JP2004508446A

JP2004508446A - Molding mixture for producing molded articles

Info

Publication number: JP2004508446A
Application number: JP2002525676A
Authority: JP
Inventors: チュー，ティアム，フアイ，ガリー
Original assignee: チュー，ティアム，フアイ，ガリー
Priority date: 2000-09-09
Filing date: 2001-09-07
Publication date: 2004-03-18
Also published as: AU2001290490A1; JP2004508229A; EP1317508A2; CN1469907A; WO2002020667A3; WO2002020665A3; CN1469908A; CA2427530A1; WO2002020666A3; WO2002020667A8; WO2002020665A2; CA2427527A1; AU2001290489A1; AU2001290491A1; WO2002020666A2; EP1332180A2; WO2002020667A2

Abstract

本発明は成形品を製造するための、成形用混合物に関する。この成形用混合物には、
（ｉ）添加デンプンと任意に組み合わせた、４０〜６０重量％の植物繊維片と、（ｉｉ）１０〜５５重量％の水と、３〜１０重量％の１種以上の水溶性結合剤または接着剤とが含まれる。添加するデンプンの量は、０〜１０重量％、好ましくは０〜２重量％、または２〜１０重量％である。
【選択図】図１The present invention relates to a molding mixture for producing molded articles. This molding mixture includes:
(I) 40-60% by weight of vegetable fiber pieces, optionally combined with added starch, (ii) 10-55% by weight of water, and 3-10% by weight of one or more water-soluble binders or adhesives Agent. The amount of starch added is 0 to 10% by weight, preferably 0 to 2% by weight, or 2 to 10% by weight.
[Selection diagram] Fig. 1

