专利名称：由含天然聚合物和水的基料生产发泡模压体的方法
技术领域：
本发明涉及由至少含天然聚合物，特别是淀粉，和水的基料生产模压体的领域。
所述模压体具有吹制泡沫结构。更特别地，该泡沫物料总是含至少三部分实际上形成表皮的两个相对稠密的外层，在它们之间一作为核心层的泡沫结构。所述稠密层硬且挺，并由大致封闭的小细胞组成。所述核心的所述泡沫结构通常是开放的；在加工过程中所述细胞破裂使气体扩散，例如使水蒸汽或二氧化碳溢出。一般来说，由于在加工过程中在铸模或冲模中相对高的压力和温度，这些细胞具有坚硬且为固态的细胞壁。
这些产品可以用许多方式生产，例如根据WO-A-95/20628、NL-A-1004138和WO-A-96/30186中所述的方法。
这些已知方法是从大致由改性或未经改性的生物聚合物，特别是淀粉，和水组成的基料或糊状物开始的，将影响最终产品性能的加工助剂和添加剂添加至其中。特别是如果将纤维材料添加其中以增加其尺寸稳定性和加固最终产品时，这是有好处的。
通常，这些糊状物包括，例如，于水中的500-1500重量份的淀粉或淀粉衍生物、0.5-50重量份黄原胶、5-250重量份反应性硅氧烷和0-300重量份的惰性填料。此外，优选还包括0.5-50重量份的盐，并且以最终糊状物基料重量计算0-25重量％的纤维。可将上面的实施方式用于本发明，但是不应将其认为是对本文的限制。同样可以使用以水和天然聚合物，特别是淀粉或淀粉衍生物为基础的其它糊状物组合物。在这方面，本领域技术人员可以根据所用糊状物和模压设备在本发明范围内设定最佳加工条件，例如压力、温度和停留时间。
在形成与本发明有关的发泡模压体所用的已知方法中，在实践中在每种情况下都使用淀粉或淀粉衍生物。
淀粉通常是从淀粉含量高的农作物，特别是从包括大米和玉米的谷物以及从马铃薯中获得的。淀粉含量高的这些植物源部分经冲洗，接下来经粉碎。当需要的时候，然后可以从所粉碎的植物部分中分离出蛋白质部分。之后，借助例如筛和/或旋液分离器将淀粉粒与纤维物料和其它杂质分开。这种所谓的淀粉精制需要大量水。所得和经过冲洗的淀粉粒接着用真空滤器脱水并用例如约120℃的热空气干燥。
当这些模压体不打算用于消费时，相对粗的淀粉通常就够了。
EP0474095提出了一种将含淀粉的天然产品用作模压体的原料的方法。就含淀粉的水果和马铃薯而言，优选使用预干燥步骤。接下来，进行预加热步骤，这取决于水分含量，在低于玻璃化温度的温度下或在80-90℃以上的温度下进行。这使得形成接下来可以成型的塑性或凝胶化产品。
而在本发明中，将更快和更均匀的凝胶化和未经干燥的粗植物物料的使用相结合。而且，不用除去含蛋白质的物料和/或盐，从而减少其在铸膜中在焙烤过程中的不利影响。
DE-OS-4211888描述了由成套设备制备的面团或糊状物生产的模压体。既没有描述也没有建议仅使用以干物质计淀粉含量至少为50重量％的植物部分的应用，也没有介绍其好处，并且没有分离出蛋白质和盐。
本发明的目的是进一步优化以天然聚合物，特别是淀粉和/或淀粉衍生物为基础加工模压体的方法。特别地，需要一种可以更快并且优选更均匀地进行所需凝胶化的方法。而且，如果使用添加剂，例如交联剂，改善最终产品的性能时，需要一方法将这些添加剂更适当地，特别是更均匀地分布在不同淀粉链之间。另一目的是使焙烤过程以更好控制的方式进行。
令人惊奇的是，这些目的可以使用未经过干燥步骤的糊状物淀粉来实现。
更具体地说，本发明涉及一种生产具有吹制泡沫结构的模压体的方法，其中将含至少淀粉、淀粉衍生物或其混合物的水悬浮液的基料压入或通过一模子，在该模子中加热该基料，以使淀粉、淀粉衍生物或其混合物至少产生交联，其中至少使模子中的基料达到焙烤温度，特征在于该悬浮液是由未经受人工干燥步骤且以干物质计含有至少50重量％淀粉的植物物料制成的，该植物物料被粉碎成可悬浮大小的颗粒。
