專利名稱：維生素物質(zhì)發(fā)泡的緩沖絕熱材料及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用纖維素物質(zhì)發(fā)泡的緩沖絕熱材料及其制造方法。
在商品包裝中，緩沖材料是為防止搬運(yùn)及保存中商品破損及變形所必需使用的重要的附帶材料。
這些緩沖材料其本身必需具有彈性或吸收沖擊的性質(zhì)。
以往作為這些緩沖材料是使用塑料物質(zhì)發(fā)泡的，例如聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、乙烯硝酸乙烯共聚物(EVA)、聚苯乙烯(PS)、改性EVA、軟質(zhì)PVC、戊氧(パノキシ)樹脂、丁二烯樹脂等通用塑料物質(zhì)發(fā)泡得到的發(fā)泡塑料物質(zhì)；及利用天然橡膠、SBR系橡膠、苯乙烯-丁二烯系熱可塑性橡膠、丁二烯橡膠(BR)、異戊二烯橡膠(IR)、乙丙共聚橡膠(EMP)、聚氯丙烯橡膠(CR)、丁基橡膠(IIR)、氨酯橡膠、硅橡膠、丙烯酸橡膠、氯磺酸化苯乙烯橡膠、氯化聚乙烯橡膠、表氯醇橡膠、氧化丙烯橡膠、乙烯硝酸乙烯橡膠、熱可塑性橡膠等的彈性體本身或夾雜異物發(fā)泡得到的緩沖材料。
其中，大多使用價(jià)廉的聚乙烯發(fā)泡體和/或苯乙烯發(fā)泡體。
這些塑料物質(zhì)和/或橡膠物質(zhì)作為緩沖材料，其特性是優(yōu)良的，但這些物質(zhì)在自然環(huán)境下不易分解，引起環(huán)境公害，特別是這些物質(zhì)在燃燒時(shí)產(chǎn)生有毒的氣體，所以在發(fā)達(dá)國(guó)家內(nèi)已經(jīng)禁止使用這些塑料發(fā)泡體和/或天然或合成橡膠的合成材料，將來(lái)在綠色環(huán)境下，在全世界不得不限制其使用。
另外，為了解決這些問(wèn)題，也可將紙漿或纖維素物質(zhì)等直接成形作成緩沖材料使用。
但是，這樣的緩沖材料，其沖擊吸收力低，不能成功地起到緩沖材料的作用，所以其使用受到了限制。
由這些纖維素物質(zhì)作成的緩沖材料，有如下的專利。
US Patent No.5230943公開了可自由流動(dòng)的襯墊包裝材料，它是由非平面的盤式形狀構(gòu)成。
US Patent No.4937131公開了一種撓性、緩沖襯板，它是根據(jù)轉(zhuǎn)化機(jī)理，由卷片材料如生物降解紙而生產(chǎn)的。
US Patent No.5312665公開了一種松散的填充材料，它包括了多個(gè)獨(dú)立的包裝部件，每個(gè)包裝部件至少包括二個(gè)紙環(huán)，這些紙環(huán)分別連接在它們的外表面上。
US Patent No.5308677公開了一種包裝填料，它包括一個(gè)具有一個(gè)帶拱形的平底面或者是其截面的幾何形狀帶有倒拱形的突出面，該突出面連接到帶有一個(gè)缺口或許多缺口的底面上。
US Patent No.5173352公開了一種彈性包裝產(chǎn)品，它由很多狹窄細(xì)長(zhǎng)的紙片制成；紙材料本身具有天然的彈性；并且每個(gè)紙片帶有許多相互對(duì)折的部分，從而使其形成一種縱向可壓縮的自然彈性元件。
US Patent No.5151312公開了輕型的nin-套形包裝花生部件，它是由可回收的報(bào)紙模壓的中空成型物，其ghin壁殼是一個(gè)帶有凸緣和孔的杯形，并且是雙層套壁整體模壓成形。
US Patent No.5213867公開了由紙作成的四面體松散填充包裝產(chǎn)呂。
US Patent No.4566831公開了吸收震動(dòng)的襯墊裝置，它是一個(gè)密封的外套，該外套含有已經(jīng)過(guò)降溫處理的木質(zhì)顆粒填料。
US Patent No.4109040公開了緩沖墊料產(chǎn)品，它是由相對(duì)致密性質(zhì)的片狀包裝材料(如紙)制成的卷筒而構(gòu)成。
