用于在固体纤维素泡沫中形成压印区域的方法与流程

本发明涉及用于在固体纤维素泡沫中形成至少一个压印区域的方法。本发明进一步涉及一种包含至少一个压印区域的固体纤维素泡沫以及所述固体纤维素泡沫的用途。

背景技术：

1、几乎所有消费品都需要防护包装，以在储存和运输期间为物品提供缓冲。已经认识到，根据待防护的物品的物理性质以及与其应用相关的所需防护程度，存在用于包装和缓冲各种物品的多种解决方案。这些防护包装材料的实例是用于包装的聚合物泡沫材料，例如聚氨酯泡沫（pu）、聚乙烯泡沫（pe）、发泡聚苯乙烯（eps）或发泡聚丙烯（epp）。用于此类型的用途的多孔材料必须稳定、低重量且易于制造。由于人们日益认识到使用可再生材料的必要性，因此非常有动机用来自可再生资源的聚合物替代石油基聚合物。

2、寻找来自可再生来源的泡沫材料存在许多挑战。与已经建立的来自石油基来源的泡沫相比，许多生物基泡沫的生产成本较高且机械性能较低。为了成为优先于石油基防护材料的首选，生物基防护材料需要具有与石油基防护材料相同的特性和性质。

3、生物基泡沫的低重量和良好的冲击吸收性是关键特性的实例。此外，将生物基泡沫的形状和形式定制为待防护的物品的形状和形式的能力至关重要。纤维素作为地球上最丰富的可再生天然聚合物，鉴于其结晶结构以及在工业规模上用于制备大体积的方法的可用性，已显示出特殊潜力。

4、模切通常用于转化(convert，加工)常规聚合物泡沫，以在泡沫中产生形状和图案。然而，已经证实难以通过模切转化刚性纤维素泡沫，因为该过程典型地还会导致经受模切的区域周围的泡沫发生不可逆的高度减小，而由于缓冲能力的损失，这典型地是不期望的。作为模切的替代方案，可通过切割分别使泡沫层成形，并随后例如通过粘合将其组装成最终产品。然而，这需要若干过程步骤，并且由于泡沫被切除并丢弃，还涉及材料废物。

5、因此，仍然需要天然、生物基、可再循环且易于转化以用作包装材料的防护和缓冲材料。必须可容易地调整包装材料以用作用于各种尺寸和形状的产品的包装，同时保持防护和缓冲性质。

技术实现思路

1、本发明的一个目的是提供一种固体纤维素泡沫，其是可再循环且由可再生来源制成的，并且其消除或减轻现有技术材料的至少一些缺点。

2、本发明的另一个目的是提供一种用于使固体纤维素泡沫成形的方法，使得其可容纳各种产品，同时保持其防护和缓冲性质。

3、上述目的以及本领域技术人员根据本公开内容将认识到的其他目的通过本公开内容的各个方面来实现。

4、根据第一方面，本发明涉及一种用于在固体纤维素泡沫中形成至少一个压印区域的方法，所述方法包括以下步骤：

5、a) 提供固体纤维素泡沫；

6、b) 至少向固体纤维素泡沫的待形成所述至少一个压印区域的区域施加水分，以便为固体纤维素泡沫提供至少一个润湿区域；

7、c) 将至少一个形成工具压(pressing，压制，按压)到固体纤维素泡沫上的所述至少一个润湿区域中，使得在固体纤维素泡沫中形成至少一个压印区域；以及

8、d) 干燥固体纤维素泡沫。

9、令人惊讶地发现，通过在将至少一个形成工具压到固体纤维素泡沫中之前润湿所述泡沫，可将形状压印到泡沫中。所施加的水分使固体纤维素泡沫部分地崩解/溶解并软化，并且固体纤维素泡沫将容易地被压到其中的形成工具变形。压印区域的形状将对应于形成工具的形状。通过选择形成工具的形状，可控制压印区域的形状，从而能够实现通用的形成方法。围绕压印区域的固体纤维素泡沫的区域将为泡沫提供缓冲，使得保持防护性质。

10、相反，如果在预先未施加水分的情况下将形成工具压到固体纤维素泡沫中，则泡沫将变形，但一旦移除形成工具，泡沫将在一定程度上恢复其原始形状。相较之下，由于润湿泡沫中的泡沫结构的永久变形，即使在移除形成工具时，通过根据第一方面的方法形成的压印区域也将保持其形状。

