用天然材料制造的注射模制物件和其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明描述用基于生物的材料制造的注射模制物件和其制造方法。更具體地說，描述用表現(xiàn)得像高分子量熱固性材料的基于生物的材料制造的注射模制物件和其制造方法，這些基于生物的材料有例如木質(zhì)素或基于蛋白質(zhì)的材料，包括玉米面筋粉、玉米面筋飼料、具有可溶物的干蒸餾酒粕、濕蒸餾酒粕、改性的濕蒸餾酒粕、芥花籽粉、小麥面筋、大麥、棉籽粉、葵花籽粉、亞麻籽粉、大豆、油菜籽、高粱蛋白質(zhì)、玉蜀黍、稻谷蛋白質(zhì)、馬鈴薯蛋白質(zhì)、木薯蛋白質(zhì)、甘薯蛋白質(zhì)、山藥蛋白質(zhì)、車前草蛋白質(zhì)、角蛋白或膠原蛋白。
【專利說明】用天然材料制造的注射模制物件和其制造方法
[0001]相關(guān)申請案的交叉參考
[0002]本申請案要求2012年4月2日提交的美國臨時申請案第61/619，380號的權(quán)利，其全部內(nèi)容以引用的方式并入本文中。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本說明書涉及用基于生物的材料制造的注射模制物件和其制造方法。更具體地說，本說明書涉及用表現(xiàn)得像高分子量熱固性材料的基于生物的材料制造的注射模制物件，這些基于生物的材料有例如木質(zhì)素，或基于蛋白質(zhì)的材料，如玉米面筋粉、玉米面筋飼料、具有可溶物的干蒸餾酒柏、濕蒸餾酒柏、改性的濕蒸餾酒柏、芥花籽粉、小麥面筋、大麥、棉籽粉、葵花籽粉、亞麻籽粉、大豆、油菜籽、高粱蛋白質(zhì)、玉蜀黍、稻谷蛋白質(zhì)、馬鈴薯蛋白質(zhì)、木薯蛋白質(zhì)、甘薯蛋白質(zhì)、山藥蛋白質(zhì)、車前草蛋白質(zhì)、角蛋白或膠原蛋白。

【背景技術(shù)】
[0004]在當(dāng)今社會，不斷并且越來越需要更加注意我們的環(huán)境和商業(yè)產(chǎn)品中的毒素。因此，越來越希望有越來越多的由不含毒素的材料而非由合成材料制成的物件。本說明書含有新的并且有成本效益的生產(chǎn)方法以及傳統(tǒng)塑料和復(fù)合材料的替代物。

【具體實施方式】
[0005]傳統(tǒng)上并不認為基于生物的材料(如木質(zhì)素或基于蛋白質(zhì)的材料，包括玉米面筋粉、玉米面筋飼料、具有可溶物的干蒸餾酒柏、濕蒸餾酒柏、改性的濕蒸餾酒柏、芥花籽粉、小麥面筋、大麥、棉籽粉、葵花籽粉、亞麻籽粉、大豆、油菜籽、高粱蛋白質(zhì)、玉蜀黍、稻谷蛋白質(zhì)、馬鈴薯蛋白質(zhì)、木薯蛋白質(zhì)、甘薯蛋白質(zhì)、山藥蛋白質(zhì)、車前草蛋白質(zhì)、角蛋白或膠原蛋白)在其當(dāng)前形式下適用于注射模制。 申請人:發(fā)現(xiàn)在正確的條件下，這類基于生物的材料表現(xiàn)得像高分子量熱固性材料并且開發(fā)出適用于由這些材料模制物件的方法。與熱塑性材料(通過定義，其可以可逆地熔融加工并且通常具有高分子量和高粘度)或標準熱固性材料(其由低粘度的低分子量前體(單體)形成)不同，這類基于生物的材料是不可逆地形成熱固性材料的高分子量前體。涵蓋注射模制作為適用于模制這些物件的方法。在充分熱轉(zhuǎn)移和/或壓縮不易獲得的情況下，注射模制的改良形式，即注射-壓縮模制(也稱為“模壓”)可能是更合適的方法。模制期間不充分的熱轉(zhuǎn)移和/或壓縮可以引起物件具有較差的機械強度和/或可能使基于生物的材料在加工期間過早降解。
[0006]注射模制特別困難，因為材料具有相對狹窄的可加工范圍，并且溫度、時間和螺桿特性(包括(但不限于)剪力、長度等)的正確組合會起作用。
[0007]如本文所使用的術(shù)語“注射模制物件”意思指包括由本文中所描述的注射模制技術(shù)制得的物件。物件在硬度、強度、耐久性等方面將具有與常規(guī)注射模制塑料類似的特性。