Description

【０００１】
発明の分野
本発明は成形（製）品を製造するための成形用混合物に関する。より詳しくは、本発明は、植物繊維から製品を製造するための成形用混合物に関する。
【０００２】
発明の背景
本明細書において、知識に関する文書、記録、記事を参照あるいは論議した場合においても、そのような参照や論議をしたからといって、そのような知識に関する文書、記録、記事あるいはそれらを組み合わせたものが、優先権発生日の時点において、一般に利用可能であり、公知であり、一般知識の一部となっており、本明細書が関わるいかなる問題点であってもその解決を試みるのに関連があると知られていた、ということを容認しているわけではない。
【０００３】
以下の説明において、容器、保護包装および衝撃吸収包装のような成形品に好適な成形用混合物を扱うが、植物材料から得られる、本発明によって製造されるすべての製品、たとえば、テーブルトップ、コップ、テークアウト用食品容器、仕切り、梱包材料、ゴルフティーなどの製品で、平坦な形状および容器形状のいずれをも含めた製品に対して、同じ原理が適用できることは理解されたい。本発明の成形用混合物を用いて形成される製品は、適宜どのような形状でもよく、任意に仕切りや突出部を備えていてもよい。
【０００４】
現在使用されている製品類は、プラスチックや石油系の誘導体、または天然木材から作られているものが多い。プラスチック材料は分解せず、効率的に廃棄することが困難である。そのような材料は回収する事も可能で、リサイクルされることも多い。しかしながら、リサイクルをしたとしても、多くのプラスチックによって引き起こされる環境問題が完全に解決されたということにはならない。その理由は、これらの化合物は分解した時に大気中に有害ガスを放出するからである。リサイクルされないプラスチック製品は土壌および水の汚染を招き、それによって環境が修復不能なダメージを受ける可能性がある。木材系の製品、たとえば紙製の箱やパルプ包装材などが森林乱伐を招いている。紙製品を廃棄したとしても環境に対して直接の害は与えることはないかも知れないが、紙製品を得るためには木材チップが必要ということから森林乱伐となり、それが原因となってオゾン層破壊を招くので、環境にとってはやはり有害である。森林を再生するには少なくとも１５年が必要で、その回復期の間に生態系に与える有害な打撃は、さらに長い期間にわたっても修復できない可能性がある。さらに、ある種の紙製品、たとえば紙コップには生分解性を持たないコーティングが施されていて、これもまた生態系に害をもたらす。
【０００５】
大量の廃棄物によって環境および生態系に対してこのように有害な影響があることから、そのような製品を製造するための代替材料、好ましくは、生分解性および／または容易に再生可能な原料からの材料が求められるようになってきている。
【０００６】
生分解性の材料がすでに使用可能になっているとはいうものの、これまでに知られている材料では、プラスチック製品の代替としては使用できないことがある。
【０００７】
ばらばらの原料を結合させて、製品を形作る方法は知られている。たとえば、チップボードやパーティクルボードでは、圧縮法で接着剤を使用している。しかしながら、チップボードから成形物品を製造するのはうまい方法ではない。
【０００８】
生分解性の材料たとえば植物繊維を用いて加熱発泡（ｔｈｅｒｍｏ−ｆｏａｍｉｎｇ）により製品を製造するような方法がある。この方法では、スチームを用いて、粗原料、主としてデンプンを蒸煮し、それによりデンプンが膨張して隣のデンプン分子と繋がる。デンプンを水分の存在下で加熱していくと、それが膨張して、製品中に小さな空気溜まりがたくさんできる。この製品は主としてデンプンからできているので、この製品は、液状物たとえば水と接触すると非常に速やかに、分解または崩壊する。結果として、この製品は防水性材料によるコーティングができない。液状物に接触するとすぐに分解が始まってしまうからである。
【０００９】
この先行技術による加熱発泡法では、材料を成形して容器にするのに、その材料の発泡成形を利用している。このようにして成形した製品は柔らかく「クッション様」であるために、強い打撃に耐えるだけの耐久性や強度を有していない。結果として、この方法で製造できる製品は限定される。この方法におけるもう１つの問題は、その製造コストである。ここで用いている方法では非常に高価なものになり、また用途に制約があるために、大量生産をして生産ラインのコストを妥当なものにすることもできない。
【００１０】
発明者らは、以下の一連の先行米国特許について知っている。それらは、発明者がＡｎｄｅｒｓｅｎおよびＨｏｄｓｏｎで、譲受人がＥ．ＫｈａｓｈｏｇｇｉＩｎｄｕｓｔｒｉｅｓ，ＬＬＣである、米国特許第５，６６２，７３１号；同第５，７８３，１２６号；同第５，８６８，８２４号および同第６，０３０，６７３号である（Ｋｈａｓｈｏｇｇｉ特許と呼ぶ）。これらの米国特許はすべて、成形物品の製造に関するものである。しかしながら、これらＫｈａｓｈｏｇｇｉ特許すべての教示するところでは、デンプンを少なくとも１０重量％、典型的な範囲の記載では１０〜８０重量％、を添加している。たとえば、Ｋｈａｓｈｏｇｇｉの米国特許第５，７８３，１２６号では、デンプン含量を３０〜７０％とするのが好ましいとされているが、これには、デンプン系のバインダーが比較的高価なこと、溶媒を除去するのにかなりの時間とエネルギーが必要であるという問題がある。そのためＫｈａｓｈｏｇｇｉは、無機フィラーまたは凝集体を添加することを教示している。Ｋｈａｓｈｏｇｇｉ特許の教示によれば、無機フィラーを比較的高濃度で使用し、典型的には無機凝集体の量を２０重量％を超えるようにするとの記載もある。
【００１１】
本願出願人の見出したところでは、Ｋｈａｓｈｏｇｇｉ特許の教示にしたがってデンプンおよび無機凝集体を大量に添加すると、コストが上昇すると共に、成形品の中に小さなボイドが多数生成する傾向がある。ボイドが生成すると、「クッション様」構造となりやすく、そのようなものは構造的な強度が低い。本出願人は、Ｋｈａｓｈｏｇｇｉ特許の教示とは逆に、デンプン濃度を低くするかまたはもっと極端に添加するデンプンを無くし、無機凝集体を添加しなくても、構造的な欠陥がほとんど無い成形品をうまく製造することができることを、今や見出したのである。
【００１２】
発明の概要
本発明の１つの態様によれば、次のものを含む、製品を成形する際に使用するための成形用混合物が提供される：
（ｉ）０〜１０重量％の添加デンプンと任意に組み合わせた、４０〜６０重量％の植物繊維片；および
（ｉｉ）１０〜５５重量％の水および、３〜１０重量％の１種以上の水溶性結合剤または接着剤。
【００１３】
本発明のさらなる態様によれば、次のものを含む、製品を成形する際に使用するための成形用混合物が提供される：
（ｉ）０〜２重量％の添加デンプンと任意に組み合わせた、４０〜６０重量％の植物繊維片；および
（ｉｉ）１０〜５５重量％の水および、３〜１０重量％の１種以上の水溶性結合剤または接着剤。
【００１４】
本発明のさらなる態様によれば、次のものを含む、製品を成形する際に使用するための成形用混合物が提供される：
（ｉ）２〜１０重量％の添加デンプンと任意に組み合わせた、４０〜６０重量％の植物繊維片；および
（ｉｉ）１０〜５５重量％の水および、３〜１０重量％の１種以上の水溶性結合剤または接着剤。
【００１５】
本発明のさらなる態様によれば、次のものを含む、製品を成形する際に使用するための成形用混合物が提供される：
（ｉ）約２〜１０重量％のデンプンと組み合わせた、４０〜６０重量％の植物繊維片；および
（ｉｉ）１０〜５５重量％の水および、３〜１０重量％の１種以上の水溶性で生分解性の結合剤または接着剤。
【００１６】
本発明の成形用混合物は、当業者には公知の一連の成形プロセスに適したものである。この成形用混合物はまた、これまで当業者には知られていなかった新規な成形プロセスにおいても好適であることがわかったが、そのプロセスとは以下の工程からなるものである：
（ａ）本発明の成形用混合物を調製する工程；
（ｂ）その混合物を、温度を少なくとも６０℃とした型の中に流し込む工程；
（ｃ）型の中の混合物を、温度を１５〜６０℃の範囲、圧力を１０００〜７０００ｐｓｉの範囲として、混合物中の水の一部をスチームに転換させ、それによってこの混合物を成形可能な状態に維持させながら型の内部を充満させるのに足る十分な時間、保持する工程；
（ｄ）圧力を降下させて、それにより、破裂をもたらすことなく型の内部でスチームが発生し続けるようにし、しかも混合物を成形可能な状態に維持させる工程；
（ｅ）温度と圧力を上昇させ、温度を１００〜２００℃の範囲、圧力を５００〜１５００ｐｓｉの範囲とする工程；
（ｆ）スチームを除去するか、スチームを逃がして成形品を実質的に乾燥させる工程；および
（ｇ）実質的に乾燥した成形品を型から取り出す工程。
【００１７】
本発明の成形用混合物を使用するのに好適な新規なプロセスには、さらに、次の工程が含まれていてもよい：
（ｈ）１種以上の結合剤または接着剤を用いて、成形品を少なくとも部分的にコーティングする工程；および、
（ｉ）そのコーティングされた成形品を加熱して、実質的に乾燥させ、コーティングを硬化させる工程。
【００１８】
典型的には、スチームの作用によって混合物を型全体に分散させる。したがって、過剰な固形原料があればそれらはすべて、スチームの作用によって型の外へ出される。スチームの作用によって混合物が型全体に拡がったら、スチームをすき間またはバルブを通して除去するかまたは逃す。このスチームの作用がないと、混合物の中の固形物は型全体に拡がることができず、型の底部に圧縮されてしまうことになり、そうなるとその混合物はもはや容易に成形できる状態ではなくなる。
