CN114411442A - 模塑制品用组合物及其制备方法、模塑制品及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了模塑制品用组合物及其制备方法、模塑制品及其制备方法,所述模塑制品用组合物包括以下重量组分:植物纤维4~12份;防水剂0.05~0.8份;增强助剂0.1~1份;调色剂0.01~0.1份;水2500~3500份,所述模塑制品用组合物制备得到的模塑制品可以提高模塑制品的机械强度,有效改善模塑制品的变形问题。
Description
技术领域
本发明涉及纸浆模塑技术领域,具体涉及模塑制品用组合物及其制备方法、模塑制品及其制备方法。
背景技术
纸浆模塑是一种新型的包装材料制作工艺,目前常用的工艺是使用甘蔗及竹子等比较经济环保的原料制作成可降解的环保型包装材料,此类包装材料具有外观精美,光洁度高,产品广泛应用于电子、食品、医疗等行业,深受消费者喜爱。
然而模塑产品在我国湿度较大的南方地区制造或者使用时,由于甘蔗以及竹子等材料具有较强的吸湿性能,传统的制备工艺使得制备得到的模塑包装材料存在变形严重,机械强度低的问题,严重影响了模塑后期应用时的装配精度,现有技术中加入防水剂虽然能一定程度上改善这个问题,但是防水剂过量会增加模塑产品废弃后的降解难度。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷,提供了一种模塑制品用组合物及其制备方法,可以提高模塑制品的机械强度,有效改善了模塑制品的变形问题。
为了实现以上目的及其他目的,本发明是通过包括以下技术方案实现的:本发明首先提供了一种模塑制品用组合物,所述组合物包括以下重量组分:植物纤维4~12份;防水剂0.05~0.8份;增强助剂0.1~1份;调色剂0.01~0.1份;水2500~3500份,其中所述植物纤维为甘蔗纤维和竹纤维的混合物,所述竹纤维的重量大于等于所述甘蔗纤维的重量。
在一实施例中,所述竹纤维和所述甘蔗纤维的目数为200~400目。
在一实施例中,所述防水剂为阳离子中性施胶剂。
在一实施例中,所述增强助剂为将水、纤维素、改性阳离子淀粉混合制得的混合物。
在一实施例中,所述增强助剂为上海曼洁WF-B16增强助剂。
在一实施例中,所述调色剂由增白剂、调蓝剂以及调紫剂按照重量比(0.2~1):1:1组成。
本发明另一方面提供了一种模塑制品用组合物的制备方法,所述制备方法包括以下步骤:—S1:将竹浆、甘蔗浆、调色剂以及防水剂进行混合并稀释以得到第一混合浆料;—S2:稀释研磨所述第一混合浆料以得到第二混合浆料;—S3:将增强助剂加入所述第二混合浆料中混合得到第三混合浆料;—S4:稀释所述第三混合浆料以得到所述模塑制品用组合物;其中,所述组合物包括以下重量组分:植物纤维4~12份;防水剂0.05~0.8份;增强助剂0.1~1份;调色剂0.01~0.1份;水2500~3500份,其中所述植物纤维为甘蔗纤维和竹纤维的混合物,所述竹纤维的重量大于等于所述甘蔗纤维的重量。
在一实施例中,所述第一混合浆料中植物纤维的重量比为5~10%,所述第二混合浆料中植物纤维的重量比为3~9%。
在一实施例中,在步骤S3中,所述混合包括搅拌10~30分钟。
本发明还提供了一种模塑制品制备方法,所述方法包括以下步骤:提供如上所述方法制备得到的模塑制品用组合物;以及将所述组合物进行真空吸浆、挤压脱水、热压成型得到所述模塑制品。
本发明还提供了一种如上所述的模塑制品制备方法制备得到的模塑制品。
与现有技术相比,采用本发明所述模塑制品用组合物以及制备方法得到的模塑制品,由于添加了适当的增强助剂明显的提高了其机械强度及表面强度,且产品长宽方向上的变形都有改善,产品变形量趋于稳定,延长了产品的变形周期。
附图说明
图1显示为本发明一实施例中模塑制品用组合物制备方法的工艺流程图。
具体实施方式
