專利名稱：可成型紙漿以及制備成型紙漿產(chǎn)品的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及可成型漿料以及制備成型漿料產(chǎn)品的方法，更具體地說，涉及主要由紙粕組成的可成型紙漿以及由此類可成型紙漿制備成型紙漿產(chǎn)品的方法。
迄今，用于電器設(shè)備(包括電機(jī)、磁帶錄象機(jī)、暗盒式狹帶錄音機(jī)等)的包裝物以及用于如食品盤、魚缸等的其它包裝物基本上由泡沫苯乙烯制成。因?yàn)榕菽揭蚁┦橇己玫臏p震材料，它特別適合用作電器設(shè)備的包裝材料。
然而，由泡沫苯乙烯壓制成的包裝物用后，特別是當(dāng)它用后被扔掉時，存在許多問題。例如，當(dāng)泡沫苯乙烯在爐中燃燒時，由于其產(chǎn)生的強(qiáng)熱，它將損壞爐子。當(dāng)把泡沫苯乙烯埋在土中時，它不會發(fā)生物理上和化學(xué)上的變化，因?yàn)樗谕林惺遣豢山到獾?。因此，鑒于人們對保護(hù)環(huán)境和自然資源越來越關(guān)注，泡沫苯乙烯包裝物將帶來嚴(yán)重的處理問題。
因此，需要一種作為泡沫苯乙烯代用品的可成型漿料，該代用品用作包裝材料不會引起壞境污染，并且可以更有效地利用自然資源。一種代用的包裝材料是可成型紙漿料，該漿料主要由廢紙如廢報紙組成。
由此類可成型漿料形成的一種成型產(chǎn)品通過下列方法制造把由廢紙如報紙制成的稀紙漿放入多孔?；驇ЬW(wǎng)篩的模中，然后分階段地脫水、加壓、和干燥可成型稀紙漿的涂層。
然而，這樣制得的成型產(chǎn)品的應(yīng)用受到限制，因?yàn)樗暮穸容^小(在1毫米到5毫來范圍內(nèi))，它沒有足夠的強(qiáng)度以盛裝重物，由于可成型紙漿料具有較小的減震能力，它不能滿足包裝物(用于盛裝電視機(jī)、磁帶錄象機(jī)、暗盒式狹帶錄音機(jī)等，它們重幾公斤或更重)的減震需要。
目前，可成型紙漿料主要用作小型包裝(包括雞蛋箱、小的機(jī)械工具包裝、育苗罐、重量為1公斤或更小的暗盒式狹帶錄音機(jī)的包裝等)的包裝材料。
有人提出通過向主要的紙粕組分中加入少量的粘合劑和中空顆粒來增加由可成型紙漿料形成的成型產(chǎn)品的減震能力(例如，參見申請?zhí)枮?-10300的日本待審專利)。
由此類可成型紙漿料模壓的減震產(chǎn)品與由泡沫苯乙烯模壓的產(chǎn)品具有同樣的減震能力和成型性。然而，由于由廢紙漿的稀漿液模壓成的減震產(chǎn)品只含有10％的固體物質(zhì)，通過把稀漿液加到模中、脫水并干燥稀漿液使其成型，然后將成型產(chǎn)品從模中取出，這需花幾小時的時間。因此，由可成型紙漿料模壓的減震產(chǎn)品的生產(chǎn)速度一直較低。
由于上述原因，需要一種可成型紙漿料，該紙漿料具有較高的減震能力，并且能以與生產(chǎn)由泡沫苯乙烯形成的產(chǎn)品相等的生產(chǎn)速度被模壓成成型產(chǎn)品。
因此，本發(fā)明的一個目的是提供制備成型紙漿料產(chǎn)品的方法(它解決了上述問題)。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種可成型紙漿料，它解決了上述問題。
根據(jù)本發(fā)明，提供一種制備成型紙漿料產(chǎn)品的方法，該方法包括將可成型漿料(包括主要的紙粕組分、淀粉粘合劑、和熱可膨脹的中空顆粒)與水(它有利于使淀粉粘合劑成膠化)混合，把用水混合的可成型漿料裝到模裝置中，并擠壓模裝置中的可成型漿料，然后將擠壓的可成型漿料至少加熱到膠化溫度(在該溫度下，淀粉粘合劑被膠化)，借此使淀粉粘合劑膠化，從而得到可成型紙漿料的成型漿料產(chǎn)品。
根據(jù)本發(fā)明，也提供一種可成型紙漿料，該紙漿料包括主要的紙粕組分、淀粉粘合劑和熱可膨脹的中空顆粒。
根據(jù)本發(fā)明，還提供一種減震材料，該材料通過下列方法制備將可成型紙漿料(包括主要的紙粕組分、淀粉粘合劑、和熱可膨脹的中空顆粒)與水(它有利于使淀粉粘合劑成膠化)混合，把用水混合的可成型紙漿料裝到模裝置中，并擠壓模裝置中的可成型紙漿料，然后將擠壓的可成型紙漿料加熱，借此使淀粉粘合劑膠化。


圖1是本發(fā)明的可成型紙漿料在掃描式電子顯微鏡上的攝影圖象；圖2是用于模壓本發(fā)明可成型紙漿料的產(chǎn)品的模裝置的部件分解透視圖；圖3是用于擠壓裝在圖2所示的模裝置中的可成型紙漿料的擠壓設(shè)備的透視圖；圖4是圖3所示的壓擠設(shè)備的中心部分的剖面圖；圖5是本發(fā)明第一實(shí)施方案的加熱設(shè)備簡圖；圖6是圖5所示的加熱設(shè)備的主要構(gòu)架的透視圖7是根據(jù)對可成型紙漿料的成型物進(jìn)行動壓力試驗(yàn)的結(jié)果所描繪的，表示擠壓變形率與擠壓應(yīng)力之間的關(guān)系的曲線圖；圖8是根據(jù)對可成型紙漿料的成型物進(jìn)行靜壓力試驗(yàn)的結(jié)果所描繪的，表示擠壓變形率與擠壓應(yīng)力之間的關(guān)系的曲線圖；圖9是根據(jù)對可成型紙漿料的成型物進(jìn)行靜壓力試驗(yàn)的結(jié)果所描繪的，表示擠壓變形率與擠壓應(yīng)力之間的關(guān)系的曲線圖；圖10是根據(jù)對可成型紙漿料的成型物進(jìn)行靜壓力試驗(yàn)的結(jié)果所描繪的，表示擠壓變形率與擠壓應(yīng)力之間的關(guān)系的曲線圖；圖11是本發(fā)明第二實(shí)施方案的加熱設(shè)備簡圖；圖12是圖11所示的加熱設(shè)備的主要構(gòu)架的透視圖；圖13是根據(jù)對可成型紙漿料的成型物進(jìn)行動壓力試驗(yàn)的結(jié)果所描繪的，表示擠壓變形率與擠壓應(yīng)力之間的關(guān)系的曲線圖。
下面將參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的可成型紙漿料和形成成型紙漿料產(chǎn)品的方法。下面將按照形成減震材料(作為成型紙漿料產(chǎn)品)的方法描述形成成型紙漿料產(chǎn)品的方法。
下面將首先描述本發(fā)明的可成型紙漿料。
