CN101871190A

CN101871190A - 植物纤维射出成型品的制造方法

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Publication number: CN101871190A
Application number: CN 201010167454
Authority: CN
Inventors: 杨国桢; 杨士贤
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-04-19
Filing date: 2010-04-19
Publication date: 2010-10-27
Anticipated expiration: 2030-04-19
Also published as: CN101871190B

Abstract

一种植物纤维射出成型品的制造方法，先配制一植物纤维混料，该植物纤维混料为热固型，再利用一送料机将该植物纤维混料送至一射料喷头，使该送料机与射料喷头的温度小于等于58℃，接着，将该混料射入及充填于一成型模具的一模穴，该模穴由一模壁所界定形成，透过加热该模壁使该混料受热并熟化为一射出成型品，该模壁的温度设定在90℃～180℃。本发明可在该混料射入成型模具的步骤才进行加热，配合植物纤维混料特性所采用的加热定型方式，可在高温时将该定型品取出以缩短模具被占用时间，加上主要原料为植物纤维，使本发明不但环保节能且制程效率佳、成本低。

Description

植物纤维射出成型品的制造方法

技术领域

本发明是有关于一种植物纤维的成型方法，特别是指一种使用植物纤维为原料并以射出成型方式将其制成预定型式的产品的植物纤维射出成型品的制造方法。

背景技术

现有的射出成型制品，其主要原料来源为塑料原料或橡胶原料，然而塑料原料或橡胶原料在自然环境或垃圾掩埋场中不易被微生物分解、腐烂，在燃烧焚化过程中又会产生大量浓烟及有毒气体，造成空气、土壤、水源等各种环境上的污染，而成为环保上的问题。

此外，现有塑料材质的射出成型品的制造方法，在混料与射出时皆需要利用高温使塑料原料维持在熔融状态，以便于射料到一成型模具内，该塑料原料在该模具内逐渐冷却定型后就能制得一射出成型品，为了使塑混料能完全熔融，在混料机与射出机都要持续对塑料原料加热且要保持在200℃以上的高温，在成型模具中，则须等到成型品完全定型且冷却到预定温度以下后才能取出，以免制品软化变形，使每一制品相对需要较长的制造时间，因此，现有塑料材质的射出成型品不但材质较不环保，在制造上也较浪费能源且制程效率较低。

为了解决材质不环保的问题，虽然也有部分日常生活用品改以木料或纸浆为原料，但现有木料与纸浆的制造方法，除了仍须砍伐林木外，还会排放大量造纸污水，对环境仍会严重破坏。

另外，为了因应环保需求，也有以植物纤维为原料的产品，但此类产品的制造均是以热压方式成型，热压成型方法的主要缺点为入料不容易均匀且无法成型出特殊结构及形状的产品，如要制造特殊型式的产品必须二次或多次加工程序，而存有成本高、制程效率低的缺点。

有鉴于此，目前除了仍需致力于开发各种天然农业废弃物作为各种生活制品的原料以节省原料成本外，为了进一步提升相关产品质量、增加产品型式多元化及改善制造效率，仍有持续开发与改进制造方法的需求。

发明内容

因此，本发明的目的，是在提供一种适合将天然农业废弃物制成特定造型的成品以解决环保问题，且能提高成型质量、降低产品变形率与增进制造效率的植物纤维射出成型品的制造方法。

于是，本发明植物纤维射出成型品的制造方法包含下列步骤：

一、配制一植物纤维混料，该植物纤维混料包括依预定比例相混合的一主料组份、一胶料组份及一添加剂组份，且该植物纤维混料的含水率是控制在30～50wt％，该主料组份为碎粒状的植物纤维物料，该胶料组份为一选自于由下列所构成群组中的胶料：乳胶、果胶、蛋白胶、酚醛树脂胶、脲醛树脂胶，及所述胶料的组合，该添加剂组份包括依预定比例相混合的玉米淀粉、硫酸盐、硬质酸及水；

二、利用一送料机将已混合均匀的植物纤维混料输送至一射料喷头处进行射料，该植物纤维混料在该送料机内部是依序经由送料加压与螺旋加压的方式朝该射料喷头前进，且该送料机内部与射料喷头的温度都设定在小于等于58℃的范围内；及

三、自该送料机的射料喷头将该植物纤维混料射出，以射入及充填于一成型模具的一模穴中，该模穴是由一模壁所界定形成，透过加热该模壁使该模穴内的植物纤维混料受热，进而熟化及定型为一射出成型品，该模壁的温度是设定在90℃～180℃。

