制造具有吹塑、泡沫结构的可持续产品的方法和设备的制作方法

制造具有吹塑、泡沫结构的可持续产品的方法和设备的制作方法
【专利摘要】一种制造具有吹塑、泡沫结构的可持续产品的方法，其中至少包含诸如淀粉的天然聚合物的物质在压力下通入模具空腔(4)或通过模具模头，并且该物质在模具中经一定方式的加热以使发泡结构稳定化来形成产品，其中该方法包括在注入模具之前对该物质进行预发泡。优选地，将预发泡物质保持在压力下直至注入模具。本发明还涉及用于所述方法中的设备。
【专利说明】制造具有吹塑、泡沬结构的可持续产品的方法和设备 发明领域
[0001] 本发明涉及制造具有吹塑、泡沫结构的可持续产品的方法以及其中可使用的设 备。更具体地，本发明涉及由包含诸如淀粉的天然聚合物的液体物质制造具有吹塑、泡沫结 构的可持续产品。
[0002] 背景
[0003] 已知当需要特定体积和最小重量时，可使用具有吹塑、泡沫结构的产品，例如用于 包装目的，如设计用于接受并装载脆性、易破碎的产品的包装。可以由诸如膨胀聚苯乙烯或 膨胀聚丙烯的发泡塑料制造这类包装。使用这类材料作为包装材料的缺点在于其不是特别 环境友好型的，因为其难以回收或处置并且因为这类材料由不可再生的来源制成。
[0004] 通过由来白可再生来源（如基于淀粉的材料）的生物聚合物材料制造这类产品的 方式提供更为环境友好的替代物。例如，这种方法已知来自W096/30186和US 6, 521，147。 已知的方法包括在压力下将包含水作为发泡剂的基于淀粉的起始材料提供至模具中或穿 过模具，并且以一定方式加热所述模具中的物质以产生天然聚合物的胶凝和交联。在导入 模具之前，该物质具有等于或低于胶凝温度的温度并且在模具中，该物质在高于烘培温度 的温度下维持至少一段时间。在该方法中，模具空腔中填充了大约50%的物质。由于发泡 剂在模具空腔中的稳定化和加热活化，物质形成泡沫，泡沫产生额外的体积并且施力以进 一步流进空腔，并且以这种方式填充完整的空腔。该物质可以是包含液体中的至少天然聚 合物（如淀粉）的悬浮液或溶液的液体面糊。通过使用这类在凝胶温度以下为液体的面 糊，可以简单的方式实现面糊的供应，例如通过管道并使用简单的泵送方式。面糊的流动性 提供了在模具中流路特别长的优点。面糊中水的功能是发泡剂并且此外，在从模具中蒸发 之后，提供了供聚合物泡孔（cell)膨胀的空间。或者，当导入模具时，可以干燥条件提供物 质。物质可以是例如细粒形式的物质并且包含比通向模具或模具中的透孔小至非常小的或 多或少为球形的颗粒。这种细粒材料可以含有发泡剂，例如水的形式，或在加热后容易释放 和/或蒸发的发泡剂，如碳酸氢盐，其在升高的温度下通过分解提供气体逸出。在导入模具 之前，可将细粒轻微预发泡，没有这个步骤，会产生胶凝。胶凝是指天然聚合物从轻微或完 全松散的粒状或相当的细粒形式到干燥或非干燥和/或发泡的粘性形式的变化，其中即使 存在拉伸的聚合物，其也只会互相结合至有限的程度。使用相对干燥的、任选轻微预发泡的 起始材料提供了以下优势，在模具中只需要蒸发相对少的水和其他水分。可以使用细粒形 式的物质通过例如在挤出设备上挤出的方式来形成产物。因此，这类设备可包括挤出模头 和供应装置用于在压力下使物质进料通过所述模头。该设备还包括用于加热模头的加热装 置和用于保持供应装置相对于模头较凉的装置，使得供应装置内的物质保持至少低于胶凝 温度。将细粒形式的物质，无论是否处于轻微预发泡的条件中，从设备的供应装置中进料通 过喷嘴到经加热的挤出模头，并且受力通过该或各挤出开孔。细粒颗粒可含有例如水或较 小量的不同发泡剂。颗粒在导入模头后经加热并且会膨胀，因为存在的发泡剂将颗粒吹胀， 就像在液体面糊中包含颗粒的情况中那样。物质的前导部分胶凝并且经交联，从而水分从 物质中蒸发并且提供产品发泡。
