專利名稱：：具有改良的物理及化學性質的生物可降解及可堆肥的組合物的制作方法具有改良的物理及化學性質的生物可降解及可堆肥的組合物相關申請的交叉引用本申請要求美國臨時專利申請的權益，其申請?zhí)枮?0/947,934，申請日為2007年7月3日，在此對其參考而并入本文。發(fā)明背景相關技術描述長久以來，人類一直在使用可自然回歸環(huán)境從而可重復使用的包裝材料。不能被生物降解的材料至少對環(huán)境無害，玻璃和金屬就是很好的例子。今天，塑料和紙類的污染正在達到泛濫的地步，污染著我們的海洋還迅速填滿我們可用的垃圾掩埋空間。世界開始意識到，如果創(chuàng)造的物質通常只被大眾使用了，比如說十五分鐘，但卻往往會存續(xù)幾百年，這樣是不可持續(xù)的。傳統(tǒng)的一次性食品服務用品就是一個例子。它們往往是由紙或紙板制成(通常涂布或注入聚合物防水材料，比如石蠟或聚乙烯)，或是多種塑料之一(最常見的是聚苯乙烯)。這些材料有良好到絕佳的防水性，可隔熱(比如泡沫聚苯乙烯或者"聚苯乙烯發(fā)泡塑料(Styrofoam)")，并且便宜耐用。用這些材料生產(chǎn)一次性包裝的方法已經(jīng)很成熟，可以快速且相對便宜地大量生產(chǎn)這些物品。此外，許多國家為達到工業(yè)化狀態(tài)的動力使得其工作人群在家準備食物或制備特制品的自由時間大大減少。隨著這個趨勢的持續(xù)甚至加速，對拋棄式包裝的需求量暴增。而且，人們越來越意識到，因為有使用可生物降解的和/或可堆肥的天然材料的可能，使用這些"便宜"材料的環(huán)境成本可能非常高。舉例來說，一個聚苯乙烯杯子的壽命預計可達五百年，而每年每個美國人平均要丟棄約一百個這種杯子。此外，聚苯乙烯是苯和乙烯經(jīng)由化學方法制造，這兩種都是被公認為有環(huán)境問題的石油工業(yè)的副產(chǎn)物。雖然各國政府都因為實行困難及花費過高而幾乎放棄回收循環(huán)計劃，他們還是要解決垃圾堆積的問題，許多國家已經(jīng)開始對非生物可降解包裝加以課稅。天然產(chǎn)品一般生物降解時間較短香蕉皮(二至十天)、棉布(一至五個月)、紙類(二至五個月)、繩子(三至十四個月)、橘子皮(六個月)、羊毛襪(一至五年)。相反，就像以上提到的聚苯乙烯杯子一樣，合成產(chǎn)品的生物降解時間明顯更長香煙濾嘴(一至十二年)、塑料合成的牛奶盒(五年)、塑料袋(十至二十年)、尼龍織物(三十至四十年)、塑料六入支架環(huán)(四百五十年)、尿布和衛(wèi)生墊(五百至八百年)。因此，使用生物可降解材料來幫助解決垃圾掩埋和其他環(huán)境問題的壓力不斷增加。以臺灣為例，近來已經(jīng)禁止在一次性包裝中使用泡沫聚苯乙烯，而中國大陸在其大城市中也已經(jīng)效仿施行(例如北京和上海)。解決傳統(tǒng)一次性食物容器產(chǎn)品的環(huán)境隱憂的方法之一，就是制造基于淀粉的一次性食品服務用品如托盤、碟子和碗等。然而，基于淀粉的包裝目前仍有許多不足，最重要的就是不防水。熟的未修飾的淀粉具有固有的水溶性。因為目前生產(chǎn)的所有基于淀粉的生物可降解食品服務用品都是在熱模中形成，這些物品中的淀粉大多或全部都是熟的，因此這樣形成的產(chǎn)品對水分非常敏感。當暴露在水、其它水相溶液、或者大量水蒸氣中時，這些用品就會變得很柔軟，失去形狀穩(wěn)定性，且變得易于被餐具(如，刀和叉)剌破。生產(chǎn)商目前用兩種方法來解決基于淀粉的食品服務用品對水分敏感的問題，其一是不在水相環(huán)境下使用這些產(chǎn)品，其二就是在產(chǎn)品上涂上涂層。這樣，產(chǎn)品就可以出售用于無水相液體或無蒸氣的用途(例如干的或深度油炸物)。這種方式大大限制了這些產(chǎn)品的市場潛力，因為許多的食物產(chǎn)品要么(1)是水相的(例如飲料、湯)，(2)含有水相(例如肉、稀醬料、水煮蔬菜)，(3)冷卻時釋放水蒸氣(例如米飯和其他淀粉類食物、熱三明治等)，要么(4)會蒸發(fā)出水分(例如生鮮食品)。此外，生物可降解的涂料可能很昂貴并且不易涂布，因而增加生產(chǎn)成本、復雜性，并降低成品的合格率。本領域技術人員會欣賞通過某種方法可提高基于淀粉的食品服務用品中的基質材料的機械性質，從而(a)簡化生產(chǎn)中的操作要求，和(b)增強干燥環(huán)境中的可用性。基質材料，主要是淀粉，的機械性質對基于淀粉的食品服務用品的表現(xiàn)至關重要。烘烤過、未修飾的淀粉通常在干燥的時候非常脆弱易碎，但當?shù)矸墼谙鄬穸葹橹械礁叩目諝庵衅胶夂笥肿兊帽容^柔軟可塑。配方中通常加入纖維，以增加含有基于淀粉的復合材料的繞曲強度和破裂能，特別是在剛脫模時物品水分含量很低的時候。然而，即使添加了大量的(10%或以上)的纖維，基于淀粉的物品在剛脫?；蚴窃陂L時間儲存于干燥環(huán)境中(如冬天的供暖建筑中、夏天的有空調的建筑中、全年任何時候的沙漠環(huán)境中)或用于烘焙時也通常非常易碎。由于易碎，基于淀粉的物品在結構上具有缺陷，使其在生產(chǎn)過程中(特別是在涂布涂層或薄膜層壓前)、運輸過程中，和在干燥環(huán)境中使用的任何時候一直會出現(xiàn)問題。本領域技術人員會欣賞可運用非木質植物的纖維材料，特別是在生產(chǎn)現(xiàn)成商品中產(chǎn)生的副產(chǎn)品的材料的方法和配方。這是因為在基于淀粉的食品服務用品中最常用的纖維是木漿纖維(類似于紙制品)。其容易獲得，在品質和材料性質上符合要求，具有食品服務用品成品中作為結構要素所需的主要性質。然而，在有很多其他農(nóng)業(yè)副產(chǎn)物來源可用的情況下，卻使用生長緩慢的樹木作為纖維來源，這本身就存在問題。本領域技術人員會欣賞一種可將礦物填充物替換為完全可生物降解且可再生的基于植物的有機材料且可發(fā)揮與傳統(tǒng)礦物纖維一樣的作用的方法，并且如果該填充材料是現(xiàn)成的其它農(nóng)業(yè)材料的副產(chǎn)物，那么益處更大。這是因為無機礦物填充物，例如碳酸鈣、二氧化硅、硫酸鈣、水合硫酸鈣、硅酸鎂、云母礦、粘土礦物、二氧化鈦等，常包括在用于制備基于淀粉的生物可降解食品服務用品的配方中。使用這些材料作為填充劑的商品的營銷口號常宣稱這些材料是天然的、可再生的，并且對環(huán)境友好，但是不幸的是，這些填充劑不是生物可降解的。而且，開采、合成和/或處理這些無機填充材料會增加額外的環(huán)境成本。本領域技術人員會欣賞一種可堆肥性材料，因為這樣的材料有助于減少廢棄物。堆肥可用作土壤添加劑來大大增加土壤保持水分的能力。例如，堆肥混于含沙的土壤中可增強其有機穩(wěn)定性和水分容納的能力，并可結合重金屬和其他污染物，以減少其滲出和植物吸收。此外，通過向被污染的土壤中添加堆肥，通?？墒贡欢喾N污染物污染的土壤得到改善。在堆肥中發(fā)現(xiàn)的微生物也可用于降解某些毒性有機化合物，包括石油中的碳氫化合物，這也是堆肥被用于對石油污染的土壤進行生物治理的原因。本領域技術人員會欣賞一種可食用材料，因為這些材料就像其它任何食物材料一樣可被人和動物食用、消化和排出。這些材料可以被制成具有吸引力的外觀、氣味、口味，和質地，比如面包，漢堡包，熱狗面包，匹薩餅皮，餡餅皮，冰淇淋蛋巻筒，寵物食品包裝，和類似物。因此，本領域技術人員會欣賞某組合物，其可用于生產(chǎn)地球友好的、用于食品和非食品消費品市場的一次性剛性材料，特別是防水、生物可降解、可堆肥、可食用的材料，其具有理想的物理特性，比紙類和塑料便宜，而且對動物和兒童無害。發(fā)明概括本申請的教導主要是針對新型的組合物和方法，用來產(chǎn)生生物可降解的、基于淀粉的防水制品。在某些實施方式中，本申請的教導針對組合物，該組合物含有生物可降解纖維成分，其在干重基準下的含量范圍從約5%到40%;淀粉成分，其在干重基準下的含量范圍從約40%到94.5%;和添加劑成分，其在干重基準下的含量范國在大于0%至約15%之間。添加劑成分可含有環(huán)氧化植物油、氫化甘油三酯、聚(醋酸乙烯酯)、聚(醋酸乙烯酯-乙烯)共聚物、聚(乙烯-醋酸乙烯酯)共聚物、或者其組合。