CN1652905A - 生物降解性纤维材质成型体的制造方法 - Google Patents

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Abstract

把植物性纤维材质粉体和作为淀粉粉体与胶质粉体的混合物的植物性粘结剂粉体混合，再把该混合物与水混合，形成植物性纤维材质成型材料，并对该植物性纤维材质成型材料进行成型。

Description

生物降解性纤维材质成型体的制造方法
技术领域
本发明涉及生物降解性纤维材质成型体的制造方法，特别涉及以把植物性纤维材质粉体与植物性粘结剂粉体混合，在其中添加水后，进行成型为特征的生物降解性纤维材质成型体的制造方法。
背景技术
到目前为止，以化学合成品作为原料的塑料，有很多优点，如可以自由成型、结实、可以大量生产等。但是当其废弃时，会引起在土壤中不能进行生物降解，同时对其进行燃烧时，会发生二噁英等有害物质等的社会问题。最近要求产业废物对自然环境影响小的技术，例如废弃物在土壤中，通过细菌等作用，可以自然分解；或者是对其进行燃烧时不产生二噁英等有害物质的技术。作为这样的技术，众所周知的有生物降解性塑料的制造技术。
作为以多糖类等水性胶质为主原料制造的生物降解性塑料，例如有以淀粉和合成塑料等为主原料的生物降解性塑料(化学と生物Vo1.33，No.3，159～166页、1995年)(生物科学和工业(バイオサイエンスとインダストリ一)Vol.52，No.10，795～800页、1994年)，以纤维素和聚氨基葡糖为主原料的生物降解性塑料(化学と工业Vol.43，No.11，85～87页、1990年)。
特表平11-504950号公报中介绍的工业制品是具有纤维增强、淀粉粘结的细胞基料的工业制品，其特征是该细胞基料含有淀粉系粘结剂、无机骨材填充材料以及在该淀粉粘结的细胞基料内部实质上呈均匀分散的纤维，该纤维的平均长径比约在25∶1以上，无机骨材填充材料相对于该淀粉粘结细胞基料的浓度约在20重量％以上，并且该淀粉粘结的细胞基料的厚度约在1cm以下，同时如果把该淀粉粘结的细胞基料长时间地浸渍在水中会引起老化。
特开2001-342354号公报中介绍了成型品的制造方法，其特征是至少把摩芋粉和植物性纤维的粉体及水混合进行混炼，并且使混炼物流入到所需形状的模具中后，进行加压加热成型。
发明内容
与以化学合成品为原料的塑料相比，以多糖类等水性胶质为主原料制造的生物降解性塑料中，存在有制造成本明显升高的问题。特表平11-504950号公报报导的工业品中，原材料纤维材质的尺寸较大，混合在原材料中的水分量较多，所以存在不适宜通过注射成型进行大量生产的问题。特开2001-342354号公报的生物降解性纤维材质成型体的制造方法中，由于需进行加压加热成型，所以存在有不适宜进行大量生产的问题。
本发明是考虑到上述问题而进行研究的，目的在于提供生物降解性纤维材质成型体的制造方法，其特征是可以廉价地大量生产生物降解性纤维材质成型体。
本发明中，提供生物降解性纤维材质成型体的制造方法，其特征是把植物性纤维材质粉体与作为淀粉粉体和胶质粉体混合物的植物性粘结剂粉体混合，将此混合物与水混合形成植物性纤维材质成型材料，对该植物性纤维材质成型材料进行成型。
与单独使用淀粉粉体作为植物性粘结剂粉体相比，如果使用淀粉粉体和胶质粉体的混合物作为植物性粘结剂粉体，在进行注射成型法的注射时或进行具有与注射成型方法相同注射工序的注射模压成型法中的注射时，可以通过控制水的混合量获得流动性优异并能毫无间隙地进行填充的成型材料。对该成型材料进行成型的生物降解性纤维材质成型体，由于其含水量较少，所以脱模后的干燥时间短。因此，如果按照本发明的方法，可以廉价地大量生产生物降解性纤维材质成型体。
用本发明涉及方法制造的植物性纤维材质成型体，绝对不含合成树脂，可以在自然环境中进行生物降解，变成土壤成分，与土壤形成一体。而且在容器的再利用方法中，也可以作为一般的废弃物进行处理。
胶质的配合比率，优选在植物性粘结剂粉体总重量的15％或以下。如果胶质的配合比率超过15重量％，则脱模时的脱模性能降低。
本发明中，提供生物降解性纤维材质成型体的制造方法，其特征是把植物性纤维材质粉体2～17重量份和植物性粘结剂粉体1重量份混合，并把该混合物3～9重量份与水1重量份混合形成植物性纤维材质成型材料，然后对该植物性纤维材质成型材料进行成型。
通过把植物性纤维材质粉体2～17重量份和植物性粘结剂粉体1重量份混合，并把该混合物3～9重量份和水1重量份混合，可以得到在进行注射成型法的注射时或者是进行具有与注射成型法相同注射工序的注射模压成型法等的注射时，流动性优异并能毫无间隙地进行填充的成型材料，该成型材料的含水量也较少，所以对该成型材料进行成型所得到的生物降解性纤维材质成型体的含水量较少，脱模后的干燥时间短。因此如果按照本发明的方法，可以廉价地大量生产生物降解性纤维材质成型体。
通过对该成型材料进行成型，可以廉价地大量生产生物降解性纤维材质成型体。
用本发明涉及方法制造的植物性纤维材质成型体，绝对不含合成树脂，可以在自然环境中进行生物降解，形成土壤成分，与土壤成为一体。而且在容器的再利用方法中，也可以作为一般废物进行处理。
