来自气流成网坯件的可再循环利用3D成形产品制造技术

3D成形产品(20)通过对气流成网坯件(10)热压而形成，该气流成网坯件(10)包含浓度为按气流成网坯件的重量计至少70％的天然纤维以及浓度在按气流成网坯件的重量计2.5至多至30％的区间内选择的热塑性聚合物粘合剂。3D成形产品(20)在再制浆工艺中是可再循环利用的。热塑性聚合物粘合剂的至少一部分在再制浆工艺的再制浆温度下是水溶性的。3D成形产品(20)是由发泡聚合物制成的塑料3D成形产品的环境友好的替代品，并且可在现有的再循环利用方案中再循环利用。中再循环利用。中再循环利用。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】来自气流成网坯件的可再循环利用3D成形产品


[0001]本专利技术实施方案一般地涉及三维(3D)成形产品，并且特别是可在再制浆工艺中再循环利用的3D成形产品，以及用于生产此类3D成形产品的方法和气流成网坯件。

技术介绍

[0002]随着对环境和人为诱发的气候变化的意识不断增长，一次性使用塑料物品和产品的使用已经越来越受到质疑。然而，尽管有这种担忧，随着过去十年的生活方式和消费者习惯的新趋势，这些物品和产品的使用已经大幅增长。对此的原因之一是越来越多的货物运输到世界各地，并且这些货物需要抵御冲击或震动和/或极端温度。保护货物的常见方式是包括缓冲和/或隔离元件或产品，如包装中合适形式的插入物(inserts，嵌件)。这些可由不同的材料制成，但典型地由发泡聚合物制成，其中膨胀聚苯乙烯(EPS)是迄今为止最便宜且最常见的。在一些情况下，整个包装可由EPS制成。一个实例是用于必须在规定温度区间内保存的食品(如冷食，例如鱼，或热食，例如即食餐)的运输箱。然而，EPS是最受质疑的塑料材料之一，并且许多品牌所有者正在为这些包装应用寻求更加可持续的解决方案。许多国家也已经开始针对一次性使用的塑料物品和产品采取立法行为，这增加了寻求替代解决方案的压力。
[0003]现今存在聚合物产品的更为可持续的替代品，如通过称为浆(pulp，纸浆)模塑的工艺所制造的插入物，其中将纤维悬浮液通过真空抽吸到丝网模具(wire mold)上。用于形成这样的插入物和针对不同类型的一次性使用塑料物品和产品的其他替换品的另一种技术在美国专利申请No.2010/0190020、欧洲专利No.1 446 286和国际申请No.2014/142714中有所描述，该技术涉及将通过称作气流成网的工艺所生产的多孔纤维垫采用匹配的刚性模具或者通过膜模塑热压成3D结构。
[0004]美国专利申请No.2010/0190020、欧洲专利No.1 446 286和国际申请No.2014/142714中所描述的方法中的粘合剂的存在从再循环利用角度提出了若干挑战。粘合剂被制备成对气流成网坯件中的纤维素和/或木质纤维素纤维具有极好的附着。它们在水中也具有极低的溶解度。因此，当在再制浆工艺中在水中剪切时，粘合剂阻止3D结构有效崩解成单一浆纤维。此外，粘合剂可能在再制浆工艺中留下发粘杂质，通常称为“胶粘物(stickies)”，这严重限制了从再制浆工艺获取的再循环利用浆的可用性。