在某些實施方式中，添加劑成分在干重基準下的含量范圍從約0.5%到約10%。在某些實施方式中，生物可降解纖維成分包含天然纖維，而天然纖維可包含木質纖維、非木質纖維、或動物纖維。在某些實施方式中，生物可降解纖維成分包含生物可降解的合成纖維。在某些實施方式中，淀粉成分可包含有機填充材料，其淀粉對填充材料的比例范圍從約io:i到約i:1，淀粉對填充材料的比值一般為約3:i。在某些實施方式中，添加劑的含量范圍從約2%到約5%。在某些實施方式中，添加劑成分是氫化甘油三酯、環(huán)氧化植物油、或選自聚(醋酸乙烯酯)，聚(醋酸乙烯酯-乙烯)共聚物，和聚(乙烯-醋酸乙烯酯)共聚物的聚合物。在某些實施方式中，本申請的教導是針對一種水相混合物，其含有本申請中提供的組合物，其中所述混合物可含有足量的水，當在足夠溫度加熱足夠時間時可使所述組合物形成某種形態(tài)從而制得生物可降解的、一次性的、和防水的制品。在某些實施方式中，水分的含量范圍從約40%到約80%。在某些實施方式中，淀粉成分含有天然淀粉和預膠化淀粉的組合，纖維對預膠化淀粉的比例范圍從約i.5:l到約3:1。該組合物可進一步包含硬脂酸鎂、蠟質、交聯(lián)劑、或以上的任意組合。在某些實施方式中，本申請的教導針對一種制備生物可降解的、基于淀粉的、和防水的制品的方法。該方法包括向帶有空腔的模具裝置中加入含有本申請?zhí)峁┑慕M合物的水相混合物?；旌衔镌谀＞哐b置中在足夠的溫度中加熱足夠的時間，使其形成穩(wěn)定的形態(tài)，加熱時在混合物外表面與空腔表面接觸處形成表皮。模具裝置包括至少一個空隙，使得蒸氣可通過該空隙離開模具空腔，而不會經(jīng)由該空隙損失大量混合物。在某些實施方式中，材料在加熱過程中會由于原位膨脹而填滿模具空腔。在某些實施方式中，本申請的教導針對一種制品，其含有本申請中提供的組合物，其中該制品具有生物可降解性和防水性，并且在某些實施方式中，該制品可堆肥。在某些實施方式中，該制品可以是食品服務產(chǎn)品、包裝材料、或其組合。在某些實施方式中，該制品是被批準的可食用的食品。在某些實施方式中，本申請的教導針對一種制備生物可降解的、基于淀粉的、和防水的制品的方法。該方法包括制備生物可降解纖維成分和淀粉成分的混合物。生物可降解纖維成分在干重基準下的含量范圍從約5%到約40%，淀粉成分在干重基準下的含量范圍從約40%到約94.5%。混合物中可加入添加劑成分，其在干重基準下的含量范圍從約0.5%到約10%。此外，該添加劑可包含聚(醋酸乙烯酯)、聚(醋酸乙烯酯-乙烯)共聚物、聚(乙烯-醋酸乙烯酯)共聚物、或其組合。向混合物中加入水相成分制得水相組合物，其中水相成分包含足量的水，可使該組合物形成理想的形態(tài)。將這種理想的形態(tài)在足夠溫度中加熱足夠時間，可由該組合物制成生物可降解的、一次性的、和防水的制品。在某些實施方式中，本申請的教導針對一種制備具有更高強度的、生物可降解的、基于淀粉的、和防水的制品的方法。該方法包括制備含有生物可降解纖維成分和淀粉成分的混合物，其中生物可降解纖維成分在干重基準下的含量范圍從約5%到約40%，淀粉成分在干重基準下的含量范圍從約40%到約94.5%?；旌衔镏锌杉尤胩砑觿┏煞郑湓诟芍鼗鶞氏碌暮糠秶鷱募sO.5%到約10%，其中該添加劑成分可包含環(huán)氧化植物油、聚(醋酸乙烯酯)、聚(醋酸乙烯酯_乙烯)共聚物、聚(乙烯_醋酸乙烯酯)共聚物、或其組合。向混合物中加入水相成分可制得水相組合物，其中該水相成分包含足量的水，可使該組合物形成理想的形態(tài)。將這種理想的形態(tài)在足夠溫度中加熱足夠時間，可由該組合物制成生物可降解的、一次性的、和防水的制品。在某些實施方式中，本申請的教導針對一種組合物，其含有生物可降解纖維成分，其在干重基準下的含量范圍從約5%到約40%;和防水的淀粉成分，其在干重基準下的含量范圍從約40%到約94.5%。在這些實施方式中，防水的淀粉成分可以是，例如，化學修飾的淀粉例如烯基琥珀酸酐修飾的淀粉、醋酸酐修飾的淀粉、醋酸乙烯酯修飾的淀粉、丙烯醛修飾的淀粉、環(huán)氧氯丙烷修飾的淀粉、磷酰氯修飾的淀粉、三偏磷酸鈉修飾的淀粉、或環(huán)氧丙烷修飾的淀粉，或其類似物；未修飾的淀粉例如高-直鏈淀粉；或其組合；或任意其他本領域公知的具有防水性質的淀粉。在某些實施方式中，所述組合物進一步含有添加劑成分，其在干重基準下的含量范圍從約0.5%到約10%，其中添加劑成分包括環(huán)氧化植物油、氫化甘油三酯、聚(醋酸乙烯酯)、聚(醋酸乙烯酯_乙烯)共聚物、聚(乙烯_醋酸乙烯酯)共聚物、或者其組合。發(fā)明詳述以下本發(fā)明的描述旨在說明本發(fā)明的多種實施方式。因此，所討論的具體修飾不應被理解為限制本發(fā)明的范圍。本領域技術人員明顯了解，可以在不離開本發(fā)明范圍的情況下作出多種等同物、變化和修飾，而且應理解這樣的等同實施方式應包括在本申請中。以下說明書中用到的術語應當以最廣的合理方式來解釋，即使它與本發(fā)明的某些具體實施方式的具體說明一起使用。某些術語甚至可以在下文中進行強調；但是，旨在以任何限制方式解釋的任何術語都將在具體說明書部分進行公開和明確定義。在上下文允許時，單數(shù)或復數(shù)的術語也可分別包括其復數(shù)或單數(shù)的術語。另外，除非"或"這個詞明確限于在兩個或多個項目的清單中僅僅表示該清單中排除了其他項目的單個項目，否則"或"這個詞在這樣的清單中使用時，應理解為包括(a)該清單中的任何單個項目，(b)該清單中的所有項目，或(c)該清單中項目的任何組合。本申請中教導的組合物可以具有生物可降解性、可堆肥性、或其組合，而且可用來制造以相同方式降解的物品。在某些實施方式中，生物可降解材料可分解成簡單的化合物例如二氧化碳、甲烷、水、無機化合物和生物質(biomass)，其中主導機制為微生物的酶作用。在某些實施方式中，生物可降解材料可在自然條件下被微生物快速分解，例如，在有氧和/或厭氧的條件下。在某些實施方式中，生物可降解材料被暴露在微生物、水解，和/或化學作用下時，可以被分解成單體成分。在有氧條件下，生物降解作用可將材料轉化成包括二氧化碳和水的終產(chǎn)物。在厭氧條件下，生物降解作用可將材料轉化為包括二氧化碳、水、和甲烷的終產(chǎn)物。在某些實施方式中，生物降解被稱為礦化作用。在某些實施方式中，生物降解作用可區(qū)別于可堆肥作用，其區(qū)別在于生物可降解的材料是單純地被生物作用所分解，特別是酶作用，導致材料的化學結構產(chǎn)生顯著變化而無時間限制。另一方面，可堆肥作用可以是生物可降解材料的一種性質。對于可堆肥的材料來說，在某些實施方式中，這種材料可以在堆肥系統(tǒng)中進行生物降解，并在堆肥的最終使用中完成生物降解作用。判斷有用的堆肥的標準包括，重金屬含量很低、無生態(tài)毒性、和沒有明顯的可區(qū)分的殘留物。有幾種測試方法可以確定某組合物是否生物可降解、可堆肥，或既生物可降解又可堆肥。例如，在某些實施方式中可使用ASTM對可堆肥性的定義。比方說，ASTM的定義說，可堆肥的材料是一種材料，其"可在堆肥點作為已有程序的一部分進行生物分解，從而使得該材料不能在視覺上進行分辨，被分解成二氧化碳、水、無機化合物、和生物質，其分解速度與已知的可堆肥材料相一致"。在某些實施方式中，可堆肥作用可以根據(jù)ASTMD-5338按照ASTMD6400使用二級測試進行測量。相比之下，歐洲對可堆肥材料的定義是，例如，一種材料，其可在家庭或工業(yè)的堆肥場中在約六個月的時間內(nèi)被分解掉約90%，符合此標準的材料依照歐洲標準EN13432(2000)可被標記為"可堆肥的"。生物降解測試可隨特定的測試條件、評價方法，和所需的標準而變動。因此，不同的方法(protocols)之間會有一個合理的收斂值(amountofconvergence)使得對于大部分的材料都有相似的結論。以有氧生物降解作用為例，美國材料測試協(xié)會(ASTM)已建立了ASTMD5338-92。