[0005] 在按照WO 96/30186在模具空腔中导入物质的过程中，立即开始形成表皮（即在 物质与模具空腔的接触表面上）。因此，在产品外表面的不同位置上，根据模具空腔中物质 的流动，在不同的时刻形成表皮。这可能导致在产品外表面上的不同表面结构，例如具有光 滑表面的区域和具有更多结构的表面的区域。具体地，当制造具有较深颜色的产品时，这可 能导致具有大理石纹状外表面的产品，例如根据产品的特定功能，这可能在审美上是不希 望的。此外，由于物质的发泡实际上发生在模具空腔内，所以可能难以在模具空腔内添加正 确剂量的物质。此外，初始形成和干燥的表皮在模具空腔内的运动可能导致堵塞模具中存 在的一条或多条脱气通道。同样，可能难以控制模具空腔内的发泡过程。
[0006] 因此，本发明的目的是提供制造基于可再生的生物聚合物的具有吹塑、泡沫结构 的产品的改进方法。更具体地，本发明的目的是提供制造具有吹塑、泡沫结构的产品的方 法，其中在模具空腔内的不同位置上的表皮形成和泡沫内部结构分布更均匀并且其中更易 于控制物质添加过程。
[0007] 发明概沭
[0008] 因此，本发明提供了制造具有吹塑、泡沫结构的可持续产品的方法，其中在压力下 将至少包含诸如淀粉的天然聚合物的物质通入模具空腔或通过模具模头，并且该物质在模 具中经加热以对物质进行干燥形成产物，其中该方法包括在注入模具之前对物质进行预发 泡。由于物质的预发泡，能以简单和瞬时的方式完全填充模具空腔。预发泡物质可易于导 入模具空腔中直至模具空腔基本上被完全填满。因此，也可以容易并快速填充具有复杂形 状并设置用于模塑具有薄壁的产品的模具空腔。因此，可以基本均匀的方式形成预发泡物 质上的表皮（其物质与模具空腔表面邻接），从而防止或至少最小化大理石纹和光亮的出 现。这在按照本发明方法制造的产品的美观性极为重要的情况中是特别有优势的。在模具 空腔内，导入的预发泡物质可再略微膨胀，同时使发泡的结构稳定化以形成产品。通过发泡 剂的热活化产生这种膨胀和发泡：蒸发的发泡剂构成压力并且因此发生发泡。压力最终导 致泡孔开放并且然后使得蒸气非常容易地逸出。尤其是当与W096/30186的方法比较时，由 于预发泡物质经预发泡并加压直至添加到模具空腔中，发泡的产品包含基本均匀的密度并 且因此具有基本均匀的内部泡沫结构。在均匀内部泡沫结构中，从产品的一个外表面到产 品相背的外表面（参见截面图），至少相对于泡孔尺寸以及与所述泡孔周围的材料相比的 泡孔数量，相应泡孔的分布是基本均匀的。此外，由于预发泡物质仅需要在模具空腔内再略 微膨胀，由于泡沫会非常迅速地具有开放的泡孔结构，并且由于蒸气能够易于从开放的泡 孔中逸出，可以减少模塑过程的周期时间，导致较低的制造成本。按照本发明方法的另一个 优势是由于预发泡步骤，物质不需要含有如前述的已知方法中那么多的水作为发泡剂。这 可能导致较快地蒸发发泡剂，导致较短的制造工艺周期并且因此也产生较少的制造成本。
[0009] 在物质的预发泡期间，可以向物质中主动添加较大量的气体以使气泡陷入物质中 同时向物质施加压力。由于将物质保持在压力下，气泡会非常小。在模具空腔中，压力低 于在添加到所述空腔之前向预发泡物质施加的压力。优选地，模具空腔内的压力是大气压 力。在模具空腔中添加预发泡物质之后，向预发泡物质施加的压力立刻降低，使得气泡立即 膨胀在模具空腔内产生发泡的物质。由于空腔内发泡物质的膨胀主要是通过陷入的气泡以 及施加于所述预发泡物质的压力降低而得到，物质本身可以具有非常小的发泡能力。至少 与TO 96/30186的方法相比，这使得能够使用包含较少天然聚合物和/或低发泡淀粉（如 玉米淀粉或小麦淀粉）或其他成本节约的材料如粘土或白垩或可增强制造物强度的生物 塑料的物质。除此以外，在按照本发明的方法中优选使用交联剂以增强制造的产品的抗湿 性。