【００１９】
前記の新規なプロセスでは、工程（ｈ）で製品をコーティングする前に、製品のバリ（ｅｄｇｅ）をトリミングする工程をさらに加えるのが好ましい。そのようなトリミングは通常、打抜き機を用いておこなう。それ以外のトリミング方法もまた本発明の範囲内で使用でき、たとえば、ポリシングおよび／またはサンディング（研磨）で製品のバリを除く。
【００２０】
この混合物の主成分は植物繊維で、それらは硬化により固化する接着剤によって結合されているので、こうして硬化させた製品は、液状物と接触しても直ぐに崩壊するようなことは無い。製品の密度（したがって、製品の多孔度）に依存するが、製品は崩壊が始まるまでに最低１０分かかり、１時間もの間続くことになるであろう。製品の密度は、製品を製造する際に加える圧力によって決まる。したがってこの製品は、耐水剤や化粧塗膜材料による処理に十分耐え得る程度の耐水性を有している。
【００２１】
この成形用混合物から製造した硬化物は、耐水用材料や化粧塗膜材料によってさらに処理することが可能である。
【００２２】
植物繊維は、どのような原料から得られるものでもよい。たとえば、好適な植物繊維は、イネわら、ムギわら、サトウキビ、トウモロコシの葉、バナナの葉、コーンクロップ（ｃｏｒｎ　ｃｒｏｐ）、根、草、花、リサイクル紙またはそれらの組み合わせからなる群より選択することができる。
【００２３】
繊維のサイズが最終的な製品の構造に影響する。最終製品の要求性能によって、必要な繊維のサイズが決まってくる。たとえば、テーブルトップは強度が必要で、また、平坦なため、コップのような小型で曲線を有する物品に用いるよりは、長く、大きい繊維材料を使用することができる。本発明の組成およびプロセスで使用する植物繊維片は、０．１ｍｍ〜５ｍｍの範囲にあるのが好ましい。長さが１ｍｍ〜２ｍｍの間であれば、より好ましい。しかしながら、１ｍｍより小さく砕いた、例えば粉末状の植物繊維もまた使用することができる。
【００２４】
繊維を結合するために使用する結合剤または接着剤は、水溶性で、環境に優しいものが好ましい。このプロセスおいて生分解性のある製品を製造しようとするならば、生分解性の無いプラスチックや合成ポリマーを使用しないことが好ましいが、ただし、最終製品が生分解性を有さなくてもよいような場合には、結合剤や接着剤の生分解性は必須ではないということは、理解されたい。水系の生分解性接着剤を使用することが好ましく、それにより、最終製品も生分解性となる。本発明では、ラテックス系の接着剤、たとえばＮｅｏｐｒｅｎｅを使用するのが好ましい。
【００２５】
本発明で使用される添加デンプンは、タピオカ粉、すりつぶしたサツマイモまたは他の各種の根からの粉末、コーンスターチ、コムギ粉およびそれらの組み合わせからなる群より選択するのが好ましい。コーンスターチおよびコムギ粉が、本発明による添加デンプンとして使用するのに好適であるのに対して、他のデンプン源を使用した場合には、それ程には良好な結果は得られない。加工する前に添加デンプンを変性する必要はない。
【００２６】
繊維とコムギ粉またはその他の添加デンプンとをまず、工程（ａ）（ｉ）で混合し、均一な混合物とする。さらに、コムギ粉が均等に混合されるより前に液状成分と接触すると、コムギ粉が塊状物となり、その結果、加工工程の間にデンプンが除去されるために、製品中に穴が生じる。すべての成分を工程（ａ）（ｉｉ）で組み合わせたら、その混合物が乾燥するのを防ぐために、工程（ｂ）で必要とされるまでは、密閉容器に入れて保存する。この混合物は使用するまでは室温で保存して、固化するのを防ぐのが好ましい。混合物の保存温度は、混合物の凍結点から約２５℃までの間とするのがよい。好ましくは、混合物を１５〜２５℃までの範囲で保存する。さらに、より高い温度にすると、水と有機混合物を組合わせるために、かびが生じる可能性がある。工程（ａ）は温度２５℃以下で実施するのが好ましい。
【００２７】
使用する水は、どのような水質のものであってもよい。水質は、製品を使用する目的によって選択すればよい。たとえば、海水のような飲用に適さない水でも、通常の用役水と同様に使用できる。しかしながら、製品が食物と接するような場合には、飲用水を使用しなければならない。水は、このプロセスの間にスチームに転換される。これが、混合物を型の内部に均等に拡げるのに役立っている。この混合物は、加圧によって膨張を防いでいるために、発泡することはなく、スチームの作用は、型全体に混合物を拡げることに直接向けられている。充分に拡がったら、スチームを除去して、製品を乾燥させる。
【００２８】
型にかける圧力の大きさが、最終製品の密度に影響する。製品の密度が高いほど、製品は硬いものになる。したがって、柔軟性の高い製品を所望するのなら、圧力を下げて使用しなければならない。型に圧力をかけると、余分な材料は型から押し出される。圧力は約４０００ｐｓｉとするのが好ましい。
【００２９】
この成形用混合物を使用して得られる製品の強度は、４つの因子の影響を受けている：
１．繊維片。断片が細かいほど密度は高くなり、その結果、製品の強度も高くなる。
２．接着剤の結晶化速度および粘度も含めた、接着剤の種類。接着剤の種類やグレードが異なれば、製品の強度への影響も変わってくる。接着剤が異なり、結晶化速度や粘度が変われば、製品にも変化が生じる。結晶化により、初期の強度の発現速度が決まってくる。結晶化速度が大きいほど、強度の発現も早い。粘度は、接着膜の固有強度、溶液粘度および固形分含量に影響する。ポリマーの粘度が高いほど、または分子量が大きいほど、膜の強度は上昇し、接着剤粘度が上昇し、一定の接着剤粘度では固形分が減少する。
３．型の構造設計。製品設計によって、製品全体の強度を上げることができる。たとえば、リブ付きの箱は、リブのないものよりは強度が高い。
４．繊維の種類。たとえば、サトウキビ繊維からは、本来的に弾力性があり、脆さのない成形品が得られる。それとは逆に、もみ殻からは、硬く比較的脆い製品が得られやすい。
【００３０】
本発明の成形用混合物から製造した製品は、元の材料をほとんどロスすることなくリサイクルすることが可能で、有害な副生物も発生しない。言い換えれば、製品をリサイクルさせると、ほとんど同一のものが製造できる。
【００３１】
廃棄した場合でも、本発明の成形用混合物から作った製品は分解や崩壊をして、環境に対して悪影響をおよぼさない物質に変化する。その理由は、材料がすべて、毒性が無く、ほとんどが天然産で食用が可能だからである。廃棄後のこの製品を集めて分解させれば、その製品の主成分は植物繊維であるため、得られる堆肥は肥料として使用することができる。
【００３２】さらにこの植物繊維は、作物の不要な部分、たとえばイネわらやサトウキビパルプ、それに直接使用されることのない他の繊維などから得ることができる。このことは、そのような廃棄物を農場や工場で処分するのにも役立つことになる。このような利用がなければ、それらは焼却処理され、その結果大気汚染を招く原因となりうる。そのような粗原料をこうして使用すれば、大気汚染を減少させる一助となる。
【００３３】
さらに、本発明のプロセスの間に高温をかけるために、殺菌もできる。
【００３４】
本発明は、生分解性および非生分解性いずれの材料にも関する。生分解性の材料から製品を製造するには、型からスチームを出せるようにしておく必要があるため、生分解性材料を使用して大形の物品、たとえばテーブルトップを作るのは、そのような大形物品では乾燥時間を長くする必要があるので、実用的ではなかった。
【００３５】
本発明の成形用混合物は、当業者に公知の型の範囲で使用できる。この成形用混合物はまた、新規な型で使用するにも適しており、その様な型ではスチームを逃がすために、型の上側部品および／または下側部品の、上端および／または下端に１つまたは複数のバルブを備えていて、混合物を型の中に充填するときにはその開閉可能なバルブを閉じておき、スチームを逃がす必要が生じたらバルブを開ける。
【００３６】
典型的には、この新規な型は少なくとも２つの部品、上側部品および下側部品で構成されており、それらの材料には通常金属を用いる。しかしながら、３つ以上の部品からなる型を使用することも可能であるが、ただし、上側および下側部品の存在はやはり必要である。使用にあたっては、型を垂直に、すなわち上下の方向から加圧するのが好ましく、それによって、上側部品を下側部品に押しつける。
【００３７】
バルブによってスチームを型から逃すことが可能であるので、それにより製品を早く乾燥させることができる。さらに、スチームをより早く逃がすことで、製品の焼き（ｂｕｒｎｔ）を少なくできる。
【００３８】
本発明の成形用混合物では、上述の混合物を加工して、各種の形状とサイズの製品を形成させることが可能で、そのような製品の例をあげれば、箱や容器並びに電気製品のカバーなどの保護包装、精密で壊れやすい電子機器、コンピュータ、及びそれらの部品などのためのクッション包装、コップ、皿、ランチボックスなどの飲食物用容器、間仕切り、天井板のような建築資材およびプレハブ板、さらには、洋服ハンガー、園芸・農業用のプランターやポット、使い捨てのゴルフティーなどのその他の成形品がある。
【００３９】
本明細書においては、割合はすべて重量％である。
【００４０】
本発明の成形用混合物および成形品を製造するためのその使用を、添付の図面を用いてさらに図示、説明する。
【００４１】
製品を成形する目的でこの成形用混合物を使用することに関して、以下の例に示す好適な成形用混合物組成について説明する。
【００４２】
好適な組成物
本発明による組成物を有する成形用混合物を調製した。この混合物中に存在する成分の割合は、以下の表の実施例１〜４０に記載している。
【００４３】
【表１】