本发明的有益效果在于：配合本发明所用的植物纤维混料的特性，可在该混料射入成型模具的步骤才进行加热，其它步骤则可在较低温或常温下进行，另外，透过该植物纤维混料在高温下完成定型的特性，可在高温时就将该定型品取出以缩短模具被占用时间，进而能提升整体制造效率并解决热压成型方式容易产生较高不良率的缺失，加上本发明的制造方法能够以植物纤维为主要原料制出预定型式的成型品，而兼具有环保、节省能源与成本且能提升制程效率的特性。

附图说明

图1是本发明植物纤维射出成型品的制造方法一较佳实施例的一流程图；

图2是一示意图，说明该较佳实施例的一成型步骤，利用一射料喷头对一成型模具的一模穴射入及充填植物纤维混料的情形。

其中，20、植物纤维混料，2、混料机，3、送料机，31、射料喷头，32、成型模具，321、模壁，322、模穴，33、螺旋送料单元，331、螺旋组件，34、冷却系统，4、抽真空装置，5、加热单元，51、加热管。

具体实施方式

有关本发明之前述及其它技术内容、特点与功效，在以下配合参考图式之一个较佳实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。

参阅图1与图2，本发明植物纤维射出成型品的制造方法的较佳实施例包含下列步骤：

步骤101是配制一植物纤维混料20，且是将预定比例的一主料组份、一胶料组份及一添加剂组份同时置于一混料机2中使其混合均匀，进而配制成该植物纤维混料20。该主料组份为碎粒状的植物纤维物料，该胶料组份为一选自于由下列所构成群组中的胶料：乳胶、果胶、蛋白胶、酚醛树脂胶、脲醛树脂胶，及所述胶料的组合，该添加剂组份包括依预定比例相混合的玉米淀粉、硫酸盐、硬质酸盐及水。在本实施例中，所用的添加剂组份是由玉米淀粉、硫酸盐、硬质酸盐及水混合而成。其中，硫酸盐可以是硫酸钡、硫酸铁、硫酸锌、硫酸锰或硫酸铬其中一种。硬质酸为一种无机盐类粉末，且可以是硬质酸镁、硬质酸钙、硬质酸锌、硬质酸铝、硬质酸钡其中一种。

由于在混合时，前述三种组份间的相互作用或由于搅拌动作可能会导致该混料的温度升高，为了避免温度过高造成部分混料过早熟化，较佳是在该混枓机2中增设一冷却系统，以将该主料组份、胶料组份与添加剂组份混合时的温度控制在小于等于58℃的范围内。

较佳地，该植物纤维混料20的主料组份为一选自于由下列所构成群组中的植材物料：谷壳类物料、秸杆类物料、废渣类物料、淀粉类物料，及所述植材物料的组合。其中，该谷壳类物料为一选自于由下列所构成群组中的物料：稻壳、麦壳、高粱壳、花生壳、豆荚、椰子壳，及所述物料的组合，该秸杆物料维为一选自于由下列所构成群组中的物料：稻杆、麦杆、玉米杆、高粱杆、豆杆、棉杆、芦苇，及所述物料的组合，该废渣类物料为一选自于由下列所构成群组中的物料：木屑、竹屑、玉米棒渣、甘蔗渣、豆腐渣、啤酒渣、豆渣，及所述物料的组合，及该淀粉类物料为一选自于由下列所构成群组中的物料：玉米淀粉、马铃薯粉、木薯粉、大豆粉、芭蕉、芋粉、橡子粉，及所述物料的组合。前述植材物料为该植物纤维混料中的主要成分，由于该等物料属天然农业废弃物，取得方便且价格低廉，且其种类范围广，可根据各地资源情况和季节，选用不同的材料，使原料成本较低且原料来源不致匮乏，以此种原料所制出的产品能在自然环境分解，而能符合环保的需求。

为了使所制出的成型品具有符合实用规格的结构强度，须控制该主料组份、胶料组份与添加剂组份的混合比例，较佳地，该植物纤维混料20包括45～75wt％的主料组份、10～35wt％的胶料组份及15～25wt％的添加剂组份。在本实施例中，该植物纤维混料20是由70wt％的主料组份、10wt％的胶料组份及20wt％的添加剂组份混合配制而成。

其中，添加该胶料组份并使该胶料组份与该主料组份均匀混合，可透过该胶料组份的特性使该主料组份结合成一体，再配合预定的加工与成型方法，就能被制成预定型式的结构产品。该添加剂组份则是用于改善成型品的表面质量，且能使所制出的成型品具有光滑细致的表面，而有助于提升产质量感。

