用于农业应用的可生物降解地膜

摘要

本发明涉及各种农业应用中使用的可生物降解地膜类型，其特征在于，其通过对两种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进行多层挤出而形成，两种可堆肥及可生物降解聚合物符合EN13432标准并且包括马铃薯淀粉。本发明的主要优势在于，允许地膜在短时间段内自降解，转换成充实土壤的可堆肥材料，从而避免传统地膜的收集及清理操作。

说明书

技术领域

正如题目所指示的，本说明书涉及各种农业应用中使用的可生物降 解地膜类型，其特征在于，其通过对两种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进行多层挤出而形成，两 种可堆肥及可生物降解聚合物符合EN13432标准并且包括马铃薯淀粉。

本发明涉及农业应用中使用的塑料膜或者地膜领域。

背景技术

当前的塑料膜或者地膜是广泛公知的，使用在不同的农业任务中， 这些任务中主要一个任务是地面覆盖。地面覆盖是用于保护农作物以及 土壤免受大气剂影响的技术，除了其他效果，大气剂会降低水果的质量、 干燥土壤、冷却地面以及带走或洗刷肥料，从而增加了成本。该培植技 术明显增加了种植的经济性能，能够应用于宽范围的各种农作物。

地面覆盖通常用于实施播种的农作物，所追求的主要目的是保护农 作物不会滋生杂草，避免杂草生长阻碍庄稼生长。此外，地面覆盖技术 寻求保护农作物以及土壤不会受到大气剂的破坏影响，从而对农作物提 供以下好处：

-其防止杂草生长，因为其停止了塑料下方穿透导致的光合有效辐射。 这更有利于有机农作物，因为减少了除草剂的使用。

-其优化了水资源，因为减少了土壤水分的蒸发，因此，减少了土壤 的干燥。

-其优化了肥料的作用，防止肥料被雨水冲走或由于太阳作用而蒸发。

-其改善了水果的外观和品质，因为其阻止水果与土壤直接接触。

-相比没有塑料的情况，其提供了更多的早熟收割。

农用塑料废弃物如果不受控制的焚烧或不适当处理或存储的话会造 成环境问题。在这些问题中，主要的问题是土壤和地表水的污染以及对 景观的负面影响。

用于农业地面覆盖的塑料基本上是低密度聚乙烯聚合物(LDPE)， 这原则上意味着它们是可回收的，但具有的缺陷是需要收集它们的任务， 从土壤清走并且将它们传递用于回收利用。

虽然这种塑料废弃物的化学成分在回收时没有缺陷，但是其到达收 集点的状态是有缺陷的。在使用过程中这些塑料并入大量土壤使得实际 上难以随后回收塑料。

例如，这种可生物降解地膜的实例描述于实用新型U200801310“用 于农作物的膜”。

使用生物可降解材料的一些尝试是已知的。例如，西班牙专利 P200501122“农业用袋”和P200501019“农业用板”使用可生物降解的 纤维素纸，其具有较低强度，更难制造。

此外，还有来源于马铃薯的可生物降解聚合物的特定应用，例如， 以下专利描述的，西班牙实用新型U201000437“多用可生物降解及可堆 肥袋”；U201000247“可堆肥雨披”；西班牙专利E03250183“可成为堆 肥的可生物降解容器”，但它们不是专门面向农业用膜或地膜，农业用膜 或地膜在机械强度要求方面具有更高的要求。

发明内容

为解决使用农业用地膜和膜当前存在的问题，已经设计了作为本发 明对象的用于农业应用的可生物降解地膜，其通过对两种可堆肥及可生 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进行多层 挤出而形成，两种可堆肥及可生物降解聚合物符合EN13432标准并且包 括马铃薯淀粉。

由马铃薯淀粉等制造的这些聚合物提供了数个优势，诸如其每公顷 产量和淀粉水平。它们能够像传统塑料材料那样被处理，使用颜色剂加 颜色，在该情况下是黑色，颜色剂也是可堆肥及可生物降解的。

