专利名称：发泡纤维素缓冲绝热材料的制造方法
技术领域：
本发明涉及一种缓冲绝热材料的制造方法，具体地说是提供一种使纤维素材料发泡来制造缓冲绝热材料的方法。
在商品包装中，为防止商品在搬运和保管中受到破损或变形，常使用缓冲材料作附助包装材料。这样的缓冲材料必须具有弹性或者能够吸收冲击力的性质。目前，作为这种缓冲材料是使用发泡塑料材质，例如，使聚乙烯(PE)，聚丙烯(PP)，乙烯-醋酸-乙烯共聚体(EVA)，聚苯乙烯(PS)，改性EVA，软质PVC，苯氧基树脂等通用塑料经发泡处理得到发泡塑料，或者利用材料自身具有弹性的物质，例如天然橡胶、SBA类橡胶、苯乙烯-丁二烯类热可烧性橡胶、丁二烯橡胶(BR)、异戊二烯橡胶(IR)、乙烯-丙烯共聚体橡胶(EMP)、聚氯丁烯橡胶(CR)、丁基橡胶(BR)、尿烷橡胶、硅橡胶、多硫化橡胶、丙烯基橡胶、氯磺化苯乙烯橡胶、氯化聚乙烯橡胶、表氯醇橡胶、氧化丙烯橡胶、醋酸乙烯橡胶、热可烧性橡胶等，或者使这些橡胶材料发泡制得的缓冲材料。其中最常使用的是价廉的聚乙烯或聚苯乙烯类物质。
然而，虽然上述的塑料及橡胶作为缓冲材料具优越的特性，但是由于这些物质在自然条件下不能分解，将对环境造成公害。特别是由于这些物质燃烧时放出有毒气体，因此在先进国家中禁止使用诸如发泡塑料、天然或合成橡胶等物质作缓冲材料。在将来的绿色环境(Green Round)中，在全世界范围内也将限制这类物质的使用。
为解决上述问题，有报导使用纸浆、纤维素等物质作为缓冲材料。但是，由于这类天然的纸浆或纤维素缓冲材料吸收冲击的能力很低，作为缓冲材料，不能起到缓冲作用，极大地限制了它们的使用。
本发明者们经过长期地努力研究成功一种方法，该方法是利用纤维素与通常的发泡剂和水溶性粘结剂共同进行湿式发泡反应，再经干燥可使原纤维素的容积发泡增大120～500％。这种发泡纤维素材料具有非常大的吸收冲击力的能力，作为缓冲材料是十分有利的，而且该材料内形成有无数的气孔，又具有非常高的绝热效果。该技术已申请了韩国专利(专利申请第94-4703号)。同时，因为上述所制的发泡纤维素缓冲绝热材料内形成无数气孔，在自然条件下比普通的纤维素更易降解，所以不但可以避免产生公害问题，而且可以利用废旧资源。这种材料既便在将来的绿色环境中也可适用，并作为一种所谓绿色制品(Green Product)，可广泛用于出口商品的包装附助材料。
在专利申请第94-4703号中，是使纤维素与粘结剂和发泡剂一起共同发泡，干燥制得纤维素材料，并利用该材料作缓冲绝热材料。详细地说，该技术是在水中将废纸敲解，使纤维松散，进行脱水使含水重量约为30％，然后将添加已溶于水的粘结剂的发泡剂到上述浆料中混合均匀，于约85℃下预热，被预热的混合物压注到模具中，在270～300℃下进行发泡，发泡后的具有一定形状的制品于干燥炉内进行干燥制成发泡体。但是，上述制造的发泡体尚存在下述问题1.被预热的纤维素混合物注入到模具中进行加热挤压成形时，由于不能均匀地进行加热，至使发泡不均匀。
2.因此，该发泡体在发泡多的部分具有缓冲作用，而由热传导不好，没有充分发泡的部分缓冲作用差，由于弹性体的弹性不均匀，很难用作包装用的缓冲材料。
3.此外，上述不均匀发泡的发泡体在干燥过程中易引起变形，也很难用作缓冲材料。
为克服上述问题，本发明提供了一种改进的制造发泡纤维素发泡体的方法。
为实现上述目的，本发明反复进行研究提出了一种改进的制造纤维素发泡体的方法。该方法是在微波炉中均匀地对纤维素进行加热，使其发泡，并保持干燥过程中也不变形，制造出性能优良的缓冲绝热材料。具体地说，本发明的制造方法如下述。