11、根据第一方面的方法的另一优点在于，在所施加的水分干燥之后，压印区域将具有光滑的外表面。这为泡沫提供美观、均匀的外观。在干燥期间，将在外表面的润湿区域上形成致密化层，使得润湿区域中的压印区域的外表面将包含致密化层，所述致密化层改善固体纤维素泡沫的压印区域的防护性质和机械性质，使得使其更抗损坏。例如，当待防护的物体具有尖锐边缘时，这一点特别重要，否则所述尖锐边缘可穿透固体纤维素泡沫的芯的开孔结构。

12、根据第二方面，本发明涉及一种包含至少一个压印区域的固体纤维素泡沫，其中压印区域中的固体纤维素泡沫的外表面包含致密化层。第二方面的固体纤维素泡沫可通过根据第一方面的方法获得。通过根据第一方面的方法形成压印区域，压印区域中的泡沫永久变形为形成工具的形状。在所述方法期间，压印区域中的泡沫进一步部分地溶解，这使其结构相较于所提供的固体纤维素泡沫发生改变。压印区域中的泡沫的表面光滑且均质，并且由于润湿之后进行干燥而提供有致密化外层，所述致密化外层改善其机械性质。

13、固体纤维素泡沫由可再生资源制成并且可重新分散在水中，因而在常规纸再循环流程中可再循环。

14、根据第二方面的固体纤维素泡沫特别适合在各种防护包装应用中用作包装材料，其中所形成的压印区域对应于待防护的产品。固体纤维素泡沫还可用作建筑材料、或用作隔热材料或隔音材料。固体纤维素泡沫还可用作水培植物生长介质。

15、根据第三方面，本发明涉及根据第二方面的或可通过根据第一方面的方法获得的固体纤维素泡沫作为包装材料、建筑材料、隔热材料、隔音材料或作为水培植物生长介质的用途。

16、本发明的纤维素泡沫优选地包含基于泡沫中的固体内容物的总重量计在71至95wt%的范围内的纤维素纤维、基于泡沫中的固体内容物的总重量计在4 至24 wt%的范围内的水溶性增稠剂以及至少两种表面活性剂。

1.用于在固体纤维素泡沫中形成至少一个压印区域的方法，所述方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其中在步骤a)中提供的固体纤维素泡沫包含基于固体纤维素泡沫的总干重在71至95 wt%的范围内的纤维素纤维。

3.根据权利要求1或2中任一项所述的方法，其中在步骤a)中提供的固体纤维素泡沫包含基于固体纤维素泡沫的总干重在71至95 wt%的范围内的纤维素纤维、基于固体纤维素泡沫的总干重在4至24 wt%的范围内的水溶性增稠剂以及至少两种表面活性剂。

4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中在步骤a)中提供的固体纤维素泡沫具有在10至80 kg/m3的范围内的密度。

5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中在步骤a)中提供的固体纤维素泡沫在至少一个外表面上包含致密化层。

6.根据权利要求5所述的方法，其中所述至少一个压印区域形成在固体纤维素泡沫的包含致密化层的外表面上。

7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中步骤b)涉及向固体纤维素泡沫施加水或水溶液。

8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述至少一个润湿区域中的泡沫的水分含量基于所述至少一个润湿区域中的泡沫的总重量在20至85 wt%的范围内。

9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中在压之前和/或与压同时施加水分。

10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中水分通过形成工具提供。

11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中在压步骤期间加热固体纤维素泡沫。

12.根据权利要求11所述的方法，其中通过使用加热的形成工具来提供加热。

13.根据权利要求11或12中任一项所述的方法，其中通过使用加热的水分来提供加热。

14.固体纤维素泡沫，包含至少一个压印区域，其中压印区域中的固体纤维素泡沫的外表面包含致密化层。

15.根据权利要求14所述的固体纤维素泡沫，其中固体纤维素泡沫包含基于固体纤维素泡沫的总干重在71至95 wt%的范围内的纤维素纤维。

16.根据权利要求14或15中任一项所述的固体纤维素泡沫，其中固体纤维素泡沫包含基于固体纤维素泡沫的总干重在71至95 wt%的范围内的纤维素纤维、基于固体纤维素泡沫的总干重在4至24 wt%的范围内的水溶性增稠剂以及至少两种表面活性剂。

17.根据权利要求14至16中任一项所述的固体纤维素泡沫，其中固体纤维素泡沫具有在10至80 kg/m3的范围内的密度。

18.根据权利要求14至17中任一项所述的固体纤维素泡沫或可通过根据权利要求1至13中任一项所述的方法获得的固体纤维素泡沫作为包装材料、建筑材料、隔热材料、隔音材料或水培植物生长介质的用途。