[0010] 优选地，在本发明的进一步详述中，将预发泡物质保持在压力下直至添加到模具 中。优选地，在将预发泡物质添加到模具空腔中之前，模具空腔内的压力低于向预发泡物质 施加的压力。
[0011] 在本发明的进一步详述中，对物质进行预发泡包括向包含至少所述天然聚合物的 液体物质中导入气体（如空气、氧气、氮气或二氧化碳）以形成具有比预发泡前的液体物质 更低密度的预发泡物质。通过这样做降低了材料的密度。通过向预发泡物质加压，物质在 其进一步加工期间仍然保持较高的密度。由于加压，预发泡材料内的气泡较小，其防止气体 逸出或相邻的气泡融合，产生了较稳定的泡沫。对泡沫稳定性的进一步加工步骤，例如加入 添加剂，可最大程度减少或者完全没有必要。在预发泡之前，液体物质可以由悬浮液和发泡 剂形成，该悬浮液是包含至少天然聚合物的面糊或淀粉面糊。使用二氧化碳对物质进行发 泡的优势在于所述气体更易于溶于液体中。因此，预发泡物质内的二氧化碳气泡会小于使 用例如氧气或氮气时的气泡。因此，至少相对于使用其他类型的气体（如氧气或氮气），预 发泡物质的稳定性会增加。至少与使用氧气或氮气相比，在向模具空腔中导入包含二氧化 碳气泡的预发泡物质之后，二氧化碳会从物质中较快逸出。
[0012] 在本发明的进一步详述中，预发泡物质的体积与预发泡前物质的体积之比大约为 1 : 1.6至1 : 1.2。该比率可以是例如1 : 1.5至1 : 1.3,例如约1 : 1.43。这使得能 够紧凑型中间储存预发泡物质。同时，用于向模具提供预发泡物质的供应系统可以是紧凑 的并且可能向多个注射模塑站提供离开预发泡装置的预发泡物质。通过控制预发泡物质的 压力，体积定量给料以及特定时间期间的任选定量给料会成为可能。
[0013] 按照本发明的另一个方面，预发泡物质在预发泡期间保持在压力下。优选地，所述 压力为约3xl05N/m2(3巴）至6xl05N/m2(6巴），例如约5xl0 5N/m2(5巴）。优选地，按照本 发明的另一个方面，在大气压（l.〇lxl〇5N/m2(1.01巴））下测量时，预发泡物质的密度为约 200-400克/升，例如300-400克/升。在离开预发泡装置后，例如离开存放预发泡物质的 接收容器后，可以逐渐增加向预发泡物质施加的压力。
[0014] 按照本发明的另一个优选实施方式，在预发泡后和将其供应到模具期间，预发泡 物质保持在压力下。例如，在预发泡装置和供应装置之间的管道中施加的压力可以是大约 3xl05N/m2 (3巴）至6xl05N/m2 (6巴），例如大约5xl05N/m2 (5巴），以向模具空腔中提供预发 泡物质。这可能导致在所述管道中的物质具有约700-800克/升的密度。在本发明方法的 另一个实施方式中，预发泡加工步骤和模塑加工步骤可以分开。在那种情况下，可以在例如 容器中储存预发泡物质，并且当需要时向模塑站提供。因此，在预发泡之后，在容器中分批 储存预发泡物质，并且优选保持在约3xl05N/m2 (3巴）至6xl05N/m2 (6巴），例如约5x105N/ m2(5巴）的压力下。在向模具空腔中提供预发泡物质期间，向预发泡物质施加的压力可以 是约2xl05N/m2 (2巴）至4xl05N/m2 (4巴），例如约3xl05N/m2 (3巴）。在本发明的制造方法 中使用这类加压的预发泡物质，在相对大的距离上供应所述物质，例如从预发泡装置到至 少一个或多个模具变得可能。
[0015] 对于本发明的方法，例如，与WO 96/30186的方法相比，模具可以是简单构造，因 为在模具空腔周围不需要脱气通道并且形成的产品需要最少的精整或不需要精整。