用纖維分離機(jī)(由Orient Co.Ltd.制造的HFC-23)將廢報紙進(jìn)行纖維分離10分鐘，然后使其通過孔徑為2.5毫米的過濾器，就得到大部分脫去纖維的紙粕。該大量脫去纖維的紙粕主要包括2×2毫米大的小紙片和纖維組分。在所有的廢報紙都被脫去纖維而成為纖維組分時，更具體地說，當(dāng)纖維組分的比例大于小紙片的比例時，停止廢紙的纖維分離作用。由于大部分脫去纖維的紙粕包括小紙片和纖維組分的混合物，因此大部分脫去纖維的紙粕的含水量可以大于只由纖維組分組成的紙粕的含水量。向大部分脫去纖維的紙粕中加50％重量的水、3％重量的泡沫熱可膨脹的中空顆粒(由Matsumoto Yushi Seiyaku Co.Ltd制造的f-80D)、和10％重量的改性淀粉(由Honen Co.Ltd制造的EAT-4，2?；葹?％-4％，膠化溫度為57℃-63℃)。用行星式攪拌器攪拌5分鐘，就得到可成型紙漿料。因?yàn)閺U報紙在空氣干燥的狀態(tài)下含有約9％的水，可成型紙漿料的總含水量稍大于約36％重量。
圖1示出了這樣得到的可成型紙漿料1在掃描式電子顯微鏡上的攝影圖象。如圖1所示，可成型材料1包括脫去纖維的紙粕2、改性淀粉3、和熱可膨脹的中空顆粒4。
該中空顆粒在減震材料中作為緩沖劑，該減震材料是通過模壓裝置(后面將描述)由可成型紙漿料形成的。具體地說，當(dāng)減震材料受到外部壓力作用時，中空顆粒將變形，以實(shí)現(xiàn)減震作用。中空顆?？梢园聪铝蟹椒ㄉa(chǎn)稱為熱可膨脹的微膠囊的顆粒每一個都具有聚合物的外層和碳?xì)浠衔锏膬?nèi)層(它被外層覆蓋著)。當(dāng)將該顆粒加熱時，聚合物的外層變軟，碳?xì)浠衔锏膬?nèi)層被氣化。因此，顆粒膨脹，使它的體積增加數(shù)十倍。這樣膨脹的顆?？捎米髦锌疹w粒。優(yōu)選的中空顆粒應(yīng)具有高彈性的外層以緩沖作用在其上面的應(yīng)力，并且具有高耐熱性，其熱變形溫度為130℃或更高。具體地說，熱可膨脹的微膠囊的顆徑分布在10μm到30μm范圍內(nèi)，該微膠囊包括異丁烷，戊烷、石油醚、己烷或類似的有機(jī)溶劑，該有機(jī)溶劑的沸點(diǎn)在50℃到100℃范圍內(nèi)，并且它被二氯乙烯、丙烯腈、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯或類似的熱塑性樹脂所包封，該微膠囊被加熱到100-150℃并保持較短的一段時間，就可以使其直徑增加4-5倍，使其體積增加50-100倍，因此就得到可彈性變形的中空顆粒，該顆粒的實(shí)際比重在0.015-0.025范圍內(nèi)，顆徑分布在40μm到200μm范圍內(nèi)，其平均直徑高達(dá)100μm，耐壓力為300kg/cm2或更高。熱可膨脹的微膠囊在它們與脫去纖維的紙粕混合之前或之后，都可以膨脹成中空的顆粒。
在下面描述的實(shí)施方案和試驗(yàn)的實(shí)施例中，將已經(jīng)膨脹的中空顆粒與脫去纖維的紙粕混合。然而，從費(fèi)用的觀點(diǎn)考慮，最好使其與改性淀粉和水一起與脫去纖維的紙粕混合后，再膨脹中空顆粒。為了使與脫去纖維的紙粕混合后的中空顆粒膨脹，應(yīng)保持這樣的條件，即允許中空顆粒被充分地膨脹。與脫去纖維的紙粕混合的中空顆粒的量可以根據(jù)所用紙粕的類型適當(dāng)?shù)卮_定。例如，由于費(fèi)用隨所混合的中空顆粒的比例而增加，所混合的中空顆粒的比例是相對于改性淀粉(它作為粘合劑)的比例而確定的。具體地說，如果所混合的中空顆粒的比例減少，所加入的改性淀粉就增加同樣的量，因此脫纖維紙粕與中空顆粒間的粘合強(qiáng)度增加，費(fèi)用降低。
作為粘合劑的改性淀粉通過改性淀粉分子的羥基部分而得到。具體地說，淀粉分子中的部分羥基可以被下面給出的化學(xué)式所表示的酯基或乙酰基取代。
淀粉(羥基部分被取代) 乙酰化改性的淀粉(用乙?；鵛-COCH3取代部分羥基而得到的) X-COCH3酯化改性的淀粉(用酯基X′-CO2R′取代部分羥基而得到的)優(yōu)選的改性淀粉應(yīng)具有較低的膠化溫度(在約55℃到65℃范圍內(nèi))。如果改性淀粉的加入量太多，那么由可成型紙漿料模壓成的減震材料將非常硬，它的減震能力將非常低。如果改性淀粉的加入量太少，那么由可成型紙漿料模壓成的減震材料的機(jī)械強(qiáng)度將非常低。因此，改性淀粉加入量的上限可以根據(jù)減震能力和所期望的費(fèi)用來確定，改性淀粉加入量的下限可以根據(jù)所期望的減震材料的機(jī)械強(qiáng)度來確定。
本發(fā)明的可成型紙漿料可以由除廢報紙以外的別的廢紙來生產(chǎn)。例如，可以把廢波面卡片紙板撕成窄條或磨成纖維，然后可以由這些窄條或纖維生產(chǎn)出大量脫纖維的紙粕。
下面參照圖2-6，描述本發(fā)明第一個實(shí)施方案中的用于模壓可成型紙漿料產(chǎn)品的模壓裝置、用于擠壓裝在模壓裝置中的可成型紙漿料的擠壓設(shè)備、和加熱設(shè)備。
如圖2-4所示，模壓裝置11包括由鋁合金制成的下模12(該模具有作為主模壓表面的上表面，該表面有預(yù)先確定的三維形狀)、由鋁合金制成的上模13(該模包括具有平滑的擠壓表面的平板)和具有上下開口的箱形構(gòu)架14。下、上模12、13固定在構(gòu)架14上。下、上模12、13和構(gòu)架14都具有許多間隔約15mm的孔，這里這些孔分別定義為12a、13a、14a，12a、13a、14a中每個孔的直徑為10mm。上模13有一對垂直的固定導(dǎo)桿15，導(dǎo)桿15安裝在模13上表面的相對的兩邊緣上。固定導(dǎo)桿15分別具有稱為15a的垂直導(dǎo)槽。上模13通過螺絲16用扳手固定在構(gòu)架14上，螺絲16插入相應(yīng)的垂直導(dǎo)槽15a，并檸到構(gòu)架14相應(yīng)的壁端上。構(gòu)架14具有沿著它的上棱邊伸長的凸緣14b，構(gòu)架14的相應(yīng)邊壁上方的凸緣14b上裝有一對把手17。
如圖3所示，擠壓設(shè)備21有一個裝在設(shè)備框架22的上支承板22a上的氣缸23，和一個裝在設(shè)備框架22的下支承板22b上的模裝置座24。氣缸23有一個向下延伸的圓柱桿23a，桿23a在它的下端支承著壓盤25，當(dāng)圓柱桿23a下降時，壓盤25可以向下插入構(gòu)架14。模裝置座24包括一對相對著的模裝置夾板26，用于將模裝置11夾在它們中間。
如圖5和6所示，第一實(shí)施方案的加熱設(shè)備31包括主要構(gòu)架32，主要的構(gòu)架32具有定義為33的模裝置貯藏室、主要構(gòu)架32上面的定義為34的上排氣室、和主要構(gòu)架32下面的定義為35(見圖5)的下壓力調(diào)節(jié)室。主要構(gòu)架32固定在機(jī)械框架36上。如圖6所示，主要構(gòu)架32含有鉸折前壁33a，它可以打開和關(guān)閉以便打開和關(guān)閉模裝置貯藏室33。卸料室33為截頭棱錐形(frustopyramidalshape)，并且它是被鉸連的，可以繞著它的后邊緣(相對模裝置貯藏室33)打開。
