[發(fā)明專(zhuān)利]制造具有吹塑、泡沫結(jié)構(gòu)的可持續(xù)產(chǎn)品的方法和設(shè)備

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201380022916.0
• 申請(qǐng)日: 2013-03-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104321178B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-06-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: J·W·豪氏威馬;N·M·桑斯特拉;J·H·A·阿倫茨;H·M·格瑞特
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 紙漿模塑有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): B29C44/08
• 分類(lèi)號(hào): B29C44/08;C08L3/02
• 代理公司: 上海專(zhuān)利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 31100
• 代理人: 韋東

一種制造具有吹塑、泡沫結(jié)構(gòu)的可持續(xù)產(chǎn)品的方法，其中至少包含諸如淀粉的天然聚合物的物質(zhì)在壓力下通入模具空腔(4)或通過(guò)模具模頭，并且該物質(zhì)在模具中經(jīng)一定方式的加熱以使發(fā)泡結(jié)構(gòu)穩(wěn)定化來(lái)形成產(chǎn)品，其中該方法包括在注入模具之前對(duì)該物質(zhì)進(jìn)行預(yù)發(fā)泡。優(yōu)選地，將預(yù)發(fā)泡物質(zhì)保持在壓力下直至注入模具。本發(fā)明還涉及用于所述方法中的設(shè)備。

發(fā)明領(lǐng)域

本發(fā)明涉及制造具有吹塑、泡沫結(jié)構(gòu)的可持續(xù)產(chǎn)品的方法以及其中可使用的設(shè)備。更具體地，本發(fā)明涉及由包含諸如淀粉的天然聚合物的液體物質(zhì)制造具有吹塑、泡沫結(jié)構(gòu)的可持續(xù)產(chǎn)品。

背景

已知當(dāng)需要特定體積和最小重量時(shí)，可使用具有吹塑、泡沫結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品，例如用于包裝目的，如設(shè)計(jì)用于接受并裝載脆性、易破碎的產(chǎn)品的包裝。可以由諸如膨脹聚苯乙烯或膨脹聚丙烯的發(fā)泡塑料制造這類(lèi)包裝。使用這類(lèi)材料作為包裝材料的缺點(diǎn)在于其不是特別環(huán)境友好型的，因?yàn)槠潆y以回收或處置并且因?yàn)檫@類(lèi)材料由不可再生的來(lái)源制成。