【００４４】
【表２】

【００４５】
実施例１〜４０の成形用混合物を用いて、本発明の成形プロセスにしたがって、ゴルフティーを製作した。これらのゴルフティーの品質は良好で、使用目的にかなっていた。さらに、実施例１〜４０の組成に類似した成形用混合物も調製したが、ただし、繊維源として添加したサトウキビパルプに代えて、ムギわら、茶葉、イネわら、イネわらと混合したもみ殻、葉も含めたトウモロコシの穂軸、および焼いたココナッツ殻の炭素質残分からなる群より選択した繊維を用いた。
【００４６】
上記の繊維源それぞれを含む成形用混合物を使用して、本発明の成形プロセスにしたがって、ゴルフティーを製作した。この異なる各種のタイプの繊維を含むゴルフティーを、サトウキビパルプを含む前述のゴルフティーと比較した。使用した繊維の種類によってゴルフティーの品質に差はあるが、その差はゴルフティーとしての実用性能に関しては何ら大きな影響はなかった。
【００４７】
上記の繊維源のうち、もみ殻だけは固有のデンプンをいくらか含んでいる。列記した繊維源の残りのものには、固有のデンプンは含まれておらず、そのため、成形用混合物のデンプン含量には何の寄与もない。したがって、実施例１〜４０の成形用混合物を調製するためにもみ殻を使用した場合には、存在するデンプンの割合が、表に記載されている量よりも少し多くなった。
【００４８】
たとえば上記のタイプの繊維を含んでいる場合、バインダーの性質を変えても、本発明により製造する製品の品質には影響がないということに注意されたい。しかしながら、環境面から考えれば、成形用混合物に使用するバインダーは水溶性のものが好ましい。その理由は、それらが生分解性であるからで、それに対して、非水性溶媒に可溶なバインダーは一般に生分解性ではない。
【００４９】
混合物の調製
トウモロコシパルプと組み合わせて、ムギわらまたはイネわらまたはサトウキビパルプまたはトウモロコシの葉の繊維を使用して各種の混合物を調製した。この混合物を粉砕機にかけて、０．１ｍｍ〜５．０ｍｍの範囲の大きさに粉砕した。粉砕した繊維を、タピオカ粉、サツマイモ粉およびトウモロコシ粉のデンプンと合わせてミキサー（５００〜７００ｒｐｍで回転するファン状のブレードを有する容器）中で完全に混合し、成形用組成物とした。液状成分を添加するときに、デンプンが塊状物にならないよう注意した。もし塊状物が生成したならば、完全に壊さなければならない。水がスチームになった時に、そのようなデンプンの塊状物が蒸解されて泡立ち、成形品の中にエアトラップや穴ができる原因となるからである。次いで、ラテックス系の水溶性接着剤を水と共に添加して、さらに混合物の撹拌を続け、混合物全体を均一なものにする。この混合物は、コップ、箱、皿などを製作するのに使用できる。
【００５０】
型
図に示した型２０には、上型部分２１と下型部分２２がある。上型部分２１には、その上側表面２４に位置するバルブ２３がある。下型部分にはキャビティ２５があって、混合物２６を受け入れる。型２０を閉じると、上型部分２１と下型部分２２の間に約１ｍｍのギャップ２７ができる。閉じてから、上側表面２４に圧力をかける。バルブ２３は手動で調節しても、調節器（図示せず）を用いて自動調節してもよい。型２０の温度が約１１０℃の時は、典型的にはバルブ２３は開いている（図６参照）。物品２８が乾燥したら、型２０を開けて、物品２８を取り出す。
【００５１】
混合物からの物品の製造
図１の流れ図において、Ａのところで型２０を７０℃に予備加熱することでプロセスが開始される。この加熱は型２０を最初に使用する場合だけに必要である。連続生産になると、最後に物品２８を成形するために型２０は約１４０℃になっていて、実際はＢのところで７０℃にまで冷却しているからである。成形がすんだら、Ｃのところで物品２８を型２０から外し、トリミング、シールおよびその他所望の処理を施す。
【００５２】
型２０が約７０℃になったら、型２０を開け（図２Ｄ参照）、混合物２６を過剰に充填する（Ｅ参照）。この混合物は、外界温度（約２５℃）または少なくとも１５〜４０℃の範囲内としておくのが理想的である。型２０には意識的に過剰に充填して、型２０の中に均一かつ完全に十分な混合物が確実に存在するようにする。型２０を冷たいままにしてはいけない。その理由は、混合物２６を加圧により圧縮する時に、混合物中の固形物が型の底部に強制的に押さえつけられ、水が混合物から分離して、ギャップやエアベントから絞り出されてしまうからである。温度が１００℃を超えると、水分があまりにも急速にスチームになり、破裂をもたらす可能性がある。しかしながら、型２０を加熱した状態（７０℃〜１００℃）にしてから材料を加圧すると、水分がただちに蒸気となり、逃げ出すための空間やギャップを求める動きが始まる。この作用によって型２０の中ですべての空隙部に混合物中の固形物が移動し、過剰の混合物が型２０からしみ出す。この作用は通常５〜１０秒間かかる。
【００５３】
次いで型２０を閉じる（図２Ｆ参照）。閉じた時に通常、上型部分２１と下型部分２２の間に約１ｍｍのギャップ２７があり、そこを通ってスチームと過剰の混合物が逃げ出す。型２０を閉じてから、型２０の上に約４０００ｐｓｉの圧力を約３〜１０秒間かけると（Ｇ参照）、型の部分２１と２２の間のギャップ２７から過剰な混合物が流れ出す。過剰な材料が認められるということは、混合物２６が型２０全体に均等に拡がったことを示しており、このことは、製品が平板状ではなく、混合物が型２０の側面を上昇してくる必要があるような場合には、特に重要である。また加圧することによって、製品の形状を保ち（すなわち、発泡がない）、また、製品に所望の密度／多孔度を与えるように調節もしている。
【００５４】
混合物の型２０からの漏れだしが止まるのを確認して、圧を常圧にまで戻し、次いで、もう一度加圧して５００〜１５００ｐｓｉまでの範囲とする。実施例においては、われわれは圧力を約１０００ｐｓｉとした。次いで温度を約１４０℃まで上げた。水がスチームにあまりにも急激に変化すると破裂が起きるので、それを防ぐために圧力を下げる。
【００５５】
この時点でスチームはあらゆる開口部から抜け出すが、スチームの抜けを早くするほど、製品の硬化が早い。このことは、スチームを逃がすためにバルブ２３を操作することの重要性をあらわしている。温度が約１１０℃に達したら、バルブ２３を開けてスチームの放出速度を上げてやる（Ｈ参照）。
【００５６】
スチームの逃げが効果的に終了したのが観察されたら、温度１４０℃で約１〜５分（バルブの数によって決まる）後に、型２０を開け、実質的に乾燥した物品２８を取り出す（Ｉ参照）。漏れだしがあるので、物品のバリを打抜き機を使用するか手でトリミングする（Ｊ参照）。
【００５７】
この物品に、次いで任意に、スプレー法またはディップ法によってさらに接着剤をコーティングし（Ｋ参照）、１００〜１４０℃で約１０秒〜１０分間加熱して、接着剤を硬化させる。実施例においてわれわれは、温度約１３０℃で約８分間かけた。
【００５８】
この物品をＮｅｏｐｒｅｎｅでさらにコーティングすると、その耐水性が一層上がる（Ｌ参照）。典型的には、製品の１平方フィートあたり約３ｇのＮｅｏｐｒｅｎｅを用いる。このコーティングには、スプレー法またはディッピング法を用いる。さらに、その製品の表面に化粧塗装または化粧印刷を加えることも可能である。
【００５９】
上記の方法を使用して以下の混合物を調製し、その成形適合性を、前記のプロセスをそれらに適用することにより評価した。
【表３】