[0016] 由于在将所述物质导入模具空腔期间预发泡物质的较快膨胀，按照本发明的另一 个方面，该方法用于基本封闭的模具。在向模具提供预发泡物质期间，封闭模具内的压力低 于向预发泡物质施加的压力。因此，在向模具空腔内部导入预发泡物质之后，该物质迅速膨 胀使得该物质立即填满整个空腔。因此，在向模具空腔添加物质之后，该物质的密度会降 低。因此，按照本发明的另一个方面，本发明的方法中使用的模具是注射模具。
[0017] 按照本发明的另一个方面，在向模具中导入预发泡物质之前，将模具加热至大约 烘培温度，其中模具的温度优选达到约180-225°c。由于模具中的热量，发泡剂会立即开始 蒸发并且产生压力，同时会发生预发泡物质的稳定化。在泡沫内，压力会在泡沫结构破裂成 开放的泡孔时降低。现在残余的蒸气会快速逸出。优选地，在产品的实际模塑期间可以控 制模具空腔内的压力以控制模具空腔内预发泡材料的膨胀或压缩。
[0018] 在本发明的进一步详述中，由包含液体中的至少天然聚合物（如淀粉）的悬浮液 或溶液的液体面糊形成物质。优选地，可以使用基本全部由天然组分组成的面糊。在本发明 的进一步详述中，在物质中包含发泡剂，优选至少是水。优选地，该物质含有至少10重量％ 的水。
[0019] 为了增强按照本发明方法制造的产品的产品稳定性、强度、挠性或其任意组合，该 物质可包含约至少0. 5%，例如2-25%并且优选4-15%的纤维。
[0020] 在本发明的进一步详述中，该方法还包括在所述物质的预发泡期间或之后向该物 质添加添加剂。这类添加剂可以例如包括反应性材料、交联剂、稳定剂、发泡剂、着色剂等添 加剂。替代或另外地，可以在预发泡期间或之后加入该物质的起始材料的基本组分。在基 本组分易腐败的情况中或所述组分可能影响物质的可泵送性或用于产生预发泡物质的混 合系统的构建的情况中，这可能是有优势的。
[0021] 本发明还涉及用于制造具有吹塑、泡沫结构的可持续产品的设备，所述设备包括 含有至少一个模具空腔或模具模头的模具，和用于向该或各模具空腔中或通过模具模头进 料压力下的物质的供应装置，其中所述设备包括用于加热模具的加热装置和用于对物质进 行预发泡的在供应装置上游的预发泡装置。该设备还可以设置成将预发泡物质保持在压力 下。用于制造具有吹塑、泡沫结构的可持续产品的设备可以用于如上述制造所述产品的方 法中。这类设备提供了与上述方法相似的优点和效果。
[0022] 用于加热模具的加热装置使得在压力下添加到模具空腔中的预发泡物质进一步 膨胀并完全填充模具空腔。通过热的方式，物质中包含的水会蒸发使得物质进一步膨胀并 且能够完全填充空腔。压力会增加到最大直至泡孔打开。蒸气会逸出并且产品必须稳定化 直至其易于从模具中弹出。
[0023] 为了保持预发泡物质稳定直至其使用，预发泡装置优选包含压力调节器用于使预 发泡物质达到和/或保持在约3xl05N/m2 (3巴）至6xl05N/m2 (6巴），例如约5xl05N/m2 (5巴） 的压力下。为了能够将预发泡物质保持在基本恒定的压力下直至将所述预发泡物质添加到 模具空腔中，该装置可以设置有在预发泡装置和具有压力控制器的供应装置之间延伸的压 力管道。在本发明的进一步详述中，供应装置包括压力控制器以将该物质添加到模具空腔 期间的压力达到和/或保持基本恒定，例如基本为3xl05N/m2(3巴）。按照本发明的另一个 方面，通过在添加期间保持物质的压力基本恒定能够使得该设备设置为基于体积和/或时 间控制向模具空腔中添加的预发泡物质的量。换而言之，可以通过控制添加到空腔期间预 发泡物质的体积或通过控制添加到空腔期间预发泡物质的添加时间来确定添加到模具空 腔中的预发泡物质的量。
