專利名稱：發(fā)泡纖維素緩沖絕熱材料的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種緩沖絕熱材料的制造方法，具體地說是提供一種使纖維素材料發(fā)泡來制造緩沖絕熱材料的方法。
在商品包裝中，為防止商品在搬運和保管中受到破損或變形，常使用緩沖材料作附助包裝材料。這樣的緩沖材料必須具有彈性或者能夠吸收沖擊力的性質(zhì)。目前，作為這種緩沖材料是使用發(fā)泡塑料材質(zhì)，例如，使聚乙烯(PE)，聚丙烯(PP)，乙烯-醋酸-乙烯共聚體(EVA)，聚苯乙烯(PS)，改性EVA，軟質(zhì)PVC，苯氧基樹脂等通用塑料經(jīng)發(fā)泡處理得到發(fā)泡塑料，或者利用材料自身具有彈性的物質(zhì)，例如天然橡膠、SBA類橡膠、苯乙烯-丁二烯類熱可燒性橡膠、丁二烯橡膠(BR)、異戊二烯橡膠(IR)、乙烯-丙烯共聚體橡膠(EMP)、聚氯丁烯橡膠(CR)、丁基橡膠(BR)、尿烷橡膠、硅橡膠、多硫化橡膠、丙烯基橡膠、氯磺化苯乙烯橡膠、氯化聚乙烯橡膠、表氯醇橡膠、氧化丙烯橡膠、醋酸乙烯橡膠、熱可燒性橡膠等，或者使這些橡膠材料發(fā)泡制得的緩沖材料。其中最常使用的是價廉的聚乙烯或聚苯乙烯類物質(zhì)。
然而，雖然上述的塑料及橡膠作為緩沖材料具優(yōu)越的特性，但是由于這些物質(zhì)在自然條件下不能分解，將對環(huán)境造成公害。特別是由于這些物質(zhì)燃燒時放出有毒氣體，因此在先進(jìn)國家中禁止使用諸如發(fā)泡塑料、天然或合成橡膠等物質(zhì)作緩沖材料。在將來的綠色環(huán)境(Green Round)中，在全世界范圍內(nèi)也將限制這類物質(zhì)的使用。
為解決上述問題，有報導(dǎo)使用紙漿、纖維素等物質(zhì)作為緩沖材料。但是，由于這類天然的紙漿或纖維素緩沖材料吸收沖擊的能力很低，作為緩沖材料，不能起到緩沖作用，極大地限制了它們的使用。
本發(fā)明者們經(jīng)過長期地努力研究成功一種方法，該方法是利用纖維素與通常的發(fā)泡劑和水溶性粘結(jié)劑共同進(jìn)行濕式發(fā)泡反應(yīng)，再經(jīng)干燥可使原纖維素的容積發(fā)泡增大120～500％。這種發(fā)泡纖維素材料具有非常大的吸收沖擊力的能力，作為緩沖材料是十分有利的，而且該材料內(nèi)形成有無數(shù)的氣孔，又具有非常高的絕熱效果。該技術(shù)已申請了韓國專利(專利申請第94-4703號)。同時，因為上述所制的發(fā)泡纖維素緩沖絕熱材料內(nèi)形成無數(shù)氣孔，在自然條件下比普通的纖維素更易降解，所以不但可以避免產(chǎn)生公害問題，而且可以利用廢舊資源。這種材料既便在將來的綠色環(huán)境中也可適用，并作為一種所謂綠色制品(Green Product)，可廣泛用于出口商品的包裝附助材料。
在專利申請第94-4703號中，是使纖維素與粘結(jié)劑和發(fā)泡劑一起共同發(fā)泡，干燥制得纖維素材料，并利用該材料作緩沖絕熱材料。詳細(xì)地說，該技術(shù)是在水中將廢紙敲解，使纖維松散，進(jìn)行脫水使含水重量約為30％，然后將添加已溶于水的粘結(jié)劑的發(fā)泡劑到上述漿料中混合均勻，于約85℃下預(yù)熱，被預(yù)熱的混合物壓注到模具中，在270～300℃下進(jìn)行發(fā)泡，發(fā)泡后的具有一定形狀的制品于干燥爐內(nèi)進(jìn)行干燥制成發(fā)泡體。但是，上述制造的發(fā)泡體尚存在下述問題1.被預(yù)熱的纖維素混合物注入到模具中進(jìn)行加熱擠壓成形時，由于不能均勻地進(jìn)行加熱，至使發(fā)泡不均勻。
2.因此，該發(fā)泡體在發(fā)泡多的部分具有緩沖作用，而由熱傳導(dǎo)不好，沒有充分發(fā)泡的部分緩沖作用差，由于彈性體的彈性不均勻，很難用作包裝用的緩沖材料。
3.此外，上述不均勻發(fā)泡的發(fā)泡體在干燥過程中易引起變形，也很難用作緩沖材料。
為克服上述問題，本發(fā)明提供了一種改進(jìn)的制造發(fā)泡纖維素發(fā)泡體的方法。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明反復(fù)進(jìn)行研究提出了一種改進(jìn)的制造纖維素發(fā)泡體的方法。該方法是在微波爐中均勻地對纖維素進(jìn)行加熱，使其發(fā)泡，并保持干燥過程中也不變形，制造出性能優(yōu)良的緩沖絕熱材料。具體地說，本發(fā)明的制造方法如下述。
