TW201413086A - 製造紙漿模塑製品之方法 - Google Patents

Abstract

一種製造紙漿模塑製品之方法，包含：(a)將一第一紙漿注入一第一網模，並脫除該第一紙漿之水分，以於該第一網模形成一第一濕坯；(b)將該第一濕坯與該第一網模分離並置入一第一模具，該第一模具包含一第一上模及一第一下模；以及(c)於該第一上模及該第一下模間熱壓該第一濕坯，以提供一第一紙漿模塑製品。本發明之方法能提供具有高強度、表面光滑且含水量低之紙漿模塑製品。

Description

製造紙漿模塑製品之方法

本發明係關於一種製造紙漿模塑製品之方法，尤其係關於一種提供具光滑表面之高強度及高防水性紙漿模塑製品的製造方法。

隨者環保概念日漸普及，紙漿模塑製品的應用範圍也日趨廣泛，及於食品、醫藥、日化、工業產品等領域，其具體應用之例子包括工業包裝(如家電用品、玻璃陶瓷、禮品等的防震包裝)、托盤(如雞蛋、水果等的托盤)、醫療拋棄型耗材(如尿壺、馬桶坐墊、手術盤等)、花盆、玩具(如面具)、食品容器(如紙杯)、以及板材(如裝飾牆板)等。

習知紙漿模塑製品之製造方法係透過將紙漿注入網模並以例如擠壓或真空抽氣之方式去除水分，以在網模上形成濕坯，隨後對該附有濕坯之網模進行熱壓定型而製得。然而，該習知方法存在許多缺點。首先，網模本身的網孔會使得濕坯於進行熱壓定型時，在紙漿中所含植物纖維材料與網模間產生不均勻的受壓情形(參考第1圖，其係濕坯之植物纖維11附於網模13上時的 受壓情況的局部剖面圖，如圖所示，在進行擠壓或熱壓時，在網孔部位P的植物纖維11並未受到網模13直接擠壓)，致使所提供之模塑製品普遍存在含水量高(熱壓不完全以致無法全面排除植物纖維所含水分)及結構不緊實等缺點，故有易受潮軟化以及長期儲存容易產生霉變等問題。此外，濕坯與網模相接觸之一面將無可避免地存在網痕，從而影響所提供紙漿模塑製品的美觀。再者，由於網模在製備過程中會重覆受到擠壓力，故其使用壽命短。

鑑於此，本發明提供一種製造紙漿模塑製品之方法，由此製得之紙漿模塑製品具有低含水量、優異之強度及內外光滑之表面。此外，根據本發明之方法，用於形成濕坯之網模在製造紙漿模塑製品之過程中不會受到擠壓力，因此其使用壽命大幅提升。

本發明之一目的在於提供一種製造紙漿模塑製品之方法，包含：(a)將一第一紙漿注入一第一網模，並脫除該第一紙漿之水分，以於該第一網模形成一第一濕坯；(b)將該第一濕坯與該第一網模分離並置入一第一模具，該第一模具包含一第一上模及一第一下模；以及(c)於該第一上模及該第一下模間熱壓該第一濕坯，以提供一第一紙漿模塑製品。

為讓本發明之上述目的、技術特徵及優點能更明顯 易懂，下文係以部分具體實施態樣進行詳細說明。

11‧‧‧植物纖維

13‧‧‧網模

21‧‧‧第一紙漿模塑製品

23‧‧‧第二紙漿模塑製品

25‧‧‧接合處

P‧‧‧網孔部位

第1圖所示為先前技術中，濕坯之植物纖維黏附於網模上的受壓情況的局部剖面圖。

第2a圖為本發明之方法所製得之複合紙漿模塑製品之一態樣的剖面圖。

第2b圖為本發明之方法所製得之複合紙漿模塑製品之另一態樣的剖面圖。

以下將具體地描述根據本發明之部分具體實施態樣；惟，在不背離本發明之精神下，本發明尚可以多種不同形式之態樣來實踐，不應將本發明保護範圍解釋為限於說明書所陳述者。此外，除非文中有另外說明，於本說明書中(尤其是在後述專利申請範圍中)所使用之「一」、「該」及類似用語應理解為包含單數及複數形式。

