本发明涉及非纸性环保盘、板材料及其制造方法。该方法是利用天然植物的有机纤维为成形材料;将该有机纤维截断与碎散,使之呈不规则及乱向分布状的短纤维堆积后,将之投入淀粉堆内,经过充分、均匀的搅拌,并配合淀粉的糊化处理,使有机纤维与糊化淀粉按等比或特定倍比混合为胶稠状混合物;以模具将该胶稠状混合物进行定型,压制成盘、碗、板、块等物型个体后,经过干燥、凝固处理,即可使短纤维与淀粉的凝结聚合,成为具有基础强度的盘、板等状材料,而且该材料具有可腐蚀分解的有机物质特性,适用于制造用完即弃的制品而不影响环保。 一般食用的盘(如免洗餐盘、碗等)或非食用品(如壁纸、壁板等),传统上多数是采用保丽龙(expandable polystyrene)材质制成各种不同物体仿型作为取代品;因保丽龙价廉,用后丢弃,可避免疾病传染,因而以往在餐厅或食品的包装上运用范围极为广泛。但保丽龙在大量被丢弃后,因其物性无法经细菌分解,而造成不断的堆积,严重影响整个生态的平衡,渐渐受到世人的关注。因之,以可分解的有机物料为原料,不致造成废弃堆积为要求的纸质盘、板材料,在近年内大为风行,有逐渐取代上述的保丽龙材质的趋势。纸质制品在用完丢弃后,虽也有可分解的优点,但是有以下有关其制造时所间接产生的有深远、严重,而不可忽视的影响的缺点:
一、纸质制品所使用的原料取自树材,因而在大量采用时,势必造成森林受到加速的砍伐,造成自然生态无法平衡及和臭氧层将逐渐被严重破坏的影响,虽非立即可见,但若作长远的考虑,也是相当值得世人忧心的。
二、纸制品在由树材制造到完成地过程极为繁复,且涉及到漂白、熟煮、染色等多道处理工序,其间所产生的工业废水所造成的二次公害,不得不立即加以重视。
三、根据自然学者的统计,目前森林因受到大量的砍伐,而与续接长成的树木数量,根本无法平衡,全球的森林正面临极速递减与流失的状况。其除将造成如前述的生态与臭氧层的破坏以外,还因树木数量快速减少,取之不易,价格逐年高涨,导致纸制品的成本也相应的逐年升高。目前,基于环保因素而采用的纸制品,日后势必将因成本高涨,而丧失其目前因价廉而尚可适于配合卫生要求,在使用后将之丢弃的优势。这点,由年来木质材料价格倍增的趋势,可以理解纸制品将不可能保持廉价。
本发明人(同申请人)深刻体察上述情况,认为若能以一般性的废弃材料代替树材,将有废物利用的积极意义,因而启发以非纸性材料构思本发明,经多次实验而完成本发明;发明人认为本发明在裨益产业及造福世人方面有实际价值。
本发明的目的在于提供一种非纸性环保盘,其特征在于:盘体主要取材具明显条状分束纤维的天然植物,并经截断、碎散并配合淀粉的糊化处理,通过模具定型,压制成的盘。
本发明的又一目的在于提供非纸性环保盘的制造方法,该方法包括:将天然植物内含的有机纤维截断成为短纤维状并作碎散处理,使呈不规则及乱向分布状堆积后,再将该截短的纤维投入淀粉堆内,作充分、均匀的搅拌,并配合淀粉的糊化处理,使两者按等比或特定倍比混合为胶稠状混合物,再以模具压制成盘体,经过干燥、凝固等处理,使短纤维与淀粉凝结聚合。
本发明的另一目的在于提供一种非纸性板材,其特征在于:材料主要取自具明显条状分束纤维的天然植物,经截断、碎散并配合淀粉的糊化处理,通过模具定型,压制成的板材。
本发明再一目的在于提供一种非纸性板材的制造方法,该方法包括:将天然植物内含的有机纤维截断成为短纤维状及作碎散处理,使呈不规则及乱向分布状堆积后,再将该截短的纤维投入淀粉堆内,作充分、均匀的搅拌,并配合淀粉的糊化处理,使两者按等比或特定倍比混合为胶稠状混合物,再以模具压制成板,经过干燥、凝固等处理,使短纤维与淀粉凝结聚合。
本发明提供的非纸性环保盘、板材,因取材自天然植物的纤维及淀粉,均属于有机物质,使用后丢弃,日久也自然腐蚀、分解,不致造成废料的永远堆积;特别在其制造过程中不致有废水、废气等二次污染源的产生,因之特别符合环保的要求,适合作为用完丢弃的食用盘、碗和饭盒等材料,或非食用壁饰、包装等材料,有助于全球生态环境的维护。