[0008]模具溫度應(yīng)足夠高以便使材料固化，但不應(yīng)高到足以使模具內(nèi)的材料降解。模具溫度基于多種因素來確定，如起始物質(zhì)組成、要素(part)的幾何形狀等。通常，約250F到約330F的模具溫度合適。在一些實施例中，使用約270F到約295F的溫度。
[0009]在一些實施例中，模具溫度不應(yīng)超過約350F。在一些測試操作中，在這一溫度下當(dāng)模具打開時，要素發(fā)生汽化。
[0010]注射-壓縮模制(或“模壓”)產(chǎn)生最佳結(jié)果并且其需要特殊的“模壓”模具。在模壓過程中，優(yōu)選將材料直接注射到模制腔中，并且使模制腔內(nèi)的材料經(jīng)受比其在標準注射模制過程中更高的壓力。
[0011]優(yōu)選在注射模制機上使用模壓液壓裝置。液壓裝置應(yīng)能夠耐受增加的壓力并且在注射模制期間仍保持穩(wěn)定。
[0012]如本文所使用，“熱固性”意思指具有在熱固化之后冷卻時永久變硬并且變剛硬的特性。
[0013]如本文所使用，“熱塑性”意思指具有在加熱時軟化或熔融并且在冷卻時再次變剛硬的特性。
[0014]熱固性與熱塑性不同，無法重新熔融并重新成形。
[0015]如本文所使用，“注射模制”意思指一種方法，其中將材料加進筒管中，混合并且迫使進入模制腔中，在其中硬化成模制腔的配置。涵蓋任何類型的注射模制，包括(但不限于)標準注射模制、注射-壓縮模制和注射-壓縮吹塑模制，但優(yōu)選注射-壓縮配置。
[0016]盡管壓縮比將視材料選擇、所用溫度、環(huán)境條件和其它因素而變化，但通常約1.5:1到約3:1的壓縮比可適用于大部分應(yīng)用。在一些實施例中，可以使用約1.5: 1、約2:1或約3:1的壓縮比或這些值中的任何兩個值之間的壓縮比范圍。
[0017]如本文所使用，“注射吹塑模制”意思指用于形成中空物件的方法，其中，例如且不限于，將中空管狀預(yù)成型坯注射到模具中并且接著通過吹塑來膨脹以與模具的形狀一致。
[0018]在其研究期間，通過認識到前述天然材料(以及其天然結(jié)合能力)與類似熱塑性材料相比表現(xiàn)得更像高分子量熱固性材料， 申請人:注意到其可以實現(xiàn)所需結(jié)果。這與教示兩步驟加工方法的現(xiàn)有技術(shù)相反，兩步驟加工方法是:首先在存在熱的情況下?lián)胶系鞍踪|(zhì)材料與大量的塑化劑，例如20% -30%甘油、乙醇或辛酸，或聚合物，以便形成顆粒；并且接著在第二過程(例如熱成形或標準注射模制)中使用這些顆粒形成最終物件。
[0019]相比之下，本文中所描述的方法使用原樣的基于生物的材料與足量液體的組合以有助于熱轉(zhuǎn)移。(其它組分可與材料組合，但并非必需。)但是，過量液體可引起在最終物件中形成氣泡或缺陷。因此，宜在壓縮步驟期間進行模制腔的抽真空?？梢允褂脢A鉗產(chǎn)生壓力，但優(yōu)選方法是在工具中建立液壓壓縮系統(tǒng)。(在標準注射模制方法中，夾鉗負責(zé)打開和關(guān)閉模具。)還優(yōu)選使用具有寬的壓縮比窗的模具組件。
[0020]“按原樣”意思指使基于生物的材料經(jīng)歷最少的預(yù)先加工并且甚至可以直接來自農(nóng)場。典型地，在移出更有價值的材料之后留下基于生物的材料的。留下的材料傳統(tǒng)上會喂養(yǎng)農(nóng)場動物，但現(xiàn)今可以收集并且按本文中所描述來使用。
[0021]應(yīng)控制螺桿、筒管和模具的加工溫度。螺桿/筒管應(yīng)足夠溫暖以有助于液體流動并加熱液體，但不應(yīng)過于溫暖使材料干燥或過早硬化。值得注意的是，與常規(guī)樹脂系統(tǒng)不同，固化不是在螺桿/筒管中開始的。在一些實施例中，溫度低于水或其它所用溶劑的沸騰溫度。典型溫度是約50F到約70F，或約60F到約70F。