但是，用紙漿和/或廢紙(紙屑)樣的纖維素物質(zhì)直接發(fā)泡制造的具有緩沖及絕熱效果的緩沖材料迄今還未開發(fā)出來(lái)。
本發(fā)明者們經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間反復(fù)研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，將廢報(bào)紙和/或其他的廢紙，或紙漿類的纖維素物質(zhì)與通常的發(fā)泡劑及通常的水溶性粘結(jié)劑一起進(jìn)行濕式發(fā)泡然后干燥時(shí)，可發(fā)泡到原來(lái)的纖維素物質(zhì)體積的20-500％左右，由于這樣發(fā)泡的發(fā)泡纖維素其吸收沖擊能力極大，所以作為緩沖材料是極其有用的，而且由于內(nèi)部形成無(wú)數(shù)氣孔，其絕熱效果也極佳，從而完成了本發(fā)明。
另外，利用這些纖維素物質(zhì)制造的緩沖絕熱材料不僅具有極佳的緩沖及絕熱效果，而且由于在其內(nèi)部形成無(wú)數(shù)氣孔，不僅在大自然中比通常的纖維素物質(zhì)分解快得多，不會(huì)引起公害問(wèn)題，而且可以通過(guò)廢資源的再生及利用而防止公害，這也適合于烏拉圭回合所提出的作為綠色制品(Green Product)的輸出商品的包裝輔助材料，而被廣泛地使用。
因此，本發(fā)明的目的在于提供將纖維素物質(zhì)與粘合劑及發(fā)泡劑一起發(fā)泡成規(guī)定的適當(dāng)容積，進(jìn)行干燥而得到的，利用纖維素物質(zhì)制成的緩沖、絕熱材料。
本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供將纖維素物質(zhì)與粘合劑及發(fā)泡劑一起發(fā)泡，干燥后，利用纖維素物質(zhì)制造緩沖、絕熱材料的方法。
作為本發(fā)明可以使用的纖維素物質(zhì)是指紙漿、廢紙及其他通常的纖維素物質(zhì)。
作為本發(fā)明使用的粘合劑，可以使用淀粉糊料、羧甲基纖維素鈉、乙基纖維素、甲基纖維素、藻朊酸鈉、酪朊、明膠、聚乙烯醇(PVA)、聚醋酸乙烯酯及其他通常的水溶性粘合劑1種或2種以上混合后進(jìn)行使用。
這些粘合劑的使用量，可以按照粘合劑的種類、粘結(jié)力而不同，但通常可以使用0.1-20％(重量)。
在本發(fā)明中，使用通常的發(fā)泡劑發(fā)泡。作為發(fā)泡劑可使用偶氮二酰胺(Azodicarbonamide；ADCA)、偶氮二甲酰胺(Azobisfor-mamide；ABFA)、偶氮二異丁腈(Azobisisobutyronitrile；AIBN)、二硝基五亞甲基四胺(N、N-dinitroso Pentamethylene Te-tramine；DPT)，對(duì)甲苯磺酰肼(P-Toluenesulfonylhydrazide；TAH)、P、P′-氧雙(苯磺酰肼)；P、P′-oxybis(benzenesul-fonylbydrazide；OBSH)等類的有機(jī)發(fā)泡劑、碳酸銨、碳酸氫鈉等的無(wú)機(jī)發(fā)泡劑。
這些發(fā)泡劑的使用量，使用總重量的0.5-20％(重量)。纖維素物質(zhì)可以直接使用，廢紙時(shí)，要除去雜質(zhì)，將其固解后脫水使用。脫水后的水含量大致為30％左右。該廢約使用率為50-80％(重量)。
在制造工序中的水含量為10-30％(重量)。
以下說(shuō)明名工序。
1.紙漿工序(使用廢紙時(shí))將各種廢紙與水一起進(jìn)行粉碎，制造紙漿工序。
使用紙漿時(shí)可直接使用，可以省略此工序。
2.過(guò)濾工序(使用廢紙時(shí))從第一工序中制造的紙漿除去各種雜質(zhì)(聚乙烯等的各種塑料物質(zhì)、鐵粉、土或砂中的雜質(zhì))的工序、使用紙漿時(shí)，可省略該工序。
3.整定(Definer)工序?qū)⒌?工序得到的紙漿制成更微細(xì)的纖維素的工序。根據(jù)使用的廢紙，也可省略該工序。