ASTMD5338-92測定測試材料與時間相關的礦化百分比。該測試監(jiān)控置于5『C嗜熱溫度中的活性堆肥場由于被微生物同化而釋放的二氧化碳的量。二氧化碳的產(chǎn)量可以用電解呼吸運動計量法(electrolyticrespirometry)來測量。也可以使用其它的標準方法，如經(jīng)濟合作暨發(fā)展組織(0ECD)的301B。在某些實施方式中，如果材料可以在28天內(nèi)降解掉60%或更多，則該材料是生物可降解的。見0ECD301D"密封瓶測試"(經(jīng)濟合作暨發(fā)展組織，法國)。無氧下的標準生物降解測試在多種方法中有描述，如ASTMD5511-94。這些測試可以用來模擬材料在缺氧固體廢棄物處理設備或衛(wèi)生掩埋場中的生物可降解性能。生物可降解產(chǎn)品研究所(BPI)和美國堆肥協(xié)會(USCC)都使用美國材料測試協(xié)會標準(ASTM)來審核他們的"可堆肥標志"的產(chǎn)品。這些標準用于識別那些在市政或商業(yè)設施中堆肥時可以被完全和安全分解和生物降解的塑料和紙產(chǎn)品，例如牛皮紙、庭院修剪的枝葉、和食物碎屑等。任何產(chǎn)品在被批準的獨立實驗室中經(jīng)測試滿足ASTMD6400或D6868，則可被授予"可堆肥標志"。BPI認證，舉例來說，表明某材料滿足ASTMD6868的要求，可在市政、商業(yè)、或居家堆肥中迅速而安全地被生物降解。例如，ASTM已經(jīng)開發(fā)了可堆肥性的測試方法和標準，測量三項特點生物可降解性、分解性、和生態(tài)無毒性。要達到可堆肥性的生物可降解性標準，材料需在四十天內(nèi)至少有60%轉化為二氧化碳，作為分解性的測試，測試材料在通過2毫米的篩選后，應剩下少于10%的測試材料，其實際形狀和厚度與在丟棄物中的一樣。為確定生態(tài)無毒性，生物降解的副產(chǎn)物必須對種子的發(fā)芽和植物的生長沒有負面影響，這可以使用0ECD208中說明的方法進行測量。見，例如，http:〃麗w.oecd.org/dataoecd/11/31/33653757.pdf。一旦某產(chǎn)品被證明符合標準，比如說ASTM6400-99標準，國際生物可降解產(chǎn)品研究所將授予可堆肥標志。ASTM6400-99標準的測試方法遵循德國的DIN54900，其中規(guī)定了在一個堆肥循環(huán)中可完全分解的任何材料的最大厚度。在某些實施方式中，所述材料被完全生物降解的時間少于六十天、少于五十天、少于四十天、少于三十天、少于二十天、少于十天、或是以上其中的任意范圍。在某些實施方式中，所述材料被生物降解的量可達75%、80%、85%、90%、95%、98%、99%、或是以上其中的任意范圍，而花費時間少于三十天、少于二十八天、少于二十五天、少于二十天、或者是以上其中的任意范圍。在某些實施方式中，由本申請?zhí)峁┑慕M合物制得的產(chǎn)品滿足ASTMD6868對生物可降解性的標準。在某些實施方式中，本申請的教導針對一種組合物，其含有生物可降解纖維成分，其在干重基準下的含量范圍從約5%到約40%，優(yōu)選從約15%到約30%;淀粉成分，其在干重基準下的含量范圍從約40%到約94.5%，優(yōu)選從約45%到約75%;和一種或多種添加劑成分，其在干重基準下的含量范圍從大于0%到約15%，優(yōu)選從約0.5%到約10%。在某些實施方式中，添加劑成分在干重基準下的含量可以從約1.5%到約7%。在某些實施方式中，添加劑成分在干重基準下的含量可以從約2%到約5%。生物可降解纖維成分可含有天然纖維，天然纖維可以包含木質纖維、非木質纖維、或動物纖維如羊毛。木質纖維可來自于，例如，樹，而且是纖維質纖維的主要來源。非木質纖維包含，但不限于，甘蔗渣、竹子、和稻草。天然纖維的例子可以包括，但不限于羊毛、棉花、木漿纖維、竹子、洋麻、亞麻、黃麻、大麻(hemp)、馬尼拉麻、草、蘆葦，及其類似物等。纖維成分也可以包含本申請教導的任何纖維的混合物。本領域技術人員公知的任何生物可降解的合成纖維都可以用于本發(fā)明的某些實施方式。這樣的合成纖維的例子可以包括，但不限于，聚烯烴、聚酯、聚酰胺、丙烯酸、人造絲(rayon)、纖維素醋酸酯、聚(乳酸)、聚(羥基烷酸酯)、熱塑性多組分纖維(例如傳統(tǒng)的皮芯型纖維，比如聚乙烯皮/聚酯芯纖維)及其類似物和其混合物。在許多實施方式中，合成纖維按照ASTMD6400的定義，可部分或完全生物可降解。許多天然纖維材料可組合使用，在烘烤物品中作為結構部件(以多種尺寸規(guī)格)和/或作為便宜的有機填充劑。纖維部件可用于控制濕糊料(batter)的模塑特性和提高食品服務成品和包裝成品的結構穩(wěn)定性。盡管在配方(formulation)中可使用一整套的纖維長度和纖維長徑比(aspectratio)，配方中的纖維部分可在大體上分為執(zhí)行不同功能的三類(按照纖維長度分)長或很長(4到25毫米或者更長)的纖維或者復合纖維部件(compositefiberelements)用于形成纖維網(wǎng)格從而在糊料向模具中膨脹時幫助阻止瑕疵形成；中長的纖維(0.5到5毫米)也可幫助控制濕糊料的流動性并提高食品服務用品成品的韌性，防止在處理和在正常使用時破裂；短纖維(<0.5毫米)主要是用來在配方中引入直接可生物降解的材料。一般來說，長纖維的長徑比高于短纖維，因為通常纖維的長度的變化大于纖維直徑的變化。長或很長的纖維的平均長徑比從約40:i到大于i，ooo:i。中長的纖維平均長徑比從約5:l到約200:1。對短纖維來說，長徑比通常低于約50:i。某些填充材料，舉例來說，其防水性優(yōu)于含有它們的基于淀粉的基質。(許多種類的纖維都有這項功能，但是需要有中、長和很長的纖維，因為它們可提供模塑、處理和使用上的特點，而短纖維部件的使用，在某些實施方式中，也許主要是因為其在防水方面的貢獻。)本申請中提供的許多組合物中可含有多種來源的纖維。來源于草或蘆葦類的相對高品質的纖維可作為中長纖維，用以在成品中提供結構穩(wěn)定性和彈性。長到很長的纖維，或復合纖維，則可來自于輕度加工的農(nóng)業(yè)副產(chǎn)品，比如莖類或殼類材料，其被切成、磨成或輾成適當大小。在適當?shù)募庸l件下，比如錘磨或刀磨，這些材料可以提供大量的很短的纖維，其可在某些實施方式中取代某些淀粉，并提高成品的防水性。此外，木渣(groundwood)形式的纖維材料，如，木粉；磨纖維素(groundcellulose)，如，磨竹漿；磨堅果殼(ground皿tshell)(或其它很硬且富含木質素的植物材料)；或其任意組合，也可以用作有機、相對防水、生物可降解的填充劑以取代傳統(tǒng)的無機填充材料。某些纖維可以從快速生長的植物中獲得，比如草類或蘆葦類，包括但不限于，洋麻和竹。某些纖維也可以從農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的副產(chǎn)物中廣泛獲得，例如，來自谷類產(chǎn)品的莖、干、殼等就是中長纖維的現(xiàn)成來源。纖維材料在纖維長度和纖維長徑比方面可以大不相同。在某些實施方式中，所述材料的平均纖維長度可以低于約2毫米，而平均長徑比的范圍可以從約1.1:1到250:1，約i.3:i至ij125:1，約1.4:i至ij70:i，或約i.s:i至ij30:i。淀粉成分可以從多種來源獲得。淀粉的來源可包括，但不限于，植物來源，如塊莖、根、種子，和植物的果實，特定的植物來源可包括玉米、馬鈴薯、木薯、稻米、或小麥或其類似物等，或是動物來源，即糖原。在某些實施方式中，淀粉是預膠化淀粉和未煮淀粉或天然淀粉的組合。在某些實施方式中，預膠化淀粉的含量占配方中總淀粉重量的約0%到約30%，或占配方中總淀粉重量的大于0%到約30%，和更優(yōu)選的3%到20%，和最優(yōu)選的5%到15%?？梢园ń?jīng)過交聯(lián)、穩(wěn)定化，或者添加親油性官能團進行修飾的食品級別的淀粉(預膠化或未煮的)，以提高產(chǎn)品在接觸水相食物時的抗軟化能力。