如果在植物性粘结剂粉体1重量份中混合的植物性纤维材质粉体的重量份数不足2，则成型体牢固地附着在模具上，会造成脱模困难。如果植物性粘结剂粉体1重量份中，混合的植物性纤维材质粉体的重量份数超过7，则成型体的强度降低。如果在水1重量份中混合的植物性纤维材质粉体和植物性粘结剂混合物的重量份数在不足3，则成型体的强度降低，有可能造成脱模时的障碍。如果混合在水1重量份中的植物性纤维材质粉体和植物性粘结剂粉体混合物的重量份数超过9，则成型材料的流动性降低，很难毫无间隙地进行填充。
作为植物性纤维材质粉体，可以使用木材、草、叶、稻谷壳、米糠、果皮、咖啡豆提取残渣等无毒的所有植物性纤维材料的粉体或它们的混合粉体。
作为植物性粘结剂粉体，可以使用无毒性淀粉粉体、胶质粉体、或它们的混合粉体。
在把植物性纤维材质粉体和植物性粘结剂粉体与水混合得到的成型材料中，还可以添加来源于天然材料的着色料和脂溶性成分等材料。
作为用本发明涉及方法得到的生物降解性纤维材质成型体，可以列举包装托盘、筷子和碗等食具类、食品原材料容器、照明器具类、装饰品类、铺垫类材料、玩具类、家具日用器具等、鞋类、烟灰碟、花盆、文具、运动用具、汽车内饰部件、建材等。
本发明的优选方案中，植物性粘结剂粉体是淀粉粉体。
淀粉粉体的价格便宜，而且可以大量获得，所以适合用于廉价地大量生产植物性纤维材质成型体。
作为淀粉粉体可以使用小麦淀粉、马铃薯淀粉、玉米淀粉、蜡质种玉米淀粉、高直链淀粉、西米淀粉、木薯淀粉等所有无毒性淀粉的粉体或它们的混合粉体。
本发明优选方案中，植物性粘结剂粉体是淀粉粉体和胶质粉体的混合物。
与单纯使用淀粉作为植物性粘结剂粉体相比，如果使用淀粉粉体和胶质粉体的混合物作为植物性粘结剂粉体，则在进行注射成型法中的注射时或者是进行具有与注射成型法相同注射工序的注射模压法中的注射时，可以一面控制水的混合量，一面得到流动性优异并且能毫无间隙地进行填充的成型材料。对该成型材料进行成型而得到的生物降解性纤维材质成型体所含的水分少，所以脱模后的干燥时间短。因此如果按照本发明涉及的方法，可以廉价地大量生产生物降解性纤维材质成型体。胶质的配合比率优选在植物性粘结剂粉体总重量的15％或以下。如果胶质的配合比率超过15重量％，则脱模时的脱模性能降低。
本发明的优选方案中，胶质是水溶性多糖类。
胶质，特别是水溶性多糖类的水溶性胶质，在促进淀粉糊化、促进生物降解性纤维材质成型材料流动、提高加工性的同时，可以对植物性纤维材质粉体形成的成型品的主要结构进行增强。
本发明优选方案中，水溶性多糖类是从黄原胶、罗望子胶、茱萸烷胶、角叉菜胶、支链淀粉、愈创胶、剌槐豆胶、塔拉豆胶(タラガム)、果胶、海藻酸和琼脂等中选择的1种或更多种。
可以使用黄原胶、罗望子胶、茱萸烷胶、角叉菜胶、支链淀粉、愈创胶、剌槐豆胶、塔拉豆胶、果胶、海藻酸、琼脂等水溶性多糖类，这些水溶性多糖类，可以单独使用，也可以混合1种或多种使用。
本发明优选方案中，水溶性多糖类是从黄原胶以及罗望子胶中选择的1种或2种。
通过使用黄原胶或罗望子胶或它们的混合物作为水溶性多糖类，可以获得在注射时流动性优异和脱模时脱模性能优异的成型材料。使用黄原胶和罗望子胶的混合物时，优选使罗望子胶的配合比率在水溶性多糖类总重量的70％或以下。
本发明的优选方案中，植物性纤维材质粉体的粒度为60～200目。
通过使植物性纤维材质粉体的粒度在60目或以下，可以防止在成型工序中开模时植物性纤维的迅速膨胀。另一方面，为了把植物性纤维粉碎到粒度低于200目，需要庞大的设备、并且耗费劳力和时间，会妨碍成型体的大量生产。
本发明的优选方案中，植物性纤维材质粉体的含水率在4～20重量％。
使用上升空气流和旋风吸尘装置可以从植物性纤维材质粉体中有效地对粒度为60～200目的植物性纤维材质粉体进行分级。含水率在20重量％或以下的植物性纤维材质粉体，也适合于使用上升空气流和旋风吸尘装置进行分级。如果要使植物性纤维材质粉体的含水率不足4重量％，则需要庞大的设备、并且耗费劳力和时间，会妨碍成型体的大量生产。
本发明优选方案中，用150～180℃的蒸汽对含水率为40～50重量％的植物性纤维材质材料进行清洗灭菌，经加压脱水、加热干燥、施加冲击负荷进行粉碎，形成含水率为4～10重量％的植物性纤维材质粉体，在与外界隔绝的环境内，把该植物性纤维材质粉体混入到上升空气流中进行分级，接着导入到旋风吸尘装置中进行分级，即可得到粒度为60～200目、含水率为4～10重量％的植物性纤维材质粉体。
通过用150～180℃的蒸汽进行清洗灭菌，在对植物性纤维材质材料进行灭菌的同时，可以使植物性纤维材质材料内的酶停止作用，保持植物性纤维材质材料的天然色。结果可以制造卫生并且保留植物性纤维材质材料天然色的成型体。