[0022]螺桿和筒管設(shè)計也影響最終產(chǎn)物。控制剪力的量的能力對所形成的產(chǎn)物十分重要。盡管可使用“壓縮”螺桿，但相信使用“計量”螺桿是有利的。在一些實施例中，計量螺桿將具有相對較低的長度/直徑比率(L:D比率)，其將尤其降低剪力。本文中所描述的配制品似乎在較小的剪力下表現(xiàn)地更好?？梢酝ㄟ^螺桿的旋轉(zhuǎn)速度、背壓和注射速度來控制剪力。但是，主要通過螺桿本身的設(shè)計來控制剪力。
[0023]有助于化合物的適當(dāng)混合和攪拌之定制的計量螺桿尤其會幫助將材料成功應(yīng)用于注射模制方法中。與大部分螺桿(例如用于熱塑性材料的螺桿)不同，定制螺桿的螺紋深度并不沿其長度而變化，并且這引起與有刻度的螺紋深度有關(guān)的剪力降低。
[0024]在以下描述中，參考基于生物的材料的粉末和/或顆粒。盡管粉末和顆粒形式是常用并且易于操作的，但也可以使用基于生物的材料的其它形式。對粉末和顆粒的參考僅是舉例。
[0025]材料稠度/水分含量:
[0026]本文中實例的焦點集中于玉米面筋粉和芥花籽粉。但是，可以使用呈粉末或顆粒形式的任何合適的基于生物的材料。這些粉末是干燥的，但可以接受并且期望會有一定水分含量。干燥粉末或顆粒更加穩(wěn)定，無需冷藏，并且具有其它合適的特征。
[0027]如上文所述，基于生物的材料的水分不足可以引起不良的熱轉(zhuǎn)移特性并且產(chǎn)生較差的最終要素。此外，當(dāng)水分不足時，材料不能通過噴嘴進入模具，并且當(dāng)剪力過高時，粉末可能過于緊實，堵塞噴嘴并且阻礙模具填充。
[0028]可以通過添加液體、例如(但不限于)水或水基溶液、如尿素-水溶液來獲得足夠的水分。水分的合適量可以視多種因素而變化，包括既定起始物質(zhì)中的水量、混合時的濕度、環(huán)境溫度等。但是，通常約10%到約22%、約13%到約17%或約15%的總水分含量合適。
[0029]當(dāng)將尿素添加到水中時，不希望受理論約束，相信由作為溶質(zhì)的尿素引起的水的蒸氣壓的降低可使模制期間的熱轉(zhuǎn)移更有效。并且這引起產(chǎn)生更均勻的要素。可以使用甘油或另一種親水性分子代替尿素獲得類似結(jié)果。
[0030]可以視所需最終特性或為了有助于模制過程而添加其它成分。舉例來說(且并非限制)，可以添加填充劑、流動劑和其它材料。
[0031]另一方面，當(dāng)水分過多時，材料可能形成塊狀物，可能無法適當(dāng)?shù)丶恿喜⑶铱赡苷掣降铰輻U上，又導(dǎo)致不能產(chǎn)生物件和不合需要的停工時間。盡管水分含量視若干因素(如所使用的基于生物的材料、RH條件、添加劑等)而定，但不超過約18%合適。在一些實施例中，水分含量可以是約10 %、15 %、18 %、20 %、25 %或這些值中的任何兩個值之間的任何范圍。
[0032]在一些實施例中，用于由基于生物的材料來注射模制物件的方法包含:
[0033]提供模具，任選地被加熱；
[0034]將基于生物的材料(如粉末或顆粒)與水性溶液組合；
[0035]在約50F與約75F之間的高溫下將含水粉末或顆粒引入注射模制設(shè)備的料斗中；
[0036]在最小的剪力下將含水的基于生物的材料從料斗加進筒管中；
[0037]將所得含水的基于生物的材料注射到模具中；及
[0038]在模具內(nèi)加熱并壓縮含水的基于生物的材料以形成物件。
[0039]在一些實施例中，將基于生物的材料粉末化或粒化。
[0040]在一些實施例中，水性溶液可以是水、尿素溶液等。
[0041]在一些實施例中，基于生物的材料與水性溶液的比率是約5:1到約10:1。在一些實施例中，所述比率是約5:1到約7:1。
[0042]在一些實施例中，水性溶液是尿素水溶液。
[0043]本文中所描述的材料和注射模制技術(shù)可以用于形成任何模制物件，包括(但不限于)瓶子、蓋帽、頂蓋、封閉件、玩具、包裝、機械要素、滾筒、器皿、瓷磚、游戲件(gamepieces)、鉤子、手柄、剃刀、盤子、容器、代幣、高爾夫球球座、框架、蓋子以及其它注射模制女口廣叩ο
[0044]實例:
[0045]對BOY 22A注射模制機(配制物1-10)和BOY 22E注射模制機(配制物11-15)進行測試。