技术实现思路

[0005]一个目的是提供可再循环利用的3D成形产品以及用于制造这种3D成形产品的方法。
[0006]一个特定目的是提供可在再制浆工艺中再循环利用的这种3D成形产品。
[0007]这些和其它目的通过本专利技术的实施方案得到满足。
[0008]本专利技术在独立权利要求中进行限定。本专利技术的其他实施方案在从属权利要求中进行限定。
[0009]本专利技术的一个方面涉及一种3D成形产品。3D成形产品通过对气流成网坯件热压形成，该气流成网坯件包含浓度为按气流成网坯件的重量计至少70％的天然纤维以及浓度在按气流成网坯件的重量计2.5至多至30％的区间内选择的热塑性聚合物粘合剂。3D成形产品在再制浆工艺中是可再循环利用的。热塑性聚合物粘合剂的至少一部分在再制浆工艺的再制浆温度下是水溶性的。
[0010]本专利技术的另一方面涉及一种被配置用于热压成3D成形产品的气流成网坯件。气流成网坯件包含浓度为按气流成网坯件的重量计至少70％的天然纤维。气流成网坯件包含浓度在按气流成网坯件的重量计2.5至多至30％的区间内选择的热塑性聚合物粘合剂。气流成网坯件在再制浆工艺中是可再循环利用的，并且热塑性聚合物粘合剂的至少一部分在再制浆工艺的再制浆温度下是水溶性的。
[0011]本专利技术的另一方面涉及一种用于制造3D成形产品的方法。该方法包括将阳模工具(male tool)热压到根据以上的气流成网坯件中，或者在阳模工具与阴模工具(female tool)之间热压根据以上的气流成网坯件。
[0012]本专利技术的3D成形产品可用作由聚合物(例如膨胀聚苯乙烯)制成的相应3D成形产品和塑料餐具的更加环境友好的替换品。3D成形产品在再制浆过程中是可再循环利用的，因此可在现有的再循环利用方案中再循环利用。
附图说明
[0013]通过结合附图参考以下描述，可以最好地理解实施方案及其其他目的和优点，其中：
[0014]图1是3D成形产品的横截面的例示性实施方案；
[0015]图2示意性地示出了在3D成形产品的不同部分中具有不同密度的图1中的3D成形产品；
[0016]图3示意性地示出了在阳模工具接合气流成网坯件以产生腔体之前，对气流成网坯件热压以形成图1所显示的3D成形产品；
[0017]图4示意性地示出了在阳模工具接合气流成网坯件时，对气流成网坯件热压以形成图1所显示的3D成形产品；
[0018]图5是根据一个实施方案的阳模工具和阴模工具的示意图，它们被配置成用于对气流成网坯件热压以形成3D成形产品；
[0019]图6是示出根据一个实施方案的用于制造3D成形产品的方法的流程图；以及
[0020]图7是匙(spoon，勺子)形式的硬压的3D成形产品的例示性实施方案。
具体实施方式
[0021]本专利技术实施方案一般地涉及三维(3D)成形产品，并且特别是可在再制浆工艺中再循环利用的3D成形产品，以及用于生产此类3D成形产品的方法和气流成网坯件。
[0022]本专利技术实施方案的3D成形产品可用作由传统发泡聚合物(例如膨胀聚苯乙烯(EPS))制成的相应3D成形产品的环境友好的替换品。美国专利申请No.2010/0190020、欧洲专利No.1 446 286和国际申请No.2014/142714中已经提出了聚合物产品的更可持续的替代品，其涉及将通过称作气流成网的工艺所生产的多孔纤维垫(气流成网坯件)采用匹配的
刚性模具或者通过膜模塑热压成3D结构。然而，以上所提及的文献中所生产的3D成形产品难以在现有再循环利用方案中再循环利用。这是由于在气流成网坯件中存在粘合剂。这些粘合剂被制备成对气流成网坯件中的纤维素和/或木质纤维素纤维具有极好的附着。它们在水中也具有极低的溶解度。因此，当在再制浆工艺中在水中剪切时，粘合剂阻止3D成形产品有效崩解成单一浆纤维。此外，粘合剂可能在再制浆工艺中留下发粘杂质，通常称为“胶粘物”，这严重限制了从再制浆工艺获取的再循环利用浆的可用性。
[0023]本专利技术涉及在再制浆工艺中可再循环利用的3D成形产品。因此，当在再制浆工艺中用水剪切时，3D成形产品可再制浆成单独的纤维。这意味着本专利技术的3D成形产品可以在现有的再循环利用方案中再循环利用。
[0024]一般来讲，如果气流成网坯件和由其制成的3D成形产品可在用于该特定目的的开松机(opener)中崩解，则气流成网坯件和由其制成的3D成形产品可被再循环利用，并且在可能添加额外粘合剂的情况下再次运行(run through)气流成网工艺。这实际上仅对本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.三维(3D)成形产品(20)，其中3D成形产品(20)通过对气流成网坯件(10)热压而形成，所述气流成网坯件(10)包含浓度为按所述气流成网坯件(10)的重量计至少70％的天然纤维以及浓度在按所述气流成网坯件(10)的重量计2.5至多至30％的区间内选择的热塑性聚合物粘合剂；所述3D成形产品(20)在再制浆工艺中是可再循环利用的；并且所述热塑性聚合物粘合剂的至少一部分在所述再制浆工艺的再制浆温度下是水溶性的。2.根据权利要求1所述的3D成形产品，其中所述3D成形产品(20)可根据PTS
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方法PTS