在某些實施方式中，淀粉可以是防水性淀粉，例如，修飾過的淀粉，其可以是，例如，化學修飾的淀粉如烯基琥珀酸酐修飾的淀粉、醋酸酐修飾的淀粉、醋酸乙烯酯修飾的淀粉、丙烯醛修飾的淀粉、環(huán)氧氯丙烷修飾的淀粉、磷酰氯修飾的淀粉、三偏磷酸鈉修飾的淀粉、或環(huán)氧丙烷修飾的淀粉，或其類似物；未修飾的淀粉例如高-直鏈淀粉；或其組合；或本領域中已知的具有防水性質的其他任何淀粉。在某些實施方式中，淀粉成分可包括高_直鏈淀粉。例如，淀粉成分可包括天然淀粉、預膠化淀粉、高-直鏈淀粉，或其組合。在某些實施方式中，至少一部分的淀粉成分可含有一種或多種防水性淀粉。這些防水性淀粉可以是經(jīng)過化學修飾而具有防水性的標準淀粉，例如，烯基琥珀酸酐修飾的淀粉、醋酸酐修飾的淀粉、醋酸乙烯酯修飾的淀粉、丙烯醛修飾的淀粉、環(huán)氧氯丙烷修飾的淀粉、磷酰氯修飾的淀粉、三偏磷酸鈉修飾的淀粉、或環(huán)氧丙烷修飾的淀粉，或其類似物；或是在其天然、未修飾狀態(tài)就具有防水性的高-直鏈淀粉的淀粉；或其組合；或在本領域已知的具有防水性的其他任何淀粉。在這些實施方式中，淀粉成分的防水部分可包括化學修飾的防水淀粉、天然防水的高_直鏈淀粉的淀粉、或其組合。在淀粉成分中部分使用防水淀粉可提高成品的防潮性質。在某些實施方式中，淀粉成分包含有機填充材料，淀粉對填充材料的比例范圍從約io:i到約i:i。在某些實施方式中，淀粉成分可包括填充材料，通常為有機填充材料，淀粉對填充材料的比例一般為約3:i。在許多實施方式中，填充材料是有機的。有機填充材料可包括，例如，磨堅果殼如核桃殼；磨木，如木粉；磨纖維素，如磨竹漿；或任意組合。有機填充材料可得到包括短或很短纖維的纖維物質，可單獨用作填充材料，或者與其它填充材料組合使用。在某些實施方式中，有機填充材料在組合物中的含量在干重基準下為大于0%到約30%，或在干重基準下為約5%到約30%。有機填充材料可單獨用作填充材料，或者與其它填充材料組合使用。在某些實施方式中，有機填充材料的含量占產(chǎn)品干重的約10%到約25%，或約15%到21%。在某些實施方式中，短纖維可以與具有短纖維同樣優(yōu)點的其它填充材料一起使用或者被其取代。例如，這樣的填充材料可包括有機與無機聚集體(aggregate)，如碳酸鈣、二氧化硅、硫酸鈣、水合硫酸鈣、硅酸鎂、云母礦、粘土礦、二氧化鈦，滑石粉等。聚集體和/或短纖維占配方干重的含量范圍從約0%到約30%、約2.5%到約25%、約5%到約20%、約5%到約25%、或約7%到約21%。在由生物可降解、基于淀粉的組合物制成的制品中，添加劑成分可增加所述制品的防水性、強度，或防水性和強度的組合。在某些實施方式中，添加劑成分可包括環(huán)氧化植物油、氫化甘油三酯、聚(醋酸乙烯酯)、聚(醋酸乙烯酯_乙烯)共聚物、聚(乙烯_醋酸乙烯酯)共聚物、或者其組合。在某些實施方式中，添加劑的含量從約2%到約5%。在某些實施方式中，添加劑成分包含環(huán)氧化甘油三酯。雖然環(huán)氧化植物油在傳統(tǒng)上是作為可塑劑來使用，特別是用在PVC和PVDC(聚氯乙烯和聚二氯乙二烯)，但其用在基于淀粉的復合材料中意外地使制品在用熱模工藝生產(chǎn)時可獲得更寬的密度范圍。令人意外的是，當使用環(huán)氧化油類時，生產(chǎn)更高密度的制品時不需要更長的加熱時間。此外，更高密度的制品較為堅固，且比生產(chǎn)加厚制品更為經(jīng)濟，因生產(chǎn)加厚制品一般需要更長的加熱時間。環(huán)氧化甘油三酯可通過對動物或植物來源的不飽和脂肪酸的甘油三酯進行環(huán)氧化獲得。合適的環(huán)氧化植物油的例子有環(huán)氧化亞麻籽油、環(huán)氧化大豆油、環(huán)氧化玉米油、環(huán)氧化棉籽油、環(huán)氧化紫蘇油、環(huán)氧化紅花油，及其類似物。在某些實施方式中，環(huán)氧化植物油可包括環(huán)氧化亞麻籽油(EL0)和環(huán)氧化大豆油(ES0)。為達到FDA的食品接觸要求，ELO的碘值(iodi體umber)通常需低于約5，環(huán)氧數(shù)(oxiraneoxygencontent)最小值為約9%，而ES0的碘值一般需低于約6，環(huán)氧數(shù)最小值為約6%。多種環(huán)氧化植物油可供使用。在某些實施方式中，環(huán)氧化植物油的環(huán)氧當量值(印oxideequivalentweight)為約400到約475。部分環(huán)氧化植物油可用于某些實施方式中。在某些實施方式中，本發(fā)明中使用的環(huán)氧化植物油的環(huán)氧化當量值低于約225。例如，環(huán)氧化亞麻籽油的環(huán)氧化當量值為178，其可與一元羧酸或一元酚反應，將其當量值提高至400到475。在某些實施方式中，添加劑成分包含有氫化甘油三酯?；诘矸鄣纳锟山到饨M合物可使用蠟質，例如棕櫚蠟、小燭樹蠟、石蠟、褐煤蠟、聚乙烯蠟、及其類似物，用以提高其防水性。以棕櫚蠟為例，其價錢相當昂貴，且其用量限制在不超過干重基準下的3%，因為它在模塑過程中會被蒸出，塞住模具裝置的排氣口，該模具裝置用于從組合物形成制品。在某些實施方式中，熔點在約54t:到85t:之間的氫化植物油可用于替代蠟質，用以提高配方的防潮性。合適的氫化甘油三酯可以從動物或植物脂肪和油制得，例如，牛油、豬油、花生油、大豆油、菜籽油、玉米油，及其類似物。合適的氫化植物油包括可從EvCo研究機構獲得的商品名為EVCOPELEVC0RR和EVC0PELEVCEAL等產(chǎn)品。在某些實施方式中，氫化甘油三酯的使用量高達5%。氫化甘油三酯可以以固體粉末形式、熔化形式、或乳液形式加入到配方中。添加劑成分可以是聚合物。在某些實施方式中，添加劑成分是選自聚(醋酸乙烯酯)(PVA)，聚(醋酸乙烯酯-乙烯)(VAE)共聚物，和聚(乙烯-醋酸乙烯酯)(EVA)共聚物的聚合物。當加入到基于淀粉的復合材料中時，PVA、VAE，和EVA可提高該組合物的防潮性。EVA是乙烯和醋酸乙烯酯的共聚物，其中醋酸乙烯酯的重量百分比低于50X;相反，VAE是一種乙烯和醋酸乙烯酯的共聚物，其中醋酸乙烯酯的重量百分比高于50%。EVA通常是半晶態(tài)的共聚物，其熔點在約6(TC到ll(TC之間，其玻璃化溫度(Tg)與聚乙烯相近。另一方面，VAE通常為非晶態(tài)聚合物(無確定的熔點)，其Tg的范圍從約-2(TC到約3(TC。為了便于加入水相配方，聚合物優(yōu)選以乳液或膠乳的形式使用。組合物可以是水相混合物的形式，其中該混合物含有足量的水，當在足夠的溫度中加熱足夠時間時，可以將組合物塑形成某形狀，從而制造出生物可降解的、可堆肥，且防水的制品。本領域技術人員可理解，可采用多種工藝將某制品塑形，例如，模塑法(molding)、注模法、膨脹模塑法(e鄧ansionmolding)、壓制法、沖壓法，及類似的工藝等，其中每種可用的工藝對加工所需的組合物的含水量或稠度(consistency)的要求會有所不同。在某些實施方式中，水相混合物可以含有重量百分比從約40%到約80%、約45%到約75%、約50%到約70%、約55%到約65%的水，或以上范圍內(nèi)的任意范圍。此外，本領域技術人員可了解，在某些實施方式中，混合物可以是基于水的、部分基于水的、和潛在的基于有機溶劑的。例如，這樣的混合物可以為基于醇的混合物或其它非基于水的混合物。在某些實施方式中，水相混合物的淀粉成分可包含天然淀粉和預膠化淀粉的組合。纖維對預膠化淀粉的比例范圍可以是，例如，從約i.5:l到約3:1、從約i:i到約4:1、從約2:l到約5:i，或以上范圍內(nèi)的任意范圍。在某些實施方式中，水相混合物可以進一步包含硬脂酸鎂、蠟質、交聯(lián)劑，或其組合。硬脂酸鎂是脫模劑，并且也可提供一些防水性。脫模劑，或防粘劑，是用來降低烘烤部分和模具系統(tǒng)間的粘著力。其他可用的脫模劑包括，但不限于，一般的硬脂酸金屬化合物，例如硬脂酸鋁、硬脂酸鎂、硬脂酸鈣、硬脂酸鉀、硬脂酸鈉，或硬脂酸鋅；脂肪酸類，例如油酸和亞麻油酸等；脂肪類；油類；及以上的任意組合。