请参阅图1,以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式,本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用,本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用,在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
本发明提供了一种模塑制品用组合物,所述模塑制品可以是电子、食品、医疗等行业的外包装材料,所述组合物可以包括有植物纤维,所述植物纤维可以是由竹纤维和甘蔗纤维组成,所述植物纤维细度可以是200~400目,例如250、300、350目,所述竹纤维的用量可以大于等于所述甘蔗纤维的用量,这主要是因为所述竹纤维的纤维长度较所述甘蔗纤维长度长,在所述纸塑制品中,所述竹纤维可以充当骨架的作用,所述甘蔗纤维可以填充在所述竹纤维骨架中,通过所述竹纤维和所述甘蔗纤维配合的工艺可以使得所述纸塑制品具有良好力学性能。
所述组合物还包括有防水剂0.05~0.8份,例如0.1、0.4、0.5、0.6份等,所述防水剂可以是阳离子中性施胶剂,例如可以是丙烯酸酯防水剂,具体的可以是丙烯酸丁酯。所述组合物可以包括有增强助剂,所述增强助剂可以是0.1~1份,例如0.2、0.4、0.5、0.6、0.8份,所述增强助剂可以是改性阳离子淀粉、纤维素的水溶液分散体,进一步的,所述增强助剂可以是上海曼洁WF-B16、WF-F01型增强助剂,进一步可以是WF-B16型号。
所述组合物包括有调色剂,所述调色剂可以是0.01~0.1份,所述调色剂可以避免加入所述增强助剂后制备得到的纸塑制品的颜色达不到要求。在一实施例中,例如采用WF-B16增强助剂时,所述调色剂可以包括有增白剂、调蓝剂以及调紫剂按照重量比(0.2~1):1:1组成。所述增白剂可以选自均二苯乙烯类增白剂,所述调蓝剂可以选自昂高CartarenBlue ANFCN pa型号调蓝剂,所述调紫剂可以选自昂高Cartaren Tinting Violet F-CN型号调紫剂。
所述组合物中还可以包括水,所述水的重量份数可以是2500~3500份,进一步的可以是3000~3500份,所述水可以将所述纤维稀释到一定的比例,进而使得制备得到的模塑制品满足一定的均匀度和性能要求。
如图1所示,本发明另一方面还提供了一种模塑制品用组合物的制备方法,所述制备方法通过分步稀释纤维浓度以及适时的添加助剂可以提高不同助剂和纤维之间的吸附结合性能,所述制备方法包括以下步骤:
—S1:将竹浆、甘蔗浆、调色剂以及防水剂进行混合并稀释以得到第一混合浆料;
—S2:稀释研磨所述第一混合浆料以得到第二混合浆料;
—S3:将增强助剂加入所述第二混合浆料中混合得到第三混合浆料;
—S4:稀释所述第三混合浆料以得到所述模塑制品用组合物;
其中,所述组合物包括以下重量组分:植物纤维4~12份;防水剂0.05~0.8份;增强助剂0.1~1份;调色剂0.01~0.1份;水2500~3500份,其中所述植物纤维为甘蔗纤维和竹纤维的混合物,所述竹纤维的重量大于等于所述甘蔗纤维的重量。
在步骤S1中,所述竹浆、甘蔗浆可以通过将竹子或者甘蔗渣进行打浆得到,具体的所述竹浆或者甘蔗浆可以通过将竹子和甘蔗渣在沸水或者碱水中蒸煮、浸泡、研磨、脱水浓缩得到。
在步骤S1中,所述混合可以通过碎浆机1进行,所述第一混合浆料中的植物纤维浓度可以是5~10%,例如6%、7%、8%、9%等,本发明所述植物纤维浓度可以通过浓度计来稳定控制,所述第一混合浆料的制备可以通过将一定比例的竹浆以及甘蔗浆先进行混合,所述竹浆和所述甘蔗浆的重量比可以是(1~4):1,例如1.5:1、2:1等,具体的可以包括先将甘蔗浆加入碎浆机1中,在加入300~600kg左右的水,所述甘蔗浆在水中浸泡5~10min后,将所述碎浆机1转速调整至600~700r/min,进行甘蔗浆的碎解3~5min,随后可以将所述碎浆机1的转速调整至200~300r/min,再次往所述碎浆机1中注入1.3~1.6吨的水并加入所述竹浆,然后将所述碎浆机1转速调整至600~700r/min再次进行碎解3~5min,所述竹浆以及甘蔗浆混合均匀完成散浆的过程后,可以加入调色剂和防水剂。进一步的,所述调色剂可以包括有多种调色剂,所述多种调色剂的加入间隔时间可以是2~3min,所述调色剂加入后进行碎解10~20min,然后在加入所述防水剂,所述防水剂加入后可以再次进行碎解2~3min以得到所述第一混合浆料。