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RH 021/97再浆化。3.根据权利要求1或2所述的3D成形产品，其中所述3D成形产品(20)的任何未分散残余物在所述再制浆工艺中在崩解机中用水剪切20分钟时对应于所述3D成形产品(20)的重量的小于50％(重量/重量)，优选地小于20％(重量/重量)。4.根据权利要求1至3中任一项所述的3D成形产品，其中所述热塑性聚合物粘合剂的至少一部分在选自20℃至100℃的区间内，优选地在30℃至90℃的区间内，并且更优选地在30℃至70℃的区间内的温度下是水溶性的。5.根据权利要求1至4中任一项所述的3D成形产品，其中所述热塑性聚合物粘合剂或其至少一部分具有不超过所述天然纤维的降解温度的软化点。6.根据权利要求1至5中任一项所述的3D成形产品，其中所述热塑性聚合物粘合剂是或者包含热塑性聚合物纤维，所述热塑性聚合物纤维选自单组分热塑性聚合物纤维、双组分热塑性聚合物纤维以及它们的组合；所述单组分热塑性聚合物纤维在所述再制浆温度下是水溶性的；并且所述双组分热塑性聚合物纤维的至少鞘组分在所述再制浆温度下是水溶性的。7.根据权利要求6所述的3D成形产品，其中所述热塑性聚合物粘合剂是或者包含双组分聚合物纤维，所述双组分聚合物纤维包含：芯组分，所述芯组分由熔融温度高于在所述气流成网坯件(10)的热压期间加热所述气流成网坯件(10)的温度的材料制成；以及鞘组分，所述鞘组分由熔融温度低于在所述气流成网坯件(10)的热压期间加热所述气流成网坯件(10)的温度的材料制成。8.根据权利要求6或7所述的3D成形产品，其中所述热塑性聚合物粘合剂是或者包含单组分热塑性聚合物纤维，所述单组分热塑性聚合物纤维由以下项制成：i)选自聚乙烯醇(PVA)、聚乙二醇(PEG)、聚(2
‑
乙基
‑2‑
噁唑啉)(PEOX)、聚乙烯醚(PVE)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚丙烯酸(PAA)、聚甲基丙烯酸(PMAA)、它们的共聚物和它们的混合物的材料，以及ii)任选地一种或多种添加剂。9.根据权利要求6至8中任一项所述的3D成形产品，其中所述热塑性聚合物粘合剂是或者包含双组分热塑性聚合物纤维，所述双组分热塑性聚合物纤维包含：芯组分，所述芯组分由以下项制成：i)选自聚乙烯醇(PVA)、聚乙二醇(PEG)、聚(2
‑
乙基
‑2‑
噁唑啉)(PEOX)、聚乙烯醚(PVE)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚丙烯酸(PAA)、聚甲基丙烯酸(PMMA)、它们的共聚物和它们的混合物的材料，以及ii)任选地一种或多种添加剂；以及鞘组分，所述鞘组分由以下项制成：i)选自PVA、PEG、PEOX、PVE、PVP、PAA、PMAA、它们的
共聚物和它们的混合物的材料，以及ii)任选地一种或多种添加剂。10.根据权利要求6至9中任一项所述的3D成形产品，其中所述热塑性聚合物粘合剂是或者包含双组分热塑性聚合物纤维，所述双组分热塑性聚合物纤维包含：芯组分，所述芯组分由以下项制成：i)选自聚乙烯(PE)、乙烯丙烯酸共聚物(EAA)、乙烯
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乙酸乙烯酯(EVA)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)、聚琥珀酸丁二醇酯(PBS)、聚乳酸(PLA)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚己内酯(PCL)、它们的共聚物和它们的混合物的材料，以及ii)任选地一种或多种添加剂；以及鞘组分，所述鞘组分由以下项制成：i)选自聚乙烯醇(PVA)、聚乙二醇(PEG)、聚(2
‑
乙基
‑2‑
噁唑啉)(PEOX)、聚乙烯醚(PVE)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚丙烯酸(PAA)、聚甲基丙烯酸(PMAA)、它们的共聚物和它们的混合物的材料，以及ii)任选地一种或多种添加剂。11.根据权利要求1至10中任一项所述的3D成形产品，其中所述热塑性聚合物粘合剂是或者包含热塑性聚合物粉末，所述热塑性聚合物粉末由以下项制成：i)选自聚乙烯醇(PVA)、聚乙二醇(PEG)、聚(2
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乙基
‑2‑
噁唑啉)(PEOX)、聚乙烯醚(PVE)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚丙烯酸(PAA)、聚甲基丙烯酸(PMAA)、它们的共聚物和它们的混合物的材料，以及ii)任选地一种或多种添加剂。12.根据权利要求1至11中任一项所述的3D成形产品，其中所述天然纤维是木纤维，优选地纤维素和/或木质纤维素纤维，并且更优选地通过软木和/或硬木的化学、机械和/或化学
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机械制浆生产的纤维素和/或木质纤维素浆纤维。13.根据权利要求12所述的3D成形产品，其中所述天然纤维是选自以下形式的纤维素和/或木质纤维素浆纤维：硫酸盐浆、亚硫酸盐浆、热磨机械浆(TMP)、高温热磨机械浆(HTMP)、旨在用于中密度纤维板的机械纤维(MDF
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纤维)、化学
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热磨机械浆(CTMP)、高温化学
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热磨机械浆(HTCTMP)，以及它们的组合。14.根据权利要求1至13中任一项所述的3D成形产品，其中所述3D成形产品20具有在15至240kg/m3的区间内，优选地在15至200kg/m3的区间内，更优选地在15至150kg/m3的区间内，如在15至100kg/m3的区间内选择的密度。15.根据权利要求1至14中任一项所述的3D成形产品，其中所述3D成形产品(20)包含至少一个表面(21，23)，所述至少一个表面(21，23)被热密封以抑制从所述至少一个表面(21，23)脱绒。16.根据权利要求1至15中任一项所述的3D成形产品，其中所述3D成形产品(20)包含至少一个涂...

【专利技术属性】
技术研发人员：M托恩布洛姆，
申请(专利权)人：斯道拉恩索公司，
类型：发明
国别省市：