專利名稱：植物纖維液體發(fā)泡包裝材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種植物纖維發(fā)泡包裝材料的制備方法，特別是一種植物纖維液體發(fā)泡包裝材料的制備方法。
背景技術(shù)：
植物纖維材料是傳統(tǒng)的緩沖包裝材料，其中包裝紙、瓦楞板紙等至今仍然是包裝的重要材料。自上個(gè)世紀(jì)80年代以來，泡沫塑料緩沖包裝材料以其良好的緩沖特性和經(jīng)濟(jì)特性逐漸在緩沖包裝材料領(lǐng)域起主導(dǎo)作用。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，僅2003年，中國大陸泡沫塑料產(chǎn)生量就達(dá)66.9萬噸，產(chǎn)值100億元左右，而且正以每年12％的速度增長。但隨之而來的是對(duì)環(huán)境嚴(yán)重影響的“白色污染”問題的出現(xiàn)。塑料發(fā)泡材料包裝的廢棄物卻給環(huán)境帶來嚴(yán)重污染，燃燒嚴(yán)重破壞地球的大氣臭氧層，造成二次污染；堆埋長期不能腐爛分解，造成土地資源的破壞和浪費(fèi)。受此困撓的不僅僅是中國，世界各國也普遍受到它的侵害。面對(duì)這一問題，各國政府紛紛出臺(tái)了限制使用泡沫塑料包裝材料的法規(guī)和政策。中國于1996年4月1日頒布了固定廢棄物環(huán)境保護(hù)法，法規(guī)中規(guī)定了“三化”原則，即對(duì)固體廢棄物提倡資源化、減量化和無害化。EPS泡沫塑料制品是污染環(huán)境的主要產(chǎn)品之一，面臨淘汰勢在必行，在全世界停止生產(chǎn)和使用EPS發(fā)泡塑料，已成為共識(shí)。人們迫切需要無公害、可降解、低成本的植物纖維發(fā)泡材料替代EPS發(fā)泡材料，成為理想的無公害環(huán)保包裝材料。當(dāng)前的植物纖維緩沖包裝材料主要有以下四類1、以紙及紙板通過構(gòu)筑空腔結(jié)構(gòu)的材料，它的特點(diǎn)是環(huán)保性能、力學(xué)性能均佳，但工藝復(fù)雜、生產(chǎn)成本高；2、漿模塑制品材料，它的特點(diǎn)是環(huán)保性能好，但存在比重大、脆性大、彈性模數(shù)小、回彈性差、緩沖系數(shù)小、多次沖擊性差等缺點(diǎn)，工藝性差、生產(chǎn)成本高，性價(jià)比較差；3、多層復(fù)合材料，它是以片材為主，具有良好的力學(xué)性能，但由于材料中包含有部分的高分子材料，所以降解性差，環(huán)保性能不理想，且生產(chǎn)工藝復(fù)雜，成本高。
4、植物纖維/淀粉制品材料沿用塑料發(fā)泡的工藝路線，采用淀粉材料作為發(fā)泡體，植物纖維是分散相只其到增強(qiáng)和填充的作用。但淀粉材料自身存在的脆性較大、容易霉變等缺陷使其成果的應(yīng)用受到阻礙，雖然，在經(jīng)過添加一些小分子多元醇作為增塑劑后，改善了材料的柔韌性和彈性，且易于加工成型。但由于增塑劑添加改性后，性能的改善有限，而且造成了生產(chǎn)成本的據(jù)高不下。
申請(qǐng)?zhí)枮?9104752.4的發(fā)明專利“一種包裝物原料的制作方法”，介紹了一種屬于環(huán)保及可生物降解型纖維包裝材料方面的技術(shù)成。植物纖維泡沫是以植物纖維(如桔桿，海藻等)和淀粉(如大米，玉米、馬鈴薯等)為原料。利用生物復(fù)配和分子重組技術(shù)原理。運(yùn)用特殊的生產(chǎn)工藝。制得的高分子熱塑性聚合物。其最大的創(chuàng)新是機(jī)械改性、聚合發(fā)泡。該材料兼有發(fā)泡塑料、紙制品部分相似的性能。