【００６０】
混合物Ｂからは、使用可能な製品が得られた。混合物Ｃは、テレビのような重量物の梱包や、テーブルトップ、あるいは、多孔度の大きな特別なクッション材として使用できる。混合物Ａは安価で、あまり高い密度を必要としない製品、たとえばコップ、ボウル、家電製品用の産業用包装材などに好適である。
【００６１】図８は、型部分（１０１）及びバルブ（１０２）を含む型（１００）の上側部分を示している。バルブ（１０２）は、型部分（１０１）中に相補的に形成されたキャビティ（１０３）に収まっていて、型部分（１０１）に対しては自由に動くことができる。キャビティ（１０３）の末端は放出孔（１０４）となっているが、バルブ（１０２）が閉の位置にある場合（図示せず）には、バルブの終端（１０５）が放出孔（１０４）を塞ぐようになっている。バルブ（１０２）は上端（１０６）にかける圧によって閉じる。図８に示したように、バルブ（１０２）が開の位置にあるときは、スチームは型（１００）から抜け出すことができる。
【００６２】
本明細書および請求項において用いる場合、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という用語およびその用語の形式は、請求項に記載の本発明を限定するものではなく、いかなる変更や追加も排除するものではない。
【００６３】
本発明に修正や改良を加えることは、当業者にとっては自明なことである。そのような修正や改良は、本発明の範囲を逸脱することなく、実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の成形用混合物を使用するのに適した成形プロセスの流れ図である。
【図２】図２は、図１によるプロセスの概要を模式的に示した図である。
【図３】図３は、本発明の成形用混合物を使用するのに適したオープン型の斜視図である。
【図４】図４は、図３の型で、混合物を充填したときの斜視図である。
【図５】図５は、図４の型を閉じ、バルブを閉じて加圧しているときの斜視図である。
【図６】図６は、図５の型で、バルブを開けたときの斜視図である。
【図７】図７は、図６の型を開けて、製品と取り出しているときの斜視図である。
【図８】図８は、本発明の成形用混合物を使用するのに適した別の型の断面図である。[0001]
FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to molding mixtures for producing molded articles. More particularly, the present invention relates to molding mixtures for producing products from plant fibers.
[0002]
BACKGROUND OF THE INVENTION In the present specification, even when referring to or discussing a document, record, or article related to knowledge, such reference, discussion, or the like may cause the document, record, article, or the like relating to such knowledge to be referred to. The combination is publicly available, publicly known and forms part of the general knowledge as of the priority date, and will attempt to resolve any issues involved herein. Does not tolerate that it was known to be relevant to
[0003]
In the following description, molding mixtures suitable for moldings such as containers, protective packaging and shock-absorbing packaging are dealt with, but all products produced according to the invention obtained from plant material, for example table tops, cups It should be understood that the same principles can be applied to products such as food containers for take-out, partitions, packing materials, golf tees, etc., including both flat and container shapes. The product formed using the molding mixture of the present invention may have any suitable shape, and may optionally have a partition or a protrusion.
[0004]
Many of the products currently in use are made from plastics, petroleum-based derivatives, or natural wood. Plastic materials do not decompose and are difficult to dispose of efficiently. Such materials can be recovered and often recycled. However, recycling does not mean that the environmental problems caused by many plastics have been completely solved. This is because these compounds release harmful gases into the atmosphere when decomposed. Non-recycled plastic products can cause soil and water contamination, which can cause irreparable damage to the environment. Wood-based products, such as paper boxes and pulp packaging, have led to deforestation. Although discarding paper products may not cause any direct harm to the environment, the need for wood chips to obtain paper products results in deforestation, which causes the ozone layer It is still harmful to the environment because it causes destruction. Reforestation requires at least 15 years, and the harmful impacts on ecosystems during their recovery may not be able to be repaired over a longer period. In addition, certain paper products, such as paper cups, are provided with non-biodegradable coatings, which also harm ecosystems.
[0005]
Due to such detrimental effects on the environment and ecosystems due to large amounts of waste, alternative materials for producing such products, preferably biodegradable and / or easily renewable raw materials Materials from different countries are being demanded.
[0006]
Although biodegradable materials are already available, previously known materials may not be able to be used as a substitute for plastic products.
[0007]
It is known to combine disjointed ingredients to form a product. For example, a chip board or a particle board uses an adhesive by a compression method. However, producing molded articles from chipboard is not a good method.
[0008]
There is a method of producing a product by thermo-foaming using a biodegradable material such as vegetable fiber. In this method, steam is used to steam the raw material, mainly starch, which causes the starch to expand and connect with neighboring starch molecules. As starch is heated in the presence of moisture, it expands, creating many small air pockets in the product. Since this product is mainly made of starch, it breaks down or disintegrates very quickly on contact with liquids such as water. As a result, this product cannot be coated with a waterproof material. This is because decomposition starts immediately upon contact with the liquid material.
[0009]
In this prior art heat foaming method, foaming of the material is used to mold the material into a container. The product molded in this way is soft and "cushion-like" and does not have the durability and strength to withstand a strong blow. As a result, the products that can be produced by this method are limited. Another problem with this method is its manufacturing cost. The method used here is very expensive and, because of its limited use, cannot be mass-produced to justify production line costs.
[0010]
The inventors are aware of the following series of prior US patents. They are the inventors of Andersen and Hodson and the assignee of E.S. U.S. Patent Nos. 5,662,731; 5,783,126; 5,868,824 and 6,030,673, which are Khashoggi Industries, LLC (referred to as the Khashoggi patent). . These U.S. patents all relate to the manufacture of molded articles. However, the teachings of all of these Khashoggi patents add at least 10% by weight of starch, typically 10 to 80% by weight. For example, in U.S. Pat. No. 5,783,126 to Khashoggi, it is preferred to have a starch content of 30-70%, but this is because starch-based binders are relatively expensive and solvents The problem is that considerable time and energy are required for removal. To that end, Khashoggi teaches the addition of inorganic fillers or aggregates. According to the teachings of the Khashoggi patent, relatively high concentrations of inorganic fillers are used, with the amount of inorganic aggregates typically being greater than 20% by weight.
[0011]
Applicants have found that adding large amounts of starch and inorganic agglomerates in accordance with the teachings of the Khashoggi patent increases costs and tends to create many small voids in the molded article. The formation of voids tends to result in a "cushion-like" structure, which has low structural strength. Applicants have found that, contrary to the teachings of the Khashoggi patent, molded articles with little structural defect can be obtained without reducing the starch concentration or adding more extreme starch and without adding inorganic aggregates. We have now found that it can be manufactured successfully.
[0012]
SUMMARY OF THE INVENTION According to one aspect of the present invention, there is provided a molding mixture for use in molding an article, comprising:
(I) 40-60% by weight of vegetable fiber pieces, optionally in combination with 0-10% by weight of added starch; and (ii) 10-55% by weight of water and 3-10% by weight of one or more of Water soluble binder or adhesive.
[0013]
According to a further aspect of the present invention there is provided a molding mixture for use in molding an article, comprising:
(I) 40-60% by weight of vegetable fiber pieces, optionally in combination with 0-2% by weight of added starch; and (ii) 10-55% by weight of water and 3-10% by weight of one or more of Water soluble binder or adhesive.
[0014]
According to a further aspect of the present invention there is provided a molding mixture for use in molding an article, comprising:
(I) 40-60% by weight of vegetable fiber pieces, optionally in combination with 2-10% by weight of added starch; and (ii) 10-55% by weight of water and 3-10% by weight of one or more of Water soluble binder or adhesive.
[0015]
According to a further aspect of the present invention there is provided a molding mixture for use in molding an article, comprising:
(I) 40-60% by weight of vegetable fiber pieces in combination with about 2-10% by weight of starch; and (ii) 10-55% by weight of water and 3-10% by weight of one or more water-soluble With biodegradable binder or adhesive.
[0016]
The molding mixture of the invention is suitable for a series of molding processes known to those skilled in the art. This molding mixture has also been found to be suitable in a novel molding process, heretofore unknown to the person skilled in the art, which comprises the following steps:
(A) preparing a molding mixture of the present invention;
(B) casting the mixture into a mold at a temperature of at least 60 ° C .;
(C) converting the mixture in the mold to a temperature in the range of 15-60 ° C. and a pressure in the range of 1000-7000 psi to convert some of the water in the mixture to steam, thereby forming the mixture in a moldable state; Holding the mold for a sufficient time to fill the interior of the mold while maintaining
(D) lowering the pressure so that steam continues to form inside the mold without causing rupture, while maintaining the mixture moldable;
(E) increasing the temperature and pressure so that the temperature is in the range of 100 to 200 ° C. and the pressure is in the range of 500 to 1500 psi;
(F) removing steam or allowing steam to escape to substantially dry the molded article; and (g) removing the substantially dried molded article from the mold.
[0017]
The novel process suitable for using the molding mixture of the present invention may further include the following steps:
(H) at least partially coating the molded article with one or more binders or adhesives; and
(I) heating the coated molded article to substantially dry and harden the coating;
[0018]
Typically, the mixture is dispersed throughout the mold by the action of steam. Thus, any excess solid ingredients are removed from the mold by the action of steam. Once the mixture has spread through the mold due to the action of steam, the steam is removed or escaped through gaps or valves. Without the action of this steam, the solids in the mixture would not be able to spread throughout the mold and would be compressed at the bottom of the mold, and the mixture would no longer be easily moldable.