[0046]玉米面筋粉和芥花籽粉都按原樣使用。
[0047]配制物1-3
[0048]配制物1-3都使用設(shè)計用于模制液體聚硅氧橡膠(“LSR”)要素的螺桿和筒管。盡管這一布置比用于注射模具標準熱塑性要素的標準旋轉(zhuǎn)和往復(fù)運動螺桿(“熱塑性”螺桿)更合適，但其用于我們的初步實驗中，因為定制的計量螺桿尚未獲得，并且其為我們可獲得的最佳替代品。通過使用計量螺桿，會實現(xiàn)更好地控制剪力。
[0049]配制物I
[0050]將240g玉米面筋粉(由麥克格雷谷物公司(McGeary Grain, Inc.)供應(yīng))與36.0g15%w/w 4M尿素水溶液混合(共276.0g)。接著將材料置放于BOY 22A注射模制機(博易機器公司(Boy Machines, Inc.))中并且進行注射模制。
[0051]這一材料似乎具有良好的流動和“熔融”特性并且似乎在筒管中表現(xiàn)良好，但使材料流過噴嘴具有一定的挑戰(zhàn)性。
[0052]配制物2
[0053]將240g玉米面筋粉與24g 10 % w/w 4M尿素水溶液混合(共264g)。接著將材料加進BOY 22A注射模制機中并且進行注射模制。
[0054]材料成功流經(jīng)噴嘴，但是在這一特定操作中水分含量過低，因為可以聽到螺桿在筒管內(nèi)旋轉(zhuǎn)時發(fā)生的研磨。
[0055]配制物3
[0056]將132g玉米面筋粉與26g 20% w/w 4M尿素水溶液混合(共158g)。接著將材料置放于BOY 22A注射模制機中并且進行注射模制。材料流經(jīng)噴嘴但略微分散。材料更顯著傾向于在螺桿轉(zhuǎn)動時粘到螺桿和/或筒管上，因此在后續(xù)實驗中，使用更少量的溶液。
[0057]配制物4 (對照)
[0058]配制物4與標準熱塑性(或“壓縮”)螺桿和筒管一起使用。螺桿和筒管開始設(shè)定為約143°C (約290F)并且模具設(shè)定為約110°C (約230F)。
[0059]將7% (w/w)山梨酸粉末與干燥的玉米面筋粉混合。
[0060]配制物5
[0061]配制物5與定制的螺桿一起用于BOY 22A Boy注射模制機。模具溫度設(shè)定為300F到320F并且螺桿的溫度保持在75°C。制備兩批材料:a) 480g玉米面筋+72g 4M尿素溶液:共552g ；b) 480g玉米面筋+80.5g 4M尿素溶液:共560.5g。
[0062]配制物6 (對照)
[0063]480g玉米面筋和80g水。模具溫度設(shè)定為300F。僅與水的混合物并未像先前操作一樣產(chǎn)生均勻樣品。樣品表面出現(xiàn)起泡。
[0064]配制物7
[0065]通過組合玉米面筋粉與4M尿素溶液和水來制備配制物7。首先添加480g玉米面筋，接著添加4M尿素溶液，產(chǎn)生510.5g總重量。并且隨后再添加水，且總重量為551g。這樣產(chǎn)生與約2M尿素溶液的混合物。在相同的加工條件下，更高濃度的尿素溶液產(chǎn)生更高品質(zhì)的樣品。
[0066]配制物8
[0067]像制備配制物5那樣制備配制物8: (480g玉米面筋+81g 4M尿素溶液:總計561g)。模具溫度設(shè)定為300F。
[0068]配制物9 (對照)
[0069]在配制物9中，未有意地向玉米面筋中添加水，并且噴嘴被堵塞。
[0070]配制物10
[0071]在配制物10中，480g顆粒狀玉米面筋(97%玉米面筋粉、3%糖蜜顆粒粘結(jié)劑；購自賓夕法尼亞州馬爾文市的優(yōu)樂公司(Uhler’S，Malvern, PA))與35g水組合,產(chǎn)生總計515g的總質(zhì)量，并且噴嘴(具有較小的孔)再一次被堵塞。
[0072]配制物11
[0073]使用BOY 22E Boy注射模制機進行以下實驗。在配制物11中，481g玉米面筋粉與80g 4M尿素溶液組合，產(chǎn)生561g總重量。模具溫度設(shè)定為280F并且螺桿和筒管設(shè)定為65F。使用定制的模壓工具，并且產(chǎn)生若干樣品(即2英寸直徑的盤狀物)。樣品以2:1壓縮比模制。