此外，由于形成该主料组份中的碎粒状植物纤维物料的粒径若过大，将导致该主料组份在该胶料组份中的流动性较差，并产生团聚现象，藉此，易使该植物纤维混料20所制出的产品结构强度与物性变差，而影响到实用性，反之，若该植物纤维物料的粒径规格过小，则因需花费更多时间与程序进行加工处理，反而增加制造成本，因此，为了在产品物性与制造成本之间取得平衡，经实际试作的结果，当以国际标准筛目作为量测标准时，该主料组份之植物纤维物料经研磨处理后的粒径范围较佳是控制60目～120目之间为宜。

步骤102是利用一送料机3将已混合均匀的植物纤维混料20输送至一射料喷头31处进行射料，该植物纤维混料20在该送料机3内部是依序经由送料加压与螺旋加压方式朝该射料喷头31前进，并使输送该混料20的管道之管壁保持光滑及确保输送顺畅。不管是送料加压或螺旋加压，可视产品型式设定所要施加的压力值，该压力值较佳为30kg/cm³～120kg/cm³。由于以植物纤维、胶料组份及添加剂组份中的各种成分混合而成的植物纤维混料具有加热至一预定温度会熟化定型的特性，为了使该混料在送料过程中恒维持具有流动性的流体状态，该送料机3内部与该射料喷头31的温度不宜过高，因此，可直接在常温下进行混料与送料，为了避免该植物纤维混料20发生固化，除了要控制该主料组份、胶料组份与添加剂组份在该混料机2混合时的温度外，该送料机3与射料喷头31的温度也应设定在小于等于58℃的范围内以防送料时升温。在本实施例中，是将该送料机3的温度设定在45℃。在本实施例中，是藉由在该送料机3的一螺旋送料单元33与该射料喷头32周围设置一冷却系统34以将沿该送料机33输送的植物纤维混料20的温度控制在低于58℃的范围。该螺旋送料单元33的螺旋组件331是由不锈钢材质所制成用以避免生锈。

值得说明的是，该主料组份、胶料组份与添加剂组份中都含有水分，因此，将前述三种组份混合后所获得的植物纤维混料也具有预定的含水率，该植物纤维混料的含水率是控制在30～50wt％，藉此，使该植物纤维混料具有流动性以达到均匀混合的效果并有助于维持送料的顺畅性。

步骤103是自该送料机3的射料喷头31将该植物纤维混料20射出，以射入及充填于一成型模具32的一模穴322中，该模穴322是由一模壁321所界定形成，透过加热该模壁321使该模穴322内的植物纤维混料20受热，进而熟化及定型为一射出成型品。其中，该植物纤维混料20自该射料喷头31射出的压力为100～3500吨，而该混料20在该成型模具32的成型时间则是设定在1分钟～15分钟的范围，成型时间长短及射出压力大小主要是视该成型品的厚度与尺寸作调整。

较佳地，为了使该植物纤维混料20均匀且完全地填满该模穴322，并获得高精密度与较佳成型质量的射出成型品，可设置一与该模穴322相连通的抽真空装置4，并在该植物纤维混料20进行射料的同时，利用该抽真空装置4对该模穴322抽真空，藉此，有助于使该混料20快速且均匀地填満该模穴322，并能加速排除热气、提升成型速度，因此，能稳定产品质量及减少不良率发生。

虽然该植物纤维混料具有受热时会熟化定型的特性，除了需藉由加热完成该定型品的制造外，也要避免过高的温度导致其中的植材物料烧焦及加热源耗用过多而浪费能源，因此，较佳是将该模壁321的温度设定在90℃～180℃。

其中，可沿该成型模具32的模壁321设置一加热单元5以使该模壁321被加热并维持在预定的温度，该加热单元5的设置方式不受限，例如，该加热单元5可藉由在该模壁321内埋设多数支加热管51，再于该等加热管51内引入加热源，达到加热该模壁321的效果，所用的加热源种类不受限，可以透过一选自下列群组中的加热源对该模壁321加热：电热、蒸汽及热煤油。

需要补充说明的是，该成型品的种类与型式不受限，可依生产需求设计模穴322的形状，进而制出材质环保又有实用价值的特定结构型式的成型品，例如，该成型品可为环保栈板、环保餐具、各种环保容器及工业用产品。另外，在本实施例中，虽然是以立式的成型模具32为例说明，但本发明的制造方法所用的设备可依实际需求改变其配置方式，该射料喷头31的出料方向也能被调整，因此，本发明也能适用于卧式的成型模具32。

归纳上述，本发明植物纤维射出成型品的制造方法，可获致下述的功效及优点，故能达到本发明的目的：

一、本发明只有在射料至该成型模具32时，才需加热使该模穴322内的混料20熟化定型，在混料机2、送料机3进行混料与送料时皆不需再加热，相较于现有射出成型制法在混料与送料时都要提供高达200℃以上的高温，才能使塑料维持流体状态的作法，本发明可节省大量能源，而有助于减少制造成本。