各種蠟質在某些實施方式中也可適用。蠟質的例子包括棕櫚蠟、小燭樹蠟、米糠蠟、石蠟，或任何其它食品級的蠟質。在某些實施方式中，植物蠟可能優(yōu)于動物蠟或礦物蠟。在某些實施方式中，天然蠟可能優(yōu)于合成蠟。蠟乳(waxemulsion)可通過乳化劑和機械攪拌制得。適用于本配方的蠟乳的例子包括，乳化棕櫚蠟和乳化小燭樹蠟。乳化劑包括所有可用于食品的乳化劑，包括但不限于，山梨醇酐單硬脂酸酯、聚山梨醇酯60、聚山梨醇酯65、聚山梨醇酯80、硬脂酸鈉、硬脂酸鉀、食品級樹膠(例如阿拉伯半乳聚糖、鹿角菜膠、紅藻膠、黃原膠)、硬脂酰單甘油檸檬酸酯、琥珀硬脂精、羥基化卵磷脂，和其它許多類似物。多種交聯(lián)劑可用于在某些實施方式中交聯(lián)淀粉和纖維。交聯(lián)劑包括，但不限于，甲胺化合物、多價(多價)酸、多價酸鹵化物、多價酸酐、聚醛、聚環(huán)氧化物、聚異氰酸酯、1，4_丁二醇二縮水甘油醚、環(huán)氧氯丙烷樹脂、乙二醛、碳酸鋯銨、碳酸鋯鉀、聚酰胺_環(huán)氧氯丙烷樹脂，聚胺_環(huán)氧氯丙烷樹脂，及其類似物等。其它可包括在組合物中的成分有蛋白質、天然化合物、天然橡膠乳膠，和纖維上漿劑(fibersizingagents)。纖維上漿劑包括松香、松香酯、松香皂、烷基烯炯二聚體(AKD)，和烯基琥珀酸酐(ASA)。這樣的其他成分可包括，但不限于，由酪蛋白制得的制品、分離或濃縮的大豆蛋白，或相類似的制品。這樣的一個制品可通過以下三個步驟制備1)在水中加熱酪蛋白或大豆蛋白提取物的溶液(約10%重量百分比)，按照一般廠商的推薦方法(一般來說，浸泡蛋白質使其潤濕，然后將溶液溫度和PH值逐漸升高至180°F，pH值在9到9.5，然后將溶液在180°F保持15分鐘)；2)將該制劑冷卻至室溫；和任選地，3)加入防腐劑并充分混勻。防腐劑在制劑中的優(yōu)選濃度為約0.1%或者更低，取決于蛋白質溶液所需的保質期、終產(chǎn)物中所需的蛋白質濃度，和政府法規(guī)所規(guī)定的可食用材料中防腐劑的限量。其它蛋白質也可與酪蛋白或大豆蛋白制劑合并使用或分開使用，從而提高容器的防水性。例如這樣的蛋白質可包括卵白，明膠，及其類似物。在某些實施方式中，本發(fā)明包括一種制造生物可降解的、基于淀粉的、和防水的制品的方法。該方法包括向帶有空腔的模具裝置中加入本發(fā)提供的組合物。組合物可以是水相混合物，在模具裝置中在足夠的溫度中加熱足夠的時間，使該混合物形成穩(wěn)定的形態(tài)，加熱時在混合物外表面與空腔表面接觸處形成表皮。模具裝置包括至少一個空隙，使得蒸氣可通過該空隙離開模具空腔，而不會經(jīng)由該空隙損失大量混合物。在某些實施方式中，本發(fā)明包括使用本發(fā)明提供的組合物來制造一種制品，其中所述制品為生物可降解的且具有防水性。本領域技術人員可理解，本發(fā)明提供的組合物可制造的材料有幾乎無窮多種用途。在某些實施方式中，所述產(chǎn)品可用于食品工業(yè)。食品工業(yè)產(chǎn)品可包括，但不限于，單隔層托盤和雙隔層托盤、碗、冷水杯、帶蓋熱水杯、盤子、烤盤、松餅底托、和餐廳帶蓋的外賣容器。在某些實施方式中，可將材料用于生產(chǎn)普通的包裝產(chǎn)品，比如電子產(chǎn)品的包裝，電池包裝，及其類似物。在某些實施方式中，可將材料用于生產(chǎn)可用于被填充、冷凍、運輸、烘烤、微波、使用甚至食用的產(chǎn)品。在某些實施方式中，所述產(chǎn)品完全可以在微波爐和烤箱中使用，可隔熱，和/或食用后無害。在某些實施方式中，所述制品可添加氣味和口味。在某些實施方式中，所述制品可堆肥。在某些實施方式中，所述制品為被批準的可食用的食品。在某些實施方式中，本發(fā)明包括一種制備生物可降解的、基于淀粉的、和防水的制品的方法。該方法包括制備生物可降解纖維成分和淀粉成分的混合物。生物可降解纖維成分在干重基準下的含量范圍從約5%到約40%，而淀粉成分在干重基準下的含量范圍從約40%到約94.5%?；旌衔镏锌杉尤胩砑觿┏煞?，其在干重基準下的含量范圍從約0.5%到約10%。添加劑可包括氫化甘油三酯、聚(醋酸乙烯酯)、聚(醋酸乙烯酯-乙烯)共聚物、聚(乙烯-醋酸乙烯酯)共聚物、或其任意組合。向混合物中加入水相成分制得水相組合物，其中該水相成分包含足量的水，可使該組合物塑形成理想的形態(tài)。水相成分中可加入其他添加劑作為水相成分的一部分，例如鹽類、緩沖劑、著色劑、維生素、營養(yǎng)素、藥品、營養(yǎng)藥品、有機填充劑，及其類似物。將所述理想的形態(tài)在足夠的溫度中加熱足夠時間后，由所述組合物制成生物可降解的、一次性的，和防水的制品。在某些實施例中，本發(fā)明包括一種制備具有更高強度的、生物可降解的、基于淀粉的、且防水的制品的方法。該方法包括制備生物可降解纖維成分和淀粉成分的混合物，其中生物可降解纖維成分在干重基準下的含量范圍從約5%到約40%，淀粉成分在干重基準下的含量范圍從約40%到約94.5%?；旌衔镏锌杉尤胩砑觿┏煞?，其在干重基準下的含量范圍從約0.5%到約10%，其中添加劑成分可包含環(huán)氧化甘油三酯、聚(醋酸乙烯酯)、聚(醋酸乙烯酯_乙烯)共聚物、聚(乙烯_醋酸乙烯酯)共聚物、或其組合。向混合物中加入水相成分制得水相組合物，其中水相成分包含足量的水，可使該組合物塑形成理想的形態(tài)。將這種理想的形態(tài)在足夠的溫度中加熱足夠的時間后，由所述組合物制成生物可降解的、一次性的，和防水的制品。實施例一、制備組合物表1提供了可用于本發(fā)明的某些實施方式中的成分和組合物的范圍表1<table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table>*注除以0.4可得基于干重的值硬脂酸鎂、環(huán)氧化植物油，或蠟質(包含氫化甘油三酯)這幾種材料中的至少一種應當被使用，在某些實施方式中，其用量范圍以濕重計為約1.0-3.5%，。在某些實施方式中，總淀粉量對填充劑的比值為約3:1。纖維對預膠化淀粉的比值范圍從約1.5:l到3:i，而在某些實施方式中，從約1.9:l到2.5:i。任選的成分包括蛋白質、天然橡膠乳膠、著色劑，和纖維上漿劑。實施例二、由組合物制備物品使用可排氣的加熱模具裝置將水相組合物制成物品。多種間歇式(batch)或連續(xù)式密煉機(internalmixers)，如，行星式攬摔機、雙臂弓形攬摔機(dualarmsigmatypemixer)、和擠壓機等可用于制備所述配方。在某些實施方式中，混合物可在環(huán)境溫度下，使用相對低剪切力(lowshear)的攪拌機來制備，如行星式攪拌機。為制備所述配方，將纖維(一般從片料切成長條)和約40%的總填充劑與約30-40%的總水分加入行星式攪拌機中，混合約5分鐘，成均勻的粗橡皮屑(coarseerasercrumb)。加入預膠化淀粉，并持續(xù)混合約6到9分鐘，以進一步解散(disaggregate)纖維。將剩余的成分加入攪拌機中，混合約2到3分鐘，直到混合物不呈現(xiàn)出干塊為止。混合所需的時間隨混合的規(guī)模及速度而有所不同。為形成物品，使用加熱的模具裝置制備小托盤，該模具裝置的空腔具有理想的最終產(chǎn)物的形狀。在制作過程中，模具裝置具有一處或多處空隙，以供加熱或烘烤過程中產(chǎn)生的蒸汽散出。在該模具裝置的空腔中加入液體或半液體狀的混合物，關閉裝置，加熱時混合物中產(chǎn)生蒸汽或水汽(steam)。在這個實施方式中，加入模具空腔的混合物的體積明顯小于該空腔的體積，但是在加熱過程中，混合物會隨著內(nèi)部蒸氣或蒸氣壓的產(chǎn)生而膨脹，直到完全填滿空腔。在這個實施方式中，放入模具的液外或半液體狀的材料的體積對模具空腔體積的比值在i:4和i:2.5之間，或，在i:3.7和i:3.i之間。當混合物與加熱的模具裝置充分接觸后，在混合物的外表面會形成表皮。該表皮對水汽或蒸汽具有透過性或半透過性，表皮和空隙一起使得水汽或蒸汽可以從空腔散出到模具裝置的外部。水汽或蒸汽的散出不會伴隨混合物的大量流出。