通過(guò)由來(lái)白可再生來(lái)源(如基于淀粉的材料)的生物聚合物材料制造這類(lèi)產(chǎn)品的方式提供更為環(huán)境友好的替代物。例如，這種方法已知來(lái)自WO96/30186和US 6,521,147。已知的方法包括在壓力下將包含水作為發(fā)泡劑的基于淀粉的起始材料提供至模具中或穿過(guò)模具，并且以一定方式加熱所述模具中的物質(zhì)以產(chǎn)生天然聚合物的膠凝和交聯(lián)。在導(dǎo)入模具之前，該物質(zhì)具有等于或低于膠凝溫度的溫度并且在模具中，該物質(zhì)在高于烘培溫度的溫度下維持至少一段時(shí)間。在該方法中，模具空腔中填充了大約50％的物質(zhì)。由于發(fā)泡劑在模具空腔中的穩(wěn)定化和加熱活化，物質(zhì)形成泡沫，泡沫產(chǎn)生額外的體積并且施力以進(jìn)一步流進(jìn)空腔，并且以這種方式填充完整的空腔。該物質(zhì)可以是包含液體中的至少天然聚合物(如淀粉)的懸浮液或溶液的液體面糊。通過(guò)使用這類(lèi)在凝膠溫度以下為液體的面糊，可以簡(jiǎn)單的方式實(shí)現(xiàn)面糊的供應(yīng)，例如通過(guò)管道并使用簡(jiǎn)單的泵送方式。面糊的流動(dòng)性提供了在模具中流路特別長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)。面糊中水的功能是發(fā)泡劑并且此外，在從模具中蒸發(fā)之后，提供了供聚合物泡孔(cell)膨脹的空間。或者，當(dāng)導(dǎo)入模具時(shí)，可以干燥條件提供物質(zhì)。物質(zhì)可以是例如細(xì)粒形式的物質(zhì)并且包含比通向模具或模具中的透孔小至非常小的或多或少為球形的顆粒。這種細(xì)粒材料可以含有發(fā)泡劑，例如水的形式，或在加熱后容易釋放和/或蒸發(fā)的發(fā)泡劑，如碳酸氫鹽，其在升高的溫度下通過(guò)分解提供氣體逸出。在導(dǎo)入模具之前，可將細(xì)粒輕微預(yù)發(fā)泡，沒(méi)有這個(gè)步驟，會(huì)產(chǎn)生膠凝。膠凝是指天然聚合物從輕微或完全松散的粒狀或相當(dāng)?shù)募?xì)粒形式到干燥或非干燥和/或發(fā)泡的粘性形式的變化，其中即使存在拉伸的聚合物，其也只會(huì)互相結(jié)合至有限的程度。使用相對(duì)干燥的、任選輕微預(yù)發(fā)泡的起始材料提供了以下優(yōu)勢(shì)，在模具中只需要蒸發(fā)相對(duì)少的水和其他水分。可以使用細(xì)粒形式的物質(zhì)通過(guò)例如在擠出設(shè)備上擠出的方式來(lái)形成產(chǎn)物。因此，這類(lèi)設(shè)備可包括擠出模頭和供應(yīng)裝置用于在壓力下使物質(zhì)進(jìn)料通過(guò)所述模頭。該設(shè)備還包括用于加熱模頭的加熱裝置和用于保持供應(yīng)裝置相對(duì)于模頭較涼的裝置，使得供應(yīng)裝置內(nèi)的物質(zhì)保持至少低于膠凝溫度。將細(xì)粒形式的物質(zhì)，無(wú)論是否處于輕微預(yù)發(fā)泡的條件中，從設(shè)備的供應(yīng)裝置中進(jìn)料通過(guò)噴嘴到經(jīng)加熱的擠出模頭，并且受力通過(guò)該或各擠出開(kāi)孔。細(xì)粒顆粒可含有例如水或較小量的不同發(fā)泡劑。顆粒在導(dǎo)入模頭后經(jīng)加熱并且會(huì)膨脹，因?yàn)榇嬖诘陌l(fā)泡劑將顆粒吹脹，就像在液體面糊中包含顆粒的情況中那樣。物質(zhì)的前導(dǎo)部分膠凝并且經(jīng)交聯(lián)，從而水分從物質(zhì)中蒸發(fā)并且提供產(chǎn)品發(fā)泡。

在按照WO 96/30186在模具空腔中導(dǎo)入物質(zhì)的過(guò)程中，立即開(kāi)始形成表皮(即在物質(zhì)與模具空腔的接觸表面上)。因此，在產(chǎn)品外表面的不同位置上，根據(jù)模具空腔中物質(zhì)的流動(dòng)，在不同的時(shí)刻形成表皮。這可能導(dǎo)致在產(chǎn)品外表面上的不同表面結(jié)構(gòu)，例如具有光滑表面的區(qū)域和具有更多結(jié)構(gòu)的表面的區(qū)域。具體地，當(dāng)制造具有較深顏色的產(chǎn)品時(shí)，這可能導(dǎo)致具有大理石紋狀外表面的產(chǎn)品，例如根據(jù)產(chǎn)品的特定功能，這可能在審美上是不希望的。此外，由于物質(zhì)的發(fā)泡實(shí)際上發(fā)生在模具空腔內(nèi)，所以可能難以在模具空腔內(nèi)添加正確劑量的物質(zhì)。此外，初始形成和干燥的表皮在模具空腔內(nèi)的運(yùn)動(dòng)可能導(dǎo)致堵塞模具中存在的一條或多條脫氣通道。同樣，可能難以控制模具空腔內(nèi)的發(fā)泡過(guò)程。