专利名称：植物纤维发泡包装板材及其加工工艺和模具的制作方法
技术领域：
本发明属包装领域，具体来说，涉及一种植物纤维发泡包装板材及其加工工艺，以及加工该植物纤维发泡包装板材所用的模具。
背景技术：
目前国内外应用最为广泛的缓冲包装材料为可发性聚苯乙烯板，这种材料质量轻、缓冲性好，而且价格低廉，但这种包装材料难以生物降解。植物纤维发泡材料以天然植物纤维为基材，添加助剂，经加热发泡制得。这种原料来源广，而且可生物降解。虽然申请号为CN201110076664. 2和CN200610052420. X的发明专利申请均提供了一种植物纤维发泡材料的制作方法；以及申请号为CN00114543. 6的发明专利申请提供了一种双发泡植物纤维包装材料的生产方法，即采用二次成型工艺制作发泡缓冲包装材料。但该包装材料尚没有工业化，因为材料密度和缓冲性能方面还不及发泡塑料，而且厚度均匀性和表面平整度也难以控制。
发明内容
本发明的第一个目的是提供一种植物纤维发泡包装板材，该植物纤维发泡包装板材厚度均匀、表面平整。为实现上述发明目的，采取的技术方案是该植物纤维发泡包装板材是经过植物纤维与助剂混合、真空吸滤、微波发泡和热风干燥四道工艺制作而成。上述植物纤维为废纸纤维。上述助剂包括发泡剂、成膜剂、胶黏剂，其中发泡剂为偶氮二甲基酰胺和碳酸氢铵的混合物，该混合物的比例最好为I : I ;成膜剂为聚乙烯醇；胶黏剂为淀粉。上述助剂还可以包括成核剂、分散剂、交联剂、软化剂，成核剂和分散剂均为碳酸钙，甘油为软化剂，交联剂为硼砂。上述真空吸滤工艺采用真空吸滤模具。上述微波发泡工艺采用微波发泡模具。本发明的第二个目的是提供一种植物纤维发泡包装板材加工工艺，该植物纤维发泡包装板材加工工艺简单、环保。本发明为实现上述发明目的采用的技术方案是该植物纤维发泡包装板材加工工艺包括纤维与助剂混合、真空吸滤、微波发泡和热风干燥四道工艺，具体如下
(I)纤维与助剂混合将植物纤维和助剂混匀。其中，植物纤维为废纸纤维，该废纸纤维取得方法是将瓦楞纸板剪裁成小块，清水浸泡后，用碎浆机打浆2 3小时，再用2%Na0H在60°C处理2h，使纸纤维性能改善，得到湿纸浆，将该湿纸浆浙水到含水率为70%。助剂为发泡剂、成膜剂、胶黏剂，也可以含有成核剂、分散剂、交联剂、软化剂，其中发泡剂为偶氮二甲基酰胺和碳酸氢铵的混合物，混合比例优选I : 1，成膜剂为聚乙烯醇，胶黏剂为淀粉，成核剂和分散剂均为碳酸钙，甘油为软化剂，交联剂为硼砂。(2)真空吸滤将上述混匀的纤维和助剂注入真空吸滤模具，然后对该真空吸滤模具抽真空，以进行真空吸滤。上述真空吸滤通过纸浆模塑机完成。上述真空吸滤模具包括上模、下模和成型框，上模和下模上设有滤水孔，也可以增设过滤网或过滤框；成型框用于将植物纤维固定成型。经真空吸滤后，上述纤维与助剂的混合物的含水率为70%。 (3)微波发泡将上述经真空吸滤后的原料注入可调节发泡倍率的微波发泡模具中，并将该模具置入微波炉中使上述植物纤维原料发泡成植物纤维发泡包装板材半成品。上述微波发泡模具包括安装在底座上的下压板、发泡框和上压板，下压板和上压板均能配合地嵌入发泡框内，且上压板在发泡框内的高度可调节。调节方法是在上压板上装有带螺纹孔的连接杆，螺纹孔中设有螺杆，螺杆在该螺纹孔中旋转带动上压板上下移动而调节上压板在发泡框内的高度。上述植物纤维原料是在640W的微波功率下发泡10 min。(4)热风干燥将上述植物纤维发泡包装板材半成品从微波发泡模具中取出，并干燥至恒重，即为植物纤维发泡包装板材成品。