模裝置貯存室33包括模裝置固定板37a(用于在其中安放模裝置11)下面的定義為37的下部空間，下部空間37與下壓力調(diào)節(jié)室35連通。模裝置固定板37a具有定義為38的中心開口，當(dāng)模裝置11放在下部空間37中時，中心開口38用于在其中安放模裝置11的構(gòu)架14。當(dāng)模裝置11放在下部空間37中，構(gòu)架14安放在開口38中時，凸緣14b通過多個肘夾39固定在模裝置固定板37a上，肘夾39繞著開口38被固定在模裝置固定板37a上。
如圖5所示，下部壓力調(diào)節(jié)室35為倒截頭棱錐形(frustopyramidal shape)，并且下部壓力調(diào)節(jié)室35含有保持水平拉緊狀態(tài)的水滴阻擋網(wǎng)40。
加熱設(shè)備31的主要構(gòu)架32與下述的管道系統(tǒng)相連。
排氣室34有裝有出口41的上壁34a。壓力調(diào)節(jié)室35有下壁35a，下壁35a裝有與相應(yīng)的閥門相連的第一和第二入口42、43，和與閥門相連的水出口44。管道系統(tǒng)包括連在出口41上的排氣管45、連在第一入口42(用于在壓力或熱室氣下供給蒸汽的)上的第一管46、連在第二入口43(用于在常溫壓力作用下供給空氣的)上的第二管47、和連在水出口44上的排水管44a。
排氣管45連在排氣鼓風(fēng)機(jī)48上。第一管46分成通過截流閥49與鍋爐50(在壓力下產(chǎn)生蒸汽)相連的支管46a和通過截流閥51與熱空氣鼓風(fēng)機(jī)52相連的支管46b。在下述的第一實(shí)施方案中，截流閥51保持關(guān)閉，由熱空氣鼓風(fēng)機(jī)52所產(chǎn)生的熱空氣不供給第一管46。排水管54通過排水閥53連在支管46a、46b下游的第一管46上。第二管47連在壓縮機(jī)55上。排水管44a與下水道相連。
下面將描述用模裝置11、擠壓設(shè)備21和加熱設(shè)備31模壓可成型紙漿料的減震材料的方法。
首先，將下模12裝入構(gòu)架14的下開口端，空氣和水可滲透的片材18如無紡布覆蓋在下模12的上表面和構(gòu)架14的壁內(nèi)表面上。然后，將預(yù)先確定量的可成型紙漿料1填充到構(gòu)架14中，并且猛烈地注入，以致完全覆蓋住下模12的三維上表面。
裝完可成型紙漿料1后，將片材18也覆蓋在可成型紙漿料1的上表面上，然后將上模13通過構(gòu)架14的上開口端插入到構(gòu)架14中，并放在可成形漿料1上(片材18插在它們之間)，如圖4所示。此后，螺絲16插入固定導(dǎo)桿15上的導(dǎo)槽15a，并檸到構(gòu)架14的壁端上。此時，螺絲16不能太緊，以便上模13可以相對構(gòu)架14垂直地滑動。
如上所述，空氣和水可滲透的片材18(如無紡布)覆蓋在下模12的上表面上、構(gòu)架14的壁內(nèi)表面上、和上模13的下表面上。如果下、上模12、13和構(gòu)架14中稱為12a、13a、14a的孔直徑足夠小，或在下模12的上表面、構(gòu)架14的壁內(nèi)表面、和上模13的下表面上配置了潤滑層，那么空氣和水可滲透的片材18可以省去。當(dāng)可成型紙漿料1被氣缸23壓縮時，孔12a、13a、14a可以使空氣從可成型紙漿料1中逸出，如下所述。
然后把已經(jīng)裝有可成型紙漿料1的模裝置11放在擠壓設(shè)備21的模裝置座24中，并用模裝置夾板26把它固定在擠壓設(shè)備21的造當(dāng)位置上，模裝置夾板26以嚙合住模裝置11下面相對的兩面的方式，把模裝置11夾在當(dāng)中。
此后，操縱氣缸23使圓柱桿23a下降，將擠壓盤25向下壓入構(gòu)架14并頂著上模13的上表面。繼續(xù)操縱氣缸23，使擠壓盤25壓著上模13，從而，實(shí)現(xiàn)在預(yù)先確定的壓力下擠壓模裝置11中的可成型紙漿料。這樣調(diào)節(jié)可成型紙漿料1的密度，以使它的密度為約0.125g/cm3(＝125kg/m3)(干燥后)，并且它的下部形狀與下模12的上表面的三維形狀互補(bǔ)。
然后，把螺絲16擰緊使上模13通過固定導(dǎo)桿15固定在構(gòu)架14上。
此后，將圓柱桿23a升起來，把模裝置11從模裝置座24中取出，并轉(zhuǎn)移到加熱設(shè)備31中。通過加熱設(shè)備31把模裝置11中可成型紙漿料1的成型物加熱干燥成減震材料。
下面將描述加熱設(shè)備31的操作。把從擠壓設(shè)備21中取出的模裝置11放在加熱設(shè)備31的模裝置貯藏室33中。具體地說，將前壁33a打開，把上排氣室34向上翻開，露出模裝置固定板37a。把模裝置11裝在模裝置固定板37a上稱為38的中心開口中，用凸緣14b放在模裝置固定板37a上。然后用肘夾39把凸緣14b固定在模裝置固定板37a上。把模裝置11放置在加熱設(shè)備31中后，將前壁33a和上排氣室34關(guān)閉，密封模裝置貯藏室33。
此刻，關(guān)閉截流閥51，打開截流閥49，開動鍋爐50，在壓力下產(chǎn)生蒸汽。在壓力下產(chǎn)生的蒸汽溫度設(shè)定在100-110℃范圍內(nèi)，在1-1.5大氣壓下，它可以轉(zhuǎn)化為熱，該蒸汽由第一管46傳送，并從第一入口42(通過它的閥打開)被引入壓力調(diào)節(jié)室35。在壓力調(diào)節(jié)室35中，通過水滴阻擋網(wǎng)40除去壓縮蒸汽中的冷凝水滴，壓縮蒸汽的壓力變均勻。然后，將壓縮蒸汽供給模裝置貯藏室33中的下部空間37。如果蒸汽的壓力太高，可成型紙漿料中的中空顆粒將變形或破碎。如果蒸汽的壓力太低，改性淀粉將不會充分地膠化。
壓力調(diào)節(jié)室35中的冷凝水滴通過排水管44a從水出口44排出。第一管46中的冷凝水滴通過排水管54從排水閥53排出(當(dāng)排水閥53打開時)。