[0024] 结合附图，通过对本发明的某些实施方式的如下具体详述，可以更好地理解本发 明的上述以及其他特征和优点，所述附图是用来说明而不是限制本发明。
[0025] 附图简要说明
[0026] 图1显示了按照本发明的一个实施方式制造具有吹塑、泡沫结构的可持续产品的 设备的示意性概图；和
[0027] 图2显示了发泡时间相对于泡沫密度的相关性的图。
[0028] 发明详沭
[0029] 在图1中，显示了按照本发明的一个实施方式用于制造可持续产品的设备1的示 意性概图。设备1可以用于按照本发明制造可持续产品的方法。用显示的设备1可以制造 不同种类的产品，例如，包装。设备1包括不同的注射模塑站2。各注射模塑站2包括具有 设置为制造预定形状的产品的模具空腔的注射模具4。各模塑站2还包括预发泡物质供应 装置6用于向注射模具的模具空腔进料预发泡物质。预发泡物质由悬浮液即面糊形成，其 至少包含在诸如水的液体中的天然聚合物（如淀粉）和发泡剂。设备1包括容纳面糊的悬 浮液容器8和容纳发泡剂的发泡剂容器10。发泡剂容器10也可容纳反应性组分、着色剂和 /或稳定剂。然而，在一个不同的实施方式中，这些组分也可以在另一个容器中接收并且通 过另外的泵的方式单独提供到发泡装置12。在另一个不同的实施方式中，设备仅包括悬浮 液容器8。面糊可包含额外的成份，例如至少0.5%，2-25%并且优选4-15%的纤维。设备 1包括用于对预发泡物质进行预发泡的预发泡装置12。因此，设备1还包括用于向预发泡 装置12提供气体如氧气、氮气或二氧化碳的气体供应装置13。
[0030] 在容器8、10和预发泡装置12之间设置有压力调节器14以向预发泡装置12提 供相应的面糊、气体和发泡剂。在预发泡过程期间，预发泡装置12内的压力可保持在约 5xl05N/m2 (5巴）以产生基本稳定的预发泡物质。在预发泡装置12和相应的注射模塑站4 之间延伸的管道16中，设置有其他的压力调节器18用于使预发泡物质保持在约5x105N/ m2(5巴）的所述基本恒定的压力下。由于预发泡物质的加压条件，可以容易地储存该物质 而不会使该物质发生质量损失并且易于向设备1中的其他加工站输送。在各预发泡物质供 应装置6中，设置压力调节器20用于待添加到注射模具4的相应模具空腔中的预发泡物质 的压力控制。优选地，在添加到模具空腔期间，预发泡物质保持在约3xl05N/m2(3巴）的压 力下。注射模具4优选包括用于在导入相应的空腔中时加热该预发泡物质的加热装置22， 使得产品进一步膨胀、发泡和烘焙。在所述的设备1中，设置有多个注射模塑站2。然而，在 本发明设备的不同实施方式（未显示）中，可以设置有不同数量的注射模塑站2。此外，根 据待制造的产品的设计，不同模塑站2的模具4可具有一个或多个模塑空腔。设备1还可 包括添加装置（未显示）用于例如在预发泡期间、在预发泡之后或在即将向模具空腔中添 加预发泡物质之前向预发泡物质添加添加剂。
[0031] 本发明的设备1可用于通过本发明的方法制造具有吹塑、泡沫结构的可持续产 品。当需要时，可参照图1所示的不同设备部分详细解释本发明的方法。
[0032] 通过将相应的模具部分互相夹持在一起以形成模具空腔来制作模具4,并且预发 泡物质供应装置6与模具4的相应供应开口相连以能够向模具空腔中添加预发泡物质。预 发泡物质由悬浮液容器8中包含的面糊、气体和发泡剂容器10中提供的发泡剂形成。在不 同的实施方式中，可以不使用另外的发泡剂。面糊可具有约1000克/升的密度。通过泵送 装置的方式，向预发泡装置12提供所有成份从而形成液体物质。在预发泡装置12中，向液 体物质中导入气体如空气、氧气、氮气或二氧化碳产生包含小气泡的预发泡物质。在基本恒 定的压力（例如，约5xl05N/m2 (5巴））下形成预发泡物质，以确保气泡足够小以避免预发 泡物质变得不稳定。在大气压力下测量时，预发泡物质的密度为约200-400克/升，例如 300-400克/升。当从预发泡装置12向相应注射模塑站2供应预发泡物质时，预发泡物质在 从预发泡装置14延伸到相应的供应管线6的压力管道16中保持加压，例如具有约5x105N/ m2(5巴）的压力。使用这种增加的压力，预发泡物质的密度可以是约700-800克/升。通 过压力调节器18的方式控制管道16内的预发泡物质的加压。