经自然干燥的植物性纤维材质材料的含水率是40～50重量％。从缩短干燥时间和节省能源的观点考虑，优选对含水率为40～50重量％的植物性纤维材质材料进行加压脱水后再进行加热干燥。对含水率为40～50重量％的植物性纤维材质材料直接进行加压脱水，则需要大量的能量和时间，但是用蒸汽进行清洗灭菌，使含水率增加到60～75重量％之后再进行加压，就可以用较少的能量，并且在短时间内进行脱水使含水率达到约35重量％。对含水率在40重量％或以上的植物性纤维材质材料进行加热干燥，需要较长的时间，但是经脱水后含水率达到35重量％的植物性纤维材质材料，通过加热干燥可以在短时间内进行脱水，使含水率达到约10重量％。对于含水率约为10重量％的干燥植物性纤维材质材料，再通过加热干燥进行脱水则需要较长的时间，但是通过施加冲击负荷进行粉碎，使植物性纤维材质材料形成微粒并且通过粉碎发热，可以在短时间内进行脱水，使含水率达到4～10重量％。
把粉碎得到的含水率为4～10重量％的植物性纤维材质粉体混入到上升空气流中进行分级，接着引入到旋风吸尘装置中进行分级，分2阶段进行分级处理，并且通过把上升空气流的流速、上升距离、旋风吸尘装置的技术条件设定到适当值，可以高效得到粒度为60～200目的植物性纤维材质粉体。在与外界隔绝的环境内，对含水率在4～10重量％的植物性纤维材质粉体进行分级，可以防止在分级工序中植物性纤维材质粉体的加湿。
本发明的优选方案中，用150～180℃的蒸汽对含水率为40～50重量％的植物性纤维材质材料进行清洗灭菌，经加压脱水、施加冲击负荷进行粉碎，形成含水率为10～20重量％的植物性纤维材质粉体，在与外界隔绝的环境内，把该植物性纤维材质粉体混入到上升空气流中进行分级，接着导入到旋风吸尘装置中进行分级，即可得到粒度为60～200目、含水率为10～20重量％的植物性纤维材质粉体。
对用150～180℃的蒸汽进行清洗灭菌，加压脱水得到的含水率约为35重量％的植物性纤维材质材料施加冲击负荷进行粉碎，使植物性纤维材质材料形成微粒，并且由于冲击负荷粉碎而产生的发热作用，可以在短时间内进行脱水使含水率达到10～20重量％。
把粉碎得到的含水率为10～20重量％的植物性纤维材质粉体混入到上升空气流中进行分级，接着引入到旋风吸尘装置中进行分级，分2阶段进行分级处理，并且通过把上升空气流的流速、上升距离、旋风吸尘装置的技术条件设定到适当值，可以高效得到粒度为60～200目的植物性纤维材质粉体。通过在与外界隔绝的环境内，对含水率在10～20重量％的植物性纤维材质粉体进行分级，可以防止在分级工序中，植物性纤维材质粉体的加湿。
本发明的优选方案中，施加冲击负荷，对含水率为40～50重量％的植物性纤维材质材料进行粉碎，形成含水率为10～20重量％的植物性纤维材质粉体，在与外界隔绝的环境内，把该植物性纤维材质粉体混入到上升空气流中进行分级，接着引入到旋风吸尘装置中进行分级，可以得到含水率为为10～20重量％、粒度为60～200目的植物性纤维材质粉体。
对经自然干燥的含水率为40～50重量％的植物性纤维材质材料施加冲击负荷进行粉碎，使植物性纤维材质材料形成微粒，并且由于冲击负荷粉碎而产生的发热作用，可以在短时间内进行脱水使含水率达到10～20重量％。
把粉碎后得到的含水率为10～20重量％的植物性纤维材质粉体混入到上升空气流中进行分级，接着引入到旋风吸尘装置中进行分级，分2阶段进行分级处理，并且通过把上升空气流的流速、上升距离、旋风吸尘装置的技术条件设定到适当值，可以高效得到粒度为60～200目的植物性纤维材质粉体。在与外界隔绝的环境内，对含水率在10～20重量％的植物性纤维材质粉体进行分级，可以防止在分级工序中，植物性纤维材质粉体的加湿。
本发明的优选方案中，可以对含水率在40～50重量％的植物性纤维材质材料进行磨碎，得到粒度为60～200目，含水率为4～20重量％的植物性纤维材质粉体。
在空气流中，把含水率为40～50重量％的植物性纤维材质材料引入到切刀与网孔材料部件之间的微小间隙中，使网孔材料部件和切刀进行相对平行移动，通过前述切刀对前述植物性纤维材质材料进行剪切，与此同时，挤出到网孔材料的小径孔中进行磨碎，并且通过网孔材料部件的端部进行剪切。依次减小网孔材料的小径孔尺寸，反复进行前述剪切和磨碎，在空气流中植物性纤维材质材料形成微粒，与此同时产生热进行干燥。结果可以得到粒度为60～200目、含水率为4～20重量％的植物性纤维材质粉体。
本发明的优选方案中，在60～130℃的温度条件下对植物性纤维材质成型材料进行成型。
如果植物性纤维材质成型材料的温度低于60℃，淀粉不会产生糊化，植物性纤维材质成型材料的流动性降低，会引起填充不足的问题。最坏的情况还有可能导致不能从成型机的喷咀对植物性纤维材质成型材料进行注射。如果植物性纤维材质成型材料的温度超过130℃，则从成型机喷咀喷出的水蒸汽量增加，气体滞留在模腔的端部，而引起填充不足。
由于成型温度是60～130℃的低温，所以具有加工能量低的优点。
本发明的优选方案中，无需对植物性纤维材质成型材料进行预成型，就可以直接进行最终成型。
本发明涉及的植物性纤维材质成型材料具有适当的粘度和适当的流动性，可以确实地被注射成型机的螺杆输送，因此不必为了提高螺杆的输送性能而进行造粒等预成型。所以可以直接在粉体状态，使用注射成型机对本发明涉及的植物性纤维材质成型材料进行最终成型。
本发明提供生物降解性纤维材质成型材料，其特征是植物性纤维材质粉体、作为淀粉粉体和胶质粉体混合物的植物性粘结剂粉体与水的混合物。
