植物纖維及植物粉體發泡材料的製作方法
2023-07-04 00:12:41 1
專利名稱：植物纖維及植物粉體發泡材料的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種發泡材料的製作方法，尤其涉及包含可自然分解的天然植物纖維及植物粉體的發泡材。
背景技術：
發泡材料近年來已被大量應用於各種領域，包裝材料、填充物、容器或殼體。發泡材料通常包含基質以及發泡劑，發泡劑可在基質加熱成形時產生大量氣體，使得成形後的基質中充滿氣體的封閉式空洞或開放性空洞，其中封閉式空洞並不到達表面，所以可使表面保持原有的平滑狀，比如保麗龍板，而開放性空洞會到達表面，使得表面產生具坑洞的不平滑表面，比如泡棉。基質一般可包括如熱塑性塑料、熱固性塑料或橡膠的人工合成材料，且很容易結合現有的射出成型、擠壓成型、滾壓成型或噴沫成型的加工製程，並配合適當的高溫高壓蒸氣、高周波、超音波或紅外線的加熱方式而實現。然而，上述現有技術的缺點在於，基質的原材料本身不易分解，因此當作包裝材料的發泡材料在使用後被丟棄而產生大量廢棄物，衍生出環保問題，尤其是部分發泡材料在焚化爐處理中會產生有毒物質。因此，需要一種植物纖維發泡材的製作方法，直接利用可自然分解的植物纖維以及澱粉當作發泡材的基質原料，以解決上述現有技術的問題。
發明內容
本發明的主要目的在提供一種植物纖維及植物粉體發泡材料的製作方法，包括 將植物纖維、植物粉體、發泡劑、增黏劑、填充劑以及阻燃劑加入混合攪拌槽中進行混合以形成均勻混和物；將均勻混和物澆灌或注入容器或模具中；進行加壓及加熱處理，使發泡劑產生發泡作用，進而在容器或模具中轉變成具有多孔狀發泡結構的植物纖維發泡材。上述植物纖維的重量比為約0% 95%，植物粉體的重量比為約0% 95%，而發泡劑、增黏劑、填充劑以及阻燃劑的重量比共約5 15%。上述的植物纖維可來自稻杆、稻殼、麥杆、玉米葉、甘蔗葉、椰子殼或牧草，或其組合物，尤其是植物纖維粒子(Fiber Particulate Composite，FPC)。植物粉體可包括玉米澱粉、番薯澱粉、馬鈴薯澱粉或小麥澱粉。增黏劑可包括天然的松香類樹脂、松香酸甘油酯或氫化松香酸香戊四醇酯，或合成的聚苯乙烯樹脂或松香改性酚醛樹脂。阻燃劑可包括碳酸鈣，用以改善防火效應。本發明的製作方法可藉一般處理設備而實現，比如攪拌機、加熱加壓機、承型模具，進而製作可自然分解的植物纖維及植物粉體發泡材料，尤其可增加發泡材料的發泡倍率，減輕重量，加強緩衝效果並改變產品外觀，提升經濟效能，同時達到增進環境保護的功效。
圖1為本發明植物纖維及植物粉體發泡材料的製作方法的流程圖。圖2為本發明另一實施例的製作方法的流程圖。
具體實施例方式以下配合圖式及組件符號對本發明的實施方式做更詳細的說明，使熟悉本領域的技術人員在研讀本說明書後能據以實施。參考圖1，本發明植物纖維及植物粉體發泡材料的製作方法的流程圖。如圖1所示，本發明的製作方法由步驟SlO開始，而在步驟SlO中進行混合處理，將植物纖維、植物粉體、發泡劑、增黏劑、填充劑以及阻燃劑加入攪拌機中進行混合攪拌，且混合攪拌時間至少維持約3小時，並形成黏稠狀的均勻混和物。植物纖維的重量比為約0% 95%，植物粉體的重量比為約0% 95%，而發泡劑、增黏劑、填充劑以及阻燃劑的重量比共約5 15%。植物纖維可為植物纖維粒子(FPC)，或可選取自天然植物的莖部、葉片、果殼、果皮及根部的至少其中之一。