[0019]
The novel process preferably further comprises the step of trimming the burrs of the product before coating the product in step (h). Such trimming is usually performed using a punching machine. Other trimming methods can also be used within the scope of the present invention, for example, polishing and / or sanding to remove product burrs.
[0020]
The main component of this mixture is vegetable fibers, which are bound by an adhesive which solidifies on curing, so that the cured product does not collapse immediately upon contact with the liquid. Depending on the density of the product (and therefore the porosity of the product), the product will take a minimum of 10 minutes for disintegration to begin and will last for as much as an hour. The density of the product is determined by the pressure applied when manufacturing the product. Therefore, this product has water resistance enough to withstand treatment with a water resistant agent or a decorative coating material.
[0021]
The cured product produced from this molding mixture can be further processed with a water resistant material or a decorative coating material.
[0022]
Vegetable fibers may be obtained from any source. For example, suitable plant fibers are selected from the group consisting of rice straw, wheat straw, sugar cane, corn leaves, banana leaves, corn crop, roots, grass, flowers, recycled paper or combinations thereof. Can be.
[0023]
Fiber size affects the structure of the final product. The required fiber size determines the required fiber size. For example, tabletops require strength and are flat, so that longer and larger fiber materials can be used than for small, curved articles such as cups. The plant fiber pieces used in the compositions and processes of the present invention preferably range from 0.1 mm to 5 mm. More preferably, the length is between 1 mm and 2 mm. However, plant fibers which are ground, for example in the form of powder, smaller than 1 mm can also be used.
[0024]
The binder or adhesive used to bind the fibers is preferably water-soluble and environmentally friendly. If a biodegradable product is to be produced in this process, it is preferable not to use non-biodegradable plastics or synthetic polymers, provided that the final product does not have to be biodegradable. It is to be understood that in such cases, the biodegradability of the binder or adhesive is not essential. Preferably, an aqueous biodegradable adhesive is used, so that the end product is also biodegradable. In the present invention, it is preferable to use a latex-based adhesive such as Neoprene.
[0025]
Preferably, the added starch used in the present invention is selected from the group consisting of tapioca flour, ground sweet potato or other various root powders, corn starch, wheat flour and combinations thereof. Corn starch and wheat flour are suitable for use as the added starch according to the present invention, whereas not much better results are obtained when other starch sources are used. It is not necessary to modify the added starch before processing.
[0026]
The fiber and wheat flour or other added starch are first mixed in steps (a) and (i) to form a uniform mixture. In addition, if the wheat flour comes into contact with the liquid components before it is evenly mixed, the wheat flour will be agglomerated, resulting in holes in the product as the starch is removed during the processing step. Once all components are combined in steps (a) and (ii), store in a closed container until needed in step (b) to prevent the mixture from drying out. The mixture is preferably stored at room temperature until use to prevent solidification. The storage temperature of the mixture may be between the freezing point of the mixture and about 25 ° C. Preferably, the mixture is stored in the range up to 15-25 ° C. Furthermore, at higher temperatures, mold may be created due to the combination of the water and the organic mixture. Step (a) is preferably performed at a temperature of 25 ° C. or lower.
[0027]
The water used may be of any quality. Water quality may be selected depending on the purpose of using the product. For example, water that is not suitable for drinking, such as seawater, can be used in the same manner as ordinary working water. However, if the product comes into contact with food, drinking water must be used. Water is converted to steam during this process. This helps to spread the mixture evenly inside the mold. The mixture does not foam, since expansion is prevented by pressurization, and the action of steam is directly directed at spreading the mixture throughout the mold. Once fully spread, remove the steam and dry the product.
[0028]
The amount of pressure applied to the mold affects the density of the final product. The higher the density of the product, the harder the product. Therefore, if a highly flexible product is desired, it must be used at reduced pressure. When pressure is applied to the mold, excess material is forced out of the mold. Preferably, the pressure is about 4000 psi.
[0029]
The strength of the product obtained using this molding mixture is influenced by four factors:
1. Fiber pieces. The finer the fragments, the higher the density and, consequently, the higher the strength of the product.
2. The type of adhesive, including the crystallization rate and viscosity of the adhesive. Different adhesive types and grades have different effects on product strength. If the adhesive is different and the crystallization speed or viscosity changes, the product also changes. Crystallization determines the initial strength development rate. The higher the crystallization rate, the faster the strength develops. Viscosity affects the intrinsic strength, solution viscosity and solids content of the adhesive film. The higher the viscosity or the higher the molecular weight of the polymer, the greater the strength of the film, the higher the adhesive viscosity, and the lower the solids content at a constant adhesive viscosity.
3. Mold structural design. Product design can increase the strength of the entire product. For example, a box with ribs is stronger than one without ribs.
4. Fiber type. For example, a sugarcane fiber provides a molded article that is inherently elastic and free of brittleness. Conversely, rice hulls tend to yield hard, relatively brittle products.
[0030]
Products made from the molding mixture according to the invention can be recycled with little loss of the original material and do not generate harmful by-products. In other words, when products are recycled, almost the same products can be manufactured.
[0031]
Even when discarded, products made from the molding mixture of the present invention degrade and disintegrate into substances that do not adversely affect the environment. The reason is that all of the materials are non-toxic and mostly natural and edible. If this product after disposal is collected and decomposed, the resulting compost can be used as a fertilizer because the main component of the product is plant fiber.
Further, the plant fiber can be obtained from unnecessary parts of the crop, such as rice straw and sugarcane pulp, and other fibers not used directly therefor. This will also help to dispose of such waste on farms and factories. Without such utilization, they can be incinerated, resulting in air pollution. Such use of such raw materials helps to reduce air pollution.
[0033]
In addition, sterilization can be performed to apply high temperatures during the process of the present invention.
[0034]
The present invention relates to both biodegradable and non-biodegradable materials. Manufacturing products from biodegradable materials requires that the mold be able to produce steam, so using biodegradable materials to make large articles, such as tabletops, is not It was not practical for large large articles because the drying time had to be extended.
[0035]
The molding mixture according to the invention can be used in a range of molds known to those skilled in the art. The molding mixture is also suitable for use in new molds, in which the upper and / or lower part of the upper and / or lower part of the mold is provided with one in order to allow steam to escape. Or, if a plurality of valves are provided, the openable valve is closed when filling the mixture into the mold, and the valve is opened when it becomes necessary to release steam.
[0036]
Typically, the new mold consists of at least two parts, an upper part and a lower part, the materials of which are usually metal. However, it is also possible to use a mold consisting of more than two parts, although the presence of upper and lower parts is still necessary. In use, the mold is preferably pressed vertically, that is, from above and below, thereby pressing the upper part against the lower part.
[0037]
The valve allows the steam to escape from the mold, thereby allowing the product to dry faster. In addition, the faster the steam escapes, the less the product burns.
[0038]
In the molding mixture of the present invention, the above-described mixture can be processed to form products of various shapes and sizes. Examples of such products include boxes, containers, and covers for electric appliances. Protective packaging, cushioning packaging for precision and fragile electronics, computers and their parts, food and beverage containers such as cups, plates, lunch boxes, partitions, building materials such as ceiling boards and prefabricated boards, In addition, there are other molded articles such as clothes hangers, horticultural and agricultural planters and pots, and disposable golf tees.
[0039]
As used herein, all percentages are by weight.
[0040]
The molding mixture according to the invention and its use for producing molded articles are further illustrated and described with reference to the accompanying drawings.
[0041]
In connection with the use of this molding mixture for the purpose of molding a product, preferred molding mixture compositions shown in the following examples are described.
[0042]
Suitable Compositions Molding mixtures having the compositions according to the invention were prepared. The proportions of the components present in this mixture are described in Examples 1 to 40 in the table below.
[0043]
[Table 1]

