可生物降解容器"，但它們不是專(zhuān)門(mén)面向農(nóng)業(yè)用膜或 地膜，農(nóng)業(yè)用膜或地膜在機(jī)械強(qiáng)度要求方面具有更高的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0016] 為解決使用農(nóng)業(yè)用地膜和膜當(dāng)前存在的問(wèn)題，已經(jīng)設(shè)計(jì)了作為本發(fā)明對(duì)象的用于 農(nóng)業(yè)應(yīng)用的可生物降解地膜，其通過(guò)對(duì)兩種可堆肥及可生物降解聚合物、黑色母粒以及可 生物降解再生聚合物的混合物進(jìn)行多層擠出而形成，兩種可堆肥及可生物降解聚合物符合 EN13432標(biāo)準(zhǔn)并且包括馬鈴薯淀粉。
[0017] 由馬鈴薯淀粉等制造的這些聚合物提供了數(shù)個(gè)優(yōu)勢(shì)，諸如其每公頃產(chǎn)量和淀粉水 平。它們能夠像傳統(tǒng)塑料材料那樣被處理，使用顏色劑加顏色，在該情況下是黑色，顏色劑 也是可堆肥及可生物降解的。
[0018] 用于農(nóng)業(yè)地膜的材料是在擠出機(jī)中產(chǎn)生的膜，優(yōu)選是三層，厚度是15微米 (+/_8 % ) 〇
[0019] 聚合物擠出是一種機(jī)械工業(yè)處理，其中存在擠壓行為，用壓力及推動(dòng)以連續(xù)流對(duì) 塑料進(jìn)行注塑，迫使塑料通過(guò)模具而給出其期望形狀。熔化的聚合物通過(guò)推力被迫通過(guò)定 尺寸的模具（還公知為噴頭），推力是由芯軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的，該芯軸在腔室（稱為圓 筒）內(nèi)在受控溫度下共心旋轉(zhuǎn)，它們之間具有毫米級(jí)的間隔。聚合物材料經(jīng)由機(jī)器一端處 的料斗被供給，通過(guò)推動(dòng)作用，其熔體流動(dòng)并且混合在另一端的圓筒中，獲得了預(yù)定幾何輪 廓。
[0020] 聚合物由于機(jī)械行為以及溫度增加而熔化，溫度增加是來(lái)自圓筒加熱。機(jī)械行為 包括切割力和拖曳力，這些力將聚合物朝向噴嘴推動(dòng)并且涉及壓力的增加。
[0021] 系統(tǒng)中發(fā)生的首先熔化發(fā)生在圓筒的內(nèi)壁上，呈薄膜的形式，熔化是因材料溫度 的增加以及隨后也由于摩擦。當(dāng)該膜生長(zhǎng)時(shí)其變得脫離圓筒壁，這是由于芯軸的往復(fù)移動(dòng) 的旋轉(zhuǎn)然后橫掃，形成類(lèi)似旋渦的圖案或最后橫掃形成旋轉(zhuǎn)圖案。這繼續(xù)到所有聚合物熔 化。
[0022] 擠出機(jī)被供給有先前提到的成分（可生物降解材料以及黑色素的混合物），當(dāng)該 成分熔化時(shí)其產(chǎn)生材料的同質(zhì)混合物，從而提供了材料要應(yīng)用到該領(lǐng)域所需的技術(shù)屬性。
[0023] 存在不同的技術(shù)用于擠出聚合物，優(yōu)選用于生產(chǎn)農(nóng)業(yè)膜的技術(shù)是復(fù)合擠出。復(fù)合 擠出機(jī)是三個(gè)擠出機(jī)器，它們合并成一個(gè)單個(gè)的擠出頭。通過(guò)該技術(shù)所產(chǎn)生的膜優(yōu)選是由 三層形成的，三層結(jié)合以形成一個(gè)單個(gè)層。
[0024] 該制造技術(shù)提供了非常寬范圍的可能性：
[0025] -每層的厚度可以改變，因此三層的總和是膜的總厚度。
[0026] -不同的材料和材料混合物可以被引入每個(gè)層中以獲得所需的最終性能，其還能 夠包括再生材料并且減少膜厚度，同時(shí)保持所需的性能。
[0027] 該地膜用于農(nóng)業(yè)用途，我們可以提到的是以下用途：覆蓋農(nóng)作物以保護(hù)農(nóng)作物、保 護(hù)水果、標(biāo)識(shí)森林邊界、狩獵區(qū)域等。