消去壓力調(diào)節(jié)室35和第一管46中的冷凝作用后，關(guān)閉水出口44的閥和排水閥53。將蒸汽從下部空間37中供給模裝置11中的可成型紙漿料1的成型物。所供給的蒸汽通過下模12和構(gòu)架14的孔12a、14a流入模裝置11，并通過和加熱模裝置11中的可成型紙漿料1的成型物，然后，從上模13的孔13a流入模裝置貯藏室33上面的上排氣室34。當(dāng)蒸汽通過可成型紙漿料1的成型物時，它供給成型物熱量和水。因此，成型物中的改性淀粉膠化。此后，蒸汽被排氣鼓風(fēng)機(jī)48強(qiáng)行抽出，并通過出口41和排氣管45從上排氣室34中排出。
供給并通過可成型紙漿料1的成型物的蒸汽被排氣鼓風(fēng)機(jī)48在負(fù)壓下(如0.5大氣壓)強(qiáng)行抽出，同時加熱了成模物。
在指定的時間內(nèi)(如幾十秒)水蒸汽被連續(xù)地供給并強(qiáng)行排出。當(dāng)排氣鼓風(fēng)機(jī)48工作時，第一入口42通過它的閥被關(guān)閉，第二入口43通過它的閥被打開。溫度低于改性淀粉膠化溫度的氣體(如在常溫和預(yù)先指定的壓力如1.4大氣壓下的干燥空氣)通過第二管47由壓縮機(jī)55連續(xù)地供給壓力調(diào)節(jié)室35幾十秒鐘。
干燥空氣被供給并強(qiáng)行排出后，打開模裝置貯藏室33(如上所述)，從加熱設(shè)備31中取出模裝置11。然后，從模裝置11中取出可成型紙漿料的成型物。
如上所述，可成型紙漿料1的成型物被蒸汽加熱了，同時在加熱設(shè)備31的主要構(gòu)架32中，在此期間加到可成型漿料1中作為粘合劑的改性淀粉被膠化。成型物被蒸汽加熱后，在從模裝置11中取出之前，它仍裝在從加熱設(shè)備31中取出的模裝置11中，由于蒸汽供給的熱量，改性淀粉被膠化，并且水從膠化的改性淀粉中蒸發(fā)掉。此刻膠化改性淀粉的粘接強(qiáng)度變得足夠強(qiáng)，以致可以使成型物可以以一片的形式從模裝置11中除去。
可成型紙漿料1的成型物可以被由熱空氣鼓風(fēng)機(jī)52供給的熱空氣加熱成型，下面將參照本發(fā)明的第二實(shí)施方案詳細(xì)描述此過程。
在上述本發(fā)明的第一實(shí)施方案用蒸汽加熱成型物成型的方法中，由于蒸汽向可成型紙漿料1供給熱量和水，并同時通過可成型紙漿料1，可成型紙漿料1中的最初水含量可以在20-60％重量范圍內(nèi)。最初水含量的下限即20％重量代表攪拌小紙片和纖維組分與中空顆粒和改性淀粉的混合物所需的量。下限的量不足以膠化改性淀粉，然而，蒸汽供給的水足以膠化改性淀粉。最初水含量范圍的上限即60％重量由成型物被干燥的時間和成型物從模裝置11中分離出來的難易程度確定。
下面將描述第一實(shí)施方案通過上述蒸汽加熱方法將可成型紙漿料模壓成減震材料的具體試驗(yàn)實(shí)施例。試驗(yàn)的實(shí)施例1把由上述組分按上述比例制得的可成型紙漿料裝入模裝置，并擠壓成干燥后密度為0.125g/cm3(＝125kg/m3)。把模裝置裝入加熱設(shè)備，并用從模裝置的下面供給的100-110℃、壓力為1-1.4大氣壓的蒸汽加熱1分30秒。從加熱設(shè)備中取出模裝置，并將其在常溫下放置約1分鐘，之后將成型物從模裝置中取出?？梢源_定，由于所加入的作為粘合劑的淀粉的膠化作用，在總共2分30秒鐘的時間內(nèi)，成型物具有足夠的粘合力，使它可以從模裝置中除去。然后，將從模裝置中取出的成型物用空氣鼓風(fēng)干燥機(jī)在60℃下加熱4小時，使它充分干燥，以使適合作為減震材料。
用蒸汽加熱成型物的時間長短取決于成型物的厚度和模裝置的結(jié)構(gòu)，當(dāng)供給的水和熱量使其溫度高于它的膠化溫度時，改性淀粉開始膠化。在整個成型物都充滿蒸汽后，必須用蒸汽將成型物加熱至少約20秒。在本試驗(yàn)的實(shí)施例中，當(dāng)成型物用蒸汽加熱1分20秒或更短時，整個成型物不能充分地膠化，干燥產(chǎn)品的機(jī)械強(qiáng)度不夠。當(dāng)用蒸汽加熱成型物的時間在2-10分鐘時，干燥產(chǎn)品的機(jī)械強(qiáng)度保持不變。試驗(yàn)的實(shí)施例2把裝有上述可成型紙漿料(其密度被調(diào)整了)的模裝置裝入加熱設(shè)備，并用100-110℃、壓力為1-1.4大氣壓的蒸汽加熱，該蒸汽從模裝置的下面供給并在負(fù)壓約0.5大氣壓的壓力下從模裝置的上面強(qiáng)行排出。蒸汽在開始供給加熱設(shè)備后約20秒內(nèi)通過可成型漿料的成型物，并從與加熱設(shè)備的出口相連的排氣鼓風(fēng)機(jī)排出。此后，供給并強(qiáng)行排出蒸汽20秒鐘。然后，在排氣鼓風(fēng)機(jī)工作的情況下，向成型物供給壓力約1.4大氣壓的干冷空氣30秒。從加熱設(shè)備中取出模裝置后，立刻就可以從模裝置中取出成型物。包含在成型物(從模裝置中取出的)中的改性淀粉的粘合強(qiáng)度足夠強(qiáng)，使成型物可以以一片的形式從模裝置中取出，如試驗(yàn)的實(shí)施例1一樣。由于，加熱的成型物中的水含量比試驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)例1中的水含量少，發(fā)現(xiàn)通過強(qiáng)行抽出并排掉蒸汽，用蒸汽加熱成型物的時間可以減至約一半(從1分30秒減為約40秒)。用蒸汽加熱完成型物后，通過供給和強(qiáng)行排出干冷空氣加速成型物中水的蒸發(fā)，使得成型物可以從模裝置中取出之前所需的時間減少(從1分鐘減為30秒)。由于供給成型物的干冷空氣有利于冷卻成型物，因此從模裝置中取出的成型物容易處理。證明在試驗(yàn)的實(shí)施例1、2中，在模壓周期時間為約1分10秒到2分30秒的范圍內(nèi)(該周期時間少于模壓泡沫苯乙烯的約3分鐘的模壓周期時間)可以形成減震漿的模壓制件。減震能力的評價對試驗(yàn)實(shí)施例1中所得到的成型物作動壓力試驗(yàn)，并根據(jù)動壓力試驗(yàn)(用于評價減震能力)的結(jié)果描繪應(yīng)力對變形的曲線。試驗(yàn)實(shí)施例1中所得到的成型物擠壓變形50％時的擠壓應(yīng)力等于尺寸擴(kuò)大40倍的泡沫苯乙烯的擠壓應(yīng)力。下面給出的對照實(shí)施例中所得到的樣品(濕型)也具有相等的擠壓應(yīng)力。證明可以形成與泡沫苯乙烯具有同樣減震能力(即減震系數(shù)cf＝擠壓應(yīng)力/變形能)的成型物。圖7根據(jù)對試驗(yàn)的實(shí)施例1(干型包括3％熱可膨脹的中空顆粒)、對照實(shí)施例(濕型包括5％熱可膨脹的中空顆粒)、含10％玉米淀粉粘合劑的樣品(干型包括3％熱可膨脹的中空顆粒)、和膨脹尺寸為泡沫苯乙烯40倍的產(chǎn)品進(jìn)行動壓力試驗(yàn)的結(jié)果示出了擠壓變形率與擠壓應(yīng)力之間關(guān)系。