申請(qǐng)?zhí)枮?8122244.7的發(fā)明專利“植物纖維發(fā)泡包裝材料的制造方法”，介紹了一種植物纖維發(fā)泡包裝材料的制造方法，首先將甘蔗渣、麥桿、稻草、蘆葦、一年生草本等天然植物纖維原料通過物料前期蒸曬，烘于后研磨粉碎，將粉碎后的原料在高壓釜中蒸煮軟化、加入AC發(fā)泡劑、淀粉等添加劑混合制成粒狀，經(jīng)膨化系統(tǒng)一次發(fā)泡、再加入助劑防水劑、羧酸鈉、三元醇等助劑，在模具中加溫定向發(fā)泡膨化，即得所需形狀包裝材料。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是通過液體發(fā)泡方法構(gòu)建植物纖維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)材料，制備具有低密度、抗沖擊、緩沖性能的環(huán)保型植物纖維發(fā)泡包裝物。
本發(fā)明的植物纖維液體發(fā)泡包裝材料的制備方法，包括以下步驟1、將化學(xué)漿、化學(xué)機(jī)械漿、機(jī)械漿投入打漿機(jī)疏解打漿，其中化學(xué)漿(絕干重、下同)所占比例為10～100％、化學(xué)機(jī)械漿所占比例為0～90％、機(jī)械漿所占比例為0～90％；加水調(diào)漿料濃度至4～12％后送入攪拌機(jī)中；所述的化學(xué)漿、化學(xué)機(jī)械漿、機(jī)械漿在化工市場均可購得；。
2、按照烷基起泡劑用量為10～100mg/l、有機(jī)硅表面活性劑用量為5～50mg/l、造紙用膠粘劑用量為10～100mg/l，分別將烷基起泡劑、有機(jī)硅表面活性劑和造紙用膠粘劑依次加入上述漿料中攪拌混合，并加水調(diào)漿料濃度至4～15％，將混合均勻后的漿料按產(chǎn)品絕干重與漿料絕干重的比為1∶1的比例注入成型容器；步驟1和步驟2全過程控制漿料溫度10～25℃；所述的烷基起泡劑為十二烷基醚硫酸銨、或十二烷基硫酸銨、或十六烷基磺酸鈉、或十二烷基硫酸二乙醇胺；所述的有機(jī)硅表面活性劑為氨基改性硅油、或羥基改性硅油、或環(huán)氧改性硅油、或聚醚改性硅油；所述的造紙用膠粘劑包括乳液松香膠、陽離子淀粉、聚丙烯酰胺、三聚氰胺、烷基雙烯酮二聚物AKD、烯基琥珀酸酐ASA中的一種或一種以上的混和物；以上化學(xué)品均為固體；所述成型容器即產(chǎn)品包裝物的模具；3、在溫度為30～95℃的條件下加熱已注入漿料的成型容器，并攪拌則漿料發(fā)泡；當(dāng)發(fā)泡倍率為5～40時(shí)，靜置1～10分鐘；然后于溫度為90～105℃的條件下干燥至產(chǎn)品含水率4～15％；即為成型產(chǎn)品。
本發(fā)明利用液體發(fā)泡的原理，在泡沫的表面吸附力吸附纖維的同時(shí)，義利用氣泡內(nèi)外壓差和表面張力的作用托起纖維，在含有纖維的漿料中形成一多孔的泡沫體。利用纖維上分布的羥基的連接和適當(dāng)?shù)哪z料膠接，形成穩(wěn)定的網(wǎng)架，當(dāng)水分排除后，這一網(wǎng)架結(jié)構(gòu)得以保留，從而形成所需的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)植物纖維材料。通過對(duì)液體發(fā)泡度的控制可以靈活地控制材料的密度及相關(guān)性能，克服紙及紙板和紙漿模塑制品通過人為構(gòu)建宏觀腔體造成的生產(chǎn)成本高和工藝復(fù)雜的缺點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)植物纖維材料具有環(huán)保特性的基礎(chǔ)上，還能在材料性能、經(jīng)濟(jì)特性上超越發(fā)泡塑料，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)泡塑料的全面替代。同時(shí)可以利用其的多孔性，開發(fā)與其相關(guān)的其他用途。
據(jù)有關(guān)部門統(tǒng)計(jì)，全世界包裝材料的容器年消費(fèi)的市場規(guī)模約為600億美元以上，中國的國內(nèi)商品和出口商品的配套包裝物，僅工業(yè)防震包裝的年用量約為100萬噸以上，且每年的遞增率約為20％。本發(fā)明植物纖維液體發(fā)泡包裝材料的問世，將為市場提供價(jià)廉物美、極富競爭力、可回收利用和對(duì)環(huán)境友好的植物纖維緩沖包裝材料。