混合物的大量流出會導致原材料的浪費，也浪費了用來加熱額外的流出材料的能量，和需要額外的工藝除去過量的材料和堵住排氣空隙的任何材料。當蒸氣散出時混合物仍保留在空腔內(nèi)，這是因為空隙的大小足夠，例如，足夠小，使得混合物表面通過與加熱的模具表面接觸形成表皮，當加熱混合物時生成的水汽或蒸汽的壓力足夠時，該表皮可允許水汽或蒸汽透過表皮通過空隙散出到模具裝置外而不會迸裂表皮。因為表皮對混合物不具有通透性，因此混合物在加熱完成之前仍然為液體或半液體狀，不會從模具裝置的空腔中流失。加熱或烘烤的溫度和時間會隨特定的混合物而有所不同，本領域技術人員幾乎不需實驗即可選擇?？捎糜谶@個實施例的模具的例子在公開的美國專利申請第20040265453號中有描述，該申請在此參考且全文并入。典型的模塑溫度范圍從16(TC到24(TC，在某些實施方式中，其范圍從約18(TC至22(TC。加熱或烘烤的時間很大程度上取決于物品的大小和厚度，一般物品的加熱或烘烤的時間范圍從約40秒到約450秒、從約40秒到約80秒、從約50秒到約300秒、從約60秒到約250秒、從約70秒到約150秒，或其中的任意范圍。在某些實施方式中，在打開模具之前需將材料烘烤至很低的含水量(可能低于約2%)，否則物品會爆裂。在某些實施方式中，改善材料強度的添加劑可縮短最低烘烤時間，因為固有強度較高的材料可以容忍較高的內(nèi)部蒸汽壓。實施例三、生物可降解及可堆肥的物品對使用本申請中描述的生物可降解、基于淀粉的組合物制成的物品樣品進行了生物可降解性及可堆肥性的測試。這些樣品不含有PVA、VAE、EVA、環(huán)氧化植物油、或氫化甘油三酯，如某些實施方式中所述，但本領域的技術人員可理解，這些添加劑不會影響這些組合物的生物可降解性及可堆肥性。所有成分的濃度部在上述表1所列的范圍內(nèi)，除了混合物中的0.5%是由一組未包括在表1中的添加劑組成。(這組添加劑中約90%是由天然材料組成——蛋白質和其它天然聚合物——由于其來源天然，因此被認為具有固有的生物可降解性。本領域技術人員可理解，在如表1所示的組合物中添加痕量的天然材料不會實質上影響該組合物測得的生物可降解性或可堆肥性。)按照ASTMD-5338船8士3t:，通過與堆肥環(huán)境接觸，將組合物暴露在有氧堆肥中(生物降解)。結果與陽性對照纖維素的生物降解速度作比較。樣品鑒定A.9P006-U(平均)C.陽性對照纖維素(平均)受試樣品按照ASTMD-5338船8±3°C進行有氧生物降解得到以下基于碳轉化(%)的結果，如表2所示表2<table>tableseeoriginaldocumentpage18</column></row><table>基于樣品和纖維素對照根據(jù)ASTMD5338和D6400的總體失重和碳轉化，樣品A可以被認為具有可堆肥性。根據(jù)58士3。C時的ASTMD-5338按照ASTMD6400的二級測試進行了樣品評價。重量范圍從0.6000克到0.6300克的樣品置于150克的可堆肥材料中。可堆肥媒介的碳氮比為31:l，符合本測試的規(guī)范。樣品在65天后已分解成堆肥物，且與堆肥的生物質材料已無法區(qū)分開或檢測到。這些樣品在失重和二氧化碳產(chǎn)生上的差別表明材料在堆肥過程中發(fā)生了物理分解。纖維素對照已完全降解。在本測試中，纖維素的碳轉化(％)正常，也確認是可行且具活性的可堆肥混合物。本測試中，樣品A轉化為二氧化碳的碳含量是樣品總碳含量的79.26%。與計算得到的二氧化碳理論最大值相比，樣品A的二氧化碳生成效率為79.26%，因為所有的樣品均被降解。基于總體失重和碳轉化，這些材料被認為具有極佳的可堆肥性/生物可降解性。根據(jù)ASTMD5338和D6400，完全可堆肥材料在測試中的失重需超過60%(受試樣品確實達到)，且總碳量轉化成二氧化碳的百分比需大于60%(受試樣品確實達到)才可被認為是完全可堆肥材料。在以下的實施例中，樣品中的一種或多種添加劑成分的含量范圍可以是從大于0%到約15%。在這些樣品的某些實施方式中，添加劑成分的含量范圍可以是從約0.5%到約10%。在這些樣品的某些實施方式中，添加劑成分的含量范圍可以是從約1.5%到約7%。在這些樣品的某些實施方式中，添加劑成分的含量范圍可以是從約2%到約5%。具體的樣品，包括添加劑成分的含量都在前述的范圍以內(nèi)，如下所示。除非另有說明，以下所示的多種成分的所有百分量都是指基于干重的百分量。實施例四、添加劑改善物品的密度和防水性多種添加劑已被發(fā)現(xiàn)可改善配方的韌性和改善防潮性。在生物可降解、基于淀粉的組合物中添加聚(醋酸乙烯酯)(PVAc)和/或聚(乙稀-醋酸乙烯酯)(VAE)可改善配方的防潮性，如Cobb值(克/平方米)所測。Cobb值是標準的紙工業(yè)測試方法(ASTMD3285)，用來決定某尺寸的紙和紙板的防潮性。該測試法包括確定固定的表面積(平方米)在特定時間內(nèi)吸收的水份的量(樣品所增加的重量，以克計)。標準條件是使用內(nèi)徑為11.28厘米的金屬環(huán)(橫截面或表面積為100平方厘米)，夾住樣品以維持100毫升的水量，并與水分接觸兩分鐘。接觸后，從金屬環(huán)排出水分，樣品中多余的水分用吸墨紙吸干。為控制吸水量，以IO千克的金屬滾筒在樣品上方的吸墨紙上滾動兩次。這個方法的可能的變動包括，對較小的樣品(表面積25或10平方厘米，使用的水量也相對減少)使用不同直徑的環(huán)、采用更短(l分鐘)或更長(18小時)的接觸時間，和使用其它測試液體。Cobb測試中可將樣品和吸墨紙調整至50X相對濕度和23t:(ASTMD685)。除了防潮性以外，PVAc和VAE添加劑還被發(fā)現(xiàn)可維持或改善其它重要的物理性質，比如張力、模數(shù)(modulus)，和沖擊力。已發(fā)現(xiàn)，在生物可降解的、基于淀粉的組合物中加入環(huán)氧化植物油，例如環(huán)氧化亞麻籽油(ELO)和環(huán)氧化大豆油(ESO)，可以使利用上述加熱模塑法制造的物品具有更廣的密度范圍。意外的是，當使用環(huán)氧化油以后，制造密度更高的物品并不需要更長的烘烤時間。密度高的物品更為堅韌，比制造加厚物品可能更經(jīng)濟，因為后者要花更長的烘烤時間。表4列出了含有15%竹纖維的組合物，某特定的體積為59.8毫升的托盤模具最多可充填36克糊料(40%的固體)，最低烘烤時間為65秒。除另有說明外，表4中的15%"標準"纖維樣品還含有4%硬脂酸鎂(MgSt)和2%棕櫚蠟。表4中的29%"高"纖維樣品含有3.5%硬脂酸鎂和3%棕櫚蠟。除另有說明外，所有樣品都以標稱的(nominal)80密爾(mil)的厚度進行模塑。表4<table>tableseeoriginaldocumentpage20</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage20</column></row><table>tCobb值測量于兩分鐘后說明<table>tableseeoriginaldocumentpage20</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage21</column></row><table>例如，數(shù)數(shù)顯示，在15%的對照纖維組合物中添加5%的PVAcl，可縮短烘烤時間，顯著降低水分攝入(Cobb值降低)。添加2%EL01可制造出密度顯著提高的物品(42克對36克最大模具填充量)，且不增加烘烤時間。將硬脂酸鎂的含量從4%減少至3%，可降低密度或最大填充量，并延長烘烤時間升高Cobb值。增加模具厚度可使模具中加入更多材料(最大填充量和生產(chǎn)重量)但顯著延長烘烤時間且對防水性沒有幫助。將纖維含量從15%增加至29%可提高物品的密度。進一步加入PVAc或VAE則有助于改善防潮性。加入ELO或ESO也可提高制得的物品的密度。加入玉米油也可制造密度更高的物品，但是觀察到大量的油從模具的蒸汽排氣口排出。這將最終導致阻塞和停工以清理模具。