此外，本发明涉及被粉碎的植物物料的用途，该植物物料未经受人工干燥步骤且以干物质计含有至少50重量％的淀粉，该植物物料被粉碎成可悬浮大小的颗粒，基料在压力下经受热模压步骤，从而引起更快且更均匀的凝胶化。
而且，本发明涉及将至少一种用于改善待形成的产品的性能的添加剂添加到基料中以获得该添加剂在未经受过人工干燥步骤的植物物料的淀粉链中或之间均匀分布的应用。特别地，通过该应用，为这些添加剂创造更好的反应可能性。
在本说明书中，“凝胶化”应理解为意思是淀粉和/或淀粉衍生物从稍微或完全松散颗粒或可比较的颗粒形式变成呈现出经过拉伸的淀粉和/或淀粉衍生物链的形式，如果有的话，这些链互相仅仅轻轻连接。换句话说，发生了淀粉或淀粉衍生物从固体形式、胶体溶液或悬浮液转变成更均匀的流体基料。在本说明书中，术语“凝胶化”与如“胶凝化”、“胶化”等的术语词义相同。
在本说明书中，“焙烤”应理解成意思是一种在相对高的温度和/或压力下凝胶化和交联都发生的方法。结果，较快就有气体形成，这样在凝胶化之前或期间气泡就已形成。由于其中高压毗邻强受热的部分，当使用一模子时这些聚合物很快交联或类似具有在焙烤温度或之上温度的焙烤形式。
这些焙烤过的产品具有相对大的细胞形成的核心，被包围在表皮部分和相对小的细胞之间。这些细胞壁的密度相对较高。这些经过焙烤的产品因此具有三明治样的结构。
根据本发明，根据其它已知方法可以在所述糊状物中形成发泡终产品，将粉碎植物产品用作至少部分所需淀粉源。待粉碎的这些植物产品是直接从大自然获得的产品并具有相对高的淀粉含量。更具体地说，以干物质计，这些产品应具有至少50重量％，优选至少60重量％，更优选至少70重量％的淀粉含量。
这些植物产品的例子为含淀粉的块茎和根、籽、果和草。更具体地说，是马铃薯、木薯、甘薯、竹芋、高粱、含蜡高粱、谷类、大米、玉米、西米、美人蕉、如豌豆、黄豆和兵豆的豆类、未熟果实如苹果和绿西红柿、以及香蕉。
在以下图表中，给出了许多关于大量非常优选的淀粉源的补充数据(以％计)
上述植物产品仅仅经受非常有限程度的人工干燥步骤(如果有的话)是很重要的，这意味着这些植物产品基本上在从大自然中获得它们的条件下，或选择性地，在空气中经过干燥的条件下，可以呈粗片状未经粉碎的形式而被粉碎。
不希望受任意特定理论解释的约束，假定使用可悬浮地粉碎的植物产品作为淀粉源导致本发明的好处，因为在这种形式下，淀粉粒实际上没有被破坏，并且分开的淀粉链与水处于未被扰乱的平衡。更详细地说，假定当淀粉是从所述植物源以更精制形式获得时，在所需干燥步骤中淀粉粒收缩并且粒中孔体积降低。特别地，在干淀粉粒的外表形成一干燥表皮。这涉及到水分子和淀粉链之间的氢桥，在天然细胞环境中已发现它们至少部分断裂并转变成淀粉-淀粉相互作用。
当干燥粗淀粉暴露于大气中时，通常仍然含有15-25重量％的水分，当将它们引入含水介质中时，水分子可以慢慢渗入这些粒子中并达到有限程度，这主要因为干燥粒子中的孔的体积相对较小，而且在约55℃的凝胶化温度下，通过干燥形成的淀粉-淀粉相互作用基本上没有断裂。
在收获之后，当淀粉第一次经过精制时，其吸水能力甚至进一步受到限制。的确，该精制涉及天然存在的一价钠和钾离子与硬水中存在的二价离子特别是钙和镁离子之间的交换。该交换，实际上是一种替换，使得分离的淀粉粒子间物理地交联，这种交联使得粒子膨胀。
上述两种交联的影响，即粒子中淀粉-淀粉相互作用和由于二价粒子的存在单个粒子之间彼此的交联，使得淀粉粒子具有难膨胀的构型或结构，同时粒子的凝胶化也慢下来。但是，在本发明的方法中仅仅在模子中，特别是在工业规模加工中获得短的(反应)时间，因此尽可能地限制这些物理交联影响是非常重要的。
在本发明的方法中，上述的物理交联影响基本上不会发生，这是因为淀粉粒子位于最佳含水介质，即天然水环境中。