依照國家對(duì)包裝材料的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，委托福建省產(chǎn)品質(zhì)量檢測中心對(duì)利用本發(fā)明的方法制備的植物纖維液體發(fā)泡包裝材料用于ADSL寬帶調(diào)制解調(diào)器和數(shù)碼眼鏡包裝的樣品進(jìn)行了檢測。使用標(biāo)準(zhǔn)包括GB/T6343-1995《泡沫塑料和橡膠表觀(體積)密度測定》；GB/T4857.18-1992《包裝、運(yùn)輸包裝件編制性能試驗(yàn)大綱的定量數(shù)據(jù)》；GB/T8813-1988《硬質(zhì)泡沫塑料壓縮試驗(yàn)方法》；GB/T5480.7-2004《礦物棉及其制品試驗(yàn)方法第7部分吸濕性》；GB/T16265-1996《包裝材料試驗(yàn)方法相容性》；GB/T16266-1996《包裝材料試驗(yàn)方法接觸腐蝕》；GB/T9345-1988《塑料灰分通用測定方法》；GB/T7573-2002《紡織品水萃取液PH值得測定》。檢測結(jié)果見附表。
附表 產(chǎn)品性能檢測

上述檢測結(jié)果表明，利用本發(fā)明的方法制備的植物纖維液體發(fā)泡包裝材料各項(xiàng)性能指標(biāo)均達(dá)到行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，完全可以替代目前大量使用的EPS泡沫塑料緩沖包裝制品。本發(fā)明的植物纖維液體發(fā)泡包裝材料的制備方法，還具有以下優(yōu)點(diǎn)1、膨化植物纖維工業(yè)緩沖材料是以可再生的植物纖維為原料，它對(duì)原料的要求低于紙制品對(duì)原料的要求，因此除了木材以外，竹、蘆葦?shù)群瘫究浦参镆彩瞧湓希瑏碓磸V泛。
2、由于產(chǎn)品附加值高，可實(shí)現(xiàn)植物纖維材料的增值減耗，符合我國降低單位產(chǎn)值消耗的產(chǎn)業(yè)目標(biāo)。
3、膨化植物纖維工業(yè)緩沖材料不僅是對(duì)環(huán)境友好的環(huán)保包裝材料，而且其性能符合我國相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，產(chǎn)品可以用于所有小型工業(yè)產(chǎn)品，如家電、玻璃制品等和水果等農(nóng)產(chǎn)品的包裝。尤其是為出口企業(yè)尋找到了一種優(yōu)質(zhì)低成本的環(huán)保包裝材料，實(shí)現(xiàn)全面替代目前廣泛使用且給環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重“白色污染”的EPS等塑料發(fā)泡包裝材料。
4、由于EPS等塑料發(fā)泡材料是以石油為原料生產(chǎn)的，替代EPS等塑料發(fā)泡材料實(shí)際上是減少了石油這一戰(zhàn)略資源在這一領(lǐng)域的使用，項(xiàng)目符合我國當(dāng)前能源替代戰(zhàn)略。
5、膨化植物纖維工業(yè)緩沖材料是有別于紙漿模塑制品和蜂窩紙板的新型植物纖維包裝材料，由于它優(yōu)異的緩沖特性，為植物纖維材料重新成為包裝領(lǐng)域的主體創(chuàng)造了條件。
具體實(shí)施例方式
為了充分公開本發(fā)明的植物纖維液體發(fā)泡包裝材料的制備方法，現(xiàn)結(jié)合實(shí)施例加以說明。
實(shí)施例一一種植物纖維液體發(fā)泡包裝材料的制備方法，包括以下步驟1、將化學(xué)漿、化學(xué)機(jī)械漿、機(jī)械漿投入打漿機(jī)疏解打漿，其中化學(xué)漿所占比例為30～70％、化學(xué)機(jī)械漿所占比例為20～60％、機(jī)械漿所占比例為10～50％；加水調(diào)漿料濃度至6～7％后送入攪拌機(jī)中。