本發明之製造紙漿模塑製品之方法之一特點在於，係於進行濕坯之擠壓及/或熱壓處理前，先將濕坯與網模分離，而後將濕坯移至熱壓模具中進行熱壓，因此，濕坯之植物纖維之整體能受到均勻的擠壓，從而使得所製得之紙漿模塑製品具有含水量低、強度優異及內外表面均光滑等優點。本發明方法所製得之紙漿模塑製品不僅美觀且耐用性更佳。此外，根據本發明之方 法，網模於製造紙漿模塑製品之過程中不會受到擠壓力，因此其使用壽命大幅提升。

特定言之，本發明之製造紙漿模塑製品之方法包含：(a)將一第一紙漿注入一第一網模，並脫除該第一紙漿之水分，以於該第一網模形成一第一濕坯；(b)將該第一濕坯與該第一網模分離並置入一第一模具，該第一模具包含一第一上模及一第一下模；以及(c)於該第一上模及該第一下模間熱壓該第一濕坯，以提供一第一紙漿模塑製品。

於步驟(a)中，可使用任何非擠壓方式將第一紙漿之水分去除，而於本發明之部分實施態樣中，係透過真空抽氣之方式來實現。具體言之，係於具有第一網模的成型模具中注入第一紙漿，使第一紙漿覆蓋第一網模，其中該成型模具係具有多個用以排氣的細孔；隨後進行真空抽氣，將水分透過該等細孔排出，從而使得殘留之植物纖維成型附著於第一網模，以獲得所欲之第一濕坯。除上述真空抽氣之方式外，亦可採用任何已知技術手段來排除第一紙漿之水分並形成第一濕坯。至於第一網模之形狀，則端視所欲製得之產品形狀而定，並無特殊限制。

根據本發明之方法，係於步驟(b)中將第一濕坯與第一網模分離，隨後置入第一模具中並於步驟(c)中單獨對第一濕坯進行熱壓，從而避免先前技術所遭遇之問題(即，濕坯之植物纖維整體無法均勻受壓，造成所製產品強度不佳、壽命短且外 觀佈有網痕)。所述分離可透過任何合宜之方式來達成，例如，於本發明方法之部分實施態樣中，係透過真空抽氣之方式來分離第一濕坯與第一網模。詳言之，係將一形狀與第一濕坯相對應且佈有多個細孔之吸附模具接近成型模具，隨後進行真空排氣(即，將吸附模具與第一濕坯間之氣體透過細孔排出)，以使第一濕坯吸附於吸附模具上而與第一網模分離，隨後藉由該吸附模具使該第一濕坯轉移至第一模具之第一下模中，供進行後續之熱壓定型步驟。除上述真空抽氣之方式外，亦可採用任何已知技術手段來分離第一濕坯與第一網模，並不以真空抽氣為限。

於本發明方法之步驟(c)中，係於第一模具之第一下模及第一上模之間熱壓已與第一網模分離之第一濕坯，以使第一濕坯之植物纖維更為密實並進一步排除水分，從而製得第一紙漿模塑製品，其中，加熱手段係用來達到快速乾燥之效果。第一上模及第一下模係分別為形狀對應於第一濕坯之公模及母模，其上可同樣佈有細孔，以促進排氣(水氣)。其中，本領域具有通常知識者可基於本說明書揭露內容及所採用之紙漿成分而視需要調整熱壓處理之溫度及加壓力。一般而言，熱壓處理之溫度可為約140℃至約350℃，且加壓力可為約5公噸至約100公噸。

本發明之方法，除製備單構件紙漿模塑製品外，亦可用於製備複合紙漿模塑製品。其中，係分別以如上述步驟(a)至(c)之操作，製備複合紙漿模塑製品的各個部件，最後再將該等部件組合即可。其中，各部件所採用之紙漿與網模均可視需要 調整，可相同或不同。