本发明提供生物降解性纤维材质成型材料，它是植物性纤维材质粉体、植物性粘结剂粉体和水的混合物，其中，植物性粘结剂粉体的重量是植物性纤维材质粉体重量的1/7～1/2，水的混合量是混合物总重量的10～25％。
上述组成的生物降解性纤维材质成型材料的含水量少，对该成型材料进行成型的生物降解性纤维材质成型体的含水量也少，所以脱模后的干燥时间短。因此通过使用上述组成的成型材料，可以廉价地大量生产生物降解性纤维材质成型体。上述组成的成型材料，适合用于注射成型和具有与注射成型相同注射工序的注射模压成型中。也可以把上述组成的生物降解性纤维材质成型材料用于挤出成型、传递模塑成型和加热加压成型之中。
附图的简单说明
图1是本发明实施例涉及的生物降解性纤维材质成型体制造方法的工序图。
图2是用于本发明实施例涉及的生物降解性纤维材质成型体制造方法的料斗的断面图。
图3是用于本发明实施例涉及的生物降解性纤维材质成型体制造方法的蒸汽清洗机的断面图。(a)是侧断面图，(b)是横断面图。
图4是用于本发明实施例涉及的生物降解性纤维材质成型体制造方法的压榨机的断面图。
图5是用于本发明实施例涉及的生物降解性纤维材质成型体制造方法的干燥机的断面图。(a)是侧断面图，(b)是横断面图。
图6是用于本发明实施例涉及的生物降解性纤维材质成型体制造方法的粉碎机的断面图。
图7是用于本发明实施例涉及的生物降解性纤维材质成型体制造方法的分级机的结构图。
图8是用于本发明实施例涉及的生物降解性纤维材质成型体制造方法的另一种粉碎机的斜视图。
实施本发明的优选方案
现在对本发明实施例涉及的生物降解性纤维材质成型体的制造方法进行说明。
如图1所示，把经自然干燥的含水率降低到40～50重量％的木材、草、稻谷壳、果皮等无毒植物性纤维材质材料投入到料斗1中。如图2所示，料斗1具有主体11和在主体11内水平设置的轴12。轴12上设置有多个搅拌杆13。轴12通过马达14驱动旋转。随着轴12的旋转，被旋转的搅拌杆13搅散开的植物性纤维材质材料从料斗1下落，通过图中没有示出的传送带输送到蒸汽清洗机2中。
如图3所示，蒸汽清洗机2具有水平设置的圆筒状外壳21。圆筒状外壳21具有由网孔材料制成的下部21a。圆筒状外壳21的两端设置有开关门22a、22b。圆筒状外壳21内设置有网孔材料制成的圆筒状内壳23。圆筒状内壳23内面安装有螺旋状***部分23a。圆筒状外壳21和圆筒状内壳23之间设置多个内壳支撑辊24。多个内壳支撑辊24中的特定部件是通过图中没有示出的马达而驱动旋转的驱动辊，其它是从动辊。
打开蒸汽清洗机2的开关门22a，通过图中没有示出的传送带输送的植物性纤维材质材料被输送到圆筒状内壳23中。关闭开关门22a，多个内壳支撑辊24中的特定驱动辊旋转，圆筒状内壳23旋转。螺旋状***23a旋转，植物性纤维材质材料向开关门22b的方向输送。
150～180℃的蒸汽，通过在圆筒状外壳21的开关门22a附近形成的开口，供给到圆筒状外壳21，并通过在圆筒状外壳21的开关门22b附近形成的开口从圆筒状外壳21排出。蒸汽流入到网孔材料制的圆筒状内壳23内，对输送过程中的植物性纤维材质材料进行清洗灭菌，与此同时，使植物性纤维材质材料的含水率增加到60～75重量％。通过蒸汽的高温加热，植物性纤维材质材料中的酶停止作用，可以保持植物性纤维材质材料的天然色。
从植物性纤维材质材料中除去的石、砂、垃圾以及从植物性纤维材质材料中滴落的水，通过圆筒状内壳23的网孔材料和圆筒状外壳下部21a的网孔材料从蒸汽清洗机2排出。
当植物性纤维材质材料被输送到开关门22b的附近时，开关门22b打开，经清洗灭菌并加湿的植物性纤维材质材料从蒸汽清洗机2排出。从蒸汽清洗机2排出的植物性纤维材质材料通过图中没有示出的传送带被输送到压榨机3。
如图4所示，压榨机3具有料斗31、连接在料斗下端的弯管32以及与弯管32出口部连接设置的上辊33a、下辊33b。下辊33b是通过图中没有示出的马达进行驱动旋转的驱动辊，上辊33a是从动辊。上辊33a，通过在图中没有示出的驱动装置的作用下进行上下驱动。
通过图中没有示出的传送带输送的植物性纤维材质材料被投入到压榨机3的料斗31中。植物性纤维材质材料通过弯管32被引入到高速旋转的上辊33a和下辊33b之间，进行加压脱水。通过一对辊对含水率增加到60～75重量％的植物性纤维材质材料进行加压脱水，可以在瞬间对植物性纤维材质材料进行脱水使其含水率达到约35重量％。经脱水的植物性纤维材质材料从压榨机3排出。从压榨机3排出的板状植物性纤维材质材料通过图中没有示出的传送带被输送至干燥机4。
如图5所示干燥机4具有水平设置的圆筒状外壳41。圆筒状外壳41的两端形成入口41a和出口41b。圆筒状外壳41内设置网孔材料制的圆筒状内壳42。与圆筒状外壳41的入口41a和出口41b相对，在圆筒状内壳42的两端形成入口42a和出口42b。在圆筒状内壳42的内面安装有螺旋状***42c。圆筒状内壳42内，设置轴43，轴43上安装有与入口42a相对的多个搅拌杆。轴43与圆筒状内壳42的轴向位置相同。轴43通过图中没有示出的支撑部件固定在圆筒状内壳42上。圆筒状外壳41和圆筒状内壳42之间设置有多个内壳支撑辊44。多个内壳支撑辊44中的特定部件是通过图中没有示出的马达进行驱动旋转的驱动辊，其它是从动辊。