[0044]
[Table 2]

[0045]
Using the molding mixtures of Examples 1 to 40, golf tees were manufactured according to the molding process of the present invention. The quality of these golf tees was good and suited for the intended use. Furthermore, a molding mixture similar to the compositions of Examples 1 to 40 was also prepared, except that wheat straw, tea leaves, rice straw, rice hulls mixed with rice straw, and leaves were replaced with sugar cane pulp added as a fiber source. Fibers selected from the group consisting of corn cob, including corn cob, and carbonaceous residue of baked coconut shells were used.
[0046]
Golf tees were made according to the molding process of the present invention using a molding mixture containing each of the above fiber sources. The golf tees containing the different types of fibers were compared to the aforementioned golf tees containing sugarcane pulp. There is a difference in the quality of the golf tee depending on the type of fiber used, but the difference has no significant effect on the practical performance as the golf tee.
[0047]
Of the above fiber sources, only the rice hulls contain some inherent starch. The remainder of the listed fiber sources do not contain any intrinsic starch and therefore have no contribution to the starch content of the molding mixture. Therefore, when rice husk was used to prepare the molding mixtures of Examples 1 to 40, the proportion of starch present was slightly higher than the amount listed in the table.
[0048]
It should be noted that, for example, when including fibers of the type described above, changing the properties of the binder does not affect the quality of the product produced according to the invention. However, from the viewpoint of the environment, the binder used in the molding mixture is preferably a water-soluble binder. The reason is that they are biodegradable, whereas binders that are soluble in non-aqueous solvents are generally not biodegradable.
[0049]
Preparation of Mixtures Various mixtures were prepared using wheat straw or rice straw or sugarcane pulp or corn leaf fibers in combination with corn pulp. This mixture was crushed in a crusher to a size in the range of 0.1 mm to 5.0 mm. The ground fibers were combined with the starch of tapioca flour, sweet potato flour and corn flour and thoroughly mixed in a mixer (a container having a fan-shaped blade rotating at 500 to 700 rpm) to obtain a molding composition. Care was taken to avoid starch clumping when adding the liquid components. If clumps form, they must be completely broken. When the water becomes steam, such starch lumps are cooked and foamed, causing air traps and holes in the molded article. Next, a latex-based water-soluble adhesive is added together with water, and the mixture is further stirred to make the whole mixture uniform. This mixture can be used to make cups, boxes, dishes, and the like.
[0050]
The mold 20 shown in the pattern diagram has an upper mold part 21 and a lower mold part 22. The upper mold part 21 has a valve 23 located on its upper surface 24. The lower mold part has a cavity 25 for receiving the mixture 26. When the mold 20 is closed, a gap 27 of about 1 mm is created between the upper mold part 21 and the lower mold part 22. After closing, pressure is applied to upper surface 24. The valve 23 may be manually adjusted or automatically adjusted using an adjuster (not shown). When the temperature of the mold 20 is about 110 ° C., the valve 23 is typically open (see FIG. 6). When the article 28 has dried, the mold 20 is opened and the article 28 is taken out.
[0051]
Manufacture of Article from Mixture In the flow chart of FIG. 1, the process is started by preheating the mold 20 to 70 ° C. at A. This heating is necessary only when the mold 20 is used for the first time. For continuous production, the mold 20 is at about 140 ° C. in order to finally form the article 28, and is actually cooled to 70 ° C. at B. Once molded, the article 28 is removed from the mold 20 at C and trimmed, sealed, and otherwise processed.
[0052]
When the mold 20 reaches about 70 ° C., the mold 20 is opened (see FIG. 2D) and the mixture 26 is overfilled (see E). Ideally, the mixture will be at ambient temperature (about 25 ° C) or at least in the range of 15-40 ° C. The mold 20 is intentionally overfilled to ensure that a uniform and completely sufficient mixture is present in the mold 20. The mold 20 must not be left cold. The reason is that when the mixture 26 is compressed by pressure, the solids in the mixture are forcibly pressed against the bottom of the mold and water separates from the mixture and is squeezed out of gaps and air vents. . Above a temperature of 100 ° C., the water becomes steam too quickly, which can lead to rupture. However, when the material is pressurized after the mold 20 has been heated (70 ° C. to 100 ° C.), the moisture immediately turns into steam, and a movement to seek a space or gap for escape starts. By this action, the solid matter in the mixture moves to all the voids in the mold 20, and the excess mixture exudes from the mold 20. This action usually takes 5 to 10 seconds.
[0053]
Next, the mold 20 is closed (see FIG. 2F). When closed, there is typically a gap 27 of about 1 mm between the upper mold part 21 and the lower mold part 22, through which steam and excess mixture escape. After closing the mold 20 and applying a pressure of about 4000 psi on the mold 20 for about 3 to 10 seconds (see G), excess mixture flows out of the gap 27 between the mold parts 21 and 22. The presence of excess material indicates that the mixture 26 has spread evenly throughout the mold 20, which means that the product is not flat and the mixture must rise up the sides of the mold 20. This is especially important when there are. Pressing also maintains the shape of the product (ie, no foaming) and adjusts it to give the product the desired density / porosity.
[0054]
Upon confirming that the mixture has stopped leaking from the mold 20, the pressure is returned to normal pressure and then increased again to a range of 500-1500 psi. In the examples, we set the pressure to about 1000 psi. The temperature was then increased to about 140C. If the water changes too rapidly into the steam, it will burst, so reduce the pressure to prevent it.
[0055]
At this point, the steam escapes from any openings, but the faster the steam escapes, the faster the product cures. This illustrates the importance of operating the valve 23 to release steam. When the temperature reaches about 110 ° C., the valve 23 is opened to increase the steam release rate (see H).
[0056]
Once the steam escape is observed to be effectively terminated, after about 1-5 minutes at a temperature of 140 ° C. (depending on the number of valves), the mold 20 is opened and the substantially dry article 28 is removed (see I). ). Since there is leakage, the burrs of the article are trimmed by using a punching machine or by hand (see J).
[0057]
The article is then optionally further coated with an adhesive by spraying or dipping (see K) and heated at 100-140 ° C. for about 10 seconds to 10 minutes to cure the adhesive. In the examples we took about 8 minutes at a temperature of about 130 ° C.
[0058]
Further coating of this article with Neoprene further increases its water resistance (see L). Typically, about 3 g of Neoprene per square foot of product is used. For this coating, a spray method or a dipping method is used. Furthermore, it is also possible to apply a decorative coating or decorative printing on the surface of the product.
[0059]
The following mixtures were prepared using the method described above and their moldability was evaluated by applying the above process to them.
[Table 3]