该水环境能够快速凝胶化。凝胶化之后，单个淀粉链可适当进入，这使得在淀粉链上的衍生反应能够在模子中非常均匀地进行。以这种方式，可以获得非常均匀的衍生产品，使用经受干燥步骤的淀粉和/或精制淀粉是不可能获得的，因为为了获得淀粉，在干燥步骤中孔体积的降低和干燥表皮的形成是不可避免的。那样，试剂基本上仅与粒子外表接触。
更具体地说，经受干燥步骤的淀粉和/或精制淀粉在模子中衍生的过程中，具有大量物理交联，凝胶化可能发生太慢，结果衍生反应可能在凝胶化结束之前已发生。因此，试剂基本上仅接触经部分凝胶的粒子的外表。而且，一直在进行中的该衍生反应可能防碍进一步的凝胶化。
同样当将前面制得的衍生物添加到糊状物悬浮液中时，获得不均匀的产品。在这种情况下，衍生期间的反应在用于基料中之前特别在淀粉粒子的外表皮发生。因此，例如就形成交联的特定衍生而言，优先制得的交联衍生物仅在粒子水平的淀粉链之间具有约束力，而且特定基团也仅偶合到其外表。在这些衍生物在模子中最终凝胶化之后，获得不均匀交联和/或衍生的产品。
如上所述，在本发明的方法中，可以使衍生反应在模子中均匀发生。
可以适宜在本发明的方法中进行的衍生反应是，例如，提供反应性可交联基团的、酯化反应，例如利用乙酸酐和脂肪酸的乙酰化反应，和醚化反应，例如利用C6H5CH2Cl的苄基化反应，该反应产生更疏水产物。所需量取决于待衍生的淀粉类型、衍生物类型、想要的物体和加工本发明模压体的设备。本领域技术人员可以简单方式通过试验决定这一点。
本发明方法中的必要步骤是磨碎含淀粉的植物原料。可以在用于这类原料的任意工业上使用的磨碎机中进行这些磨碎，磨碎至产生基本上可以被悬浮的产品的磨碎程度。这可以由本领域技术人员以简单的方式通过试验来确定。
典型地，磨碎涉及形成一悬浮液，当将其静置一会如1小时时，该悬浮液下沉。上层清液主要由含大量水溶性化合物，特别是水溶性蛋白质和盐的水组成。利用已知技术如倾析、离心和过滤有助于基本上移去该水和溶于其中的化合物。因此，特别是可能经常在模子中对烤焙过程具有副作用的蛋白质和盐，可以被除去。
因此，本发明的优选实施方式或本发明的用途的特征在于在磨碎之后，使所形成的悬浮液下沉，之后将由此形成的上层清液至少部分地除去，例如大于50％(体积)，优选大于80％(体积)，并且有可能完全地除去。
通常和有益地，使一定量的纤维物料存在于该粉碎物料碎片中。
本发明的另一目的在于提供一种生产发泡制品的设备，其中原料的供应简单，生产的制品简单地从模子中移出，这使得设计具有相当大的自由度，并且其中加工的制品具有良好的尺寸稳定性并具有相当好的对不同条件的耐受性，包括潮湿环境和温度波动，这些制品而且可以被整合到一(纸)再使用流水线((纸)再循环)中。为了那个目的，本发明的设备通过以下表征存在至少一个成型模和至少一个用于切碎和/或磨碎植物原料的装置，提供用以由至少该切碎或磨碎的天然植物制成基料并将该基料送入或通过至少一个模子的装置；或者存在至少一个具有至少一个模穴的模子和供应生物聚合物特别是含淀粉的基料进入该或每一模穴的供应装置，同时与供应装置相邻，提供加料装置以在该基料供应到该至少一个模子之前或期间直接将添加剂引入该基料中，所述添加剂特别是那些在模子中适宜进入与基料中组分发生的化学和/或物理反应中的试剂；或存在至少一个具有至少一个挤出口的模子和将生物聚合物特别是含淀粉的基料供应到至少一个挤出口中的供应装置，同时与供应装置相邻，提供加料装置以在基料供应到至少一个挤出口之前和期间将添加剂直接引入基料中，所述添加剂特别是那些在模子中适宜进入与基料中组分发生的化学和/或物理反应中的试剂。
在本申请中，“模子”应至少理解成包括平板装置、烘焙模具、注塑模具、挤出模具和压模。
由于优选以凝胶化温度以下的温度供应待形成该或每一产品的基料，因此基料的供应可以一简单的方式实现，例如通过泵和管。而且，可以提前制备该基料原料并将其直接从储槽给料到加工装置。接着在压力下将该基料通入或经过模子并且仅在该模子中加热，保证总是将该模子充分填满。考虑到通道横截面，流路，即基料穿过并进入模子的该或每一路径可以长以致很长。仅在模子中发生天然聚合物的最后凝胶化和随后这些聚合物的交联。