熱可膨脹的中空顆粒加入量的影響向按照試驗(yàn)的實(shí)施例1所制得的可成型紙漿料的大量脫纖維紙粕中加入1.4％重量、2.8％重量、5％重量、和10％重量的熱可膨脹的中空顆粒，對所得到的成型物進(jìn)行靜壓力試驗(yàn)，并根據(jù)靜壓力試驗(yàn)(比較它們的減震能力)結(jié)果描繪出應(yīng)力對變形的曲線。圖8-10示出了分別含有1.4％重量、2.8％重量、和5％重量熱可膨脹的中空顆粒的可成型紙漿料的成型物的應(yīng)力對變形的曲線。加入5％重量的熱可膨脹的中空顆粒與加入2.8％重量的熱可膨脹的中空顆粒所達(dá)到的特性相同，并且對它本身無影響。加入10％重量的熱可膨脹的中空顆粒使成型物的機(jī)械強(qiáng)度顯著降低，并且很難以一片的形式從模裝置中取出成型物。因此，熱可膨脹的中空顆粒的加入量應(yīng)在1-5％重量的范圍內(nèi)。淀粉類型的影響向按照試驗(yàn)的實(shí)施例1所制得的可成型紙漿料的大部分脫纖維紙粕中加入10％重量不同類型的淀粉，并評價所得成型物的減震能力。當(dāng)在100℃下加熱3分鐘時，玉米淀粉和木薯淀粉不能充分膠化，不能產(chǎn)生足夠的粘合強(qiáng)度，含有玉米淀粉和木薯淀粉的成型物具有較差的機(jī)械強(qiáng)度和表面光結(jié)度。當(dāng)在100℃下加熱3分鐘時，改性淀粉可以充分膠化，含有改性淀粉的成型物具有良好的機(jī)械強(qiáng)度和表面光潔度。含有改性淀粉為15-20％的成型物的減震能力(減震系數(shù)cf)，該減震能力大于含玉米淀粉和木薯淀粉的成型物的減震能力。圖7也根據(jù)對含玉米淀粉和乙酰化改性淀粉的成型物進(jìn)行動壓力試驗(yàn)的結(jié)果示出了擠壓變形率與擠壓應(yīng)力之間的關(guān)系。通過用乙?；蝓セ〈矸鄯肿又械牟糠至u基而得到的改性淀粉的膠化溫度在約55-65℃范圍內(nèi)，該膠化溫度比玉米淀粉的膠化溫度低15-25℃，因此改性淀粉可以在較短的時間內(nèi)膠化。因此證明改性淀粉更造含用作減震漿模壓制件(作為泡沫苯乙烯的代用品)中的粘合劑。對照實(shí)施例(稀漿料的模壓制件)將用于造紙過程中的打成的紙漿干燥。向干紙漿中加入5％重量的熱可膨脹的中空顆粒(由Matsumoto Yushi Seiyaku co.Ltd.制造的f-80D)和2％重量的樹脂基表面處理劑。用行星式混合器攪拌該混合物，得到含10％固體組份和90％水的稀漿液。將預(yù)先確定量的稀漿液裝入鋁模壓裝置，以生產(chǎn)用于帶收音機(jī)的暗盒式狹帶錄音機(jī)(由Sony Corp制造的CFD-33)的減震墊。擠壓稀漿除去其中的約30％的水后，當(dāng)把其固定在模裝置中時，將其在100℃下用空氣鼓風(fēng)干燥機(jī)干燥。將稀漿干燥成具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度成型物(水含量＜約15％)，使其可以以一片的形式從模裝置中取出，需約5小時。即使將空白漿料與干燥漿料的空氣鼓風(fēng)干燥機(jī)一起使用，干燥該漿料也需約2小時。
在上述的第一實(shí)施方案中，本發(fā)明的可成型紙漿料主要由廢紙如廢報紙制成的紙粕組成，并且包括改性淀粉粘合劑和熱可膨脹的中空顆粒。由于改性淀粉在較低的溫度下就可以膠化，裝在模裝置中的可成型紙漿料的成型物可以在較低的溫度下加熱成型，可以縮短被加熱的成型物可以從模裝置中取出之前所需的時間。不減少由熱可膨脹的中空顆粒賦予成型物的彈性。在與生產(chǎn)泡沫苯乙烯所需要的相等的周期時間內(nèi)，可以生產(chǎn)出成型物，并且該成型物顯示出與泡沫苯乙烯同樣的減震能力。該可成型紙漿料可以用來生產(chǎn)與環(huán)境模擬工程有關(guān)的減震包裝物(用作泡沫苯乙烯的替代品)，從有效利用廢紙和保護(hù)自然資源的觀點(diǎn)看，該可成型漿料具有有效的工業(yè)實(shí)用性。
下面將參照圖11-13描述本發(fā)明第二實(shí)施方案的加熱設(shè)備(用于形成模壓漿料產(chǎn)品，即上述可成型紙漿料的減震材料)。按照第二實(shí)施方案，加熱設(shè)備用熱空氣加熱成型物或可成型紙漿料。按第二實(shí)施方案，通過加熱設(shè)備用熱空氣加熱的可成型紙漿料的成型物通過圖2所示的模裝置11和圖3和4所示的擠壓設(shè)備而制得。
按第二實(shí)施方案通過加熱設(shè)備用熱空氣加熱的漿液模壓材料所含的水比按第一實(shí)施方案通過加熱設(shè)備用蒸汽加熱的漿液模壓材料所含的水多。具體地說，按第二實(shí)施方案通過加熱設(shè)備用熱空氣加熱的漿液模壓材料例如含80％重量水(相對大部分脫纖維的紙粕)。在第二實(shí)施方案中，漿液模壓材料可以含30-80％重量水。水含量范圍的下限即20％重量代表攪拌小紙片和纖維組分與中空顆粒和改性淀粉的混合物，并且使改性淀粉可以被熱空氣的熱量膠化所需的量。水含量范圍的上限即80％重量由成型物被干燥的時間和成型物從模裝置中分離出來的難易程度確定。在第二實(shí)施方案中，水含量范圍的上下限已考慮到被熱空氣加熱時將失去的水量。
如圖11和12所示，第二實(shí)施方案的加熱設(shè)備131包括主要的構(gòu)架132，主要構(gòu)架132具有定義為133的模裝置貯藏室133、主要構(gòu)架132下面定義為134的上排氣室、和主要構(gòu)架132下面定義為135的(見圖11)下壓力調(diào)節(jié)室。主要構(gòu)架132固定在機(jī)械框架136上。如圖12所示，主要構(gòu)架132含有絞折的前壁133a，它可以打開和關(guān)閉以便打開和關(guān)閉模裝置貯藏室133。排氣室134為截頭棱錐形，并且它是被鉸連的，可以繞著它的后邊緣(相對模裝置貯藏室133)打開。
模裝置貯藏室133包括模裝置固定板137a(用于在其中安裝模裝置11)下面的定義為137的下部空間，該下部空間137與下壓力調(diào)節(jié)室135連通。模裝置固定板137a具有定義為138的中心開口，當(dāng)模裝置11放在下部空間137中時，中心開口138用于在其中安放模裝置11的構(gòu)架14。當(dāng)模裝置11放在下部空間137中，構(gòu)架14安放在開口138中時，凸緣14b通過多個肘夾139固定在模裝置固定板137a上，肘夾139繞著開口138被固定在模裝置固定板137a上。