[0033] 因为预发泡物质的稳定性和所述物质的较高密度，可以储存并输送预发泡物质而 没有预发泡物质崩解的风险。因此，加压的预发泡物质可以沿较长距离输送。这使得能够 从单个预发泡装置12向不同的注射模塑站2提供所述物质。
[0034] 在预发泡装置12中形成所述物质期间，可向预发泡物质中加入添加剂。例如，这 类添加剂可包含交联剂以向最终产品提供耐水和/或耐湿性质。也可向预发泡物质中导入 着色剂或其他添加剂。另外或替代地，可在预发泡物质即将添加到空腔中之前向预发泡物 质中加入添加剂。在向模具空腔中添加预发泡物质之前，通过压力调节器20的方式控制预 发泡物质的压力以将压力降低至约3xl05N/m2 (3巴）。在模具空腔内部，压力甚至更低，例 如大约为大气压力。由于加压的预发泡物质会经过较低的压力，预发泡物质内部的气泡会 立即膨胀使得空腔内部的预发泡物质立刻膨胀并且填满模具空腔。
[0035] 在向相应模具4的模具空腔提供预发泡物质之前，通过在模具中设置，优选与模 具空腔表面相邻的加热装置22的方式加热模具4。优选地，将模具加热至大约烘培温度，该 温度优选为约180_225°C。由于当添加到模具空腔中时预发泡物质包含具有较薄泡孔壁的 泡孔结构，这些壁会由于模具空腔内的低内部压力而破裂，使得能够有效获得预发泡物质 的蒸发。然后，由于经加热的模具将预发泡物质内部的发泡剂（如水）转化成蒸气，模具空 腔内的内部压力增加。因此，在添加到模具空腔中之后，预发泡物质会再略微膨胀，从而完 全填满所述空腔。由于开放的泡孔结构，水蒸气能容易地离开模具空腔。在向模具空腔中 添加预发泡物质期间，能通过控制压力的方式控制模具空腔内预发泡物质的膨胀或压缩。
[0036] 在向模具空腔中供应预发泡物质期间，模具空腔优选几乎完全填满。因此，会发生 待制造的产品形成表皮的情况，使得能防止或至少最小化大理石纹和光亮，并且在内部，泡 沫形成会显示出均匀的密度和均匀分布的结构。这通过较快地填充模具空腔防止模具空腔 内部的不同物质流动图案来得到。因此，得到较平滑和均匀的产品外表面。此外，因为较快 地填充模具空腔，模塑加工周期可能较短。例如，与WO 96/30186的方法相比，加工周期时 间可以降低约25-30 %或甚至降低50 %，导致制造成本降低。
[0037] 除此以外，通过几乎完全填满模具空腔，也较快地得到形成的蒸气的蒸发，泡孔的 开放和产品的烘焙。经加热的模具能够使得天然聚合物高效稳定化，产生尺寸稳定的具有 吹塑、泡沫结构的最终模塑的产品。最终模塑的产品可具有约200克/升的密度。
[0038] 通过说明的方式，给出了本发明方法的实施例，其不应以任意方式构成限制。
[0039] 实施例I
[0040] 悬浮液容器8含有大约以下的混合物：
[0041] -70 升水
[0042] -0? 5kg 硅 HY 油
[0043] -50kg食品级马铃薯淀粉
[0044] -0? Ikg羟磷灰石
[0045] -3. 75kg 高岭土（chnina clay spec)
[0046] -3. 75kg hydrocarb 95T
[0047] -〇. Ikg Keltrol F
[0048] -0? 4kg 瓜耳胶
[0049] _6kg 纤维素白（约 2. 5mm)