在步骤S2中,所述稀释可以将所述第一混合浆料稀释到植物纤维浓度为3~9%。在一些实例中,所述第一混合浆料可以从所述碎浆机1中输送到第一浆槽2中进行稀释并研磨,所述研磨可以采用磨浆机3进行,在所述第二混合浆料中,所述研磨后的纤维细度可以是200~400目。
在步骤S3中,所述步骤S3可以在第二浆槽4中进行,即将所述第一浆槽2中的第二混合浆料输送到所述第二浆槽4中进行增强助剂的添加,所述混合可以是在搅拌的条件下进行,所述搅拌可以是搅拌10~30min,本发明采用在所述植物纤维浓度为3~9%的范围内加入所述增强助剂,可以使得所述增强助剂均匀的和所述纤维吸附结合在一起增强制备得到的模塑制品的性能。此外,本发明采用对浆料研磨后在进行增强助剂的添加,可以避免因为磨浆带来的破坏增强助剂稳定性问题。
在步骤S4中,所述稀释可以包括有多步进行稀释,所述稀释例如可以通过2步进行稀释,所述稀释可以在所述第三浆槽5和第四浆槽7中进行,进一步的所述第三浆槽5中的纤维浓度可以是0.4~1%,例如0.6%、0.8%,所述第四浆槽7中的纤维浓度可以是0.1~0.4%,例如0.2%、0.25%,所述稀释后还可以包括有除砂的过程,所述除砂设备6可以包括有除砂器以及压力筛等。
本发明还提供了一种模塑制品制备方法,所述模塑制品的制备可以采用如上所述的组合物结合一定的模具来实现,所述方法包括以下步骤:提供如上所述模塑制品用组合物的制备方法制备得到的模塑制品用组合物;以及将所述组合物利用对应模具进行真空吸浆、挤压脱水、热压成型得到所述模塑制品。具体的所述真空吸浆的真空度可以是0.02~0.05MPa,所述热压成型的温度可以是130~150℃。
本发明还提供了一种如上所述模塑制品制备方法制备得到的模塑制品,所述模塑制品具有良好的机械强度和表面强度,特别能抵抗产品的变形问题,具有良好的市场前景,具体的所述模塑制品可以是白色的模塑制品,并可以应用在手机、iPad等电子移动设备的包装盒或者内衬托盘上。
以下通过具体的实施例对本发明作进一步的阐述。
实例
本发明通过将竹浆和甘蔗浆1.5:1制备得到的模塑制品用组合物利用模具真空吸浆、挤压脱水、热压成型,再经过裁切等工艺得到最终的模塑制品样品,不同样品的的组合物配方见表1所示,实施例1中增强助剂采用的是WF-B16型号增强助剂,其中实施例2和实施例3组分含量相同,区别在于实施例2采用的是WF-B16型号增强助剂、实施例3采用的是WF-F01型号增强助剂,对比例1~3均为实施例2的对比例,增强助剂均采用WF-B16。
表1不同样品的组合物配方表
评价
将表1中的实施例和对比例得到的组合物利用模具真空吸浆、挤压脱水、热压成型,再经过裁切等工艺得到最终的模塑制品样品,样品的性能测试数据见表2所示。
(1)颜色
本发明采用色差仪对色彩坐标空间的绝对值(L,a,b值)进行测量,“L”代表物体的明亮度:0-100表示从黑色到白色,“a”代表物体的红绿色:正值表示红色,负值表示绿色,“b”代表物体的黄蓝色:正值表示黄色,负值表示蓝色。本发明限定样品的L值在94.2~94.3,a值在0.75~0.80之间,b值在-5.6~-5.5之间为合格,表1中结果为测量的均值。
(2)变形量
本发明变形量通过3D扫描仪设备进行,测定一周天后模塑制品在长度和宽度上的变形量,本发明设定变形量在正负0.2mm以内为合格产品,样品的放置环境:温度23±1℃,湿度50±2%。
(3)机械强度
本发明机械强度通过抗张指数、耐破指数以及层间结合力来评价。抗张指数等于样品被拉断时的张力除以样品的宽度,耐破指数是指样品在单位面积上所承受的均匀地增加的最大压力,它代表样品的总强度与均匀性,采用层间结合力来评价样品内的粘合力。