[0074]配制物12
[0075]按照與配制物11相同的方式制備配制物12，并且在250F、270F、290F、300F和320F下模制樣品。
[0076]配制物13
[0077]481g芥花籽粉(由北達科他州韋爾瓦市的阿徹丹尼爾斯米德蘭公司(ArcherDaniels Midland, Velva, ND)供應(yīng))與80g 4M尿素溶液組合，產(chǎn)生561g總重量。模具溫度設(shè)定為280F并且樣品以2:1壓縮比模制。螺桿和筒管溫度介于65F到100F之間。
[0078]配制物14
[0079]480g芥花籽粉(由加拿大安大略省溫莎市的阿徹丹尼爾斯米德蘭公司(ArcherDaniels Midland, Windsor, Ontar1, Canada)供應(yīng))與 63g 4M尿素溶液組合，產(chǎn)生 543g 總重量。樣品在280F和300F下以2:1壓縮比模制。
[0080]配制物I5
[0081]270g玉米面筋粉(由麥克格雷谷物公司供應(yīng))與46g 4M尿素溶液組合，產(chǎn)生316g總重量。樣品在300F下以2:1壓縮比模制。
[0082]所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，一般來說，本文中并且尤其所附權(quán)利要求書(例如所附權(quán)利要求書主體)中所使用的術(shù)語通常意思指“開放性”術(shù)語(例如術(shù)語“包括”應(yīng)解釋為“包括(但不限于)”，術(shù)語“具有”應(yīng)解釋為“至少具有”，術(shù)語“包含”應(yīng)解釋為“包括(但不限于)”等)。
[0083]還應(yīng)理解，盡管不同化合物、組合物、方法和裝置以“開放性”術(shù)語“包含”、“包括”或“具有”不同組分或步驟(解釋為意思指“包括(但不限于)”)加以描述，但所述化合物、組合物、方法和裝置也可以“基本上由不同組分和步驟組成”或“由不同組分和步驟組成”，并且這類術(shù)語應(yīng)解釋為定義基本上封閉之成員群組。本段的意思不是以任何方式限制“包含”、“具有”或“包括”(以及其其它的動詞形式)的含義，其應(yīng)依照專利法和慣例解釋為意思指“包括(但不限于)”的開放性短語。本段僅意指由語言“由……組成”或“基本上由……組成”定義的封閉性群組是包括在開放性說明中的更小的群組，并且對使用語言“由……組成”或“基本上由……組成”的權(quán)利要求的提供支持。
[0084]關(guān)于在本文中使用實質(zhì)上任何復(fù)數(shù)和/或單數(shù)術(shù)語，所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可以視上下文和/或應(yīng)用所需將復(fù)數(shù)轉(zhuǎn)變成單數(shù)和/或?qū)螖?shù)轉(zhuǎn)變成復(fù)數(shù)。為清晰起見，本文中可以明確地闡述不同的單數(shù)/復(fù)數(shù)轉(zhuǎn)變。
[0085]所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將進一步理解，如果想要特定數(shù)目的介紹性權(quán)利要求敘述，那么這一意圖將在權(quán)利要求中明確敘述，并且在不存在這類敘述的情況下，不存在這類意圖。舉例來說，出于幫助理解，以下所附權(quán)利要求書可以含有介紹性短語“至少一種”和“一或多種”的使用，以便介紹權(quán)利要求敘述。但是，這類短語的使用不應(yīng)解釋為暗示通過不定冠詞“一”介紹的權(quán)利要求敘述將含有這類介紹性權(quán)利要求敘述的任何特定權(quán)利要求限制于僅含有一種這類敘述的實施例，甚至在同一個權(quán)利要求包括介紹性短語“一或多種”或“至少一種”和如“一”等不定冠詞時也如此(例如“一”應(yīng)解釋為意思指“至少一種”或“一或多種”)；用于介紹權(quán)利要求敘述的定冠詞的使用也遵循這一原則。