於本發明方法之一實施態樣中，係提供具雙層結構之複合紙漿模塑製品。其中，除上述步驟(a)至(c)以外，更包含：(d)將一第二紙漿注入一第二網模，並脫除該第二紙漿之水分，以於該第二網模形成一第二濕坯；(e)將該第二濕坯與該第二網模分離並置入一第二模具，該第二模具包含一第二上模及一第二下模；(f)於該第二上模及該第二下模間熱壓該第二濕坯，以提供一第二紙漿模塑製品；以及(g)組合該第一紙漿模塑製品及該第二紙漿模塑製品，以提供一具有雙層結構之複合紙漿模塑製品，其中，步驟(d)、(e)及(f)之操作方式係分別與步驟(a)、(b)及(c)相同，且步驟(d)、(e)及(f)係與步驟(a)、(b)及(c)各自獨立進行，例如可同時或先後進行。且其中，第一紙漿及第二紙漿可相同或不相同，且第一網模及第二網模可相同或不相同，端視實際需要而定。

舉例言之，參考第2a及2b圖，其係例示根據本發明之方法所製得之具雙層結構之複合式紙漿模塑製品的態樣。如第2a圖所示，可組合具有相同材料及相同形狀之第一紙漿模塑製品21及第二紙漿模塑製品23，以提供強度更高之產品(如第2a圖所示)；或者如第2b圖所示，可組合形狀相異之第一紙漿模塑製品21及第二紙漿模塑製品23(兩者材料可為相同或不相同)，以達到隔 熱、保溫等功效。第一紙漿模塑製品21及第二紙漿模塑製品23之接合處25可為固定式結合或非固定式結合。例如，可透過熱壓或黏合方式將兩者壓合或黏合(固定式結合)；或者，可於使用前將兩者直接疊合(非固定式結合)。

除上述具雙層結構之複合式紙漿模塑製品外，本發明之方法亦可用於製造具多層結構之複合紙漿模塑製品，或以其他組合方式提供其他非具雙層結構之複合紙漿模塑製品(例如，可將第一紙漿模塑製品及第二將模塑製品相樞接，以形成可掀蓋之容器)，惟此等簡單變化乃本領域具通常知識者基於本說明書之揭露可輕易完成者，於此不加贅述。

根據本發明之方法，所採用紙漿之種類並無特殊限制，只要可於網模上形成所欲之濕坯即可。常見之紙漿實例包含木漿、蔗漿、棉漿、麻漿、竹漿、葦漿、稻草漿或前述之任意組合。另，本發明人發現可於紙漿中添加氧化鋁粉末，以進一步提高所製產品之強度及防水性能；且較佳地，氧化鋁粉末係具有奈米尺寸，以更牢固並緻密地附著於植物纖維表面。

紙漿中之氧化鋁粉末的添加量並無特殊限制。一般而言，每100重量份之紙漿(以固形物計)，約3重量份至約45重量份之添加量可提供所欲之強度及防水性改良功效。於添加氧化鋁粉末之情況下，可進一步於紙漿中添加附著劑，以輔助氧化鋁粉末附著於植物纖維上。舉例言之，每100重量份之紙漿(以固形物計)，可添加約0.5重量份至約5重量份之聚丙烯醯胺或約1重量份至 約12重量份之植物性澱粉，但所述附著劑之種類及添加量並不以此為限。

此外，亦可於紙漿中添加聚乙烯，作為植物纖維之接著劑，以進一步提高所製產品強度，其添加量可例如為每100重量份之紙漿(以固形物計)添加約1重量份至約45重量份，但不以此為限。當然，亦可於紙漿中添加其他習知添加劑(如防水(防油)劑)，以提供其他增益效果(如防水防油效果)。

茲以下列具體實施態樣進一步例示說明本發明，其中，所採用之量測方法分別如下。

[強度測試]

以ASTM D642、ISO 12048及CNS 2543/3511標準測試方法測試紙漿模塑製品之強度。

[防水性測試]

取兩紙漿模塑製品分別含浸於常溫水及100℃沸水中，持續60分鐘，隨後分別檢測該兩紙漿模塑製品的含水率，含水率越低者表示防水性越優異。

實施例：紙漿模塑製品之製備 <實施例1>

將預先調配好之濃度為95重量%(以固形物計)的紙漿(包含：甘蔗渣漿、草漿及蘆葦漿)注入一具有面積為100平方公分之網模的成型模具中，並進行真空抽氣以形成濕坯，以真空抽氣之方式使濕坯與成型模具分離。將濕坯置於定型模具之上 模及下模之間並進行熱壓(溫度：170℃；加壓力：20公噸；熱壓時間：30秒)，製得紙漿模塑製品。測試紙漿模塑製品之密度、含水率、厚度、強度及防水性，並觀察紙漿模塑製品表面之光滑程度，並將結果記錄於表1。