[0050] 总计：约135. 2kg面糊。在Hobart混合器中混合这些组分。
[0051] 发泡剂容器10含有约I. 5kg的marlinat 242-28。同时，例如，通过合适的泵送装 置向预发泡装置12提供来自悬浮液容器8的面糊和来自发泡剂容器的发泡剂。预发泡装 置12包括Mondo混合器，其中混合面糊和发泡剂并且导入空气以产生预发泡物质。面糊的 密度为约l〇50kg/m3。面糊泵送装置以60升/小时向Mondo混合器供应面糊。以约0. 7升 /小时向Mondo混合器供应发泡剂。以约135升/小时导入空气。以约350rpm的速度搅 拌预发泡物质。在对预发泡物质进行预发泡期间，压力调节器将面糊保持在约5xl05N/m2(5 巴）的压力下，产生在大气压力下测量时密度为约320kg/m3的预发泡物质。设置压力调节 器来控制面糊、发泡剂和空气的流速。在预发泡装置和注射模塑站之间的管道中的压力保 持基本恒定在约5xl05N/m2(5巴），产生密度为约720kg/m3的预发泡物质。预发泡物质供应 装置内的压力保持基本恒定在约3xl05N/m2(3巴）以得到模具空腔内基本恒定的定量给料。 模塑周期为约70秒，其中在各模具中模塑6个产品，其中该设备包含6个注射模塑站，因此 在一个模塑加工周期中产生36个产品。各产品具有约13. 5克的重量。
【权利要求】
1. 一种制造具有吹塑、泡沫结构的可持续产品的方法，其中将至少包含诸如淀粉的天 然聚合物的物质在压力下通入模具空腔（4)或通过模具模头，并且将所述物质在所述模具 中加热以使发泡结构稳定化来形成所述产品，其中所述方法包括在注入所述模具之前对所 述物质进行预发泡。
2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述物质进行预发泡包括向含有所述天 然聚合物的所述物质中主动添加一定量的气体以形成其中陷入气泡的物质，其中在预发泡 期间向所述物质施加压力。
3. 如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述预发泡物质保持在压力下直至添加 到所述模具中，其中在将所述预发泡物质添加到所述模具空腔之前，所述模具空腔内部的 压力低于施加到所述预发泡物质的压力。
4. 如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，对所述物质进行预发泡包括向 包含至少所述天然聚合物的液体物质中导入气体，如氧气、氮气或二氧化碳以形成具有比 预发泡前的所述液体物质更低密度的预发泡物质。
5. 如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，由包含液体中的至少所述天然 聚合物如淀粉的悬浮液或溶液的液体面糊形成所述物质。
6. 如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述预发泡物质的体积与预发 泡前所述物质的体积之比大约为1 : 1.6至1 : 1.2。
7. 如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在预发泡期间，所述预发泡物质 保持在一定压力下，所述压力优选为约3xl0 5N/m2 (3巴）至6xl05N/m2 (6巴），例如约5x105N/ m2 (5 巴）。
8. 如权利要求7所述的方法，其特征在于，在大气压力（I. OIxIO5NAi2 (1.01巴））下测 量时，所述预发泡物质的密度为约200-400克/升。