通过图中没有示出的传送带输送的板状植物性纤维材质材料通过圆筒状外壳的入口41a和圆筒状内壳的入42a进入到圆筒状内壳42内。多个内壳支撑辊44中的特定驱动辊旋转，圆筒状内壳42旋转。轴43与圆筒状内壳42同时旋转，安装在轴43上的搅拌杆旋转，板状植物性纤维材质材料在被输送到圆筒状内壳42的过程中，被搅散开。被搅散开的植物性纤维材质材料通过旋转的螺旋状***42c向出口42b的方向移动。
加热到250℃的空气通过在圆筒状外壳41的入口41a附近形成的开口被输送到圆筒状外壳41中，通过在圆筒状外壳41的出口41b附近形成的开口，形成150℃的排气从圆筒状外壳41排出。高温空气流入到网孔材料制的圆筒状内壳42中，含水率约为35重量％的植物性纤维材质材料，通过高温空气可以在短时间内进行干燥，使含水率达到约10重量％。
干燥到含水率为约10重量％的植物性纤维材质材料，通过圆筒状内壳的出口42b和圆筒状外壳41的出41b从干燥机4排出。从干燥机4排出的植物性纤维材质材料通过与圆筒状外壳41的出口41b相对设置的输送管道5被输送到粉碎机6中。
如图5所示，输送管道5具有管道主体51和在管道主体51的内面形成的螺旋状***52，以及图中没有示出的对管道主体51进行驱动旋转的驱动装置。管道主体51旋转，螺旋状***52与管道主体51一起旋转，在该旋转的作用下，管道主体51内的植物性纤维材质材料处于与外界隔绝的状态下被输送。通过使植物性纤维材质材料与外界隔绝，可以防止被干燥到含水率为约10重量％的植物性纤维材质材料在输送过程中产生再次加湿。
如图6所示，粉碎机6具备箱体61，箱体61具有料斗61a、粉碎室61b和粉体排料室61c。粉碎室61b内设置有旋转板62。旋转板62的两面外周部分安装有沿圆周方向呈辐射状排列的多个冲击销63。在粉碎室61b的四周壁面上安装有沿圆周呈辐射状排列的多个冲击销64，多个冲击销64与多个冲击销63相互咬合。旋转板62的径向外侧设置有环状的网孔部件65。旋转板通过图中没有示出的马达进行驱动旋转。
通过输送管道5输送的植物性纤维材质材料，被投入到料斗61a，并且被输送至粉碎室61b的中央部位。旋转板62旋转，植物性纤维材质材料受到来自旋转板62的摩擦力作用，也进行旋转。由于旋转所产生的离心力作用，植物性纤维材质材料向径向的外侧方向移动。到达旋转板62外周部分的植物性纤维材质材料受到来自冲击销63、64的冲击力作用，被粉碎，形成植物性纤维材质粉体。通过对植物性纤维材质材料施加冲击力，产生热。(表面积/体积)值大的植物性纤维材质粉体在冲击生热的作用下，可以在短时间内进行脱水，使含水率达到4～10重量％。含水率为4～10重量％的植物性纤维材质粉体通过环状网孔部件65，流入到粉体排料室61c中。流入到粉体排料室61c中的植物性纤维材质粉体通过输送管道5被输送到分级机7中。
如图7所示，分级机7具有料斗71。直立的送风管道72a的上端部穿过料斗71的倾斜底壁，延伸到料斗71内。旋风吸尘装置73与料斗71相邻设置。从料斗71顶部延伸的送风管道72b与旋风吸尘装置73的上部呈切向连接。从旋风吸尘装置73顶部延伸的送风管道72c与过滤装置74连接。从过滤装置74延伸的送风管道72d与离心送风机75的吸入口连接。从离心送风机75的排出口延伸的送风管道72e与送风管道72a的下端连接。从料斗71下端延伸的管道76a与送风管道72a的下部连接。从旋风吸尘装置73下端延伸的管道76b与送风管道72a的下部连接。
从离心送风机75送出的空气，如图7中的实线箭头所示通过送风管道72e流入送风管道72a的下端部，沿着送风管道72a上升流入料斗71。沿料斗71内上升的空气从料斗71的顶部通过送风管道72b呈切线状流入旋风吸尘装置73的上部。流入到旋风吸尘装置73的空气在旋风吸尘装置73中旋转后，从旋风吸尘装置73的顶部通过送风管道72c流入过滤装置74。流入到过滤装置74的空气通过送风管道72d向离心送风机75回流。
通过输送管道5输送的植物性纤维材质粉体，如中空箭头所示进入到送风管道72a的下部。随流经送风管道72a的上升空气流一起流动。植物性纤维材质粉体在送风管道72a内上升，流入到料斗71中。由于在料斗71内，空气的流速降低，植物性纤维材质粉体所受的来自空气流的浮力降低。植物性纤维材质粉体中的粗大粒子，如点划线箭头所示，向料斗71的下部落下，通过管道76a向送风管道72a的下部回流。植物性纤维材质粉体中的微粒如中空箭头所示从料斗71的顶部通过送风管道72b流入到旋风吸尘装置73。
流入到旋风吸尘装置73的植物性纤维材质粉体的微粒与空气流一起旋转。在旋转所产生的离心力作用下，植物性纤维材质粉体中的中等大小的粗粒子，撞击旋风吸尘装置73的侧壁，如点划线箭头所示，沿侧壁落下。中等大小的粗粒子从旋风吸尘装置73的下部通过管道76b向送风管道72a的下部回流。植物性纤维材质粉体中的微小粒子，如中空箭头所示，从旋风吸尘装置73的顶部通过送风管道72c流入到过滤装置74中。
通过过滤装置74，捕捉植物性纤维材质粉体，只有空气通过送风管道72d向离心送风机75中回流。
