第四章 試驗(yàn)方法
4.1 試驗(yàn)儀器：
烤箱----CKF-10R，～220V/50Hz
溫度范圍：100～400℃，時(shí)間范圍：0～60min
燒杯、玻璃棒、模具、電子天平
4.2 試驗(yàn)原料
紙漿、玉米淀粉、混合發(fā)泡劑、輔助發(fā)泡劑、合成樹(shù)脂、防腐劑、發(fā)泡劑、水、成核劑、助劑。
紙漿---由生產(chǎn)紙漿模塑制品廠家取回的原漿，由廢紙箱、廢報(bào)紙等制成.
玉米淀粉---在試驗(yàn)中作粘合劑。
混合發(fā)泡劑---既可以起到發(fā)泡的作用，又可以起到一定的交聯(lián)作用。
輔助發(fā)泡劑---起到輔助發(fā)泡的作用。
成核劑---起氣泡的成核作用。
合成樹(shù)脂---和玉米淀粉一起用作粘合劑。其成膜性好，可以防止氣泡逸出，對(duì)水蒸氣和許多氣體有高度的不透過(guò)性。
助劑---用作粘合劑的增塑劑.
防腐劑---即能與發(fā)泡劑反應(yīng)形成氣泡，又能起到防腐的作用。
4.3 試驗(yàn)內(nèi)容:
試驗(yàn)一
試驗(yàn)配料：
名 稱
用 量
名 稱
用 量
紙 漿
100g
溫 度
130～160℃
玉米淀粉
40g
時(shí) 間
60min
混合發(fā)泡劑
4g
說(shuō)明：本試驗(yàn) 所用淀粉為糊化淀粉；紙漿為含有大量水分的稀紙漿。
試驗(yàn)過(guò)程：將紙漿與淀粉、發(fā)泡劑充分混合，揉30min，做成餅狀試樣，放入130℃烤箱中烘烤，30min后，將溫度升至160℃。
試驗(yàn)現(xiàn)象：烘烤30min后，試樣無(wú)發(fā)泡現(xiàn)象；溫度升高，繼續(xù)烘烤，亦無(wú)發(fā)泡現(xiàn)象。
試驗(yàn)結(jié)果：取出試樣觀察，試樣體積無(wú)明顯變化，無(wú)氣泡產(chǎn)生。
分析原因：第一，可能是淀粉含量過(guò)低，粘度低，使氣泡無(wú)法形成；第二，亦可能是初始溫度低，使氣泡無(wú)法形成；第三，發(fā)泡劑一所含的發(fā)泡成份不足。
改進(jìn)方法：第一，增大淀粉用量；第二，提高烤箱溫度；第三，替換該試驗(yàn)用發(fā)泡劑，使用另外一種發(fā)泡劑。
試驗(yàn)二
試驗(yàn)配料：
名 稱
用 量
名 稱
用 量
紙 漿
100g
溫 度
140℃
玉米淀粉
50g
時(shí) 間
60min
發(fā)泡劑
2g
說(shuō)明：實(shí)驗(yàn)所用玉米淀粉為糊化淀粉；紙漿為含有大量水分的稀紙漿。
試驗(yàn)過(guò)程：將紙漿與淀粉、發(fā)泡劑充分混合，揉30min，做成餅狀試樣，放入140℃烤箱中烘烤，烘烤60min后。
試驗(yàn)現(xiàn)象：隨著烘烤時(shí)間的延長(zhǎng)，試樣表面干燥。
試驗(yàn)結(jié)果：取出試樣觀察，無(wú)氣泡產(chǎn)生
原因分析：第一，可能是淀粉含量過(guò)低，黏度低，使氣泡無(wú)法形成；第二，亦可能是初始溫度低，使氣泡無(wú)法形成；第三，發(fā)泡劑用量少。
改進(jìn)方法：第一，考慮繼續(xù)增大淀粉含量，同時(shí)慮去紙漿中的水分，降低紙漿的含水量，以提高淀粉含量的百分比。第二，繼續(xù)升高溫度；第三，增大發(fā)泡劑的用量。$分頁(yè)符$
試驗(yàn)三
試驗(yàn)配料：
名 稱
用 量
名 稱
用 量
紙 漿
100g
溫 度
150～200℃
玉米淀粉
120g
時(shí) 間
80min
發(fā)泡劑
5g
試驗(yàn)過(guò)程：將紙漿與淀粉、發(fā)泡劑充分混合，揉30min，做成餅狀試樣，放入150℃烤箱中烘烤，50min后，將溫度升至200℃。