9. 如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在离开所述预发泡装置（12)之 后并向所述模具（4)供应所述物质之前，所述预发泡物质保持在压力下，例如，保持在约 5xl0 5N/m2(5巴）的压力下。
10. 如权利要求9所述方法，其特征在于，在离开所述预发泡装置（12)之后，所述预发 泡物质的密度为约700-800克/升。
11. 如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在将所述物质添加到所述模具 空腔期间，所述预发泡物质保持在压力下，所述压力优选为约2xl0 5N/m2(2巴）至4x105N/ m2 (4 巴），例如约 3xl05N/m2 (3 巴）。
12. 如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，使用注射模具作为模具。
13. 如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在向所述模具中导入所述 预发泡物质之前，将所述模具加热至大约烘培温度，其中所述模具的温度优选达到约 180°C _240°C，更优选达到约 180-225°C。
14. 如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述预发泡物质包含发泡剂， 优选至少水，其中所述物质含有至少10重量％的水。
15. 如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在对所述物质 进行预发泡期间或之后向所述物质添加添加剂。
16. 如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述添加剂可包括交联剂、稳定剂、发泡 剂和着色剂中的至少一种。
17. -种用于制造具有吹塑、泡沫结构的可持续产品的设备，所述设备包括含有至少一 个模具空腔或模具模头的模具（4)，和用于向所述或各模具空腔中或通过所述模具模头在 压力下进料物质的供应装置，其中所述设备（1)包括用于加热所述模具的加热装置（22)， 并且其中所述设备包括用于对所述物质进行预发泡的在所述供应装置（6)上游设置的预 发泡装置（12)。
18. 如权利要求17所述的设备，其特征在于，所述预发泡装置设置为用于将所述预发 泡物质保持在压力下。
19. 如权利要求18所述的设备，其特征在于，所述预发泡装置包括压力调节器（14) 用于使所述预发泡物质达到和/或保持在约3xl0 5N/m2(3巴）至6xl05N/m2(6巴），例如约 5xl0 5N/m2(5巴）的压力下。
20. 如权利要求17-19中任一项所述的设备，其特征在于，在所述预发泡装置（12)和所 述供应装置（6)之间设置压力管道（16)，所述压力管道具有压力控制器（18)以使所述管道 内的压力保持基本恒定在，例如约5xl0 5N/m2 (5巴）。
21. 如权利要求18-20中任一项所述的设备，其特征在于，所述供应装置（6)包括压力 控制器20以使所述物质添加到所述模具空腔期间的压力达到和/或保持基本恒定，例如基 本为 3xl05N/m2(3 巴）。
22. 如权利要求15-19中任一项所述的设备，其特征在于，所述设备设置为基于体积和 /或时间控制添加到所述模具空腔中的预发泡物质的量。
【文档编号】B29C44/08GK104321178SQ201380022916
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2013年3月11日 优先权日:2012年3月12日
【发明者】J·W·豪氏威马, N·M·桑斯特拉, J·H·A·阿伦茨, H·M·格瑞特 申请人:纸浆模塑有限公司