作為原料，本發(fā)明可以使用普通的纖維素或紙漿、廢紙作原料。在本發(fā)明中使用的粘結(jié)劑可以選用淀粉糊、羧甲基纖維素鈉、乙基纖維素、甲基纖維素、藻朊酸鈉、干酪素、明膠、聚乙烯醇(PVA)、聚醋酸乙烯酯(PVAC)或其它普通的水溶性粘接劑中1種或1種以上的混合物。粘結(jié)劑的使用量依粘結(jié)劑的種類和粘結(jié)力情況不同，通常為總重量的0.1～20％。
在本發(fā)明中使用常用的發(fā)泡劑進(jìn)行發(fā)泡，可作為發(fā)泡劑的有如偶氮甲酰胺(AzodicarbonamideADCA)，偶氮二甲酰胺(AzobisformideABFA)，偶氮二異丁腈(Azobisisobuty ronitrileALBN)，N，N′-二硝基次戊基甲胺(N，N′-dinitrosePentamethylene TetramineN，N′-DPT)，P-甲苯磺酰肼(P-ToluenesulfonglhgdrazideP-TSH)，P，P′-氧代二苯磺酰肼[P，P′-Oxybis(benzenesulfonylhydrazideP，P′-OBSH)]等有機發(fā)泡劑，如碳酸銨、碳酸氫鈉等無機發(fā)泡劑，可選擇1種以上上述物質(zhì)作發(fā)泡劑。發(fā)泡劑的使用量可為總重量的0.5～20％。
在本發(fā)明中將纖維素敲解，脫水后使用，脫水后纖維素中水分重量含量一般為20～30％，較好的為25％。這樣的纖維素較適宜的使用量為總重量的50～80％。
在本發(fā)明制造過程中，總水分含量為10～30％(重量)，較好的為25％(重量)。
在本發(fā)明中模具(monld)是非常重要的。在用微波進(jìn)行照射時模具不僅能很好承受微波照射，而且應(yīng)使微波能很好的透過，并一定能與形成的發(fā)泡體分離。這樣的模具材料最好用聚碳酸酯材質(zhì)，這種材質(zhì)制的模具具有良好的耐微波照射性和與發(fā)泡體的脫模性能。
此外，為增加上述的脫模性，在模具內(nèi)涂抹硅型脫模劑后再進(jìn)行充注過程，其效果更好。
其次，本發(fā)明利用微波爐進(jìn)行發(fā)泡的過程中為防止泄漏電波，應(yīng)在完全密閉的空間中進(jìn)行電波照射，并可設(shè)計成能使微波爐的入口和出口完全開放，制品通過輸送帶可自由出入，在該微波爐中，利用微波使發(fā)泡體均勻發(fā)泡。對發(fā)泡后的發(fā)泡體，不是使用一般的加熱方法(Heating Method)，而是在爐子的內(nèi)部設(shè)置正溫度系數(shù)材料P.T.C(Positive TemperatureCoefficianly Resistor)構(gòu)成的加熱元件，使?fàn)t內(nèi)部保持均一的溫度，較好的干燥溫度維持在50～100℃。
上述制造成的發(fā)泡體在盡可能不引起變形條件下存放。
下面對本發(fā)明的制造方法作更詳細(xì)地說明。
1.成漿工序(Pulping)可利用普通造紙工藝方法所用的紙漿，也可利用新聞紙、雜志、廢紙等含有纖維素的紙類混合，進(jìn)行成漿過程。在這個工序紙漿中不添加任何藥品。
2.脫水工序利用離心式脫水器，使成漿工序后廢紙中含水重量約為25％。
3.混合工序(Mixing)混合工序是在脫水后的原料中選擇上述的粘結(jié)劑和發(fā)泡劑進(jìn)行混合的過程。在這道工序中，使用粘結(jié)劑使纖維素間能連結(jié)，使用發(fā)泡劑使在纖維素間形成大量的氣孔，使材料具有緩沖性和絕熱性。
4.預(yù)熱工序(Pre-Heating)混合工序完成后，對完全混合好的原料進(jìn)行預(yù)熱。預(yù)熱過程對提高制品的脫模、發(fā)泡和干燥過程是必要的。
該預(yù)熱裝置是在油箱內(nèi)設(shè)置管道，混合后原料通過該管道完成預(yù)熱，預(yù)熱過程的溫度維持在50～100℃。
5.充注工序(Injection)充注工序是將上述處理后的原料投入模具的過程，該過程依制品的種類，所定制品的重量定重的進(jìn)行充注。在該過程中使用的模具為前述的由聚碳酸酯材質(zhì)制成，為增加脫模性可以使用硅型脫模劑。