顯然，環(huán)氧化油與淀粉基質更為相容。這些添加劑改善了這些組合物的防水性，可生產(chǎn)更高密度的部分，且不需延長烘烤時間。這些在防潮性和物理性質(通過提高局部密度)上的改善，不會對生產(chǎn)周期時間帶來負面影響，也不會損害產(chǎn)品的生物可降解性。實施例五、添加劑改善物品的防潮性幾種添加劑已被發(fā)現(xiàn)可改善這些組合物的防水性。蠟質可用來改善防潮性和幫助脫模。優(yōu)選生物可降解的、可堆肥的，和天然的蠟質。以棕櫚蠟為例，其功效好但相當昂貴，其用量限制在不超過3%，因為其蒸氣蒸出時會堵塞模具的排氣孔。已發(fā)現(xiàn)，氫化植物油的熔點在約5fC和85t:之間，可用來取代棕櫚蠟，并如Cobb值所測可改善其配方的防潮性。合適的氫化植物油可從EvCo研究機構獲得，其商品名為EvCopelEvCorr和EvCopelEvCeal。進一步地，在干重基準下的含量高達3%時，基本上沒有材料會堆積在模具裝置的模具排氣口處。氫化植物油可以以粉末形式分散于配方中，熔化形式(帶有或不帶有表面活性劑)加入配方中，或優(yōu)選地以乳劑的形式加入配方中。如表5所示，含有15%竹纖維，4%硬脂酸鎂和2%棕櫚蠟的組合物，其2分鐘的Cobb值為約65-66克/平方米。棕櫚蠟和硬脂酸鎂是較昂貴的成分，所以最好限制其用量。然而，當硬脂酸鎂成分降至3%，配方中仍含有2%棕櫚蠟時，其2分鐘的Cobb值增加至約70到71克/平方米。含有15%竹纖維不含硬脂酸鎂、含3%棕櫚蠟的樣品，其2分鐘的Cobb值為88克/平方米。含有15%竹纖維不含硬脂酸鎂、含3%氫化蓖麻油的樣品(不含棕櫚蠟)，其2分鐘的Cobb值為約94到95克/平方米。表5<table>tableseeoriginaldocumentpage21</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage22</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage22</column></row><table>說明(另見實施例4中的說明)<table>tableseeoriginaldocumentpage23</column></row><table>表五中的其余數(shù)據(jù)顯示，即使在較低的硬脂酸鎂水平時，以EvCorr或EvCeal取代棕櫚蠟也會使水分攝取明顯減少(Cobb值降低)。使用氫化植物油作為乳劑可得到進一步的改進，其部分依賴于乳劑中的表面活性劑和固體成分。利用油類作為乳劑可易于容納額外的疏水性成分，如環(huán)氧化植物油和松香等。添加PVAc或VAE可進一步改善防潮性，而且改善防潮性的同時可保持或改善其它物理性質。此外，這些添加劑改善了防潮性，卻不會對烘烤時間、或生產(chǎn)周期時間造成負面影響，也不會損害生物可降解性。與使用棕櫚蠟相比，使用它們明顯更為經(jīng)濟實惠，而且看來不易弄臟模具裝置的排氣口。實施例六、添加劑改善物品的強度在DMA儀器上使用三點彎曲法測定彎曲模量。原則上，將樣品一端托住，用測壓元件在中心按壓。監(jiān)測力與位移，直到樣品斷裂。其速率很慢，不同于沖擊測試。該方法在ASTM參考資料D790、D5023，和D5934中有詳述?？赏ㄟ^以下方程用三點彎曲法的數(shù)據(jù)來計算破壞該測試樣品需要多少能量或功力(斷裂時)X位移(斷裂時)=功(或斷裂所需的能量)。受試樣品在進行所述的三點彎曲法測試之前先在0%、20%、50%，或80%相對濕度環(huán)境中平衡至少二十四小時。高速沖擊測試是使用Dynatup儀器進行，該儀器具有下落的撞錘，其頂端為半球狀。該測試方法可在ASTMD3763中找到。在這些測試中撞錘的速度約為12英尺/秒。拉力和伸長量通過Instron材料測試儀器測量。高速沖擊測試、拉力和伸長量是用在50%相對濕度中平衡過的樣品測試得出。表6<table>tableseeoriginaldocumentpage24</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage24</column></row><table>表6中的數(shù)據(jù)是在50%的相對濕度下測得的物理性質數(shù)據(jù)，其顯示在29%的纖維含量時，PVAc和VAE改善了高速沖擊性質并提高了模量，且?guī)缀醪挥绊懤蛏扉L量。這些數(shù)據(jù)也顯示添加EL01能進一步提高沖擊力。表7<table>tableseeoriginaldocumentpage25</column></row><table>表7描述了在不同相對濕度下所得出的"斷裂能"。表7的數(shù)據(jù)顯示，在15%的纖維配方中添加EL0可顯著提高斷裂材料所需的能量。PVAc和VAE可改善防潮性，對斷裂能沒有負面的影響。表8<table>tableseeoriginaldocumentpage26</column></row><table>表8顯示了經(jīng)過額外烘烤的托盤的斷裂能。表8中的數(shù)據(jù)對應于經(jīng)過193t:烘烤40分鐘的托盤，再將其置于干燥器中，以確定在烘培應用中最不易產(chǎn)生碎裂的配方。在15%的纖維配方中，觀察到ELO可提高斷裂能而較不易碎。在29%的纖維配方中，可見PVAc可提高斷裂能，表示這些配方在烘培應用會比較不易碎。雖然以上討論了諸多示范方面和實施方式，但本領域的技術人員可理解，根據(jù)本申請的教導的提示可以作出某些改進、變動、增添，和組合。本領域技術人員也應理解，這里所提供的教導是一般概念的闡明，因此可留意到會有多種可能的變化。對以下的權利要求的解釋應當按照權利要求所代表的可能性的總體范圍，本申請?zhí)峁┑闹С謾嗬蟮南嚓P教導，和本領域技術人員具有的相關知識來解釋。權利要求一種組合物，包含生物可降解纖維成分，其在干重基準下的含量范圍從約5％到約40％；淀粉成分，其在干重基準下的含量范圍從約40％到約94.5％；和添加劑成分，其在干重基準下的含量范圍從大于0％到約15％，其中所述添加劑成分包含環(huán)氧化植物油、氫化甘油三酯、聚(醋酸乙烯酯)、聚(醋酸乙烯酯-乙烯)共聚物、聚(乙烯-醋酸乙烯酯)共聚物，或者其組合。2.如權利要求1所述的組合物，其中所述生物可降解纖維成分包含天然纖維，所述天然纖維包含木質纖維、非木質纖維、或動物纖維。3.如權利要求1所述的組合物，其中所述生物可降解纖維成分包含生物可降解的合成纖維。4.如權利要求1所述的組合物，其中所述淀粉成分包含有機填充材料，其淀粉對填充材料的比例范圍為約IO:l到約l:1。5.如權利要求4所述的組合物，其中所述淀粉對填充材料的比例為約3:1。6.如權利要求1所述的組合物，其中所述添加劑的含量范圍從約2%到約5%。7.如權利要求1所述的組合物，其中所述添加劑成分是氫化甘油三酯。8.如權利要求1所述的組合物，其中所述添加劑成分是環(huán)氧化植物油。9.如權利要求l所述的組合物，其中所述添加劑成分是選自聚(醋酸乙烯酯)、聚(醋酸乙烯酯_乙烯)共聚物和聚(乙烯_醋酸乙烯酯)共聚物的聚合物。10.—種水相混合物，其包含如權利要求1所述的組合物，其中所述混合物含有足量的水，使得所述組合物在足夠溫度中加熱足夠時間時可形成某種形態(tài)從而得到生物可降解的、一次性的、和防水的制品。11.如權利要求10所述的水相混合物，其含有從約40%到約80%的水。12.如權利要求IO所述的水相混合物，其中所述淀粉成分包含天然淀粉和預膠化淀粉的組合，其中所述纖維對該預膠化淀粉的比例范圍從約1.5:l到約3:i。13.如權利要求11所述的水相混合物，其進一步包含硬脂酸鎂、蠟質、交聯(lián)劑、或者其組合。14.一種制造生物可降解、基于淀粉的、和防水的制品的方法，其中所述方法包括向帶有空腔的模具裝置中加入如權利要求13所述的混合物；在所述模具裝置中將所述混合物在足夠溫度中加熱足夠時間，使所述混合物形成穩(wěn)定的形態(tài)，加熱時所述混合物的外表面與所述空腔表面接觸處形成表皮；其中，所述模具裝置包括至少一個空隙，使得蒸氣可通過所述空隙離開所述模具空腔，而不會經(jīng)由所述空隙損失大量的所述混合物；禾口其中，所述材料在加熱過程中會由于原位膨脹而填滿所述模具空腔。