[0028] 在使用后，由于土壤中微生物的作用而引起地膜分解，不需要人工干預(yù)就可以自 然消除地膜。取決于其厚度，這將在三個(gè)月至一年的時(shí)間段內(nèi)降解以生成水、二氧化碳和生 物質(zhì)，符合EN13432標(biāo)準(zhǔn)。以這種方式，地膜成為堆肥，作為農(nóng)業(yè)用的肥料。
[0029] 本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)
[0030] 所提出的用于農(nóng)業(yè)應(yīng)用的可生物降解地膜相比當(dāng)前獲得的膜提供了很多優(yōu)勢(shì)，最 重要的優(yōu)勢(shì)在于，地膜在三個(gè)月至一年的短時(shí)間內(nèi)可自降解，變成充實(shí)以及滋潤(rùn)土壤的可 堆肥材料。
[0031] 另一重要優(yōu)勢(shì)在于，避免了傳統(tǒng)地膜所需的收集以及清理任務(wù)，結(jié)果節(jié)省了成本 和勞力。
[0032] 本發(fā)明的另一優(yōu)勢(shì)在于，不存在污染農(nóng)業(yè)環(huán)境的風(fēng)險(xiǎn)，這可產(chǎn)生更好的農(nóng)作物質(zhì) 量和更長(zhǎng)的耐久性。
[0033] 要強(qiáng)調(diào)的另一最重要優(yōu)勢(shì)是膜的具體成分實(shí)現(xiàn)了與常規(guī)所用地膜類(lèi)似或甚至更 好的機(jī)械屬性，而不具有它們的任何缺陷。
[0034] 還值得注意的是，所產(chǎn)生的堆肥是可兼容地用于有機(jī)農(nóng)業(yè)。
【具體實(shí)施方式】
[0035] 用于農(nóng)業(yè)應(yīng)用的可生物降解地膜是本發(fā)明的對(duì)象，基本地包括符合EN13432標(biāo)準(zhǔn) 并且包括馬鈴薯淀粉的可堆肥及可生物降解的生物聚合物A和B、黑色母粒以及可生物降 解再生聚合物。每個(gè)成分的比例是：
[0036] 生物聚合物A-50至70%重量比之間，
[0037] 生物聚合物B-IO至40%重量比之間，
[0038] 黑色母粒-5至10%重量比之間，以及
[0039] 可生物降解再生聚合物-0至30 %重量比之間。
[0040] 所有比例指的是最終產(chǎn)品。
[0041] 生物聚合物A具有的粒子尺寸在I. 5mm至2. 4mm之間，恪化密度在I. lg/cm3至 I. 2g/cm3之間，密度在I. 2g/cm3至I. 3g/cm3之間，容積密度在740kg/m3至800kg/m3之間， 以及在溫度190°C下且活塞重量5kg時(shí)熔體流動(dòng)指數(shù)MFI在2. 5g/10min至5. 5g/10min之 間。
[0042] 生物聚合物B具有的粒子尺寸在2mm至3mm之間，恪化密度在I. Ig/cm3至I. 3g/ cm3之間，密度在I. 2g/cm3至I. 4g/cm3之間，容積密度在880kg/m3至940kg/m3之間，以及在 溫度190°C下且活塞重量2. 16kg時(shí)熔體流動(dòng)指數(shù)MFI在20g/10min至40g/10min之間。
[0043] 用于農(nóng)業(yè)應(yīng)用的可生物降解地膜是通過(guò)復(fù)合擠出制造的，具有多層，優(yōu)選地是三 層式結(jié)構(gòu)。其總厚度是15微米（+/-8% )。
[0044] 所執(zhí)行實(shí)驗(yàn)測(cè)試已實(shí)現(xiàn)所獲得地膜的以下機(jī)械特性，如下表可見(jiàn)的：