試驗(yàn)現(xiàn)象：肉眼看不出試樣體積變化，掰開(kāi)試樣，發(fā)向內(nèi)部有很小的蜂窩狀的氣孔，試樣表面已經(jīng)完全干燥，內(nèi)部干躁不好。
試驗(yàn)結(jié)果：試樣內(nèi)部有微量氣泡，但不明顯。
原因分析：淀粉黏度低。而且，隨著溫度的升高，淀粉的黏度會(huì)降低。在高溫烘烤下，試樣表面很快干燥、變硬，內(nèi)部即使有氣泡形成，由于試樣表面過(guò)硬，導(dǎo)致氣泡無(wú)法發(fā)出。
改進(jìn)方法：將粘合劑玉米淀粉改為合成樹(shù)脂溶液。
試驗(yàn)四
試驗(yàn)配料：
名 稱
用 量
名 稱
用 量
紙 漿
50g
水
300g
合成樹(shù)脂液
25g
溫 度
190～150℃
發(fā)泡劑
5g
時(shí) 間
90min
助劑
2.5g
說(shuō)明：合成樹(shù)脂溶液濃度為10%（以下試驗(yàn)用到的合成樹(shù)脂液均為此濃度的溶液）。
試驗(yàn)過(guò)程：將制漿濾干，放入大燒杯中，加入50g水?dāng)嚢瑁瑢⒑铣蓸?shù)脂溶液放入燒杯中，加入250g水，水浴加熱30min，其間不停的攪拌，使物料充分混合。待冷卻后，加入發(fā)泡劑和助劑，攪拌均勻，放入模具中。在190℃烤箱中加熱。
試驗(yàn)現(xiàn)象：20min后，試樣明顯膨脹，發(fā)泡明顯，不斷有起泡產(chǎn)生，但是隨著加熱的進(jìn)行，氣泡不斷從試樣表面逸出，導(dǎo)致試樣表面塌陷。40min后將溫度降至150℃，繼續(xù)加熱，再無(wú)氣泡產(chǎn)生，放置24小時(shí)，試樣完全塌陷，發(fā)現(xiàn)干燥部分有霉點(diǎn)。
試驗(yàn)結(jié)果：過(guò)程中有氣泡產(chǎn)生，但是最終試樣中沒(méi)有氣泡。
原因分析：隨著溫度的升高，合成樹(shù)脂溶液粘性增大，不易成型，導(dǎo)致氣泡逸出；所制試樣水分含量過(guò)高，形成的氣泡較大，導(dǎo)致氣泡壁過(guò)?。桓稍锼俣嚷?，易形成霉點(diǎn)。
改進(jìn)方法：改變粘合劑的黏度，使之介于糊化玉米淀粉和合成樹(shù)脂之間，可加入成核劑；減少水的用量；適當(dāng)?shù)販p少發(fā)泡劑用量并加入酸；加入防腐劑。
試驗(yàn)五
試驗(yàn)配料：
名 稱
用 量
名 稱
用 量
紙 漿
50g
防腐劑
2.5g
合成樹(shù)脂液
25g
水
250g
發(fā)泡劑
4g
溫 度
140～150℃
助劑
2.5g
時(shí) 間
70min
成核劑
1g
試驗(yàn)過(guò)程：將紙漿，合成樹(shù)脂溶液與水混合，水浴加熱，邊加熱邊攪拌，使其混合均勻，加入酸、助劑，待冷卻后，加入發(fā)泡劑、成核劑，攪拌均勻，將試樣放入140℃烤箱中烘烤20min后，溫度升至150℃。
試驗(yàn)現(xiàn)象：10min后，開(kāi)始有明顯發(fā)泡，試樣體積膨脹。20min后，試樣表面開(kāi)始塌陷，此時(shí)升高溫度，體積有膨脹，但是不明顯。繼續(xù)加熱干燥。試驗(yàn)結(jié)束，試樣表面塌陷。
試驗(yàn)結(jié)果：過(guò)程中有發(fā)泡，但最終發(fā)泡結(jié)果不明顯。
原因分析：隨著溫度的升高，合成樹(shù)脂溶液粘性增大，不易成型，導(dǎo)致氣泡逸出,不能通過(guò)加入成核劑達(dá)到留住氣泡的目的；水分含量過(guò)高；
改進(jìn)方法:改變粘合劑的成分，試采用在合成樹(shù)脂溶液作為粘結(jié)劑的基礎(chǔ)上加入玉米淀粉，使其在高溫下成型；減少水的用量；改選用混合發(fā)泡劑，并增大其用量。
試驗(yàn)六
試驗(yàn)配料：
名 稱
用 量
名 稱
用 量
紙 漿