例如，植物纖維可來自稻杆、稻殼、麥杆、玉米葉、甘蔗葉、亞麻葉、 竹葉、甜菜、牧草、椰子殼、菠蘿皮以及牛蒡的至少其中之一。植物粉體可包括玉米澱粉、番薯澱粉、馬鈴薯澱粉或小麥澱粉。發泡劑可為乙烯醋酸乙烯(EVA)發泡系統發泡劑、聚乙烯珍珠棉(EPE)發泡系統發泡劑或聚乳酸(Poly Lactic Acid, PLA)發泡系統發泡劑，且發泡劑具有發泡溫度，比如 200°C，因此可在溫度高於發泡溫度時，比如220°C，產生大量具化學惰性的氣體，比如二氧化碳，用以造成多孔狀的開放性或封閉性孔洞。增黏劑可包括天然植物所含有的松香類樹脂、松香酸甘油酯或氫化松香酸香戊四醇酯，或人工合成的聚苯乙烯樹脂或松香改性酚醛樹脂。填充劑可包括石粉。阻燃劑可包括碳酸鈣，用以改善防火效應，且阻燃劑也可包括環氧基黏劑以及活性碳阻燃劑，其中活性碳阻燃劑系具有活性碳效果的阻燃劑，可在火災發生時，除具有阻燃的特性外，更具有優異的吸附燃燒發煙、降低火場濃煙的特性。活性碳阻燃劑一般以天然碳礦經特殊處理而製得，其特性為在常溫至200°C時為穩定不變形狀態，當受熱而溫度高於 200°C時，其厚度會急劇膨脹數十乃至數百倍，變成體積蓬鬆的蠕蟲狀粉末，可在燃燒表面形成阻隔碳層，一方面隔絕熱，一方面降低空氣的流動，而達到防火的目的。接著，本發明的製作方法進入步驟S20，以進行灌注處理，將黏稠狀的均勻混和物灌注至具特定形狀的容器或模具中，再進行步驟S30的加壓處理，比如利用油壓機或高壓空氣唧筒對容器或模具施加壓力，藉以增加均勻混和物的緻密性。在步驟S30後進入步驟S40，對已加壓的容器或模具進行加熱處理，利用加熱裝置使容器或模具中均勻混和物的溫度高於發泡劑的發泡溫度，比如220°C，且維持10至60秒， 促使發泡劑產生發泡作用並使均勻混和物轉變成具有多孔狀發泡結構的植物纖維發泡材料，其中加熱裝置可使用高溫高壓蒸氣、高周波、超音波或紅外線的加熱方式。因此，本發明製作方法所製作的發泡材料可具有特定的形狀，比如可配合特定商品或包裝物形狀的包裝盒或包裝箱，並且可直接用於包裝，提供防潮、防火或防撞的保護功能。參考圖2，本發明另一實施例的製作方法的流程圖，其中本發明另一實施例的製作方法包括依序進行的步驟S10、S22、S40以及S50，藉以製作平板狀的植物纖維發泡材料，而步驟SlO以及S40如同圖1實施例所述，在此不再贅述。在步驟S22中進行滾壓處理，利用滾壓裝置將步驟SlO所產生的均勻混和物滾壓成具有預設厚度的預成型平板，接著進行加步驟S40，使發泡劑產生發泡作用，而將預成型平板轉換成平板狀的發泡材料。此外，加熱處理S40可同時進一步包括加壓處理，比如利用熱壓機，藉以實現加壓加熱處理，可增加發泡材料的緻密度。最後進行步驟S50，利用裁切裝置將加熱處理S40所產生的發泡材料裁切成適當尺寸及形狀。本發明製作方法的特點在於，直接利用天然的植物纖維以及植物粉體當作發泡材料的基質原料，不僅使發泡材料可被自然分解，同時可使用一般的機械設備而實現不需更換或增加額外生產機具，因此，整體製作成本較低且製程簡便，具有很高的產業利用性。此外，本發明製作方法中所使用的植物纖維可利用自農業生產加工中所產生或殘留的廢棄物，比如稻杆或甘蔗渣，可同時減少農業廢棄物排放量，達到提升環境保護的目的。以上所述僅為用以解釋本發明的較佳實施例，並非企圖據以對本發明做任何形式上的限制，因此，凡有在相同的發明精神下所作有關本發明的任何修飾或變更，皆仍應包括在本發明意圖保護的範疇。
權利要求