2、按照烷基起泡劑用量為10～30mg/l、有機(jī)硅表面活性劑用量為5～10mg/l、造紙用膠粘劑用量為10～20mg/l，分別將烷基起泡劑、有機(jī)硅表面活性劑和造紙用膠粘劑依次加入上述漿料中攪拌混合，并加水調(diào)漿料濃度至4～8％，將混合均勻后的漿料按產(chǎn)品絕干重與漿料絕干重的比為1∶1的比例注入成型容器；步驟1和步驟2全過程控制漿料溫度20～25℃；3、在溫度為60～90℃的條件下加熱已注入漿料的成型容器并攪拌，則漿料發(fā)泡；當(dāng)發(fā)泡倍率為10～20時(shí)，靜置5～10分鐘；然后于溫度為90～105℃的條件下干燥至產(chǎn)品含水率6～10％；即為成型產(chǎn)品。
實(shí)施例二一種植物纖維液體發(fā)泡包裝材料的制備方法——ADSLmodem緩沖墊塊的制備方法，包括以下步驟1、采用型號(hào)6-2的打漿機(jī)，按化學(xué)漿70％、化學(xué)機(jī)械漿20％、機(jī)械漿10％的比例，將上述原料混合投入打漿機(jī)疏解打漿，并加水調(diào)漿料濃度至6％后送入攪拌機(jī)中；2、依次加入十二烷基醚硫酸銨15mg/l、羧基改性硅油8mg/l、乳液松香膠10mg/l、陽離子玉米淀粉6mg/l、ASA 6mg/l于上述漿料中攪拌混合，并加水調(diào)漿料濃度至4％，將混合均勻后的漿料按產(chǎn)品絕干重與漿料絕干重的比為1∶1的比例將漿料注入產(chǎn)品模具，即ADSL modem包裝物模具，步驟1和步驟2全過程控制漿料溫度20～25℃；3、將己注入漿料的產(chǎn)品模具——ADSL modem包裝物模具，加熱至80℃攪拌并發(fā)泡，發(fā)泡倍率12；撤除模具底部托板，靜置脫水8分鐘，送入干燥箱干燥，干燥溫度105℃，干燥至含水率8％，取出模具，脫模后即為成型產(chǎn)品。
實(shí)施例三一種植物纖維液體發(fā)泡包裝材料的制備方法——數(shù)碼眼鏡緩沖墊塊的制備方法1、采用型號(hào)6-2的打漿機(jī)，按化學(xué)漿65％、化學(xué)機(jī)械漿25％、機(jī)械漿10％的比例，將上述原料混合投入打漿機(jī)疏解打漿，并加水調(diào)漿料濃度至6％后送入攪拌機(jī)中；2、依次加入十六烷基磺酸鈉7mg/l、氨基改性硅油8mg/l、乳液松香膠10mg/l、陽離子玉米淀粉6mg/l、聚丙烯酰胺8mg/l于上述漿料中攪拌混合，并加水調(diào)漿料濃度至4％，將混合均勻后的漿料按產(chǎn)品絕干重與漿料絕干重的比為1∶1的比例將漿料注入產(chǎn)品模具，即數(shù)碼眼鏡包裝物模具；步驟1和步驟2全過程控制漿料溫度20～25℃；3、將已注入漿料的產(chǎn)品模具——數(shù)碼眼鏡包裝物模具，加熱至80℃，并攪拌發(fā)泡，發(fā)泡倍率10；撤除模具底部托板，靜置脫水10分鐘，送入干燥箱干燥，干燥溫度105℃，干燥至含水率8％，取出模具，脫模后即為成型產(chǎn)品。
權(quán)利要求
1.一種植物纖維液體發(fā)泡包裝材料的制備方法，其特征在于包括以下步驟(1)將化學(xué)漿、化學(xué)機(jī)械漿、機(jī)械漿投入打漿機(jī)疏解打漿，其中化學(xué)漿所占比例為10～100％、化學(xué)機(jī)械漿所占比例為0～90％、機(jī)械漿所占比例為0～90％；加水調(diào)漿料濃度至4～12％后送入攪拌機(jī)中；(2)按照烷基起泡劑用量為10～100mg/l、有機(jī)硅表面活性劑用量為5～50mg/l、造紙用膠粘劑用量為10～100mg/l，分別將烷基起泡劑、有機(jī)硅表面活性劑和造紙用膠粘劑依次加入上述漿料中攪拌混合，并加水調(diào)漿料濃度至4～15％，將混合均勻后的漿料按產(chǎn)品絕干重與漿料絕干重的比為1∶1的比例注入成型容器；步驟(1)和步驟