[0045]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種用于農(nóng)業(yè)應(yīng)用的可生物降解地膜，其特征在于，其成分包括： -可堆肥及可生物降解的生物聚合物A，其符合EN13432標(biāo)準(zhǔn)并且包括馬鈴薯淀粉，比 例為占終端產(chǎn)品的50%至70 %重量比，具有的粒子尺寸在I. 5mm至2. 4mm之間，熔化密度 在1.]^/〇113至1.28/〇113之間，密度在1.28/〇11 3至1.38/〇113之間，容積密度在7401^/1113至 800kg/m3之間，以及在溫度190°C下且活塞重量5kg時(shí)熔體流動(dòng)指數(shù)MFI在2. 5g/10min至 5. 5g/10min 之間， -可堆肥及可生物降解的生物聚合物B，其符合EN13432標(biāo)準(zhǔn)并且包括馬鈴薯淀粉，比 例為占終端產(chǎn)品的10%至40%重量比， -黑色母粒，比例為占終端產(chǎn)品的5%至10%重量比，以及 -可生物降解再生聚合物，比例為占終端產(chǎn)品的0%至30%重量比。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于農(nóng)業(yè)應(yīng)用的可生物降解地膜，其中， 生物聚合物B具有的粒子尺寸在2mm至3mm之間，恪化密度在I. lg/cm3至I. 3g/cm3之 間，密度在I. 2g/cm3至I. 4g/cm 3之間，容積密度在880kg/m 3至940kg/m 3之間，以及在溫度 190°C下且活塞重量2. 16kg時(shí)熔體流動(dòng)指數(shù)MFI在20g/10min至40g/10min之間。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于農(nóng)業(yè)應(yīng)用的可生物降解地膜，其特征在于是復(fù)合擠出的 多層式結(jié)構(gòu)。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于農(nóng)業(yè)應(yīng)用的可生物降解地膜，其特征在于是三層式結(jié) 構(gòu)。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于農(nóng)業(yè)應(yīng)用的可生物降解地膜，其中，其總厚度是15微米 (+/_8% )〇
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及各種農(nóng)業(yè)應(yīng)用中使用的可生物降解地膜類(lèi)型，其特征在于，其通過(guò)對(duì)兩種可堆肥及可生物降解聚合物、黑色母粒以及可生物降解再生聚合物的混合物進(jìn)行多層擠出而形成，兩種可堆肥及可生物降解聚合物符合EN13432標(biāo)準(zhǔn)并且包括馬鈴薯淀粉。本發(fā)明的主要優(yōu)勢(shì)在于，允許地膜在短時(shí)間段內(nèi)自降解，轉(zhuǎn)換成充實(shí)土壤的可堆肥材料，從而避免傳統(tǒng)地膜的收集及清理操作。
【IPC分類(lèi)】A01G13/02
【公開(kāi)號(hào)】CN104994722
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201480007885
【發(fā)明人】阿方索·比爾·博拉斯, 卡洛斯·薩拉戈薩·拉里薩, 艾麗西婭·思路戈達(dá)·勃蘭登堡, 華金·艾瓦爾·萊特, 安·伊莎貝爾·瑪麗·里昂, 英馬克拉達(dá)·拉赫茲·加西亞, 胡安·伊格納西奧·馬卡·岡薩雷斯, 瑪麗婭·劉莎·素索·馬丁內(nèi)斯·德·布吉, 努里亞·瓦斯克斯·加西亞, 馬他·瑪麗婭·莫雷諾·瓦倫西亞, 卡門(mén)·莫雷諾·瓦倫西亞, 雷蒙·米可·穆里洛, 路易斯·馬丁·克勞莎斯, 安·瑪麗婭·皮拉周·安加, 簡(jiǎn)·科斯塔·圖拉
【申請(qǐng)人】思斐力集團(tuán)西班牙有限公司
【公開(kāi)日】2015年10月21日
【申請(qǐng)日】2014年2月14日
【公告號(hào)】CA2900149A1, EP2957168A1, WO2014125157A1