用于农业地膜的材料是在挤出机中产生的膜，优选是三层，厚度是 15微米(+/-8％)。

聚合物挤出是一种机械工业处理，其中存在挤压行为，用压力及推 动以连续流对塑料进行注塑，迫使塑料通过模具而给出其期望形状。熔 化的聚合物通过推力被迫通过定尺寸的模具(还公知为喷头)，推力是由 芯轴的旋转运动产生的，该芯轴在腔室(称为圆筒)内在受控温度下共 心旋转，它们之间具有毫米级的间隔。聚合物材料经由机器一端处的料 斗被供给，通过推动作用，其熔体流动并且混合在另一端的圆筒中，获 得了预定几何轮廓。

聚合物由于机械行为以及温度增加而熔化，温度增加是来自圆筒加 热。机械行为包括切割力和拖曳力，这些力将聚合物朝向喷嘴推动并且 涉及压力的增加。

系统中发生的首先熔化发生在圆筒的内壁上，呈薄膜的形式，熔化 是因材料温度的增加以及随后也由于摩擦。当该膜生长时其变得脱离圆 筒壁，这是由于芯轴的往复移动的旋转然后横扫，形成类似旋涡的图案 或最后横扫形成旋转图案。这继续到所有聚合物熔化。

挤出机被供给有先前提到的成分(可生物降解材料以及黑色素的混 合物)，当该成分熔化时其产生材料的同质混合物，从而提供了材料要应 用到该领域所需的技术属性。

存在不同的技术用于挤出聚合物，优选用于生产农业膜的技术是复 合挤出。复合挤出机是三个挤出机器，它们合并成一个单个的挤出头。 通过该技术所产生的膜优选是由三层形成的，三层结合以形成一个单个 层。

该制造技术提供了非常宽范围的可能性：

-每层的厚度可以改变，因此三层的总和是膜的总厚度。

-不同的材料和材料混合物可以被引入每个层中以获得所需的最终性 能，其还能够包括再生材料并且减少膜厚度，同时保持所需的性能。

该地膜用于农业用途，我们可以提到的是以下用途：覆盖农作物以 保护农作物、保护水果、标识森林边界、狩猎区域等。

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 干预就可以自然消除地膜。取决于其厚度，这将在三个月至一年的时间 段内降解以生成水、二氧化碳和生物质，符合EN13432标准。以这种方 式，地膜成为堆肥，作为农业用的肥料。

本发明的优势

所提出的用于农业应用的可生物降解地膜相比当前获得的膜提供了 很多优势，最重要的优势在于，地膜在三个月至一年的短时间内可自降 解，变成充实以及滋润土壤的可堆肥材料。

另一重要优势在于，避免了传统地膜所需的收集以及清理任务，结 果节省了成本和劳力。

本发明的另一优势在于，不存在污染农业环境的风险，这可产生更 好的农作物质量和更长的耐久性。

要强调的另一最重要优势是膜的具体成分实现了与常规所用地膜类 似或甚至更好的机械属性，而不具有它们的任何缺陷。

还值得注意的是，所产生的堆肥是可兼容地用于有机农业。

具体实施方式

用于农业应用的可生物降解地膜是本发明的对象，基本地包括符合 EN13432标准并且包括马铃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。每个成分的比例是：

生物聚合物A-50至70％重量比之间，

生物聚合物B-10至40％重量比之间，

黑色母粒-5至10％重量比之间，以及

可生物降解再生聚合物-0至30％重量比之间。

所有比例指的是最终产品。

生物聚合物A具有的粒子尺寸在1.5mm至2.4mm之间，熔化密度在 1.1g/cm³至1.2g/cm³之间，密度在1.2g/cm³至1.3g/cm³之间，容积密度在 740kg/m³至800kg/m³之间，以及在温度190℃下且活塞重量5kg时熔 体流动指数MFI在2.5g/10min至5.5g/10min之间。

生物聚合物B具有的粒子尺寸在2mm至3mm之间，熔化密度在1.1 g/cm³至1.3g/cm³之间，密度在1.2g/cm³至1.4g/cm³之间，容积密度在 880kg/m³至940kg/m³之间，以及在温度190℃下且活塞重量2.16kg时 熔体流动指数MFI在20g/10min至40g/10min之间。

用于农业应用的可生物降解地膜是通过复合挤出制造的，具有多层， 优选地是三层式结构。其总厚度是15微米(+/-8％)。

所执行实验测试已实现所获得地膜的以下机械特性，如下表可见的：