在供应装置中或附近加入添加剂，例如用于衍生反应的试剂，提供了以下优点在基料和添加剂之间的任何化学和/或物理反应仅仅在后面阶段发生，例如仅在模子中。结果，例如可以在模子中发生衍生，模子起着反应容器的作用。而且，这也允许基料保持流动特性。
由于发生交联，可获得坚硬的产品。在模子中由于加热，水分或另外的发泡剂因模子中压力升高而试图离开基料并形成气泡，使得天然聚合物，特别是淀粉具有了沿模子中形成的优选连续细胞延伸的相对坚硬的骨架。结果，所获得的产品具有吹制泡沫结构。由于天然聚合物提供了相对坚硬的外壳，因此获得的产品从模子中离开之后尺寸稳定。其间依赖其中的交联程度，所获得的产品具有或多或少的柔韧性。
由于在基料加入模子之前模子受热且没有基料，因此既可以将模子作为一个整体也可以对其每个分开的部分适度控制其中的温度。结果，可以生产具有不同和变化壁厚且具有不同机械性能的产品。事实上，通过或多或少和/或或长或短时间的加热和调整例如压力，例如可以局部地控制聚合物的交联程度，从而影响其机械和物理性能。这可以通过本领域技术人员以简单方式确定。
将基料加热高至烘焙温度，因此超过100℃，提供了防止或至少基本上减慢真菌生长发生的优点。
用本发明的方法获得的产品相当坚固和耐压、防震且具有相当的弹性、绝缘性并可以被分解且不破碎。使用之后，可以将产品加入现存的废物流，例如堆肥处理中，更有利地加入纸再循环流水线中。
在这方面，纤维，特别是天然纤维的存在和/或添加提供了以下优点产品在加工和保持成型之后尺寸更稳定，并且同样在湿度条件下可以具有增加的耐撕破性、强度和柔韧性。
在本发明的产品中通过使用天然纤维，特别是例如一年生农作物的纤维和/或来自纸和废木材例如纤维素纤维的再循环纤维，在环境和加工方面获得大量好处。例如，在加工和废物处理过程中，如果不加防止的话，减少了有害物的放出。由于在产品中没有使用化石源，因此其废物处理不会造成大气中任何永久CO2的增加，这样这些产品不会带来所谓的温室效应。
通过添加这些纤维获得的另外重大好处是最终产品比没有这些纤维的产品能更长地保持其最初形状和性能。虽然堆肥处理，即生物降解过程进行得相对慢，使得该产品不太适宜加入蔬菜、水果和花园废物流中，但是这样该产品足够耐用于例如包装材料中，即如果包装其中的物品是例如被长期贮藏和/或运输的，或在不利条件下，例如高温和/或高空气湿度。经过进一步防腐，根据本发明生产的产品适宜作为建筑元件、建筑部件等。这些产品耐用、轻、可模压、绝缘并具有夹心结构。
在填充现有技术中已知的糊状物组合物中，可以加入惰性填料。根据本发明，以糊状物总重量计算，已发现选择惰性填料的含量低于50重量％，特别是低于20重量％并优选低于15％是有益的。在更高含量的惰性填料下，发生模子污染并且耐水性可能降低。
根据本发明生产的产品一般具有自熄性，然而由例如(纸)浆生产的可比较的产品相对易燃。而且，这些浆制品的生产为劳动密集型且成本高，产品强度低、重、耐例如高温和水分性差，并且设计自由度低。由例如聚苯乙烯、泡沫等的塑料生产的可比较的产品存在大量这些和可比较的缺陷。
而且，根据本发明的方法或用途获得的产品具有在静负载方面不会带来问题的优点，这样可以将特别是电子元件和其它电荷灵敏产品非常适宜地包装在本发明的产品中。
本发明还涉及注塑模压设备或挤出设备在生产泡沫制品的用途，并涉及根据本发明生产的产品。
本发明的另外有益的实施方式体现在从属权利要求中。
为了清楚说明本发明，以下将参照附图描述例证实施方式。在这些附图中
图1图示了本发明注塑模压设备的横截面图；图2以放大比例显示了具有模穴的模子零件的横截面图；图3显示了通过例如注塑模压生产的产品，特别是内盘和外盒的横截面图；图4显示了通过挤出生产的产品透视图；图5图示了根据本发明的挤出设备的横截面图；图6图示了根据本发明生产但不含纤维的产品壁的二次横截面图；和图7显示了根据本发明生产且含纤维的产品壁的横截面图。