(4)表面强度
本发明采用蜡棒法来检验样品的表面强度。通过蜡棒粘附力对样品表面进行破坏。来测定样品的表面强度,以临界蜡棒强度级号(A)表示结果。级号越高,粘附力越强,蜡棒的横截面为18×18mm,蜡棒的有效长度100mm。
表2中蜡棒正代表样品正面测试的结果,蜡棒反代表样品反面测试的结果。
表2样品性能对照表
由表2可以看出,样品3采用的WF-F01型号的增强助剂,对比没有添加任何助剂的对比样1在机械强度上有所提升,但层间结合力相对于对比样1有所下降,表面强度变化不大,但是WF-F01增强助剂对于防止形变量的作用不明显。
对比样品1和样品2,相比于没有添加增强助剂的对比样1,样品2在机械强度和表面强度以及变形量上具有明显改善。
对比样2由于加入的增强助剂过少导致样品的机械强度和表面强度低于样品1和样品2,抵抗变形的能力不明显。此外,本发明的增强助剂添加量不宜过多,过多的增强助剂会导致得到的样品机械强度过高,后期裁剪的时候增加各类工序的成本,本发明增强助剂的添加量以能改善变形问题为宜。
对比样3由于增强助剂和所述第二混合浆料混合时,第二混合浆料的浓度过高,导致增强助剂不能很好的分散,导致样品存在不均匀的现象,进而影响测定到的机械强度和表面强度值,本发明推测对比样3样品存在不均匀性从而导致测量的性能数据较差。样品的不均匀性也有可能导致产品在使用时的各种缺陷,要尽量避免。
因此,本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效,而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下,对上述实施例进行修饰或改变。因此,举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变,仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (10)
2.根据权利要求1所述的模塑制品用组合物,其特征在于:所述防水剂为阳离子中性施胶剂。
3.根据权利要求1所述的模塑制品用组合物,其特征在于:所述增强助剂为将水、纤维素、改性阳离子淀粉混合制得的混合物。
4.根据权利要求3所述的模塑制品用组合物,其特征在于:所述增强助剂为上海曼洁WF-B16增强助剂。
5.根据权利要求4所述的模塑制品用组合物,其特征在于:所述调色剂由增白剂、调蓝剂以及调紫剂按照重量比(0.2~1):1:1组成。
6.一种模塑制品用组合物的制备方法,其特征在于:所述方法包括以下步骤:
—S1:将竹浆、甘蔗浆、调色剂以及防水剂进行混合并稀释以得到第一混合浆料;
—S2:稀释研磨所述第一混合浆料以得到第二混合浆料;
—S3:将增强助剂加入所述第二混合浆料中混合得到第三混合浆料;
—S4:稀释所述第三混合浆料以得到所述模塑制品用组合物;
其中,所述组合物包括以下重量组分:植物纤维4~12份;防水剂0.05~0.8份;增强助剂0.1~1份;调色剂0.01~0.1份;水2500~3500份,其中所述植物纤维为竹纤维和甘蔗纤维的混合物,所述竹纤维的重量大于等于所述甘蔗纤维的重量。
7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于:所述第一混合浆料中植物纤维的重量比为5~10%,所述第二混合浆料中植物纤维的重量比为3~9%。
8.根据权利要求6所述的方法,其特征在于:在步骤S3中,所述混合包括搅拌10~30分钟。
9.一种模塑制品制备方法,其特征在于:所述方法包括以下步骤:
提供如权利要求6~8任意所述方法制备得到的模塑制品用组合物;
以及将所述组合物进行真空吸浆、挤压脱水、热压成型得到所述模塑制品。
10.一种根据权利要求9所述的模塑制品制备方法制备得到的模塑制品。
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