<比較實施例1>

以與實施例1相同之方式製備比較紙漿模塑製品，惟不預先分離濕坯與網模，而係直接將附有濕坯之網模置於定型模具之上模及下模之間並進行熱壓。測試比較紙漿模塑製品之密度、含水率、厚度、強度及防水性，並觀察比較紙漿模塑製品表面之光滑程度，並將結果記錄於表1。

由表1可知，本發明方法所製得之紙漿模塑製品，由於濕坯在熱壓過程中經受到全面且平均的熱壓效果，故所提供紙製品之結構更為緻密(厚度較低且密度較高)且含水率低，從而具有更為優異之強度及防水性能(尤其在盛載沸水之情況下，其強度及防水性能優勢更為顯著)，且更不易產生霉變(因為植物纖 維內之水分含量極低)。此外，於本發明方法中，由於在濕坯熱壓過程中不存在網模，故所製得之紙漿模塑製品具有光滑平整之外觀而無網痕，更具市場銷售價值。

上述實施例僅為例示性說明本發明之原理及其功效，並闡述本發明之技術特徵，而非用於限制本發明之保護範疇。任何熟悉本技術者在不違背本發明之技術原理及精神下，可輕易完成之改變或安排，均屬本發明所主張之範圍。因此，本發明之權利保護範圍係如後附申請專利範圍所列。

21‧‧‧第一紙漿模塑製品

23‧‧‧第二紙漿模塑製品

25‧‧‧接合處

Claims (10)

1. 一種製造紙漿模塑製品之方法，包含：(a)將一第一紙漿注入一第一網模，並脫除該第一紙漿之水分，以於該第一網模形成一第一濕坯；(b)將該第一濕坯與該第一網模分離並置入一第一模具，該第一模具包含一第一上模及一第一下模；以及(c)於該第一上模及該第一下模間熱壓該第一濕坯，以提供一第一紙漿模塑製品。
2. 如請求項1之方法，更包含：(d)將一第二紙漿注入一第二網模，並脫除該第二紙漿之水分，以於該第二網模形成一第二濕坯；(e)將該第二濕坯與該第二網模分離並置入一第二模具，該第二模具包含一第二上模及一第二下模；(f)於該第二上模及該第二下模間熱壓該第二濕坯，以提供一第二紙漿模塑製品；以及(g)組合該第一紙漿模塑製品及該第二紙漿模塑製品，以提供一具雙層結構之複合紙漿模塑製品，其中，該第一紙漿及該第二紙漿可為相同或不相同，且該第一網模及該第二網模可為相同或不相同。
3. 如請求項1或2之方法，其中於步驟(a)及/或步驟(d)中，係藉由真空抽氣以脫除該第一紙漿及/或該第二紙漿之水分。
4. 如請求項1或2之方法，其中於步驟(b)及/或(e)中，係以真空抽氣之方式使該第一濕坯與該第一網模分離及/或使該第二濕坯與該第二網模分離。
5. 如請求項1或2之方法，其中於步驟(c)及/或(f)中，該熱壓係於約140℃至約350℃之溫度及約5公噸至約100公噸之加壓力下進行。
6. 如請求項1或2之方法，其中該第一紙漿及/或該第二紙漿係獨立含有氧化鋁粉末，含量為每100重量份之紙漿(以固形物計)約3重量份至約45重量份。
7. 如請求項6之方法，其中該第一紙漿及/或第二紙漿係獨立含有聚丙烯醯胺，含量為每100重量份之紙漿(以固形物計)約0.5重量份至約5重量份。
8. 如請求項6之方法，其中該第一紙漿及/或該第二紙漿係獨立含有植物性澱粉，含量為每100重量份之紙漿(以固形物計)約1重量份至約12重量份。
9. 如請求項6之方法，其中，該第一紙漿及/或該第二紙漿係獨立含有聚乙烯，含量為每100重量份之紙漿(以固形物計)約1重量份至約45重量份。
10. 如請求項1或2之方法，其中該第一紙漿及/或該第二紙漿係各自獨立選自以下群組：木漿、蔗漿、棉漿、麻漿、竹漿、葦漿、 稻草漿及前述之任意組合。