4.脫水工序?qū)⒌?工序得到的(省略第3工序時(shí))或在第3工序得到的物質(zhì)用脫水機(jī)進(jìn)行脫水，用通常的脫水機(jī)脫水到水含量為10-30％(重量)。
5.混合工序?qū)⒌?工序得到的，或純粹的紙漿，與水溶性粘合劑、發(fā)泡劑或按照需要加入水后一起混合。
6.予熱工序?qū)⒌?工序得到的混合物予熱到約30-90℃。(發(fā)泡劑使用碳酸銨時(shí)，在低溫下予熱、使用分解溫度較高的發(fā)泡劑時(shí)，在高溫下予熱)。
7.成形及2次發(fā)泡工序?qū)⒌?工序得到的予熱的混合物放到規(guī)定的模型中，在約70-150℃下加熱，成形及發(fā)泡。使用分解溫度低的碳酸銨作為發(fā)泡劑時(shí)，使其在低溫下發(fā)泡。
8.干燥工序?qū)⒌?工序得到的成形或發(fā)泡的物質(zhì)進(jìn)行干燥，制成發(fā)泡劑。
以下用實(shí)施例更詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明。
實(shí)施例1將1kg廢紙，加入到約600ml水中，使其固解。從固解了的廢紙中，除去各種雜質(zhì)，進(jìn)行脫水，使其水含一達(dá)到約30％(重量)。
另一方面，將明膠約20g溶解到約60℃水中，作成約30％(重量)的濃度。將約2g的羧甲基纖維素鈉(納CMC)溶解于水中，作成約3％(重量)的濃度。將明膠溶液與鈉CMC溶液進(jìn)行混合，將其與作為發(fā)泡劑的偶氮二異丁腈(AIBN)約10g合并后，與固解的廢紙混合，將全體混合物加熱到約85℃。將加熱了的混合物加到規(guī)定的成形模型中，加熱到約120℃使其成形發(fā)泡。將發(fā)泡的物質(zhì)在干燥爐中干燥，制造出發(fā)泡約150％(容積)的發(fā)泡制品。
實(shí)施例2將水加入到1kg的紙漿中，調(diào)節(jié)水分含量約為25％。另外，將藻朊酸鈉30g溶解在水中，調(diào)節(jié)成約20％(重量)濃度后，與紙漿混合，將3g的碳酸銨溶解在冷水中，調(diào)節(jié)成約10％(重量)后與紙漿均質(zhì)地混合。將該混合物加熱到約40℃，加到成形的模型中后，加熱到約80℃，使其成形及發(fā)泡，進(jìn)行干燥，制成發(fā)泡為200％(容積)的發(fā)泡制品。
實(shí)施例3將1kg廢紙加入到約600ml水中，固解后除去各種雜質(zhì)，進(jìn)行脫水，調(diào)節(jié)成水分含量約為30％。另外，將30％淀粉加入到熱水100ml中煮沸后，除去糊料使其冷卻后，在其中作為發(fā)泡劑加入10g的偶氮二甲酰胺(ABFA)。將該混合物與紙漿混合。接著，在約90℃下加熱后，加入到成形模型中，加熱到約150℃后使其成形、發(fā)泡，發(fā)泡了的物質(zhì)在干燥爐中干燥后，制成約為200％(容積)的發(fā)泡制品。
使用其他的發(fā)泡劑與粘合劑也可按實(shí)施例1-3的方法制造發(fā)泡的纖維素制品。
為制造堅(jiān)硬的發(fā)泡體，可減少粘合劑的使用量或降低發(fā)泡度方法來(lái)制造，制造柔軟的發(fā)泡體時(shí)，可采用多加發(fā)泡劑，提高發(fā)泡度或減少粘合劑的使用量來(lái)制造。
這樣制造的纖維素物質(zhì)發(fā)泡體不僅彈性好，而且很輕、絕熱效果也很好，可以作為各種緩沖材料及絕熱材料來(lái)使用。
另外，本發(fā)明的發(fā)泡體不僅使用對(duì)人體無(wú)害，可生物分解的纖維素物質(zhì)，而且使用的粘合劑也對(duì)人體無(wú)害，使用的發(fā)泡劑也都可以完全轉(zhuǎn)換成無(wú)毒氣體所以對(duì)人體無(wú)害。
權(quán)利要求
1.緩沖絕熱材料，它是將纖維素物質(zhì)固解、脫水后，在其中添加通常的水溶性粘合劑及通常的發(fā)泡劑，用濕式方法使其發(fā)泡成所規(guī)定的形態(tài)，進(jìn)行干燥后而制造的。