15.—種含有權利要求1所述組合物的制品，其中所述制品具有生物可降解性和防水性。16.如權利要求15所述的制品，其中所述制品具有可堆肥性。17.如權利要求15所述的制品，其中所述制品為食品服務產(chǎn)品、包裝材料、或者其組合。18.如權利要求15所述的制品，其中所述制品為被批準的可食用的食品。19.如權利要求15所述的制品，其中所述添加劑成分是氫化甘油三酯。20.如權利要求15所述的制品，其中所述添加劑成分是環(huán)氧化植物油。21.如權利要求15所述的制品，其中所述添加劑成分為選自聚(醋酸乙烯酯)、聚(醋酸乙烯酯_乙烯)共聚物、和聚(乙烯_醋酸乙烯酯)共聚物的聚合物。22.—種制造生物可降解的、基于淀粉的、和防水的制品的方法，其中所述方法包括制備生物可降解纖維成分和淀粉成分的混合物，其中所述生物可降解纖維成分在干重基準下的含量范圍從約5%到約40%，所述淀粉成分在干重基準下的含量范圍從約40%到約94.5%;向所述混合物中加入添加劑成分，其在干童基準下的含量范圍從大于0%到約15%，其中，所述添加劑包含聚(醋酸乙烯酯)、聚(醋酸乙烯酯-乙烯)共聚物、聚(乙烯-醋酸乙烯酯)共聚物、或其組合；向所述混合物中加入水相成分制得水相組合物，其中所述水相成分含有足量的水，使得所述組合物形成理想的形態(tài)；禾口將所述理想的形態(tài)在足夠溫度中加熱足夠時間，從而由所述組合物制成生物可降解的、一次性的，和防水的制品。23.如權利要求22所述的方法，其中所述制品具有可堆肥性。24.如權利要求22所述的方法，其中所述制品為食品服務產(chǎn)品、包裝材料、或其組合。25.如權利要求22所述的方法，其中所述制品為被批準的可食用的食品。26.如權利要求22所述的方法，其中所述生物可降解纖維成分包含天然纖維，所述天然纖維包含木質纖維、非木質纖維、或動物纖維。27.如權利要求22所述的方法，其中所述生物可降解纖維成分包含生物可降解的合成纖維。28.如權利要求22所述的方法，其中所述淀粉成分包含有機填充材料，其淀粉對填充材料的比例范圍從約IO:l到約l:1。29.如權利要求28所述的方法，其中所述淀粉對填充材料的比例為約3:1。30.如權利要求22所述的方法，其中所述添加劑成分的含量范圍從約2%到約5%。31.如權利要求22所述的方法，其中所述淀粉成分包含天然淀粉與預膠化淀粉的組合，所述纖維與預膠化淀粉的比例范圍從約1.5:l到約3:1。32.如權利要求22所述的方法，進一步包括硬脂酸鎂、蠟質、交聯(lián)劑、或其組合。33.如權利要求22所述的方法，其中所述添加劑成分是氫化甘油三酯。34.如權利要求22所述的方法，其中所述添加劑成分是環(huán)氧化植物油。35.如權利要求22所述的方法，其中所述添加劑成分是選自聚(醋酸乙烯酯)、聚(醋酸乙烯酯_乙烯)共聚物、和聚(乙烯_醋酸乙烯酯)共聚物的聚合物。36.—種制造具有更高強度的、生物可降解的、基于淀粉的、和防水的制品，其中所述方法包括制備生物可降解纖維成分和淀粉成分的混合物，其中所述生物可降解纖維成分在干重基準下的含量范圍從約5%到約40%，所述淀粉成分在于重基準下的含量范圍從約40%到約94.5%;向所述混合物中加入添加劑成分，其在干童基準下的含量范圍從大于0%到約15%，其中所述添加劑成分可包含環(huán)氧化植物油、聚(醋酸乙烯酯)、聚(醋酸乙烯酯_乙烯)共聚物、聚(乙烯_醋酸乙烯酯)共聚物、或其組合；向所述混合物中加入水相成分制得水相組合物，其中所述水相成分包含足量的水，使得所述組合物形成理想的形態(tài)；禾口將所述理想的形態(tài)在足夠的溫度中加熱足夠的時間，從而從所述組合物制成生物可降解的、一次性的、和防水的制品。37.如權利要求36所述的方法，其中所述制品具可堆肥性。38.如權利要求36所述的方法，其中所述制品為食品服務產(chǎn)品、包裝材料、或其組合。39.如權利要求36所述的方法，其中所述制品為被批準的可食用的食品。40.如權利要求36所述的方法，其中所述生物可降解纖維成分包含天然纖維，所述天然纖維包含木質纖維、非木質纖維、或動物纖維。41.如權利要求36所述的方法，其中所述生物可降解纖維成分包含生物可降解的合成纖維。42.如權利要求36所述的方法，其中所述淀粉成分包含有機填充材料，其淀粉對填充材料的比例范圍從約IO:l到約l:1。43.如權利要求42所述的方法，其中所述淀粉對填充物的比例為約3:1。44.如權利要求36所述的方法，其中所述添加劑成分的含量范圍從約2%到約5%。45.如權利要求36所述的方法，其中所述淀粉成分包含天然淀粉與預膠化淀粉的組合，其纖維對預膠化淀粉的比例范圍從約1.5:l到約3:1。46.如權利要求36所述的方法，進一步包含硬脂酸鎂、蠟質、交聯(lián)劑、或其組合。47.如權利要求36所述的方法，其中所述添加劑成分為氫化甘油三酯。48.如權利要求36所述的方法，其中所述添加劑成分是環(huán)氧化植物油。49.如權利要求36所述的方法，其中所述添加劑成分是選自聚(醋酸乙烯酯)、聚(醋酸乙烯酯_乙烯)共聚物、和聚(乙烯_醋酸乙烯酯)共聚物的聚合物。50.—種組合物，包含生物可降解纖維成分，其在干重量基準下的含量范圍從約5%到約40%;禾口防水淀粉成分，其在干重量基準下的含量范圍從約40%到約94.5%。51.如權利要求50所述的組合物，其中所述防水淀粉成分包含高_直鏈淀粉。52.如權利要求50所述的組合物，其中所述防水淀粉成分包含烯基琥珀酸酐修飾的淀粉、醋酸酐修飾的淀粉、醋酸乙烯酯修飾的淀粉、丙烯醛修飾的淀粉、環(huán)氧氯丙烷修飾的淀粉、磷酰氯修飾的淀粉、三偏磷酸鈉修飾的淀粉、或環(huán)氧丙烷修飾的淀粉、或其組合。53.如權利要求50所述的組合物，進一步含有添加劑成分，其在干重量基準下的含量范圍從大于0%到約15%，其中所述添加劑成分包括環(huán)氧化植物油、氫化甘油三酯、聚(醋酸乙烯酯)、聚(醋酸乙烯酯_乙烯)共聚物、聚(乙烯_醋酸乙烯酯)共聚物、或其組合。54.如權利要求50所述的組合物，進一步含有硬脂酸鎂、蠟質、交聯(lián)劑、或其組合。55.如權利要求53所述的組合物，其中所述添加劑成分為氫化甘油三酯。56.如權利要求53所述的組合物，其中所述添加劑成分為環(huán)氧化植物油。57.如權利要求53所述的組合物，其中所述添加劑成分是選自聚(醋酸乙烯酯)、聚(醋酸乙烯酯_乙烯)共聚物、和聚(乙烯_醋酸乙烯酯)共聚物的聚合物。58.如權利要求1所述的組合物，其中所述淀粉成分至少部分可含有一種或多種防水淀粉。59.如權利要求58所述的組合物，其中所述防水淀粉成分含有高_直鏈淀粉。60.如權利要求58所述的組合物，其中所述防水淀粉成分包含烯基琥珀酸酐修飾的淀粉、醋酸酐修飾的淀粉、醋酸乙烯酯修飾的淀粉、丙烯醛修飾的淀粉、環(huán)氧氯丙烷修飾的淀粉、磷酰氯修飾的淀粉、三偏磷酸鈉修飾的淀粉、或環(huán)氧丙烷修飾的淀粉、或其組合。61.如權利要求1所述的組合物，其中所述添加劑的含量范圍從約1.5%到約7%。全文摘要本申請大致是針對新型組合物和方法，用來制得生物可降解的、基于淀粉的、并且防水的制品。本申請的教導包括一組合物，其含有生物可降解纖維成分，其在干重基準下的含量范圍從約5％到約40％；淀粉成分，其在干重基準下的含量范圍從約40％到約94.5％；和添加劑成分，其在干重基準下的含量范圍從大于0％到約15％。該添加劑成分可含有環(huán)氧化植物油、氫化甘油三酯、聚醋酸乙烯酯、聚(醋酸乙烯酯-乙烯)共聚物、聚(乙烯-醋酸乙烯酯)共聚物，或者其組合。文檔編號B32B9/00GK101730622SQ200880023412公開日2010年6月9日申請日期2008年7月3日優(yōu)先權日2007年7月3日發(fā)明者大衛(wèi)·A·德靈葛,德懷特·W·舒瓦克,德魯·V·史皮爾,羅恩·L·寇特曼申請人:生物圈工業(yè)有限責任公司