(2)全過程控制漿料溫度10～25℃；(3)在溫度為30～95℃的條件下加熱已注入漿料的成型容器，并攪拌則漿料發(fā)泡；當(dāng)發(fā)泡倍率為5～40時(shí)，靜置1～10分鐘；然后于溫度為90～105℃的條件下干燥至產(chǎn)品含水率4～15％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種植物纖維液體發(fā)泡包裝材料的制備方法，其特征在于包括以下步驟(1)采用型號(hào)6-2的打漿機(jī)，按化學(xué)漿70％、化學(xué)機(jī)械漿20％、機(jī)械漿10％的比例，將上述原料混合投入打漿機(jī)疏解打漿，并加水調(diào)漿料濃度至6％后送入攪拌機(jī)中；(2)依次加入十二烷基醚硫酸銨15mg/l、羧基改性硅油8mg/l、乳液松香膠10mg/l、陽離子玉米淀粉6mg/l、ASA 6mg/l于上述漿料中攪拌混合，并加水調(diào)漿料濃度至4％，將混合均勻后的漿料按產(chǎn)品絕干重與漿料絕干重的比為1∶1的比例將漿料注入產(chǎn)品模具，步驟(1)和步驟(2)全過程控制漿料溫度20～25℃；(3)將已注入漿料的產(chǎn)品模具，加熱至80℃攪拌并發(fā)泡，發(fā)泡倍率12；撤除模具底部托板，靜置脫水8分鐘，送入干燥箱干燥，干燥溫度105℃，干燥至含水率8％，取出模具，脫模后即為成型產(chǎn)品。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種植物纖維液體發(fā)泡包裝材料的制備方法，其特征在于包括以下步驟(1)采用型號(hào)6-2的打漿機(jī)，按化學(xué)漿65％、化學(xué)機(jī)械漿25％、機(jī)械漿10％的比例，將上述原料混合投入打漿機(jī)疏解打漿，并加水調(diào)漿料濃度至6％后送入攪拌機(jī)中；(2)依次加入十六烷基磺酸鈉7mg/l、氨基改性硅油8mg/l、乳液松香膠10mg/l、陽離子玉米淀粉6mg/l、聚丙烯酰胺8mg/l于上述漿料中攪拌混合，并加水調(diào)漿料濃度至4％，將混合均勻后的漿料按產(chǎn)品絕干重與漿料絕干重的比為1∶1的比例將漿料注入產(chǎn)品模具；步驟(1)和步驟(2)全過程控制漿料溫度20～25℃；(3)將已注入漿料的產(chǎn)品模具，加熱至80℃，并攪拌發(fā)泡，發(fā)泡倍率10；撤除模具底部托板，靜置脫水10分鐘，送入干燥箱干燥，干燥溫度105℃，干燥至含水率8％，取出模具，脫模后即為成型產(chǎn)品。
4.由權(quán)利要求1、2、3的方法制備的植物纖維液體發(fā)泡包裝材料產(chǎn)品。
全文摘要
本發(fā)明的一種植物纖維液體發(fā)泡包裝材料的制備方法，以植物纖維漿料為主原料，通過對(duì)液體發(fā)泡構(gòu)建由植物纖維和少量完全無毒環(huán)保的膠粘劑構(gòu)成的微觀網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)材料。產(chǎn)品的生產(chǎn)、使用、回收和廢棄對(duì)人和環(huán)境無污染；生產(chǎn)過程簡單，可以靈活地控制材料的密度。產(chǎn)品強(qiáng)度、緩沖特性及相關(guān)性能達(dá)到國家有關(guān)包裝緩沖材料的要求；制造成本遠(yuǎn)低于會(huì)造成白色污染的發(fā)泡塑料，產(chǎn)品可以全面替代發(fā)泡塑料。由于材料的輕質(zhì)、多孔性質(zhì)，使其具有吸音、保溫的特性和吸油、除油的功能。
文檔編號(hào)D21H21/22GK1912247SQ200610045408
公開日2007年2月14日 申請(qǐng)日期2006年7月7日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月7日
發(fā)明者謝擁群, 陳彥 申請(qǐng)人:福建農(nóng)林大學(xué)