如圖11所示，下部壓力調(diào)節(jié)室135為倒截頭棱錐形，并且下部壓力調(diào)節(jié)室135含有保持水平張力狀態(tài)的水滴阻擋網(wǎng)140。
加熱設(shè)備131的主要構(gòu)架132與下述的管道系統(tǒng)相連。
排氣室134有裝有出口141的上壁134a。下力調(diào)節(jié)室135有下壁135a，下壁135a與相應(yīng)的閥門相連的第一和第二入口142、143和與閥門相連的水出口144。管道系統(tǒng)包括連在出口141上的排氣管145、連在第一入口142(用于供給熱空氣的)上的第一管146，連在第二入口143(用于供給常溫和某壓力下的空氣)上的第二管147、和連在水出口144上的排水管144a。
排氣管145連在排氣鼓風(fēng)機(jī)148上。第一管146通過截流閥149連在熱空氣鼓風(fēng)機(jī)150上。第二管147與壓縮機(jī)151相連。排水管144a與下水道相連。
下面將描述用模裝置11、擠壓設(shè)備21和加熱設(shè)備131模壓可成型紙漿料的減震材料的方法。
首先，將下模12裝入構(gòu)架14的下開口端，空氣和水可滲透的片材18如無紡布覆蓋在下模12的上表面和構(gòu)架14的壁內(nèi)表面上。然后，將預(yù)先確定量的可成型紙漿料1填充到構(gòu)架14中，并猛烈地注入，以致完全覆蓋住下模12的三維上表面。
裝完可成型紙漿料1后，將片材18也覆蓋在可成型紙漿料1的上表面上，然后將上模13通過構(gòu)架14的上開口端插入到構(gòu)架14中，并放在可成型紙漿料1上(片材18插在它們之間)，如圖4所示。此后，螺絲16插入固定導(dǎo)桿15上的導(dǎo)槽15a，并檸到構(gòu)架14的壁端上。此時，螺絲16不能太緊，以便上模13可以相對構(gòu)架14垂直地滑動。
同第一實(shí)施方案一樣，空氣和水可滲透的片材18(如無紡布)覆蓋在下模12的上表面上，構(gòu)架14的壁內(nèi)表面上、和上模13的下表面上。然而，如果下、上模12、13和構(gòu)架14中定義為12a、13a、14a的孔徑足夠小，或在下模12的上表面、構(gòu)架14的壁內(nèi)表面、和上模13的下表面上配置了潤滑層，那么空氣和水可滲透的片材18可以省去。
然后把已經(jīng)裝有可成型紙漿料1的模裝置11放在擠壓設(shè)備21的模裝置座24中，并用模裝置夾板26把它固定在擠壓設(shè)備21的適當(dāng)位置上，模裝置夾板26以嚙合住模裝置11下面相對的兩面的方式，把模裝置11夾在當(dāng)中。
此后，操縱氣缸23使圓柱桿23a下降，將擠壓盤25向下壓入構(gòu)架14并頂著上模13的上表面。繼續(xù)操縱氣缸23使擠壓盤25壓著上模13，從而，實(shí)現(xiàn)在預(yù)先確定的壓力下擠壓模裝置11中的可成型紙漿料。這樣調(diào)節(jié)可成型紙漿料1的密度，以使它的密度為約0.125g/cm3(＝125kg/m3)(干燥后)，并且它的下部形狀與下模12的上表面的三維形狀互補(bǔ)。當(dāng)這樣擠壓可成型紙漿料1時，可以除去夾在可成型紙漿料1中的空氣，并且可以增加可成型紙漿料的粘合力。
然后，把螺絲16擰緊使上模13通過固定導(dǎo)桿15固定在構(gòu)架14上。
此后，將圓柱桿23a升起來，把模裝置11從模裝置座24中取出，并轉(zhuǎn)移到加熱設(shè)備131中。通過加熱設(shè)備131把模裝置11中可成型紙漿料1的成型物加熱干燥成減震材料。
下面將描述加熱設(shè)備131的操作。把從擠壓設(shè)備21中取出的模裝置11放在加熱設(shè)備131的模裝置貯藏室133中。具體地說，將前壁133a打開，把排氣室134向上翻開，露出模裝置固定板137a。把模裝置11裝在模裝置固定板137a上稱為138的中心開口中，凸緣14b放在模裝置固定板137a上。然后用肘夾139把凸緣14b固定在模裝置固定板137a上。把模裝置11放置在加熱設(shè)備131中后，將前壁133a和上排氣室134關(guān)閉，密封模裝置貯藏室133。
此刻，打開截流閥149，打開熱空氣鼓風(fēng)機(jī)150產(chǎn)生熱空氣。這時關(guān)閉水出口144的閥。所產(chǎn)生的熱空氣溫度在100-110℃范圍內(nèi)，壓力為1-1.5大氣壓，該空氣可以轉(zhuǎn)變成熱量，并且它由第一管146傳送，并從第一入口142(通過它的閥打開)被引入壓力調(diào)節(jié)室135。在壓力調(diào)節(jié)室135中，熱空氣的壓力變均勻。然后，將熱空氣供給模裝置貯藏室133中的下部空間137。熱空氣從下部空間137供給模裝置11中的可成型紙漿料1的成型物中。所供給的熱空氣通過下模12和構(gòu)架14的孔12a、14a流入模裝置11，并且該空氣通過并加熱模裝置11中的可成型紙漿料1的成型物，然后，從上模13的孔13a流入裝置貯藏室133上面的上排氣室134。此后，現(xiàn)已含蒸汽的熱空氣被排氣鼓風(fēng)機(jī)148通過出口141和排氣管145從上排氣室134中強(qiáng)行抽出并排掉。
供給并通過可成型紙漿料1的成型物的熱空氣被排氣鼓風(fēng)機(jī)在負(fù)壓下(如0.5大氣壓)強(qiáng)行抽出并排掉，同時加熱了成型物。
在指定的時間內(nèi)(如幾十秒)熱空氣被連續(xù)地供給并強(qiáng)行排出。然后，當(dāng)排氣鼓風(fēng)機(jī)148工作時，第一入口142通過它的閥被關(guān)閉，第二入口143通過它的閥被打開。溫度低于改性淀粉膠化溫度的氣體(如在常溫和預(yù)先指定的壓力和1.4大氣壓的干燥空氣)通過第二管147由壓縮機(jī)151連續(xù)地供給壓力調(diào)節(jié)室135幾十秒鐘。
干燥空氣被供給并強(qiáng)行排出后，打開模裝置貯藏室133(如上所述)，從加熱設(shè)備131中取出模裝置11。即刻從模裝置11中取出可成型漿料的成型物。
如上所述，用熱空氣加熱可成型紙漿料1的成型物，同時在加熱設(shè)備131的主要構(gòu)架132中，在此期間加到可成型紙漿料1中作為粘合劑的改性淀粉被膠化。當(dāng)水從膠化的改性淀粉中蒸發(fā)出去時，膠化的改性淀粉的粘合強(qiáng)度變得足夠強(qiáng)，以致可以使成型物以一片的形式從模裝置11中取出。