25g
防腐劑
0.5g
合成樹(shù)脂液
10g
水
20g
混合發(fā)泡劑
5g
溫 度
120～150℃
玉米淀粉
5g
時(shí) 間
60min
試驗(yàn)過(guò)程：將紙漿、玉米淀粉、發(fā)泡劑與水充分混合，揉勻，放置30min，然后加入合成樹(shù)脂溶液，攪拌均勻，最后加入酸，攪拌，并將其放入模具中，放入120℃烤箱中進(jìn)行烘烤，20min后，溫度升高到140℃，30min后，溫度升高到150℃。
試驗(yàn)現(xiàn)象：將試樣放入烤箱中，5min后開(kāi)始明顯發(fā)泡，15min后，試樣體積膨脹到最大值，20min后，試樣表面開(kāi)始塌陷，此時(shí)，升高溫度至140℃，試樣無(wú)明顯變化，30min后，升溫至150℃，亦無(wú)明顯變化。
試驗(yàn)結(jié)果：試樣內(nèi)部有氣泡，但試樣塌陷程度過(guò)大；干燥情況良好。
分析原因：表面塌陷現(xiàn)象，考慮原因可能是因?yàn)樵嚇痈稍镙^慢，氣泡形成過(guò)程中會(huì)流失，因?yàn)榇藭r(shí)，試樣尚未成型，體積會(huì)隨著氣泡的增減而發(fā)生變化。
改進(jìn)方法：升高溫度，使試樣表面快速干燥成型，這樣，即使氣泡會(huì)流失，試樣體積也不會(huì)發(fā)生太大的變化；為了增大發(fā)泡量，可在紙漿中加入少量輔助發(fā)泡劑。$分頁(yè)符$
試驗(yàn)七
試驗(yàn)配料：
名 稱
用 量
名 稱
用 量
紙 漿
25g
防腐劑
0.5g
合成樹(shù)脂液
10g
水
25g
混合發(fā)泡劑
5g
溫 度
190～140℃
玉米淀粉
5g
時(shí) 間
90min
輔助發(fā)泡劑
0.1g
試驗(yàn)過(guò)程：在紙漿中加入淀粉、發(fā)泡劑、輔助發(fā)泡劑和水充分混合，揉勻，放置30min，然后加入酸、合成樹(shù)脂溶液，攪拌均勻，并將其放入模具中，放入190℃烤箱中進(jìn)行烘烤，20min后，溫度降到140℃，繼續(xù)烘烤。
試驗(yàn)現(xiàn)象：將試樣放入烤箱中，5min后開(kāi)始明顯發(fā)泡，15min后，試樣體積膨脹到最大值，約為原來(lái)的1.5倍。20min后，試樣表面出現(xiàn)輕微塌陷，此時(shí)，溫度降至140℃，繼續(xù)烘烤，試樣體積有微小變化，變小，取出試樣，放置36h，試樣的干燥度約為80%。
試驗(yàn)結(jié)果：出現(xiàn)明顯氣泡，肉眼可見(jiàn)到氣泡孔，但試樣上表面較硬。
結(jié)果分析：這次試驗(yàn)基本達(dá)到了預(yù)期效果，試樣表面塌陷，考慮原因有兩方面：一方面是因?yàn)闅怏w有少量的流失，另一方面是因?yàn)闊崦浝淇s的緣故，造成試樣表面塌陷，但這些都是無(wú)法避免的。試樣上表面較硬，可能是因?yàn)楸砻娓稍镞^(guò)快，并且直接與烤箱空氣接觸造成的，可以在紙漿中加入少量助劑提高它的柔軟度，也可將模具上方加蓋，避免試樣上表面與烤箱空氣直接接觸。
改進(jìn)方法：適當(dāng)減少玉米淀粉用量；試樣中加入能緩和試樣硬度的助劑。
試驗(yàn)八
試驗(yàn)配料：
名 稱
用 量
名 稱
用 量
紙 漿
50g
防腐劑
1.0g
合成樹(shù)脂液
20g
水
40g
混合發(fā)泡劑
10g
溫 度
190～140℃
玉米淀粉
8g
時(shí) 間
60min
輔助發(fā)泡劑
0.2g
4．4 試驗(yàn)分析
