制造可模塑产品的模塑混合物制造技术

本发明专利技术涉及制造模塑产品的模塑混合物。该混合物包括（ｉ）４０～６０ｗｔ％的植物纤维片，及任选地与加入的淀粉结合；及（ｉｉ）１０～５５ｗｔ％的水和３～１０ｗｔ％的一种或多种水溶性的结合剂或粘合剂；加入的淀粉量为０～１０ｗｔ％，优选为０～２ｗｔ％或２～１０ｗｔ％。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及制造可模塑产品的模塑混合物。更具体地说，本专利技术涉及从植物纤维制造产品的模塑混合物。尽管如下的讨论涉及模塑混合物适合于模塑产品例如容器、防护包装和减震包装，应理解同样的原则适合于根据本专利技术从植物材料制造的任何产品包括桌布、杯子、外带食品容器、隔离物、填充材料、高尔夫球座及含有平面件或容器的所有产品。使用本专利技术的模塑混合物形成的产品可以是任何方便的形状及可以任选地包括隔离物或突出物。目前使用的许多产品由塑料、石油基衍生物或天然木材制造。塑料材料不能降解，而且不能被有效地处理。这样的材料可以收集并通常进行回收。但是，回收不能完全解决由许多塑料制品引起的环境问题，因为这些化合物的分解将有害气体释放到大气中。不能回收的塑料制品导致土地和水的污染引起对环境不可恢复的破坏。木材基产品例如纸箱和纸浆包装导致采伐森林。尽管处理纸产品对环境没有直接的有害影响，但是由于制造纸产品需要木材片的采伐森林引起臭氧层的耗尽，其同样对环境是有害的。重新造林至少需要15年的时间，在恢复期间损害的生态影响得不到补偿，甚至是在很长的时间内。而且，一些纸产品例如纸杯含有非生物降解的涂层，其可引起进一步的生态破坏。这些不利的环境和生态影响是由处理大量的废物引起的，从而产生一种用替代材料生产这些产品的需求，优选使用从生物可降解和/或容易再生的原料得到的材料制造。尽管生物可降解材料可以得到，但是以前熟知的材料不能作为一些塑料产品的替代物。已经熟知的方法是通过将松散的材料结合在一起形成产品。例如，纸板或刨花板是通过压缩和粘合的方法制造的。但是，从纸板制造有形状的制品不太方便。有一种使用可降解材料例如植物纤维通过热发泡形成产品的方法。在该方法中，使用蒸汽加热原料，主要是淀粉，这样淀粉膨胀与相邻的淀粉分子结合到一起。当淀粉在有水分存在下加热时，其膨胀并在产品中产生许多小的气穴。该产品主要由淀粉组成，因此当其与液体例如水接触时产品可非常快地降解或崩解。结果，由于其一旦与液体接触即开始降解，该产品不能用防水材料涂布。现有技术的热发泡依赖于材料形成泡沫从而使材料进入容器中成型。这样的成型产品是柔软的而且呈“垫状”，因此不耐用，没有足够的强度抵抗硬碰。因此，通过这样的方法制造的产品受到了限制。该方法的另一个问题产品的成本。使用的方法非常昂贵，有限的应用不能形成批量生产以使生产线具有成本效益性。我们注意到一系列现有技术美国专利，Andersen和Hodson专利技术的并转让给E.Khashoggi Industries，LLC的US 5,662,731；5,783,126；5,868,824和6,030,673(Khashoggi专利)，这些美国专利全部涉及制造模塑制品。但是，所有Khashoggi专利教导加入至少10wt％的淀粉，通常使用的范围为10～80wt％。例如，Khashoggi US专利5,783,126教导优选的淀粉含量为30～70％，由于淀粉基粘合剂的成本相对高导致一些问题，而且需要额外的时间和能量用以除去溶剂。Khashoggi因此教导加入无机填充剂或凝聚剂。Khashoggi专利也教导加入相对高含量的无机填充剂，通常的无机凝聚剂含量大于20wt％。本专利技术发现如Khashoggi专利教导加入高含量的淀粉和无机凝聚剂时导致高成本，而且易于在模塑产品中形成许多小空穴。空穴的形成也易造成结构强度很低的“垫状”结构。本申请已经发现，与Khashoggi专利教导相反，在低的淀粉含量或甚至在不需加入淀粉或不加入无机凝聚剂的情况下，可以制造满意的具有明显结构整体性的模塑产品。