上述真空吸滤的目的是使纤维呈现层层交织状态，避免纤维缠绕成团，形成更加有序稳定的纤维网络，从而在发泡过程中更好地包裹住从发泡剂中释放出的气体，在植物纤维发泡包装板材成品内部形成更致密均匀的气泡孔。微波发泡的目的是使植物纤维发泡包装板材半成品在加热发泡过程中能够内外均匀地受热，这样分散于植物纤维中的发泡剂就能够同时分解，从而保证植物纤维发泡包装板材成品内部气泡孔均匀地分布。而且微波辐射对纤维有一定的改性作用。本发明的第三个目的是提供真空吸滤工艺所需的真空吸滤模具，该真空吸滤模具是植物纤维发泡包装板材加工专用模具。达到上述发明目的所采用的技术方案是所述真空吸滤模具包括上模、下模和成型框，上模和下模上开有渗水孔，成型框两端开口，使用时，上模和下模分别紧压在成型框开口的两端，并施加负压，使成型框内纤维中的水从渗水孔中被真空吸滤而出。上模包括上固定板、固定框、活动板，上固定板上设有开口，使纤维中的水能够从该开口渗出，固定框外径与成型框内径相匹配，固定框能够嵌入成型框中。固定框固定在上固定板上，并使上固定板上的开口位于固定框的框内，活动板覆盖在固定框的底部，且活动板上设有滤水孔。上述活动板的底部覆盖有过滤网或过滤框，该过滤网或过滤框优选钢丝网。下模包括下固定板和定位板，下固定板上设有滤水孔，定位板上设有开口，定位板固定在下固定板上并使固定板上的滤水孔位于开口处，定位板上的开口内径与成型框外径相匹配，使成型框能嵌入定位板中。上述下固定板和定位板之间设有过滤网或过滤框，该过滤网或过滤框优选钢丝网。使用该真空吸滤模具时，带有滤水孔的上模和下模紧压在装有纤维匀浆的成型框上，并使上模上的固定框嵌入成型框内，分别从上模和下模对成型框抽真空，使成型框内形成负压,从而使水从上模和下模上的滤水孔中渗出。过滤网可防止纤维堵塞滤水孔。本发明的第四个目的是提供一种上述微波发泡工艺所需的微波发泡模具，该微波发泡模具可控制上述植物纤维发泡包装板材的发泡倍率和均匀性，从使有效控制植物纤维发泡包装板材的厚度和表面平整度。上述微波发泡模具包括安装在底座上的下压板、发泡框和上压板，下压板和上压板均能配合地嵌入发泡框内，且上压板在发泡框内的高度可调节。调节上压板在发泡框内的高度的方法是在上压板上装有带螺纹孔的连接杆，螺杆在该螺纹孔中旋转带动上压板上下移动，从而调节上压板在发泡框内的高度。上述模具采用的材料是聚丙烯塑料。该微波发泡模具是使经过吸滤的植物纤维匀浆在该模具中加热发泡，并通过调节上压板在成型框内的高度位置控制植物纤维的发泡倍率，从而保证物纤维发泡包装板材成品的厚度及表面平整度。由于植物纤维发泡包装板材在制作中使用了发泡剂、成膜剂、胶黏剂等助剂，因此制成的纸纤维发泡包装板材气孔分布均匀，缓冲性能好，而且厚度可通过微波发泡模具控制，板材厚度均匀、平整度好。
图I是植物纤维发泡包装板材的外观图。图2是真空吸滤模具结构示意图。图3是真空吸滤模具结构分解图。图4是真空吸滤模具使用状态剖视图。
图5是微波发泡模具结构示意图。图6是微波发泡模具使用状态图。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。本发明制作植物纤维发泡包装板材时需使用两套专用模具，即真空吸滤模具和微波发泡模具。真空吸滤模具如图2、3、4所示，微波发泡模具如图5、6所示，该两套模具均采用聚丙纟布材料制成。真空吸滤专用模具分为上模、下模和成型框6三部分(图2)，上模包括上固定板2、固定框3、活动板4、过滤框5，上固定板2的中间设有框形突起，该框形突起中设有开口 1，且该框形突起的外径与固定框3的内径相配合，使固定框3能够固定在该框形突起的四周，活动板4固定在固定框3的底部，且活动板4上设有滤水孔10 (图4)，用钢丝网制成的过滤框5覆盖在活动板4的底面，并从固定框3内部固定在上固定板2上，过滤框5的底面能配合地嵌入成型框内。