下面將描述第二實(shí)施方案，通過上述空氣加熱方法將可成型紙漿料模壓成減震材料的具體試驗(yàn)實(shí)施例。試驗(yàn)的實(shí)施例3把由上述組分按上述比例制得的可成型紙漿料裝入模裝置，并調(diào)節(jié)成密度為0.125的物質(zhì)。把模裝置裝入加熱設(shè)備，并用從模裝置的下面輸送給的100-110℃、壓力為1-1.4大氣壓熱空氣加熱。從熱空氣開始供給加熱設(shè)備后，熱空氣在約1分鐘內(nèi)通過可成型紙漿料的成型物，然后將含有蒸汽的熱空氣從出口排出。再供給熱空氣30秒后，關(guān)閉第一入口的閥，將模裝置從加熱設(shè)備中取出。當(dāng)用熱空氣將模裝置加熱1分30秒時，所加入的作為粘合劑的改性淀粉被膠化。用熱空氣加熱成型物之后，由于熱空氣供給的熱量，改性淀粉被膠化，水從膠化的改性淀粉中蒸發(fā)掉，在成型物從模裝置中取出之前，成型物在模裝置中放置約1分鐘。因此，可以確定，成型物具有足夠的粘合力，使其可以從模裝置中取出。熱空氣的強(qiáng)行排出有利于縮短干燥成型物所需的時間。在本試驗(yàn)的實(shí)施例中，當(dāng)用熱空氣加熱成型物的時間少于20秒時，整個成型物不能充分地膠化，干燥產(chǎn)品的機(jī)械強(qiáng)度不夠。用熱空氣加熱成型物的時間取決于成型物的厚度和模裝置的結(jié)構(gòu)，當(dāng)被供給水和加熱到高于改性淀粉的膠化溫度時，改性淀粉開始膠化。在試驗(yàn)的實(shí)施例3中，整個成型物充滿蒸汽并在模裝置中保持約30秒后，必須用熱空氣將成型物加熱至少約20秒(如果不強(qiáng)行排出熱空氣)。然后用空氣鼓風(fēng)干燥機(jī)將從模裝置中取出的成型物在60℃下加熱4小時，以致它足夠干，適合用作減震材料。試驗(yàn)的實(shí)施例4把裝有上述可成型紙漿料(其密度被調(diào)整了)的模裝置裝入加熱設(shè)備，并用100-110℃熱空氣加熱，該熱空氣從模裝置的下面供給并在負(fù)壓約0.5大氣壓下從模裝置的上面強(qiáng)行排出。蒸汽開始供給加熱設(shè)備后約20秒內(nèi)，熱空氣通過可成型漿料的成型物，并且含有蒸汽的熱空氣從與加熱設(shè)備出口相連的排氣鼓風(fēng)機(jī)排出。此后，供給并強(qiáng)行排出蒸汽20秒。然后，在排氣鼓風(fēng)機(jī)工作的情況下，向成型物供給壓力約為1.4大氣壓的干冷空氣30秒。從加熱設(shè)備中取出模裝置后，立刻就可以從模裝置中取出成型物。從模裝置中取出的成型物中所含有的改性淀粉的粘合強(qiáng)度足夠強(qiáng)，使成型物可以以一片的形式從模裝置中取出，如同試驗(yàn)的實(shí)施例3一樣。由于熱的成型物中的水含量比試驗(yàn)的實(shí)施例3中的水含量少，發(fā)現(xiàn)通過強(qiáng)行抽出并排掉熱空氣，熱空氣進(jìn)入整個成型物所需要的時間減至約一半(從1分減為約20秒)，用熱空氣加熱成型物的時間也減至約一半(從30秒減為20秒)。用熱空氣加熱完成型物后，通過供給并強(qiáng)行排出于冷空氣加速成型物中水的蒸發(fā)，使得成型物從模裝置中取出之前所需的時間減少(從1分鐘減為30秒)。由于供給成型物的干冷空氣有利于冷卻成型物，因此從模裝置中取出的成型物容易處理。證明在試驗(yàn)的實(shí)施例3、4中，在模壓周期時間為約1分10秒到2分30秒的范圍內(nèi)可以形成減震漿的模壓制件，該周期時間少于模壓泡沫苯乙烯的約3分鐘的模壓周期時間。減震能力的評價對試驗(yàn)的實(shí)施例3和4中所得到的成型物或塊作動壓力試驗(yàn)，并根據(jù)動壓力試驗(yàn)(用于評價減震能力)的結(jié)果描繪應(yīng)力對變形的曲線。試驗(yàn)的實(shí)施例3和4中所得到成型物的減震能力沒有差別，試驗(yàn)的實(shí)施例3和4中所得到的成型物擠壓變形50％時的擠壓應(yīng)力等于尺寸擴(kuò)大40倍的泡沫苯乙烯的擠壓應(yīng)力。證明可以形成與泡沫苯乙烯具有同樣減震能力(即減震系數(shù)cf＝擠壓應(yīng)力/變形能)的成型物。圖13根據(jù)對試驗(yàn)的實(shí)施例3和4(干型包括3％熱可膨脹的中空顆粒)以及尺寸擴(kuò)大40倍的泡沫苯乙烯進(jìn)行動壓力試驗(yàn)的結(jié)果示出擠壓變形率與擠壓應(yīng)力之間的關(guān)系。
在上述試驗(yàn)的實(shí)施例3和4中，把脫纖維紙粕、熱可膨脹的中空顆粒、和作為粘合劑的改性淀粉與足以保持物質(zhì)不分離的少量水(如30-80％重量，優(yōu)選30-50％重量的水)均勻混合。然后將該混合物裝入模裝置，然后向模裝置的一面供給熱空氣，熱空氣通過溫度高于改性淀粉膠化溫度的模裝置。當(dāng)用熱空氣加熱模裝置中的成型物時，改性淀粉被膠化，所供給的熱空氣的熱量使水從膠化的改性淀粉中揮發(fā)掉。結(jié)果，成型物具有足夠的粘合力。在熱空氣用于加熱成型物的同時，熱空氣從成型物的反面被強(qiáng)行抽出并排掉。因此，縮短了將模裝置中的整個成型物加熱到高于改性淀粉的膠化溫度所需的時間，同時可以減少從加熱模裝置中的成形物之后到從模裝置中取出成型物所花的時間。被熱空氣加熱的改性淀粉的膠化結(jié)束之后，停止供給熱空氣，向模裝置的一面通入溫度低于改性淀粉膠化溫度的干冷空氣或氮?dú)?，冷卻成型物。這也有利于縮短從加熱模裝置中的成形物之后到從模裝置中取出成型物所需的時間。在這種情況下，干冷空氣從成型物的背面被強(qiáng)行排出，以促進(jìn)成型物中水的蒸發(fā)，從而加速改性淀粉的固化，和增加成型物的粘合強(qiáng)度。因此可以進(jìn)一步減少從加熱模裝置中的成型物之后到從模裝置中取出成型物所需的時間。將這樣被加熱和冷卻的成型物從模裝置中取出，然后用空氣鼓風(fēng)干燥機(jī)干燥，直到成型物中水含量達(dá)到約15％重量為止。
在上述第二實(shí)施方案中，本發(fā)明的可成型紙漿料主要由廢紙如廢報紙制成的紙粕組成，并且包括改性淀粉粘合劑和熱可膨脹的中空顆粒。將該可成型紙漿料壓成成型物，并用熱空氣將其加熱，在較短的時間周期內(nèi)就得到具有優(yōu)良減震能力的減震漿模壓制件。在與生產(chǎn)泡沫苯乙烯所需的相等的周期時間內(nèi)，可以生產(chǎn)出成型物，并且該成型物顯示出與泡沫苯乙烯同樣的減震能力。該可成型漿料可以用來生產(chǎn)與環(huán)境模擬工程有關(guān)的減震包裝物(用作泡沫苯乙烯的替代品)，從有效利用廢紙和保護(hù)自然資源的觀點(diǎn)看，該可成型漿料具有有效的工業(yè)實(shí)用性。