通过料斗71和旋风吸尘装置73，分2阶段进行分级，并且通过把料斗71内上升空气流的流速、到达料斗71顶部的上升距离和旋风吸尘装置73的技术条件等设定到适当值，可以只把粒度为60～200目的植物性纤维材质粉体有效地捕捉在过滤装置74中。通过在与外界隔绝的环境内对含水率为4～10重量％的植物纤维材质粉体进行分级，可以防止在分级工序中植物性纤维材质粉体加湿。被捕捉在过滤装置74中的粒度为60～200目的含水率为4～10重量％的植物性纤维材质粉体通过输送管道5被输送至混合机8。
在混合机8中，把含水率为4～10重量％的植物性纤维材质粉体、淀粉粉体和胶质粉体的混合粉体以及水进行混合，或者是把含水率为4～10重量％的植物性纤维材质粉体2～17重量份和植物性粘结剂粉体1重量份混合，再把该混合物3～9重量份和水1重量份进行混合，形成适合于注射成型的植物性纤维材质成型材料。
上述植物性纤维材质成型材料具有适当的粘度和适当的流动性，可以确实地被注射成型机的螺杆输送，所以不必经过为提高螺杆输送能力而进行的造粒等预成型。因此，前述植物性纤维材质成型材料可以以粉体状态通过输送管道5而直接投入到注射成型机9中，通过注射成型进行最终成型得到植物性纤维材质成型体。植物性纤维材质成型材料在从注射成型机9的喷咀注射到模具中之前均为湿润粉体，没有所谓的流动性，但是在注射过程中流动，可以毫无间隙地填充到模具中。
把由注射成型机9的喷咀注射的植物性纤维材质成型材料的温度控制在60～130℃，优选控制在70～110℃。如果植物性纤维材质成型材料的温度不足60℃，则淀粉不会糊化，植物性纤维材质成型材料的流动性降低，会引起填充不足。最坏的结果也有可能导致植物性纤维材质成型材料不能从注射成型机9的喷咀处进行注射。如果植物性纤维材质成型材料的温度超过130℃，则从注射成型机9的喷咀处喷出的水蒸汽量增加，气体会滞留在模腔的端部，引起填充不足。如果植物性纤维材质成型材料的成型温度范围在70～110℃，则可以保证从注射成型机9的喷咀注射必要量的植物性纤维材质成型材料，并且在模腔端部没有气体滞留，所以可以从根本上防止填充不足的问题。
由于成型温度是60～130℃的低温，所以与一般成型温度为200～250℃的塑料成型相比，所需的加工能量较少。
由于不经过造粒等预成型工序，直接把植物性纤维材质成型材料投入到注射成型机9中，所以可以节约过去塑料成型材料中必需进行造粒的费用等预成型费用。
也可以不经过干燥机4，直接把经压榨机3脱水、含水率达到约35重量％的植物性纤维材质材料输送到粉碎机6中，进行粉碎干燥，得到含水率为10～20重量％的植物性纤维材质粉体。
还可以不通过蒸汽干燥机2、压榨机3、干燥机4，直接把料斗1内的含水率为40～50重量％的植物性纤维材质材料输送到粉碎机6中，进行粉碎干燥。得到含水率为10～20重量％的未经灭菌的植物性纤维材质粉体。当成型无需灭菌的植物性纤维材质成型体时，可以使用含水率为10～20重量％的未经灭菌处理的植物性纤维材质粉体。
使用具有料斗71、旋风吸尘装置73和过滤装置74的分级机7，可以有效地从含水率为10～20重量％的植物性纤维材质粉体中对粒度为60～200目的植物性纤维材质粉体进行分级。如果植物性纤维材质粉体的含水率超过20重量％，则由于粉体粒子的重量增加，通过料斗71和旋风吸尘装置73进行的2阶段分级的效率降低，会妨碍植物性纤维材质成型体的大量生产。
把多个粉碎机6’串联连接，如图8所示，粉碎机6’具有马达6a’，头部形成切刀的同时基部固定在马达6a’输出轴上并在圆周方向相互具有一定间隔的多个径向切刀6b’以及与径向切刀6b’稍微保持有间隙而设置，并且包围径向切刀6b’的网孔材料制的圆筒体6c’和容纳圆筒体6c’的外壳6d’，外壳6d’上形成有入口开口6e’和出口开口6f’。也可以从最前面的粉碎机6’开始，向着最后面的粉碎机6’依次减小形成圆筒体6c’的网孔材料的小直径孔的尺寸。
起动马达6a’，径向切刀6b’旋转，在圆筒体6c’内沿径向形成向外的空气流。通过入口开口6e’把经自然干燥的含水率为40～50重量％的植物性纤维材质材料投入到最前面的粉碎机6中，随着前述空气流的流动，植物性纤维材质材料向径向切刀6b’的头部移动，一面被在径向切刀6b’头部形成的切刀剪切，一面被挤入到形成圆筒体6c’网孔材料的小直径孔中进行磨碎并被剪切。磨碎并被剪切的植物性纤维材质材料，随着空气一起流动通过出口开口6f’从最前面的粉碎机6’流出，流入到下一个粉碎机6’中。通过依次减小形成圆筒体6c’的网孔材料的小孔径孔的尺寸，直至最后的粉碎机6’依次进行反复磨碎，可以获得粒度为60～200目的植物性纤维材质粉体。通过磨碎并被剪切过程中的发热和暴露在空气流中，可以使植物性纤维材质粉体的含水率降低到4～20重量％。
也可以用其它结构的粉碎机替代粉碎机6、6’。通过伴随粉碎产生的热对植物性纤维材质材料进行干燥。
实施例1：制造球形成型体
使用从料斗1至分级机7的装置，采用杉树的间伐木材调制粒度为60～200目，含水率为8重量％的植物性纤维材质粉体。把该植物性纤维材质粉体58重量份和植物性粘结剂粉体17重量份均匀混合，调制混合粉体，在该混合粉体中均匀地添加水25重量份进行加湿，用混合机8得到成型体原料。作为植物性粘结剂粉体，使用玉米淀粉97重量％、黄原胶2重量％和罗望子胶1重量％的混合物。