下模包括定位板7、下过滤网8和下固定板9，下固定板9上也设有滤水孔10，定位板7的中间开口，且开口大小与成型框6的外径相配合，定位板7固定在下固定板9上，使下固定板9上的滤水孔10位于定位板7的开口处，定位板7和下固定板9之间设有用钢丝网制成的过滤网8。(图3)微波发泡专用模具采用聚丙烯塑料制作，结构如图5、6所示，包括安装在底座14上的下压板15、发泡框16和上压板13，下压板15和上压板13均能配合地嵌入发泡框16内，且上压板13在发泡框16内的高度可调节，调节方式是通过在上压板13上装有带螺纹孔的连接杆12，螺杆11在该螺纹孔12中旋转带动上压板13上下移动，从而调节上压板13在发泡框16内的高度。使用上述真空吸滤模具和微波发泡模具制作植物纤维发泡包装板材的方法如下
(O原料混合将瓦楞纸板剪裁成小块，清水浸泡后，用碎浆机打浆广3小时，再用2%Na0H在60°C处理2h，使纸纤维性能改善，得到湿纸浆，将该湿纸浆浙水到含水率为70%。然后将该含水率为70%的湿纸浆与、水、甘油、碳酸氢铵、偶氮二甲酰胺、淀粉、聚乙烯醇、碳酸钙、硼砂按107:300:3. 8:1:1:1. 8:1. 2:3:0. 2的比例混合，其中偶氮二甲基酰胺和碳酸氢铵的混合物为发泡剂，聚乙烯醇为成膜剂，淀粉为胶黏剂，碳酸钙为成核剂和分散剂，甘 油为软化剂，硼砂为交联剂。其中发泡剂、成膜剂、胶黏剂必须添加，而其它助剂则可以添加，也可以不添加。(2)真空吸滤将上述混匀的原料注入上述真空吸滤模具的成型框5中，然后将该真空吸滤模具的上模和下模分别置于纸浆模塑机上，上模下压至成型框5内后将成型框5抽真空，以真空吸滤纸浆中的水分。上述真空吸滤模具中的过滤框4和过滤网7是为了防止纸纤维堵塞滤水孔10。(3)微波发泡将上述经真空吸滤后的纸浆注入可调节发泡倍率的微波发泡模具的发泡框16中，并将该模具置入微波炉中，在640W的微波功率下发泡10 min，使上述纸纤维发泡成纸纤维发泡包装板材半成品。(4)热风干燥将上述植物纤维发泡包装板材半成品从微波发泡模具中取出，放入热风干燥机中干燥至恒重，即为纸纤维发泡包装板材成品。由于该纸纤维发泡包装板材在制作中使用了发泡剂、成膜剂、胶黏剂等助剂，因此制成的纸纤维发泡包装板材气孔分布均匀，缓冲性能好，而且厚度可通过微波发泡模具控制，因此该纸纤维发泡包装板材厚度均匀、平整度好(如图I)。该制作工艺简单实用。
权利要求
1.一种植物纤维发泡包装板材，是植物纤维经过与助剂混合、真空吸滤、微波发泡和热风干燥四道工艺制作而成。
2.如权利要求2所述的植物纤维发泡包装板材，其特征是所述助剂包括发泡剂、成膜齐U、胶黏剂。
3.如权利要求I所述的植物纤维发泡包装板材，其特征是所述助剂还包括成核剂、分散剂、交联剂、软化剂。
4.一种如权利要求I所述的植物纤维发泡包装板材加工工艺，包括将植物纤维与助剂混合、真空吸滤、微波发泡和热风干燥四道工艺，具体如下(I)植物纤维与助剂混合将植物纤维和助剂混匀；(2)真空吸滤将所述混匀的植物纤维和助剂注入真空吸滤模具，然后对所述真空吸滤模具抽真空，以进行真空吸滤；(3)微波发泡将所述经真空吸滤后的植物纤维注入可调节发泡倍率的微波发泡模具中，并将所述微波发泡模具置入微波炉中使所述植物纤维发泡成植物纤维发泡包装板材半成品；(4)热风干燥将所述植物纤维发泡包装板材半成品从微波发泡模具中取出，并干燥至恒重，即为植物纤维发泡包装板材成品。