[0060]
Mixture B gave a usable product. The mixture C can be used for packing heavy objects such as a television, a table top, or a special cushion material having a large porosity. Mixture A is inexpensive and suitable for products that do not require very high density, such as cups, bowls, industrial packaging for home appliances, and the like.
FIG. 8 shows the upper part of the mold (100) including the mold part (101) and the valve (102). The valve (102) is housed in a cavity (103) formed complementarily in the mold part (101) and is free to move with respect to the mold part (101). The end of the cavity (103) is a discharge hole (104), but when the valve (102) is in the closed position (not shown), the end (105) of the valve closes the discharge hole (104). It has become to block. The valve (102) is closed by the pressure applied to the upper end (106). As shown in FIG. 8, when the valve (102) is in the open position, steam can escape from the mold (100).
[0062]
As used in the specification and claims, the term "comprising" and the form of the term do not limit the invention as claimed, nor do they exclude any modifications or additions.
[0063]
Modifications and improvements to the invention will be obvious to those skilled in the art. Such modifications and improvements can be made without departing from the scope of the invention.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a flow chart of a molding process suitable for using the molding mixture of the present invention.
FIG. 2 is a diagram schematically showing an outline of the process according to FIG. 1;
FIG. 3 is a perspective view of an open mold suitable for using the molding mixture of the present invention.
FIG. 4 is a perspective view of the mold of FIG. 3 when the mixture is filled.
FIG. 5 is a perspective view when the mold of FIG. 4 is closed, the valve is closed, and pressure is applied.
FIG. 6 is a perspective view of the mold of FIG. 5 when a valve is opened.
FIG. 7 is a perspective view when the mold of FIG. 6 is opened and a product is taken out.
FIG. 8 is a cross-sectional view of another mold suitable for using the molding mixture of the present invention.

Claims

A molding mixture used to mold the product,
(I) 40-60% by weight of vegetable fiber pieces, optionally in combination with about 0-10% by weight of starch;
(Ii) a molding mixture comprising 10-55% by weight of water and 3-10% by weight of one or more water-soluble binders or adhesives.

The molding mixture according to claim 1, wherein the length of the vegetable fiber pieces is in the range of 1 to 5 mm.

2. The molding mixture according to claim 1, wherein the adhesive content is in the range from 2 to 5% by weight.

The molding mixture of claim 3, wherein the adhesive content is about 4.7% by weight.

The molding mixture according to claim 1, wherein the fiber content ranges from 45 to 55% by weight.

The molding mixture of claim 5, wherein the fiber content is about 52% by weight.

The molding mixture according to claim 1, wherein the water content is in the range of 40 to 45% by weight.

The molding mixture according to claim 7, wherein the water content is about 43% by weight.

The molding mixture of claim 1, wherein all of the components are biodegradable.

A molding mixture used to mold the product,
(I) 40-60% by weight of vegetable fiber pieces, optionally in combination with about 0-2% by weight of starch;
(Ii) a molding mixture comprising 10-55% by weight of water and 3-10% by weight of one or more water-soluble binders or adhesives.

The molding mixture according to claim 10, wherein the length of the vegetable fiber pieces is in a range of 1 to 5 mm.

11. The molding mixture according to claim 10, wherein the adhesive content is in the range from 2 to 5% by weight.

13. The molding mixture of claim 12, wherein the adhesive content is about 4.7% by weight.

The molding mixture according to claim 10, wherein the fiber content is in the range of 45-55% by weight.

15. The molding mixture of claim 14, wherein the fiber content is about 52% by weight.

The molding mixture according to claim 10, wherein the water content is in the range of 40 to 45% by weight.

17. The molding mixture of claim 16, wherein the water content is about 43% by weight.

11. The molding mixture of claim 10, wherein all of the components are biodegradable.

A molding mixture used to mold the product,
(I) 40-60% by weight of vegetable fiber pieces, optionally in combination with about 2-10% by weight of starch;
(Ii) a molding mixture comprising 10-55% by weight of water and 3-10% by weight of one or more water-soluble binders or adhesives.

A molding mixture used to mold the product,
(I) 40-60% by weight of vegetable fiber pieces in combination with about 2-10% by weight of starch;
(Ii) A molding mixture comprising 20-55% by weight of water and 3-10% by weight of one or more water-soluble and biodegradable binders or adhesives.

The molding mixture according to claim 19 or 20, wherein the length of the vegetable fiber pieces is in the range of 1 to 5 mm.

20. The molding mixture according to claim 19, wherein the adhesive content ranges from 2 to 5% by weight.

23. The molding mixture of claim 22, wherein the adhesive content is about 4.7% by weight.

The molding mixture according to claim 19 or 20, wherein the fiber content is in the range of 45-55% by weight.

25. The molding mixture of claim 24, wherein said fiber content is about 52% by weight.

The molding mixture according to claim 19 or 20, wherein the water content is in the range of 40 to 45% by weight.

27. The molding mixture of claim 26, wherein the water content is about 43% by weight.

21. A molding mixture according to claim 19 or claim 20, wherein all of the components are biodegradable.

2. A sugar cane pulp, tapioca flour, tap water, calcium carbonate, and a binder selected from the group consisting of a latex aqueous binder, a latex solvent binder, an aqueous wax binder, a solvent wax binder and a solvent vinyl binder. The molding mixture according to any one of claims 9, 9, 19 or 20.