作为原料，本发明可以使用普通的纤维素或纸浆、废纸作原料。在本发明中使用的粘结剂可以选用淀粉糊、羧甲基纤维素钠、乙基纤维素、甲基纤维素、藻朊酸钠、干酪素、明胶、聚乙烯醇(PVA)、聚醋酸乙烯酯(PVAC)或其它普通的水溶性粘接剂中1种或1种以上的混合物。粘结剂的使用量依粘结剂的种类和粘结力情况不同，通常为总重量的0.1～20％。
在本发明中使用常用的发泡剂进行发泡，可作为发泡剂的有如偶氮甲酰胺(AzodicarbonamideADCA)，偶氮二甲酰胺(AzobisformideABFA)，偶氮二异丁腈(Azobisisobuty ronitrileALBN)，N，N′-二硝基次戊基甲胺(N，N′-dinitrosePentamethylene TetramineN，N′-DPT)，P-甲苯磺酰肼(P-ToluenesulfonglhgdrazideP-TSH)，P，P′-氧代二苯磺酰肼[P，P′-Oxybis(benzenesulfonylhydrazideP，P′-OBSH)]等有机发泡剂，如碳酸铵、碳酸氢钠等无机发泡剂，可选择1种以上上述物质作发泡剂。发泡剂的使用量可为总重量的0.5～20％。
在本发明中将纤维素敲解，脱水后使用，脱水后纤维素中水分重量含量一般为20～30％，较好的为25％。这样的纤维素较适宜的使用量为总重量的50～80％。
在本发明制造过程中，总水分含量为10～30％(重量)，较好的为25％(重量)。
在本发明中模具(monld)是非常重要的。在用微波进行照射时模具不仅能很好承受微波照射，而且应使微波能很好的透过，并一定能与形成的发泡体分离。这样的模具材料最好用聚碳酸酯材质，这种材质制的模具具有良好的耐微波照射性和与发泡体的脱模性能。
此外，为增加上述的脱模性，在模具内涂抹硅型脱模剂后再进行充注过程，其效果更好。
其次，本发明利用微波炉进行发泡的过程中为防止泄漏电波，应在完全密闭的空间中进行电波照射，并可设计成能使微波炉的入口和出口完全开放，制品通过输送带可自由出入，在该微波炉中，利用微波使发泡体均匀发泡。对发泡后的发泡体，不是使用一般的加热方法(Heating Method)，而是在炉子的内部设置正温度系数材料P.T.C(Positive TemperatureCoefficianly Resistor)构成的加热元件，使炉内部保持均一的温度，较好的干燥温度维持在50～100℃。
上述制造成的发泡体在尽可能不引起变形条件下存放。
下面对本发明的制造方法作更详细地说明。
1.成浆工序(Pulping)可利用普通造纸工艺方法所用的纸浆，也可利用新闻纸、杂志、废纸等含有纤维素的纸类混合，进行成浆过程。在这个工序纸浆中不添加任何药品。
2.脱水工序利用离心式脱水器，使成浆工序后废纸中含水重量约为25％。
3.混合工序(Mixing)混合工序是在脱水后的原料中选择上述的粘结剂和发泡剂进行混合的过程。在这道工序中，使用粘结剂使纤维素间能连结，使用发泡剂使在纤维素间形成大量的气孔，使材料具有缓冲性和绝热性。
4.预热工序(Pre-Heating)混合工序完成后，对完全混合好的原料进行预热。预热过程对提高制品的脱模、发泡和干燥过程是必要的。
该预热装置是在油箱内设置管道，混合后原料通过该管道完成预热，预热过程的温度维持在50～100℃。
5.充注工序(Injection)充注工序是将上述处理后的原料投入模具的过程，该过程依制品的种类，所定制品的重量定重的进行充注。在该过程中使用的模具为前述的由聚碳酸酯材质制成，为增加脱模性可以使用硅型脱模剂。