1.一種植物纖維及植物粉體發泡材料的製作方法，其特徵在於，該製作方法包括 將植物纖維、植物粉體、發泡劑、增黏劑、填充劑以及阻燃劑加入攪拌機中以進行混合處理，藉以形成均勻混和物，其中該植物纖維的重量比為0% 95%，該植物粉體的重量比為0% 95%，而該發泡劑、該增黏劑、該填充劑以及該阻燃劑的重量比共5 15%，且該發泡劑具有發泡溫度；將該均勻混和物灌注至容器或模具中以進行灌注處理； 利用加壓裝置以進行加壓處理，藉以施加預設壓力；以及利用加熱裝置以進行加熱處理，將該均勻混和物加熱至溫度高於該發泡劑的發泡溫度，而使該發泡劑產生發泡作用，產生大量氣體，並使該均勻混和物轉變成具有多孔狀發泡結構的植物纖維及植物粉體發泡材料。
2.一種植物纖維及植物粉體發泡材料的製作方法，其特徵在於，該製作方法包括 將植物纖維、植物粉體、發泡劑、增黏劑、填充劑以及阻燃劑加入攪拌機中以進行混合處理，藉以形成均勻混和物，其中該植物纖維的重量比為0% 95%，該植物粉體的重量比為0% 95%，而該發泡劑、該增黏劑、該填充劑以及該阻燃劑的重量比共5 15%，且該發泡劑具有發泡溫度；利用一滾壓裝置以進行滾壓處理，而將該均勻混和物滾壓成具有預設厚度的預成型平板；利用加熱裝置以進行加熱處理，將該預成型平板加熱至溫度高於該發泡劑的發泡溫度，而使該發泡劑產生發泡作用，產生大量氣體，並使該預成型平板轉變成具有多孔狀發泡結構的平板狀之植物纖維及植物粉體發泡材料；以及利用裁切裝置以進行裁切處理，將該發泡材料裁切成適當尺寸及形狀。
3.依據權利要求2所述的製作方法，其特徵在於，該加熱處理進一步同時包括加壓處理，藉以施加預設壓力。
4.依據權利要求1或2所述的製作方法，其特徵在於，該植物纖維包括植物纖維粒子 (FPC)，或選取自天然植物的莖部、葉片、果殼、果皮及根部的至少其中之一，而該植物纖維來自稻杆、稻殼、麥杆、玉米葉、甘蔗葉、亞麻葉、竹葉、甜菜、牧草、椰子殼、菠蘿皮以及牛蒡的至少其中之一。
5.依據權利要求1或2所述的製作方法，其特徵在於，該植物粉體包括玉米澱粉、番薯澱粉、馬鈴薯澱粉或小麥澱粉。
6.依據權利要求1或2所述的製作方法，其特徵在於，該發泡劑包括乙烯醋酸乙烯(EVA)發泡系統發泡劑、聚乙烯珍珠棉(EPE)發泡系統發泡劑或聚乳酸(Poly Lactic Acid, PLA)發泡系統發泡劑，該填充劑至少包括石粉，而該增黏劑可包括天然的松香類樹脂、松香酸甘油酯或氫化松香酸香戊四醇酯，或合成的聚苯乙烯樹脂或松香改性酚醛樹脂， 該阻燃劑至少包括碳酸鈣，用以阻礙或降低燃燒速率。
7.依據權利要求1或2所述的製作方法，其特徵在於，該加熱裝置使用高溫高壓蒸氣、 高周波、超音波或紅外線的加熱方式。
全文摘要
一種植物纖維及植物粉體發泡材料的製作方法，包括將植物纖維、植物粉體、發泡劑、增黏劑、填充劑以及阻燃劑加入混合攪拌槽中進行混合以形成均勻混和物，其中植物纖維的重量比為約0％～95％，植物粉體可包括澱粉，且植物粉體的重量比為約0％～95％，而發泡劑、增黏劑、填充劑以及阻燃劑的重量比共約5～15％；將均勻混和物澆灌或注入容器或模具中；進行加壓及加熱處理，使發泡劑產生發泡作用，而在容器或模具中轉變成具有多孔狀發泡結構的植物纖維及植物粉體發泡材料。本發明所製作的發泡材料可增加發泡倍率，減輕產品重量，改善緩衝效果。
文檔編號C08K3/26GK102352115SQ20111018923
公開日2012年2月15日 申請日期2011年7月7日 優先權日2011年7月7日
發明者戴國新, 謝森芳 申請人:中山市中健包裝有限公司