在上面的實(shí)施方案中，可成型紙漿料主要由由廢紙制成的大部分脫纖維的紙粕組成。如上所述，大部分脫纖維的紙粕包括小紙片和纖維組分的混合物。小紙片與纖維組分之間的比例取決于脫纖維機(jī)將廢紙進(jìn)行脫纖維的時間。如果廢紙被脫纖維的時間太長，那么可成型漿料的制備將花費(fèi)太大，廢紙將幾乎被完全脫去纖維或完全成纖維組分，而不能吸收足夠量的水。因此，小紙片與纖維組分間的比例應(yīng)根據(jù)費(fèi)用和脫纖維低粕的可吸水性來確定。
參照附圖已經(jīng)描述了本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方案，應(yīng)該理解本發(fā)明并不限于這些實(shí)施方案，而且在不脫離附加的權(quán)利要求書中所定義的精神和范圍的條件下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以進(jìn)行各種改變和改進(jìn)。
權(quán)利要求
1.一種制備成型紙漿料產(chǎn)品的方法，該方法包括下列步驟將可成型紙漿料與水混合，其中可成型紙漿料包括主要的紙粕組分、淀粉粘合劑、和熱可膨脹的中空顆粒，水有利于使淀粉粘合劑膠化；把用水混合的可成型紙漿料裝到模裝置中，并擠壓模裝置中的可成型紙漿料；和將擠壓的可成型紙漿料至少加熱到使淀粉粘合劑膠化的膠化溫度，借此使淀粉粘合劑膠化，從而得到可成型紙漿料的成型漿料產(chǎn)品。
2.按照權(quán)利要求1的方法，其中，該被擠壓的可成型紙漿料用蒸汽加熱。
3.按照權(quán)利要求2的方法，其中，該被擠壓的可成型紙漿料在1-1.5大氣壓下，用蒸汽加熱至少20秒。
4.按照權(quán)利要求2的方法，還包括抽出并強(qiáng)行排掉通過該被擠壓的可成型紙漿料的蒸汽。
5.按照權(quán)利要求2的方法，還包括用該蒸汽加熱完被擠壓的可成型紙漿料后，向該被擠壓的可成型紙漿料供給溫度低于該膠化溫度的氣體。
6.按照權(quán)利要求2的方法，其中，該可成型紙漿料包括20-60％重量的水。
7.按照權(quán)利要求6的方法，其中該紙粕包括由廢紙脫纖維得到的纖維組分和幾毫來大的紙片，該纖維組分的比例大于該紙片的比例。
8.按照權(quán)利要求2的方法，其中，該熱可膨脹的中空顆粒包括每一個都具有聚合物的外層和碳?xì)浠衔飪?nèi)層的顆粒，該內(nèi)層被該外層覆蓋著，其中，當(dāng)加熱該顆粒時，聚合物的外層變軟，碳?xì)浠衔锏膬?nèi)層被氣化，使顆粒膨脹。
9.按照權(quán)利要求8的方法，其中該熱可膨脹的中空顆粒的加入量為1-5％重量。
10.按照權(quán)利要求1的方法，其中，該被擠壓的可成型紙漿料用熱空氣加熱。
11.按照權(quán)利要求11的方法，其中，該被擠壓的可成型紙漿料在1-1.5大氣壓下，用熱空氣加熱至少20秒。
12.按照權(quán)利要求10的方法，還包括抽出并強(qiáng)行排掉通過該被擠壓的可成型紙漿料的熱空氣。
13.按照權(quán)利要求10的方法，述包括用該熱空氣加熱完被擠壓的可成型紙漿料后，向該被擠壓的可成型漿料供給溫度低于該膠化溫度的氣體。
14.按照權(quán)利要求10的方法，其中該可成型漿料包括30-80％重量的水。
15.按照權(quán)利要求14的方法，其中該紙粕包括由廢紙脫纖維得到的纖維組分和幾毫米大的紙片，該纖維組分的比例大于該紙片的比例。
16.按照權(quán)利要求10的方法，其中該熱可膨脹的中空顆粒包括每一個都具有聚合物外層和碳?xì)浠飪?nèi)層的顆粒，該內(nèi)層被該外層覆蓋著，其中，當(dāng)加熱該顆粒時，聚合物外層變軟，碳?xì)浠衔飪?nèi)層被氣化，使顆粒膨脹。
17.按照權(quán)利要求16的方法，其中該熱可膨脹的中空顆粒的加入量為1-5％重量。
18.按照一種可成型紙漿料，該漿料包括主要的紙粕組分、淀粉粘合劑、和熱可膨脹的中空顆粒。
19.按照權(quán)利要求18的可成型紙漿料，其中，該熱可膨脹的中空顆粒包括每一個都具有聚合物的外層和碳層化合物內(nèi)層的顆粒，該內(nèi)層被該外層覆蓋著，其中，當(dāng)加熱該顆粒中，聚合物的外層變軟，碳化合物的內(nèi)層被氣化，使顆粒膨脹。
20.按照權(quán)利要求19的可成型紙漿料，其中該熱可膨脹的中空顆粒的加入量為1-5％重量。
21.按照權(quán)利要求18的可成型紙漿料，其中，該淀粉粘合劑包括乙?；蝓セ母男缘矸郏摰矸鄯肿又械牟糠至u基被改性。
22.按照權(quán)利要求18的可成型紙漿料，該可成型紙漿料還包括20-80％重量的水。
23.按照權(quán)利要求18的可成型紙漿料，其中，該紙粕包括由廢紙脫纖維得到的纖維組分和幾毫米大的紙片，該纖維組分的比例大于該紙片的比例。
24.一種通過可成型紙漿料制備的減震材料將可成型紙漿料與水混合，其中可成型紙漿料包括主要的紙粕組分、淀粉粘合劑、和熱可膨脹的中空顆粒，水有利于使淀粉粘合劑膠化；把用水混合的可成型紙漿料裝到模裝置中，并擠壓模裝置中的可成型紙漿料；和加熱被擠壓的可成型紙漿料，使淀粉粘合劑膠化。
25.按照權(quán)利要求24的減震材料，其中該熱可膨脹的中空顆粒的加入量為1-5％重量。
26.按照權(quán)利要求24的減震材料，其中，該淀粉粘合劑包括乙?；蝓セ男缘牡矸?，該淀粉分子中的部分羥基被改性。
27.按照權(quán)利要求24的減震材料，其中，該淀粉粘合劑的加入量為基本上10％重量。
全文摘要
一種可成型紙漿料，該可成型紙漿料包括主要的紙粕組分(包括由廢紙脫纖維得到的纖維組分和幾毫米大的紙片)、淀粉粘合劑(其中淀粉分子中的部分羥基被改性)、和熱可膨脹的中空顆粒，將該可成型紙漿料與水(有利于使淀粉粘合劑膠化)混合。把該可成型紙漿料裝到模裝置中，并擠壓模裝置中的可成型紙漿料。然后，將被擠壓的可減型紙漿料至少加熱到使淀粉粘合劑膠化的膠化溫度，借此使淀粉粘合劑膠化，從而得到用作減震材料的可成型紙漿料的產(chǎn)品。
文檔編號C08L1/02GK1150984SQ9611171
公開日1997年6月4日 申請日期1996年7月3日 優(yōu)先權(quán)日1995年7月3日
發(fā)明者丹英, 野口勉, 河野美敏 申請人:索尼株式會社, 倫戈株式會社