在本说明书中，相应零件具有相应标号。
图1显示了根据本发明的注塑模压设备，至于所述结构在荷兰专利申请1004138和国际专利申请WO96/30186中有更详细描述，将这些文献加入本文作为参考。注塑模压设备20包括供应糊状物S的装置21，通过喷嘴22将其与模子23相连。糊状物S例如从储槽28通过泵29给料到供应装置21中。通过热分隔的连接片32，供应装置21与模子23的通道33相连。
在热分隔的连接片32附近，至少在通道33附近，管线70与供应装置相连，该管线70与储槽72通过插入泵装置71相通，在该储槽72中贮藏有例如加工助剂和用于衍生反应的试剂的添加剂。直接在通过供应装置21将基料S给料到模子23之前或期间，可以通过泵装置71将这些添加剂从储槽72中给料到基料S并加入其中，以便被送入模子23中。
在模子23中提供有许多模穴34，特别如图2所示。通过特定加热装置40，可以加热模穴34中的基料S，以便基料中天然聚合物特别是淀粉发生凝胶化，接着将该基料烘焙。而且这将涉及基料S的组分和添加其中的添加剂之间的化学和/或物理反应，例如形成淀粉衍生物、改变的链结构等。事实上该模子起着反应容器的作用，在其中，借助加热装置40对模子23中温度的特定控制，可以精确控制不同反应。这样，例如也可以在表皮13上提供涂层，同时依赖所选添加剂，可以影响各种不同产品的性能，例如伸长率、耐冲击性、堆肥处理性、硬度、细胞结构、比重、化学耐性、不褪色性等。
基料S优选为悬浮液，特别是淀粉或一种或几种这类天然聚合物的悬浮液，可以向其中添加纤维，特别是一年生农作物的纤维和/或再循环纤维，如来自纸、薄纸板或废木材的纤维。也可以从相当干的原料如颗粒开始，也可以利用其它组合物。选择性地，可以将一部分基料S稍微预发泡。适宜的基料S组合物列在本文上面引证的荷兰专利申请1004138和国际专利申请WO96/30186中，将它们加入本文作为参考。
该注塑模压产品具有一封闭细胞的至少基本上封闭的表皮13和含有开口细胞15的发泡核心14。图6以放大比例图示了通过根据图3或4的产品的壁部分的横截面图。在该实施方式中，不向基料S中添加纤维，而且所选原料也不含任意纤维。在该实施方式中，产品特别容易生物降解。在图7中所示实施方式中，纤维16被包含在模子中，这些纤维可以相对随意方向延伸到产品的壁中。每个纤维16与表皮13和/或核心14中的一系列细胞接触。这样，壁可以获得相当高的弯曲和拉伸强度。而且，在过载下，壁可以撕破但不直接破裂。也就是说，在过载下，产品的不同部分保持相互连接，这样不发生碎裂。这防止了大量松散、小的废弃部分。然而该产品能够通过弄平容易地减少，结果作为废物，该产品占相当小的空间。
该表皮尺寸稳定，它例如能够印刷，即借助该或每个模穴压印。
以加工待获得的产品所需基料的体积和其外形尺寸之间的适宜比例，可以使用也在本申请范围内的本领域已知的其它方法，例如压膜技术或在连续火炉或静止火炉中的平板装置。这些方法通常从实践中得知。
图3显示了在贮藏盒51中的内盘50的横截面，在该内盘50中例如可以贮藏家庭用具52。该内盘50为碟型，即至少大部分为薄壁且具有接收穴53。位于与接收穴53的上面边缘54背对相邻的是夹持突出部分55，该夹持突出部分55因此整体地形成并具有一能将器具52(虚线所示)压下的咬边56。利用可分割的核心通过注塑模压已形成内盘。以该方式，可以将该夹持突出部分55整体地注塑模压而成。因此，本发明的方法也能够以一个加工途径生产不能拆卸的产品，这使这些产品特别适宜例如作为包装材料、贮藏材料等，而且也可作为填充材料，例如用于夹层形状的结构部件，用于外壳等。