本发明提供的非纸性环保盘、板材料的造方法,因取材条件只是内含直条状纤维的天然植物,因之可以使用一般废弃的植物(如稻草、甘蔗渣、牧草等),这不仅具有废物利用与消化部分垃圾堆积的积极性意义,而且取材方便,成本低廉,使所制成品价格低廉,适合用作一般用完丢弃的卫生盘、碗和饭盒等器皿。
图1是本发明制造流程的方块示意图。
图2是本发明制造成品的立体图例。
图2-A是本发明成品的厚度剖面说明图。
图3是本发明成品成形操作说明图。
现配合附图,详细说明本发明。
首先,请参阅图1。如该图所示,本发明制造方法的流程包括下列步骤:
一、取材:本发明所使用的材料有两种,一种是天然植物中具有条状纤维明显分束,易于碎散者;该取材的植物特别是一般低经济价值的草本植物,如牧草等;或是一般农作物使用后的废弃部分,如稻草、甘蔗渣等,其作用在于降低原料成本,并作纤维性废料的有效运用,再生其经济价值。另一种材料则为一般的淀粉。
二、截断:截取天然植物的束状长条纤维较为明显分束的茎、叶段部分,并将之截断,使成为约在50mm以下的段长。
三、碎散:将经过截断的茎、叶部分快速搓打或搅打,使其段内的细条纤维分条,并使短纤维呈乱向、不规则的分布堆积。
四、将短纤维投入淀粉堆内进行混合,然后加水使淀粉糊化,并连续搅拌使短纤维与呈糊状的淀粉充分均匀混合,而呈胶稠的团状混合物;此阶段的作法也可以先将淀粉加水使之糊化,再将短纤维投入淀粉堆内混合,使达到胶稠团状混合物的相同加工目的(即图1所示的第1或第2项流程)。其中,选用淀粉与天然植物纤维的理由是基于一般淀粉中大约含有百分之二十的直链淀粉;而该直链淀粉在与天然纤维混合时,极易产生相互结合作用,使其结合的牢度增加。而有关此一阶段的混合加工,所使用的短纤维与淀粉的混合比,是视后阶段成品成型的厚度、面积与强度的不同需求,而配置混合的比例,例如等比(1∶1)或倍比等。例举说明如下:
(一)在一般食用碗、盘的厚度约在1-2mm的条件下,纤维与淀粉混合之比,约为等比。
(二)在食用碗、盘之厚度大于1-2mm的条件下,因厚度增加,短纤维于淀粉层内作强度支撑的依赖程度降低,故可减低短纤维的用量,使短纤维与淀粉混合之比,成为倍比,如1(短纤维)∶1.5(淀粉)。
(三)在食用碗、盘的厚度小于1-2mm的条件下,因厚度减小,短纤维于淀粉层内作强度支撑的依赖程度增加,故需增加短纤维的用量,使淀粉与短纤维混合之比,成为倍比,如1.5(短纤维)∶1(淀粉)。
五、模具定型:将该胶稠的团状混合物投入压制模具2的内侧,经压制定型,使成依模具内模形状成形的盘、碗、板、块等物型3后(如图3所示)。
六、干燥处理:其作用在使淀粉及纤维内所含的水分蒸发,使成形制品的混合物凝固,而成最终成品;此时(以下说明及标号是按图2、图2-A及图3所示),短纤维21于淀粉22层内侧作乱向分布,并与之凝结聚合,通过短纤维21短截段体的强度及经淀粉22的胶糊处理前,纤维21在叠接时因表面毛束相互纠结,所形成平面方向的网形结合张力,使因纤维21硬挺效果增大,形成由纤维铺散分布,作为淀粉22厚度方向的强度支撑,使制成的盘、碗、板或块状等物型3具有成形的基础支撑力,可有效的代替同类而不同材质的其他物品(如保丽龙或纸制品)。而依上述流程所制成的物型3用具,一来由于主要纤维原料的取得,几可说是废物利用,价格极为低廉,再加上制造过程简易、快速,加工层面少,制作方便、快速,而具有价廉的竞争优势,可以取代传统的纸制同类品。再之,因该物型3内含的材料,仅有短纤维21及淀粉22,两者均属于有机物质,在丢弃后可自然分解,完全符合全球环保的要求,具有实际的经济效益与自然生态维护的积极性意义与价值,诚为本发明的最重要特点。
综上所述,本发明为取代传统保丽龙或纸制盘、碗、各种板、块等类材料的创新,具有全面化革新的积极意义,对材料产业有绝佳的助益。