6.微波照射工序(Microwave Oven)在该工序中，为防止电波泄漏，应在完全密闭的空间中进行微波照射。微波炉的入口和出口可完全开放，制品通过输送带能自由地进入。
7.干燥工序(Drying)该工序中不使用一般的加热方法，而是在于燥炉的内部设置P.T.C加热元件，均匀地维持其内部的温度，较好的干燥温度维持在50～100℃。
8.存放(Storage)上述制造成的制品，在尽可能不引起制品变形条件下进行存放。
下面为本发明的较佳实施例，并通过实施例对本发明作进一步详细地说明。
实施例1取废纸1Kg于600ml水中敲解松制，敲解后的纸浆进行脱水，使含水重量约为25％。另取明胶20g于约60℃水中溶解成重量浓度约为30的明胶液，取羧甲基纤维素钠(Na.CMC)约20g于水中溶解成重量浓度为30％的NaCMC溶液，将明胶和NaCMC溶液混合，在混合液中加入作为发泡剂的约100g偶氮二异丁腈(AIBN)，再加入上述敲解、脱水后的废纸浆混合均匀，于约95℃下进行预热。预热后的混合物充入在构成一定形状的聚碳酸酯模具中，注入预热混合物的模具放入微波炉内，进行微波照射，使均匀地发泡。发泡后的发泡体由模具中取出，于设置P.T.C加热元件的干燥炉内维持内部温度为70±5℃下进行干燥，制造出本发明的制品。
实施例2与实施例1相同，但预热预混物是充注到涂有脱模剂的聚碳酸酯模具中，微波炉的入口和出口开放，在运动的输送带上放置模具，进行微波照射，使均匀地进行发泡，其后按实施例1的方法进行干燥制得发泡体。
权利要求
1.一种发泡纤维素缓冲绝热材料的制造方法，其特征是按下过程纤维素或废纸在水中进行敲解，脱水，使其水分重量含量约为25％，该物料与粘结剂和发泡剂共混合成预混物，再于50～100℃下对预混物进行预热，并充注到模具中，进行微波照射使混合物均匀发泡，发泡体利用P.T.C加热元件维持炉内温度为50～100℃下进行干燥制成发泡的纤维素发泡体。
2.按照权利要求1所述的制造方法，其特征是所使用的模具为由聚碳酸酯材质制造的模具；所谓粘结剂选用淀粉糊、羧甲基纤维素钠、乙基纤维素、甲基纤维素、藻朊酸钠、于酪素、明胶、聚乙烯醇(PVA)或聚醋酸乙烯酯(PVAC)中1种以上的混合物；所谓发泡剂为由偶氮甲酰胺(ADCA)，偶氮二甲酰胺(ABFA)，偶氮二异丁腈(ALBN)，N，N′-二硝基次戊基甲胺(N，N′-DPT)，P-甲苯磺酰肼(P-TSH)，P，P′-氧代二苯磺酰肼(P，P′-OBSH)，碳酸铵或碳酸氢钠中选择1种以上作发泡剂。
3.按照权利要求1或2中所述的制造方法，其特征是在模具内涂抹硅型脱模剂然后再进行充注预热后混合物。
全文摘要
一种发泡纤维素缓冲绝热材料的制造方法是按下过程:纤维素或废纸在水中进行敲解,脱水,使其水分重量含量约为25%,该物料与粘结剂和发泡剂共混合成预混物,再于50～100℃下对预混物进行预热,并充注到模具中,进行微波照射使混合物均匀发泡,发泡体利用P.T.C加热元件维持炉内温度为50～100℃下进行干燥制成发泡的纤维素发泡体。该方法可以制造出发泡均充的发泡纤维素,该发泡纤维素作为缓冲绝热材料具有优良的缓冲绝热性能。
文档编号B29K105/04GK1201729SQ9711647
公开日1998年12月16日 申请日期1997年9月22日 优先权日1997年6月10日
发明者许邦旭, 朴裕秉 申请人:大元佩普蒂福姆株式会社