2.緩沖絕熱材料，它是將第1項(xiàng)的纖維素物質(zhì)固解、脫水后，在其中添加通常的水溶性粘合劑及通常的發(fā)泡劑，使其在所規(guī)定的形態(tài)下，發(fā)泡至原來(lái)體積的20-500％，進(jìn)行干燥后而制造的。
3.緩沖絕熱材料，它是將第1項(xiàng)或第2項(xiàng)的纖維素物質(zhì)固解、脫水后，在其中添加通常的水溶性粘合劑，如從淀粉糊料、羧甲基纖維素鈉、乙基纖維素、甲基纖維素、藻朊酸鈉、酪朊、明膠、聚乙烯醇(PVA)、聚醋酸乙烯酯(PVAC)中選出的1種以上的水溶性粘合劑以及作為通常的發(fā)泡劑，如從偶氮二酰胺(Azodicar-bonamide；ADCA)、偶氮二甲酰胺(Azobisformamide；ABFA)、偶氮二異丁腈(Azobisisobutyronitrile；AIBN)、二硝基五亞甲基四胺(N、N-dinitroso Pentamethylene Tetramine；DPT)，對(duì)甲苯磺酰肼(P-Toluenesulfonylhydrazide)、P、P′-氧雙(苯磺酰肼)；P、P′-oxybis(benzonesulfonylhydrazide；OBSH)、碳酸銨、碳酸氫鈉選出的1種以上的發(fā)泡劑，用濕式方法，使其發(fā)泡、進(jìn)行干燥制造的。
4.制造緩沖絕熱材料的方法，其中將纖維素物質(zhì)固解、脫水后，在其中添加通常的水溶性粘合劑及通常的發(fā)泡劑，用濕式方法，使其發(fā)泡成規(guī)定的形狀，進(jìn)行干燥制造而制成的。
5.制造緩沖絕熱材料的方法，其中將第4項(xiàng)的纖維素物質(zhì)固解、脫水后，在其中添加通常的水溶性粘合劑及通常的發(fā)泡劑，使其在所規(guī)定的形狀下，發(fā)泡至原來(lái)體積的20-500％，進(jìn)行干燥后而成。
6.制造緩沖絕熱材料的方法，其中將第4項(xiàng)或第5項(xiàng)中的(紙屑)固解、脫水后，向其中添加通常的水溶性粘合劑，如從淀粉糊料、羧甲基纖維素鈉、乙基纖維素、甲基纖維素、藻朊酸鈉、酪朊、明膠、聚乙烯醇(PVA)、聚醋酸乙烯酯(PVAC)中選擇1種以上的水溶性粘合劑以及作為通常的發(fā)泡劑，如從偶氮二酰胺(Azodi-carbonamide；ADCA)、偶氮二甲酰胺(Azobisformamide；ABFA)、偶氮二異丁腈(Azobisisobutyronitrile；AIBN)、二硝基五亞甲基四胺(N、N-dinitroso Pentamethylene Tetramine；DPT)，對(duì)甲苯磺酰肼(P-Toluenesulfonylhydrazide；TAH)、P、P′-氧雙(苯磺酰肼)；P、P′-oxybis(benzonesulfonylhydrazide；OBSH)、碳酸銨、碳酸氫鈉選出的通常的發(fā)泡劑，在規(guī)定的形態(tài)下，使其發(fā)泡至原來(lái)容積的20-500％而成。
全文摘要
本發(fā)明涉及纖維素物質(zhì)發(fā)泡的緩沖絕熱材料及其制造方法，提供了使紙漿、廢紙及其他的纖維素物質(zhì)，與通常發(fā)泡材料及通常的水溶性粘合劑一起用濕式方法發(fā)泡、干燥使其發(fā)泡成原來(lái)纖維素物質(zhì)容積的20-500％左右的緩沖絕熱材料及其制造方法。本發(fā)明的發(fā)泡緩沖絕熱材料，由于對(duì)沖擊的吸收力大，作為緩沖材料是非常有用的，由于在其內(nèi)部形成無(wú)數(shù)氣孔，所以絕熱效果非常高，而且在自然環(huán)境中，比通常的纖維素物質(zhì)分解得更快，不僅不引起公害問(wèn)題，而且可以使廢資源再生及利用，防止公害，作為所謂的綠色制品(Green Product)的出口商品包裝輔助材料可以期待被廣泛利用。
文檔編號(hào)C08J9/00GK1143655SQ9511665
公開日1997年2月26日 申請(qǐng)日期1995年8月24日 優(yōu)先權(quán)日1995年8月24日
發(fā)明者許邦旭, 樸裕秉 申請(qǐng)人:許邦旭, 樸裕秉