内盘50和贮藏盒51，例如由薄纸版加工成外包装，可以一起将其加入纸再循环流水线中，使得整个包装可以看作为单一材料的包装。
图4显示了一所谓“松散填料”形式的填料产品60，在例如盒、箱、筐等包装中以减震方式用于包装产品。为此，将多样的该填料产品60松散地倒入待包装产品和包装之间的空间，之后可以封闭该包装并且所包装的产品在该包装中的运动被防止或至少以减震方式被取代。为此目的，松散填料可以轻微弹性变形。
图4所示的填料产品60包括大致为圆柱形的核心61和许多大致从该核心径向延伸的翅片62，并且其沿整个核心延伸。这些翅片相应于其高度和长度相对较薄，结果它们呈现弯曲软弱性。沿翅片62上部测定的填料产品60的周缘很大程度上决定了该填料产品占据的体积，结果获得有利的体积-重量比。
图4所示且类似例如长形对称产品的该填料产品可以在图5的设备上通过挤出形成。该挤出设备包括使用一个或几个泵而用于从储槽(半)连续加压供应糊状物S或粒状基料M(不论预发泡到何种程度)到喷嘴81的装置80的供应设备。一包括一个或几个挤出口64的挤制模型63与该挤出设备中的喷嘴81相连，该挤出口的横截面的形状大致相应于或至少相似于待获得的填料产品的横截面。供应设备80，特别是喷嘴81包括例如前面所述的冷却装置82。与喷嘴81相邻连接一管道83，通过泵装置84该管道连接到工助剂或其它添加剂的储槽85上。在将基料S给料到挤制模具的过程中，如上所述该基料可以为液态、为面团状的粒状，也可以通过泵装置84将来自储槽85的添加剂混合，以与挤制模具中的基料S中的组分反应。为此，可以实现相应该注塑模压设备的上述优点。
所述挤制模具包括加热装置65，用于至少在挤出口中将温度精确控制在例如210-255℃。在远离供应设备80的挤制模具63的一方布置有一切刀66，通过它可以将离开挤出口的挤出部分切割成较短长度。
现在参照以下非限制性实施例更详细地说明本发明。空施例1压缩模塑将4700g工业用马铃薯用一Braun厨房机械粉碎。接着用一离心机将该浆增稠到38％干物质，因此除水外，除去了大部分蛋白质。向该增稠浆(含约940g淀粉)中添加20g氢化硅油、170g碳酸钙(Hydrocarb 90)、75g再循环纤维素(75％的短纤维、15％填料和10％纤维粘合剂)和5g粘合剂黄原胶(Keltrol F)，充分混合。通过充分混合，获得均匀糊状物。
将该糊状物加入压缩模塑机的供应设备中。该机械具有一个含10个用于模压产品的模穴的模子，每个产品的尺寸为240×110×45mm(L×W×H)并且壁厚1.5mm。该模子含有电热元件。模子温度为210℃，温度公差为5℃。该模子可以平行方向放置，能够以碗形部件进行所述糊状物的计量给料。在模子部件之间放置一计量单元进行计量给料，接着在2秒钟内将约42cc约10℃的糊状物计量给料到每个模穴中。除去计量单元之后，将该模子封闭并以每个模穴35kN的压力保持封闭40秒钟。在这40秒钟中，将模子保持在所需温度，在首先的10秒钟内，每个模穴完全用发泡产品填充。在加热过程中，基本上以蒸汽形式通过模子中的气孔溢出98％的水；该水起着发泡剂的作用。模子打开之后，通过在模子中间放置一除去元件将模制产品从该模子中除去并通过真空拾起产品。除去元件和产品撤出之后，该机器准备下一个循环，总循环周期为60秒。这样形成的产品直接待用。每个产品具有约1.1mm的核心和在两面上0.2mm的表皮。每个产品重约13g，密度为约140g/l。所得产品坚硬、维持形状并具有光滑表面。使用后，该物料可以在纸再循环流水线中加工，并且还可通过例如堆肥处理而生物降解。实施例2注塑模压本实施例说明可以由未精制的原料通过施加注塑模压技术制备维持形状的发泡产品。将如实施例1中制备的均匀糊状物加入注塑模压机的供应设备中。所使用的该注塑模压机为Thermoware ofBarneveld公司的EPS-10型。该机器具有一个含10个用于模压产品的模穴的模子，每个产品的尺寸为240×110×45mm(L×W×H)并且壁厚1.5mm。