根据本专利技术的另一方面，提供用于模塑产品的模塑混合物，包括(i)40～60wt％的植物纤维片，任选地与0～2wt％加入的淀粉结合；及(ii)10～55wt％的水和3～10wt％的一种或多种水溶性结合剂或粘合剂。根据本专利技术的又一个方面，提供用于模塑产品的模塑混合物，包括(i)40～60wt％的植物纤维片，任选地与2～10wt％加入的淀粉结合；及(ii)10～55wt％的水和3～10wt％的一种或多种水溶性结合剂或粘合剂。根据本专利技术的又一个方面，提供用于模塑产品的模塑混合物，包括(i)40～60wt％的植物纤维片，任选地与约2～10wt％加入的淀粉结合；及(ii)10～55wt％的水和3～10wt％的一种或多种水溶性和生物可降解的结合剂或粘合剂。本专利技术的模塑混合物适合于本领域普通技术人员熟知的大量的模塑方法。也发现模塑混合物适合于如下新颖的本领域普通技术人员不熟悉的模塑方法，该方法包括如下步骤(a)制备本专利技术的模塑混合物；(b)将混合物倒入模中，所述的模的温度为至少60℃；(c)将模中的混合物在15～60℃的温度和1000～7000PSI的压力下处理一段时间，这样混合物中的部分水转化为蒸汽，使混合物保持在可塑状态下填充到模中；(d)降低压力这样蒸汽继续在模中形成而不引起爆炸，同时将混合物保持在可塑的状态；(e)提高温度和压力到100～200℃和500～1500PSI；(f)移去蒸汽或使蒸汽逃逸直到模塑的产品基本上干燥；(g)从模中移去基本上干燥的模塑产品。该新颖的方法适合于本专利技术的模塑混合物，进一步包括如下步骤(h)用一种或多种粘合剂至少部分涂布模塑产品；及(i)加热涂布的模塑产品以基本上干燥和固化涂层。通常蒸汽的作用迫使混合物在整个模中分布。于是任何多余的固体材料将由于蒸汽的作用被迫离开模。一旦蒸汽作用使混合物铺敷在整个模中，蒸汽将移去或通过间隙或阀逃逸。没有蒸汽的作用，混合物中的固体不能铺敷到整个模中，而且最后在模底部被压缩，在上述情况下，混合物不再在处于容易可塑的状态。优选上述的新颖方法进一步包括在步骤(h)中涂布产品前修整产品边缘的步骤。通常，使用修边机进行这样的修整。在本专利技术的范围内也可以使用其他修整方法包括磨光和/或砂磨产品的边缘。由于混合物中的主要组分是植物纤维，所述的纤维通过粘合剂结合在一起，所述的粘合剂当其固化时变硬，一经接触液体固化的产品不会立即崩解。根据产品的密度(和因此产品的孔隙率)，产品经最短的10分钟，之后开始崩解，可能持续长达一小时。产品的密度取决于在产品形成期间施加的压力。因此，产品具有足够的耐液体性以抵抗用防水剂或装饰材料的处理。由模塑混合物形成的固化产品可用防水材料或装饰材料进一步处理。植物纤维可来自任何来源。例如，适合的植物纤维选自稻杆、麦杆、甘蔗、玉米叶、香蕉叶、谷类作物、根、草、花、回收纸或其组合。纤维的尺寸影响成品的质地。成品的必要条件表明了所需要纤维的尺寸。例如，桌布需要强度和平坦，这样可使用比在较小或曲线物品例如杯使用的纤维片更大更长的纤维片。优选在组合物和方法中使用的植物纤维片为0.1mm～5mm。更优选，长度为1mm～2mm。但是可以使用磨碎的小于1mm例如粉末的植物纤维。用于结合纤维的结合剂或粘合剂是水溶性的，而且优选是环境友好的。优选，不使用非生物降解塑料或合成聚合物，这样该方法可提供可生物降解的产品，尽管应理解在最终的产品不需要生物降解的情况下，结合剂或粘合剂的生物可降解性是不必要的。优选，使用水基可生物降解粘合剂这样最终产品是可生物降解的。优选，乳胶型粘合剂例如氯丁乳胶可用于本专利技术中。优选，本专利技术使用的任本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于模塑产品的模塑混合物，包括：（ｉ）４０～６０ｗｔ％的植物纤维片，任选地与约０～１０ｗｔ％的淀粉结合；及（ｉｉ）１０～５５ｗｔ％的水和３～１０ｗｔ％的一种或多种水溶性结合剂或粘合剂。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：朱添华，
申请(专利权)人：朱添华，
类型：发明
国别省市：SG[新加坡]