另外，即使明確敘述特定數(shù)目的介紹性權(quán)利要求敘述，所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將認識到這類敘述應(yīng)解釋為意思指至少所述數(shù)目(例如無其它修飾語的明確敘述“兩種敘述”意思指至少兩種敘述或兩種或兩種以上敘述)。此外，在使用與“A、B和C等中至少一者”類似的規(guī)則的情況下，通常此類句法結(jié)構(gòu)的含義意思指所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解所述規(guī)則(例如具有A、B和C中至少一者的系統(tǒng)將包括(但不限于)具有單獨A、單獨B、單獨C、A和B、A和C、B和C和/或A、B和C 一起等的系統(tǒng))。在使用與“A、B、或C等中至少一者”類似的規(guī)則的情況下，通常此類句法結(jié)構(gòu)的含義意思指所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解所述規(guī)則(例如具有A、B或C中至少一者的系統(tǒng)將包括(但不限于)具有單獨A、單獨B、單獨C、A和B、A和C、B和C和/或A、B和C 一起等的系統(tǒng))。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將進一步理解，無論在說明書、權(quán)利要求或圖式中，實際上任何呈現(xiàn)兩個或兩個以上替代性術(shù)語的轉(zhuǎn)折性詞語和/或短語應(yīng)理解為涵蓋可能包括所述術(shù)語中的一者、所述術(shù)語中的任一者或兩種術(shù)語。舉例來說，短語“A或B”理解為可能包括“A”或“B”或“A和B”。
[0086]另外，當(dāng)根據(jù)馬庫什群組(Markush groups)描述本發(fā)明的特征或方面時,所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將認識到本發(fā)明也由此根據(jù)馬庫什群組中成員的任何個別的成員或子群組進行描述。
[0087]所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，出于任何和所有目的，如就提供書面說明而言，本文中公開的所有范圍也涵蓋其任何和所有的可能的子范圍和子范圍的組合。任何列舉的范圍可以容易地視為進行充分地說明并且可將同一個范圍分解為至少相同的兩份、三份、四份、五份、十份等。作為非限制性實例，本文中論述的每個范圍可以容易分解為下部三分之一、中間三分之一和上部三分之一等。還如所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解，如“至多”、“至少”等所有語言包括所述數(shù)目并且是指可接著如上文所論述分解為子范圍的范圍。最終，如所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解，范圍包括每個個別成員。因此，舉例來說，具有1-3個取代基的基團是指具有1、2或3個取代基的基團。類似地，具有1-5個取代基的基團是指具有1、2、3、4或5個取代基的基團等。
【權(quán)利要求】