在该机器中，模子处于垂直位置。该模子含有电热元件和一个具有关闭器的活塞注射设备，所述关闭器与模子非热偶联。关闭模子之后，在1.5bar的压力和10℃的温度下每个模穴计量加入约42cc糊状物。模子温度为220℃，温度公差为5℃。在整个循环过程中将模子保持在所需温度下。从注射时刻起，在每个模穴35kN的压力下将模子封闭25秒钟。在首先的8秒钟，每个模穴用发泡产品完全充满。在加热过程中，基本上以蒸汽形式通过模子中的气孔溢出98％的水；该水起着发泡剂的作用。
27秒钟之后，将模子打开，通过压缩空气从模子吹制该注塑模压产品。总循环周期为33秒。这样形成的产品直接待用。每个产品具有约1.1mm的核心和在两面上0.2mm的表皮。每个产品重约13g，密度为约140g/l。所得产品坚硬、维持形状并具有光滑表面。
使用后，该物料可以在纸再循环流水线中加工，并且还可通过例如堆肥处理而生物降解。实施例3交联注塑模压在该方法中，将3000g马铃薯粉碎并增稠到40％干物质。为此，总共加入590g水，接下来，使用氢氧化钠将pH调到9.5。在充分混合下，加入以下组分400g淀粉(Avebe食品级)、250g高岭土(中国粘土规格)、90g纤维素(来自软木材，纤维长度2.5mm，白色)、5g粘合剂黄原胶(Keltrol F)和10g硬脂酸钙。将该混合物激烈搅拌直到获得均匀平滑原料。接下来，将21g三偏磷酸钠充分搅拌到糊状物中。
如实施例2对该糊状物加工，但现在加工成厚度为3mm的产品。将该模子固定在200℃，封闭92秒钟。在3bar压力下注射体积为75cc。
这样获得27g的产品，其尺寸稳定性大大好于实施例2的产品的尺寸稳定性。三偏磷酸钠使得不同淀粉链之间粘合(交联)，将其解释为该尺寸稳定性增加的理由。通过在模子中发生与三偏磷酸钠的反应，在整个产品中均匀地存在交联。另一方面，当在注塑模压物料中时，淀粉已初步处于交联状态，形成交联不均匀分布的产品。根据本发明获得的产品确保了其在纸中的再循环能力和生物降解能力。
如实施例2中加工该混合物，在3bar压力下注射体积为50cc。作为模子温度，使用190℃，循环周期为65秒。获得一约18g的产品。该产品的强度可与实施例2中获得的产品的强度相比较，但是耐水性稍差。
与实施例2相同对该混合物进行加工，同时在3bar注射压力下注射体积为90cc，产品的厚度为3mm。模子的温度使用225℃，循环周期为80秒。获得一约36g的产品。与根据实施例2生产的产品相比，其耐水和耐湿性能得到改善。在该实施例中，该短脲甲醛链彼此之间以及与淀粉之间反应，从而产生三维网络。
现在，该产品特别能更长时间地耐例如咖啡的热液体；能更长时间地保持其硬度和形状。保证了纸中的再循环能力和生物降解性能。
本发明不限制在所示或所述的实施方式中。可以对其进行许多改变。对实现本发明方法的设计自由度事实上没有限制。因此，可以用本发明的方法生产各种其它产品，例如用于薄片或小吃的盘，例如冰淇淋杯、薄片、棒和用于各种用途的轮廓材料的可食用容器，盘型或预成型结构材料，和用于冷饮和热饮的杯，用于冷冻库和飞机用餐的包装，防腐材料和类似和许多其它可比较的产品。
通过使用相对粗糙的原料，实现特定的好处，特别是成本好处，所用原料比目前普遍使用的原料便宜。这意味着使用本发明的方法和装置可以经济、竞争的方式制得产品，取代目前普遍使用的用塑料、纸、木材、金属或其它材料生产的相对便宜的产品。
这些以及其它可比较的变化应理解为落在本发明的范围内。
权利要求
1.一种具有吹制泡沫结构的模压体的生产方法，其中将含至少淀粉、淀粉衍生物或其混合物的水悬浮液的基料压入或通过一模子，在该模子中加热该基料，以使淀粉、淀粉衍生物或其混合物至少产生交联，其中至少使模子中的基料达到焙烤温度，其中该悬浮液至少部分地由植物物料制成，该植物物料未经受人工干燥步骤且以干物质计含有至少50重量％的淀粉，所述植物物料至少被粉碎成可悬浮大小的颗粒。