从注射成型机的原料料斗把上述成型体原料投入到注射料缸内后，按照常规方法，把成型体原料挤出到模具内制成直径为50mm、重量为72g的球形成型体。成型时的注射压力为103MPa、模具的合模压力为1700KN、脱模时间为75秒。
把该球形成型体埋在土壤中，12周后降解，无法通过目视进行确认。
实施例2：制造汤碗
使用从料斗1至分级机7的装置，采用竹子调制粒度为60～200目，含水率为5重量％的植物性纤维材质粉体。把该粉体63重量份和植物性粘结剂粉体20重量份均匀混合，调制混合粉末，在该混合粉末中均匀添加水17重量份进行加湿，用混合机8得到成型体原料。作为植物性粘结剂粉体，使用玉米淀粉98重量％和黄原胶2重量％的混合物。
从注射成型机的原料料斗把上述成型体原料投入到注射料缸内后，按照常规方法，把成型体原料挤出到模具内，制成重量为65g的汤碗。成型时的注射压力为83MPa、模具的合模压力为1250KN、脱模时间为45秒。
把该汤碗埋在土壤中，3周后降解，无法通过目视进行确认。
实施例3：制造垂饰坠(ペンダントトツプ)
使用从料斗1至分级机7的装置，采用草调制粒度为60～200目，含水率为7重量％的植物性纤维材质粉体。把该植物性纤维材质粉体73重量份和植物性粘结剂粉体14重量份均匀混合，调制混合粉末，在该混合粉末中均匀地添加水13重量份进行加湿，用混合机8得到成型体原料。作为植物性粘结剂粉体，使用马铃薯淀粉98重量％、黄原胶1重量％和罗望子胶1重量％的混合物。
从注射成型机的原料料斗把上述成型体原料投入到注射料缸内后，按照常规方法，把成型体原料挤出到具有5个模腔的星型模具内制成重量各为12g的垂饰坠。成型时的注射压力为83MPa、模具的合模压力为950KN、脱模时间为20秒。
把该垂饰坠埋在土壤中，2周后降解，无法通过目视进行确认。
实施例4：制造花盆
不通过蒸汽干燥机2、压榨机3、干燥机4，直接把料斗1内的含水率为40～50重量％的杉木大锯末和丝柏木刨屑的混合物输送到粉碎机6中进行粉碎干燥，调制含水率为10～20重量％的未经灭菌的植树物性纤维粉体。使用具有料斗71和旋风吸尘装置73和过滤装置74的分级机7，采用前述植物性纤维材质粉体，调制粒度为60～200目、含水率为13重量％的植物性纤维材质粉体。把该植物性纤维材质粉体69重量份和植物性粘结剂粉体11重量份均匀混合，调制混合粉末，在该混合粉末中均匀地加入水20重量份进行加湿，用混合机8得到成型体原料。作为植物性粘结剂粉体，使用小麦粉淀粉91重量％，黄原胶3重量％和罗望子胶6重量％的混合物。
从注射成型机的原料料斗把上述成型体原料投入到注射料缸内后，按照常规方法，把成型体原料挤出到模具内制成重量为162g的花盆(深度为143mm，直径为127mm)。成型时的注射压力为160MPa、模具的合模压力为2000KN、脱模时间为90秒。
把花盆埋在土壤中，10周后降解，无法通过目视进行确认。
实施例5：制造花盆
不通过蒸汽干燥机2、压榨机3、干燥机4、直接把料斗1内的含水率为40～50重量％的杉木大锯末和丝柏木刨屑的混合物输送到粉碎机6中进行粉碎干燥，调制含水率为10～20重量％的未经灭菌的植树物性纤维材质粉体。使用具有料斗71和旋风吸尘装置73和过滤装置74的分级机7，用前述植物性纤维材质粉体调制粒度为60～200目、含水率为13重量％的植物性纤维材质粉体。把该植物性纤维材质粉体65重量份和植物性粘结剂粉体12重量份均匀混合，调制混合粉末，在该混合粉末中均匀地加入水23重量份进行加湿，用混合机8得到成型体原料。作为植物性粘结剂粉体，单纯使用马铃薯淀粉粉体。
从注射成型机的原料料斗把上述成型体原料投入到注射料缸内后，按照常规方法，把成型体原料挤出到模具内制成重量为168g的花盆(深度为143mm，直径为127mm)。成型时的注射压力为160Mpa、模具的合模压力为2000KN、脱模时间为90秒。
把花盆埋在土壤中，10周后降解，无法通过目视进行确认。
实施例6：制造板材
不通过蒸汽干燥机2、压榨机3、干燥机4、直接把料斗内的含水率为40～50重量％的杉木大锯末和丝柏木刨屑的混合物输送到粉碎机6中进行粉碎干燥，调制含水率为10～20重量％的未经灭菌的植树物性纤维粉体。使用具有料斗71和旋风吸尘装置73和过滤装置74的分级机7，用前述植物性纤维材质粉体调制粒度为60～200目、含水率为8重量％的植物性纤维材质粉体。把该植物性纤维材质粉体62重量份和植物性粘结剂粉体15重量份均匀混合，调制混合粉末，在该混合粉末中均匀地加入水23重量份进行加湿，用混合机8得到成型体原料。作为植物性粘结剂粉体使用木薯淀粉94重量％，黄原胶2重量％和罗望子胶4重量％的混合物。
从注射成型机的原料料斗把上述成型体原料投入到注射料缸内后，按照常规方法，把成型体原料从安装在加热料缸头部的板材成型用模具挤出，得到重量为280g的板材(厚度为8mm，宽度为60mm，长度为500mm)。
把该板材埋在土壤中，2周后降解，无法通过目视进行确认。
产业上的实用性
本发明涉及的生物降解性纤维材质成型体的制造方法，适合用于制造在土壤中的分解时间短，对地球环境的影响较小，并可以大量生产的廉价生物降解性纤维材质成型体。