1.一種用基于生物的材料注射模制物件的方法，其包含: 提供模具，任選地被加熱； 將基于生物的材料與水性溶液組合； 將所述含水的基于生物的材料引入注射模制設(shè)備中，所述注射模制設(shè)備包括適用于低剪力的螺桿和筒管； 將所述基于生物的材料注射到所述模具中；及 在所述模具內(nèi)壓縮所述材料以形成物件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述壓縮步驟在約1.5:1到約3:1的壓縮比下進行。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述壓縮步驟在約2:1的壓縮比下進行。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述水性溶液是選自水、尿素溶液或其組合。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述基于生物的材料和所述水性溶液是以約5:1到約10:1的比率存在。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中所述比率是約5:1到約7:1。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述螺桿和筒管溫度是約50F到約75F并且所述模具溫度是約250F到約300F。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述基于生物的材料呈粉末或顆粒形式。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述基于生物的材料是選自玉米面筋粉、玉米面筋飼料、具有可溶物的干蒸餾酒柏、濕蒸餾酒柏、改性的濕蒸餾酒柏、芥花籽粉、小麥面筋、大麥、棉籽粉、葵花籽粉、亞麻籽粉、大豆、油菜籽、高粱蛋白質(zhì)、角蛋白、膠原蛋白及其組合。
10.一種用基于生物的材料來注射模制物件的方法，其包含: 提供模具，加熱到約120F到約170F ； 用尿素水溶液水化基于生物的材料； 在約50F到約75F的高溫下將所述含水的基于生物的材料引入注射模制設(shè)備中，所述注射模制設(shè)備包括適用于低剪力的螺桿和筒管； 將所述基于生物的材料注射到所述模具中；及 在所述模具內(nèi)加熱所述注射的基于生物的材料以形成物件。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述基于生物的材料呈粉末或顆粒形式。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述基于生物的材料是選自玉米面筋粉、玉米面筋飼料、具有可溶物的干蒸餾酒柏、濕蒸餾酒柏、改性的濕蒸餾酒柏、芥花籽粉、小麥面筋、大麥、棉籽粉、葵花籽粉、亞麻籽粉、大豆、油菜籽、高粱蛋白質(zhì)、角蛋白、膠原蛋白及其組口 ο
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述尿素水溶液是約15%w/w 4M尿素水溶液。
14.一種注射模制物件,其基本上由以下組成: 基于生物的材料。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的注射模制物件，其中所述基于生物的材料是選自玉米面筋粉、玉米面筋飼料、具有可溶物的干蒸餾酒柏、濕蒸餾酒柏、改性的濕蒸餾酒柏、芥花籽粉、木質(zhì)素、小麥面筋、大麥、棉籽粉、葵花籽粉、亞麻籽粉、大豆、油菜籽、高粱蛋白質(zhì)、玉蜀黍、稻谷蛋白質(zhì)、馬鈴薯蛋白質(zhì)、木薯蛋白質(zhì)、甘薯蛋白質(zhì)、山藥蛋白質(zhì)、車前草蛋白質(zhì)、角蛋白、膠原蛋白及其組合。
16.一種用基于生物的材料來注射模制物件的方法，其包含: 將含水的基于生物的材料引入注射模制設(shè)備中，所述注射模制設(shè)備包括適于在最小剪力下加工的螺桿和筒管； 將所述材料注射到模具中；及 在所述模具內(nèi)加熱并壓縮所述材料以形成物件。
【文檔編號】B29C45/73GK104271330SQ201380023847
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2013年4月2日 優(yōu)先權(quán)日:2012年4月2日
【發(fā)明者】達拉·L·韋爾德曼, 斯科特·金尼, 馬爾科·科爾尼夫, 肯·布什 申請人:綠色材料有限責(zé)任公司