2.被粉碎的植物物料的用途，所述植物物料未经受人工干燥步骤且以干物质计含有至少50重量％的淀粉，所述植物物料被粉碎成可悬浮大小的颗粒，其中基料在压力下经受热模压步骤，以实现更快更均匀的胶凝化。
3.如权利要求2的用途，其中进一步向该基料中添加至少一种用于改善待模压产品的性能的添加剂，从而在未经受人工干燥步骤的植物物料的淀粉链之间和其上获得添加剂的均匀分布。
4.如权利要求1的方法或如权利要求2或3的用途，其中植物物料选自马铃薯、木薯、玉米、蜡质玉米或小麦。
5.如权利要求1的方法或如权利要求2或3的用途，其中该植物物料在粉碎步骤之后经过下沉，并将形成的上层清液至少部分地除去。
6.通过权利要求1-5中任一的方法或用途生产泡沫产品的设备，其中该设备包括至少一个成型模，并具有至少一个用于切碎和/或磨碎植物原料的装置，其中提供用以由至少被切碎或磨碎的天然农作物制成基料并将该基料送入或通过至少一个模子的装置。
7.一种生产泡沫产品的设备，包括至少一个具有至少一个模穴的模子和供应生物聚合物特别是含淀粉的基料进入该或每一模穴的供应装置，其中与供应装置相邻，提供加料装置以在该基料供应到所述至少一个模子之前或期间直接将添加剂加入该基料中，所述添加剂特别是那些在模子中适宜进入与基料中组分的化学和/或物理反应中的试剂。
8.一种生产泡沫产品的设备，包括至少一个具有至少一个挤出口的模子和将生物聚合物特别是含淀粉的基料供应到至少一个挤出口中的供应装置，其中与供应装置相邻，提供加料装置以在基料供应到至少一个挤出口之前和期间将添加剂直接加入基料中，所述添加剂特别是那些在模子中适宜进入与基料中组分的化学和/或物理反应中的试剂。
9.如权利要求7或8的设备，其中所述供应装置被安装成在压力下迫使所述基料进入所述的至少一个模子中。
10.如权利要求6-8任一的设备，其中提供用以热分开所述的至少一个模子的至少供应装置、特别是供应装置和加料装置的装置，其中该设备在供应方向看在供应装置之前至少将所述基料保持在生物聚合物、特别是基料中的淀粉的胶凝化温度之下，同时提供用以将该模子加热到至少与生物聚合物、特别是基料中的淀粉的胶凝化温度相当的温度的装置。
11.如权利要求6-10任一的设备，包括从含粉碎淀粉的可悬浮的基料中除去未结合的水相的装置。
12.注塑模压设备或挤出设备用于生产泡沫产品的用途，其中在至少部分生物聚合物的胶凝化温度以下的温度下，将含生物聚合物的基料通过一模子，其中使该模子的温度达到至少与至少部分生物聚合物的胶凝化温度相当。
13.一种由含有天然聚合物的基料通过前面权利要求中任一的方法、用途或装置获得的泡沫产品，其中部分聚合物源自未精制的原料，特别是天然农作物。
全文摘要
本发明涉及一种具有吹制泡沫结构的模压体的生产方法,其中将含至少淀粉、淀粉衍生物或其混合物的水悬浮液的基料(S)压入或通过一模子(23),在该模子(23)中加热该基料(S),以使淀粉、淀粉衍生物或其混合物至少产生交联,其中至少使模子(23)中的基料(S)达到焙烤温度,其中该悬浮液至少部分地由未经受人工干燥步骤且以干物质计含有至少50重量%淀粉的植物物料制成,所述植物物料至少被粉碎成可悬浮大小的颗粒。本发明还涉及粉碎植物物料的用途,所述植物物料未经受人工干燥步骤且以干物质计含有至少50重量%的淀粉,所述植物物料被粉碎成可悬浮大小的颗粒,其中基料在压力下经受热模压步骤,以实现更快更均匀的胶凝化。而且本发明还涉及生产具有泡沫结构的模压体的设备(20)。
文档编号C08J9/12GK1336866SQ98813737
公开日2002年2月20日 申请日期1998年12月29日 优先权日1997年12月31日
发明者扬·亨德里克·阿道夫·阿伦特森, 扬·维茨·胡伊斯曼 申请人:韦尔蒂斯股份有限公司