6.微波照射工序(Microwave Oven)在該工序中，為防止電波泄漏，應(yīng)在完全密閉的空間中進(jìn)行微波照射。微波爐的入口和出口可完全開放，制品通過輸送帶能自由地進(jìn)入。
7.干燥工序(Drying)該工序中不使用一般的加熱方法，而是在于燥爐的內(nèi)部設(shè)置P.T.C加熱元件，均勻地維持其內(nèi)部的溫度，較好的干燥溫度維持在50～100℃。
8.存放(Storage)上述制造成的制品，在盡可能不引起制品變形條件下進(jìn)行存放。
下面為本發(fā)明的較佳實施例，并通過實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)地說明。
實施例1取廢紙1Kg于600ml水中敲解松制，敲解后的紙漿進(jìn)行脫水，使含水重量約為25％。另取明膠20g于約60℃水中溶解成重量濃度約為30的明膠液，取羧甲基纖維素鈉(Na.CMC)約20g于水中溶解成重量濃度為30％的NaCMC溶液，將明膠和NaCMC溶液混合，在混合液中加入作為發(fā)泡劑的約100g偶氮二異丁腈(AIBN)，再加入上述敲解、脫水后的廢紙漿混合均勻，于約95℃下進(jìn)行預(yù)熱。預(yù)熱后的混合物充入在構(gòu)成一定形狀的聚碳酸酯模具中，注入預(yù)熱混合物的模具放入微波爐內(nèi)，進(jìn)行微波照射，使均勻地發(fā)泡。發(fā)泡后的發(fā)泡體由模具中取出，于設(shè)置P.T.C加熱元件的干燥爐內(nèi)維持內(nèi)部溫度為70±5℃下進(jìn)行干燥，制造出本發(fā)明的制品。
實施例2與實施例1相同，但預(yù)熱預(yù)混物是充注到涂有脫模劑的聚碳酸酯模具中，微波爐的入口和出口開放，在運動的輸送帶上放置模具，進(jìn)行微波照射，使均勻地進(jìn)行發(fā)泡，其后按實施例1的方法進(jìn)行干燥制得發(fā)泡體。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)泡纖維素緩沖絕熱材料的制造方法，其特征是按下過程纖維素或廢紙在水中進(jìn)行敲解，脫水，使其水分重量含量約為25％，該物料與粘結(jié)劑和發(fā)泡劑共混合成預(yù)混物，再于50～100℃下對預(yù)混物進(jìn)行預(yù)熱，并充注到模具中，進(jìn)行微波照射使混合物均勻發(fā)泡，發(fā)泡體利用P.T.C加熱元件維持爐內(nèi)溫度為50～100℃下進(jìn)行干燥制成發(fā)泡的纖維素發(fā)泡體。
2.按照權(quán)利要求1所述的制造方法，其特征是所使用的模具為由聚碳酸酯材質(zhì)制造的模具；所謂粘結(jié)劑選用淀粉糊、羧甲基纖維素鈉、乙基纖維素、甲基纖維素、藻朊酸鈉、于酪素、明膠、聚乙烯醇(PVA)或聚醋酸乙烯酯(PVAC)中1種以上的混合物；所謂發(fā)泡劑為由偶氮甲酰胺(ADCA)，偶氮二甲酰胺(ABFA)，偶氮二異丁腈(ALBN)，N，N′-二硝基次戊基甲胺(N，N′-DPT)，P-甲苯磺酰肼(P-TSH)，P，P′-氧代二苯磺酰肼(P，P′-OBSH)，碳酸銨或碳酸氫鈉中選擇1種以上作發(fā)泡劑。
3.按照權(quán)利要求1或2中所述的制造方法，其特征是在模具內(nèi)涂抹硅型脫模劑然后再進(jìn)行充注預(yù)熱后混合物。
全文摘要
一種發(fā)泡纖維素緩沖絕熱材料的制造方法是按下過程:纖維素或廢紙在水中進(jìn)行敲解,脫水,使其水分重量含量約為25%,該物料與粘結(jié)劑和發(fā)泡劑共混合成預(yù)混物,再于50～100℃下對預(yù)混物進(jìn)行預(yù)熱,并充注到模具中,進(jìn)行微波照射使混合物均勻發(fā)泡,發(fā)泡體利用P.T.C加熱元件維持爐內(nèi)溫度為50～100℃下進(jìn)行干燥制成發(fā)泡的纖維素發(fā)泡體。該方法可以制造出發(fā)泡均充的發(fā)泡纖維素,該發(fā)泡纖維素作為緩沖絕熱材料具有優(yōu)良的緩沖絕熱性能。
文檔編號B29K105/04GK1201729SQ9711647
公開日1998年12月16日 申請日期1997年9月22日 優(yōu)先權(quán)日1997年6月10日
發(fā)明者許邦旭, 樸裕秉 申請人:大元佩普蒂福姆株式會社