5.如权利要求4所述的植物纤维发泡包装板材加工工艺，其特征是所述助剂为发泡齐U、成膜剂和胶黏剂，所述发泡剂为偶氮二甲基酰胺和碳酸氢铵混合组成的发泡剂，所述成膜剂为聚乙烯醇，所述胶黏剂为淀粉。
6.如权利要求4所述的植物纤维发泡包装板材加工工艺，其特征是所述助剂还包括成核剂、分散剂、软化剂、交联剂，所述成核剂和所述分散剂均为碳酸钙，所述成核剂兼分散齐U、所述软化剂为甘油，所述交联剂为硼砂。
7.—种加工权利要求I所述的植物纤维发泡包装板材的真空吸滤模具，包括上模、下模和成型框(6)，所述上模和所述下模上开有渗水孔(10)，所述成型框(6)两端开口，使用时，所述上模和所述下模分别紧压在所述成型框(6)开口的两端，并施加负压，使所述成型框(6)内纤维匀浆中的水从所述渗水孔(10)中渗出。
8.如权利要求7所述的真空吸滤模具，其特征是所述上模包括上固定板(2)、固定框(3)、活动板(4)，所述上固定板(2)上设有开口(1)，使纤维匀浆中的水能够从所述开口(I) 渗出，所述固定框(3)外径与所述成型框(6)内径相匹配，所述固定框(3)能够嵌入所述成型框(6)中，所述固定框(3)固定在所述上固定板(2)上，并使所述开口(I)位于所述固定框(3)的框内，所述活动板(4)覆盖在所述固定框(3)的底部，且所述活动板(4)上设有所述滤水孔(10)，所述活动板(4)的底部设有过滤框(5);所述下模包括下固定板(9)和定位板(7)，所述下固定板(9)上设有滤水孔(10)，所述定位板(7)上设有开口，所述定位板(7) 固定在所述下固定板(9)上，并使所述下固定板上(9)的滤水孔(10)位于其开口处，所述定位板(9)上开口的内径与所述成型框(6)的外径相匹配，使所述成型框(6)能嵌入所述定位板(7)中；所述下固定板(9)和所述定位板(7)之间设有过滤网(8)。
9.一种加工权利要求I所述的植物纤维发泡包装板材的真空发泡模具，包括安装在底座(14)上的下压板(15)、发泡框(16)和上压板(13)，所述下压板(15)和所述上压板(13) 均能配合地嵌入所述发泡框(16)内，且所述上压板(15)在所述发泡框(15)内的高度可调节。
10.如权利要求9所述的真空发泡模具，其特征是调节所述上压板(13)在所述发泡框 (16)内高度的方法是在所述上压板(13)上装有带螺纹孔的连接杆，所述螺纹孔中设有螺杆(11)，所述螺杆(11)在所述螺纹孔中旋转带动所述上压板(13 )上下移动，从而调节所述上压板(13)在所述发泡框(16)内的高度。
全文摘要
本发明属包装领域，具体来说，涉及一种植物纤维发泡包装板材及其加工工艺，以及加工该植物纤维发泡包装板材所用的模具。该植物纤维发泡包装板材经过植物纤维与助剂混合、真空吸滤、微波发泡和热风干燥四道工艺加工而成。加工该植物纤维发泡包装板材涉及两套专用模具真空吸滤模具和微波发泡模具，其中真空吸滤模具包括上模、下模和成型框，上模和下模上开有渗水孔，成型框两端开口，使用时，上模和下模分别紧压在成型框开口的两端，并施加负压，使成型框内纤维中的水从渗水孔中被真空吸滤而出；微波发泡模具包括安装在底座上的下压板、发泡框和上压板，下压板和上压板均能配合地嵌入发泡框内，且上压板在发泡框内的高度可调节。
文档编号C08J9/10GK102977625SQ20121052354
公开日2013年3月20日 申请日期2012年12月7日 优先权日2012年12月7日
发明者张新昌, 李洪贵, 张惠莹, 冯建华, 张晶 申请人:江南大学