二、配合该植物纤维混料20受热定型的材质特性，对该成型模具32加热就能使该混料20熟化并定型为该成型品，与现有一般热塑性塑料制品为了防止变形须等到该制品冷却到一定温度以下才能定型，且需待一段时间才能取出的作法相比，本发明的混料受热后就能稳定定型为成型品，因此不需等到冷却才取出，即使在高温状态直接取出也不致造成该成型品变形，藉此，可有效缩短该成型模具32被占用时间，并能继续供下一次射料使用，使本发明具有能提高整体制程效率的优点。

三、本发明的混料能藉由控制加热温度获得稳定定型，相较于要冷却到一定温度以下并维持一段时间才能获得稳定定型的现有射出成型方式，更不易发生成型品变形的情形，使本发明较容易确保成型品的定型质量，而能有效减少不良率与变形率。

四、现有以热压成型方法制造植物纤维产品的制造方式，受限于成型方式，只能适用于制造结构与形状较简单的产品，本发明能利用射出成型制法的优点，配合模具设计而制出不同结构且形状各异的产品，因此，能配合生产需求，制造形状多元化的产品，并同样能透过模具设计，提高成型品的精密度，而有助于生产高质量的环保材质制品。

五、由于本发明能够将植物纤维原料制成特定结构而实用的成型品，由于原料环保、取得容易及价格低廉，同样能降低制造成本，并使本发明具有符合环保的特性。

惟以上所述者，仅为本发明之较佳实施例而已，当不能以此限定本发明实施之范围，即大凡依本发明申请专利范围及发明说明内容所作之简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明专利涵盖之范围内。

Claims

1.一种植物纤维射出成型品的制造方法，包含下列步骤：

2.根据权利要求1所述的植物纤维射出成型品的制造方法，其特征在于：在步骤三中，是在射料的同时对该成型模具的模穴抽真空，以使该植物纤维混料均匀且完全地填满该模穴。

3.根据权利要求2所述的植物纤维射出成型品的制造方法，其特征在于：在步骤三中，是沿该成型模具的模壁设置一加热单元使该模壁维持在预定的温度，且该加热单元是透过一选自下列群组中的加热源对该模壁加热：电热、蒸汽及热煤油。

4.根据权利要求2所述的植物纤维射出成型品的制造方法，其特征在于：其中，在步骤一中，该植物纤维混料的主料组份为一选自于由下列所构成群组中的植材物料：谷壳类物料、秸杆类物料、废渣类物料、淀粉类物料，及所述植材物料的组合。

5.根据权利要求4所述的植物纤维射出成型品的制造方法，其特征在于：其中，该谷壳类物料为一选自于由下列所构成群组中的物料：稻壳、麦壳、高粱壳、花生壳、豆荚、椰子壳，及所述物料的组合，该秸杆物料维为一选自于由下列所构成群组中的物料：稻杆、麦杆、玉米杆、高粱杆、豆杆、棉杆、芦苇，及所述物料的组合，该废渣类物料为一选自于由下列所构成群组中的物料：木屑、竹屑、玉木棒渣、甘蔗渣、豆腐渣、啤酒渣、豆渣，及所述物料的组合，及该淀粉类物料为一选自于由下列所构成群组中的物料：玉米淀粉、马铃薯粉、木薯粉、大豆粉、芭蕉、芋粉、橡子粉，及所述物料的组合。

6.根据权利要求1或5所述的植物纤维射出成型品的制造方法，其特征在于：其中，在步骤一中，该植物纤维混料包括45～70wt％的主料组份、10～35wt％的胶料组份及15～25wt％的添加剂组份。

7.根据权利要求1或5所述的植物纤维射出成型品的制造方法，其特征在于：其中，在步骤一中，该主料组份之植物纤维物料的粒径依国际标准筛目定义时，其粒径范围为60目-120目。

8.根据权利要求1所述的植物纤维射出成型品的制造方法，其特征在于：其中，在步骤三中，是沿该成型模具的模壁设置一加热单元使该模壁维持在预定的温度，且该加热单元是透过一选自下列群组中的加热源对该模壁加热：电热、蒸汽及热煤油。

9.根据权利要求1所述的植物纤维射出成型品的制造方法，其特征在于：其中，在步骤二中，进行送料加压与螺旋加压时所施加的压力值为30kg/cm³～120kg/cm³。

10.根据权利要求1所述的植物纤维射出成型品的制造方法，其特征在于：其中，在步骤三中，该植物纤维混料自射料喷头射出的压力为100～3500吨，且该混料在该成型模具内的成型时间为1分钟～15分钟。