Claims (24)

1.生物降解性纤维材质成型体的制造方法，其特征是把植物性纤维材质粉体和作为淀粉粉体与胶质粉体的混合物的植物性粘结剂粉体混合，再把该混合物与水混合形成植物性纤维材质成型材料，然后再对该植物性纤维材质成型材料进行成型。
2.生物降解性纤维材质成型体的制造方法，其特征是把植物性纤维材质粉体2～17重量份和植物性粘结剂粉体1重量份混合，再把该混合物3～9重量份和水1重量份混合形成植物性纤维材质成型材料，然后对该植物性纤维材质成型材料进行成型。
3.根据权利要求2中所述的生物降解性纤维材质成型体的制造方法，其中，植物性粘结剂粉体是淀粉粉体。
4.根据权利要求2或3中所述的生物降解性纤维材质成型体的制造方法，其中，植物性粘结剂粉体是淀粉粉体和胶质粉体的混合物。
5.根据权利要求1或4中所述的生物降解性纤维材质成型体的制造方法，其中，胶质是水溶性多糖类。
6.根据权利要求5中所述的生物降解性纤维材质成型体的制造方法，其中，水溶性多糖类是从黄原胶、罗望子胶、茱萸烷胶、角叉菜胶、支链淀粉、愈创胶、剌槐豆胶、塔拉豆胶、果胶、海藻酸和琼脂中选择的1种或更多种物质。
7.根据权利要求5中所述的生物降解性纤维材质成型体的制造方法，其中，水溶性多糖类是从黄原胶和罗望子胶中选择的1种或2种。
8.根据权利要求1至7任意一项中所述的生物降解性纤维材质成型体的制造方法，其中，植物性纤维材质粉体的粒度为60～200目。
9.根据权利要求8中所述的生物降解性纤维材质成型体的制造方法，其中，植物性纤维材质粉体的含水率为4～20重量％。
10.根据权利要求9中所述的生物降解性纤维材质成型体的制造方法，其中，用150～180℃蒸汽对含水率为40～50重量％的植物性纤维材质材料进行清洗灭菌、加压脱水、加热干燥、施加冲击负荷进行粉碎，形成含水率为4～10重量％的植物性纤维材质粉体，在与外界隔绝的环境内把该植物性纤维材质粉体混入到上升的空气流中进行分级。接着引入到旋风吸尘装置中进行分级，得到粒度为60～200目、含水率为4～10重量％的植物性纤维材质粉体。
11.根据权利要求9中所述的生物降解性纤维材质成型体的制造方法，其中，用150～180℃蒸汽对含水率为40～50重量％的植物性纤维材质材料进行清洗灭菌、加压脱水、加热干燥、施加冲击负荷进行粉碎，形成含水率为10～20重量％的植物性纤维材质粉体，在与外界隔绝的环境内把该植物性纤维材质粉体混入到上升的空气流中进行分级。接着引入到旋风吸尘装置中进行分级，得到粒度为60～200目、含水率为10～20重量％的植物性纤维材质粉体。
12.根据权利要求9中所述的生物降解性纤维材质成型体的制造方法，其中，对含水率为40～50重量％的植物性纤维材质材料施加冲击负荷进行粉碎，形成含水率为10～20重量％的植物性纤维材质粉体，在与外界隔绝的环境内把该植物性纤维材质粉体混入到上升的空气流中进行分级，接着引入到旋风吸尘器中进行分级，得到粒度为60～200目、含水率为10～20重量％的植物性纤维材质粉体。
13.根据权利要求9中所述的生物降解性纤维材质成型体的制造方法，其中，对含水率为40～50重量％的植物性纤维材质材料进行磨碎，得到粒度为60～200目、含水率为4～20重量％的植物性纤维材质粉体。
14.根据权利要求1～13任意一项中所述的生物降解性纤维材质成型体的制造方法，其中，以60～130℃的温度对植物性纤维材质成型材料进行成型。
15.根据权利要求1～14任意一项中所述的生物降解性纤维材质成型体的制造方法，其中，无需对植物性纤维材质成型材料进行预成型，可以直接进行最终成型。
16.生物降解性纤维材质成型材料，其特征为，它是植物性纤维材质粉体和作为淀粉粉体与胶质粉体的混合物的植物性粘结剂粉体以及水的混合物。
17.生物降解性纤维材质成型材料，它是植物性纤维材质粉体和植物性粘结剂粉体及水的混合物，其中，植物性粘结剂粉体的重量是植物性纤维材质粉体重量的1/7～1/2，水的混合量是混合物总重量的10～25％。
18.根据权利要求17中所述的生物降解性纤维材质成型材料，其中，植物性粘结剂粉体是淀粉粉体。
19.根据权利要求17或18中所述的生物降解性纤维材质成型材料，其中，植物性粘结剂粉体是淀粉粉体和胶质粉体的混合物。
20.根据权利要求16或19中所述的生物降解性纤维材质成型材料，其中，胶质是水溶性多糖类。
21.根据权利要求20中所述的生物降解性纤维材质成型材料，其中，水溶性多糖类是从黄原胶、罗望子胶、茱萸烷胶、角叉菜胶、支链淀粉、愈创胶、剌槐豆胶、塔拉豆胶、果胶、海藻酸和琼脂中选择的1种或更多种物质。
22.根据权利要求20中所述的生物降解性纤维材质成型材料，其中，水溶性多糖类是从黄原胶和罗望子胶中选择的1种或2种。
23.根据权利要求16至22任意一项中所述的生物降解性纤维材质成型材料，其中，植物性纤维材质粉体的粒度为60～200目。
24.根据权利要求23中所述的生物降解性纤维材质成型材料，其中，植物性纤维材质粉体的含水率是4～20重量％。
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