本課題為試驗(yàn)類(lèi)，雖有資料顯示紙漿模塑制品發(fā)泡在國(guó)內(nèi)外已有研究機(jī)構(gòu)研究成功，但目前尚未投入市場(chǎng)，發(fā)泡方法亦無(wú)資料可查。因此，我們研究這個(gè)課題，主要通過(guò)自己摸索，找出紙漿模塑制品發(fā)泡的方法，提出自己的試驗(yàn)方案。紙漿模塑制品發(fā)泡，考慮到環(huán)保，首先要正確選用粘結(jié)劑，淀粉作為一種天然高分子材料在降解材料中扮演了非常重要的角色。淀粉在各種環(huán)境中都具備完全的生物降解能力；淀粉分子降解或灰化后，生成二氧化碳和水，不對(duì)土壤和空氣造成毒害。同時(shí)，淀粉可以發(fā)酵，因此，本試驗(yàn)初步選擇淀粉為粘合劑，但是，實(shí)驗(yàn)證明，只采用淀粉作為粘合劑與紙漿混合，因淀粉在高溫下干燥過(guò)快，其粘性會(huì)隨著溫度升高很快的降低，這樣，即使在加熱過(guò)程中，紙漿內(nèi)部形成氣泡，也會(huì)因淀粉和紙漿混合物的快速干燥使之不能發(fā)出，使式樣體積無(wú)明顯變化。經(jīng)過(guò)大量的試驗(yàn)，找到了一種合成樹(shù)脂，它具備隨著溫度升高，表面不會(huì)干燥過(guò)快，且粘性不會(huì)迅速降低的性能。但是，僅合成樹(shù)脂不能使紙漿達(dá)到發(fā)泡的效果，這是因?yàn)楹铣蓸?shù)脂與紙漿的混合物干燥后硬度不夠的原因，因此，本試驗(yàn)中，在紙漿中加入合成樹(shù)脂的前提下，在加入玉米淀粉，使之既有足夠的粘性，又有一定的硬度。但合成樹(shù)脂和玉米淀粉的用量使關(guān)鍵問(wèn)題，這只能通過(guò)不斷的試驗(yàn)摸索，找到它們之間的最佳配比。第二，發(fā)泡劑的選擇是關(guān)鍵。本試驗(yàn)選擇的時(shí)化學(xué)發(fā)泡劑，可以作為發(fā)泡劑的化學(xué)試劑有多種，但是要找到一種最有效的發(fā)泡劑，同時(shí)，要使紙漿達(dá)到最佳的發(fā)泡效果，還要通過(guò)大量的試驗(yàn)，找出發(fā)泡劑的合理用量，既要使式樣達(dá)到最佳的發(fā)泡效果，又不能使用過(guò)多的發(fā)泡劑，造成浪費(fèi)。第三，要合理掌握發(fā)泡溫度和烘烤時(shí)間。通過(guò)試驗(yàn)得知，發(fā)泡溫度要比烘烤溫度高一些，也就是說(shuō)，首先把溫度調(diào)的相對(duì)高一些，待式樣達(dá)到了最大發(fā)泡量的時(shí)候，再適當(dāng)降低溫度，對(duì)式樣加熱烘干。第四，考慮加入適當(dāng)?shù)闹鷦拱l(fā)泡達(dá)到最好的效果。對(duì)紙漿模塑發(fā)泡制品和未經(jīng)發(fā)泡的紙漿模塑制品進(jìn)行緩沖性能測(cè)試，得出紙漿模塑發(fā)泡制品的緩沖性能比未經(jīng)發(fā)泡的紙漿模塑制品要好得多。
第五章 試驗(yàn)結(jié)論
總的來(lái)說(shuō)，本次研究比較成功，找到了合適的粘合劑、發(fā)泡劑、助劑以及它們之間的配比。紙漿模塑制品的發(fā)泡情況和干燥情況基本達(dá)到預(yù)期要求，但是由于時(shí)間和能力有限，還有許多方面尚未考慮周到：比如在工業(yè)生產(chǎn)方面如何實(shí)現(xiàn)，如何使發(fā)泡紙漿模塑制品成型，如何達(dá)到良好的干燥效果；是否還有更好的粘合劑、發(fā)泡劑實(shí)現(xiàn)更好的發(fā)泡效果：可以采用面粉來(lái)替代玉米淀粉，改用75℃左右的熱水，這樣可以使面粉達(dá)到最大的黏度，同時(shí)可以減少合成樹(shù)脂的用量。但是由于時(shí)間和精力的限制，這些設(shè)想尚未進(jìn)行嘗試。
來(lái)源： 孫玉冰 來(lái)源： 中國(guó)環(huán)保油墨網(wǎng)
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