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CN120813640A - 用于泡沫片材生产方法的具有降低的水分含量的纤维素酯微粒 - Google Patents

用于泡沫片材生产方法的具有降低的水分含量的纤维素酯微粒

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Publication number
CN120813640A
CN120813640A CN202480014165.6A CN202480014165A CN120813640A CN 120813640 A CN120813640 A CN 120813640A CN 202480014165 A CN202480014165 A CN 202480014165A CN 120813640 A CN120813640 A CN 120813640A
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CN
China
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ppm
composition
less
moisture content
drying
Prior art date
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Pending
Application number
CN202480014165.6A
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English (en)
Inventor
迈克尔·尤金·达那逊
拉胡尔·尚卡尔
歌利亚·贝尼娅
尼古拉·安妮·赫恩登
胡骏
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Eastman Chemical Co
Original Assignee
Eastman Chemical Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Eastman Chemical Co filed Critical Eastman Chemical Co
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Pending legal-status Critical Current

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Abstract

用于生产纤维素酯泡沫制品的具有降低的水分含量的纤维素酯粒料。可以在配混后将所述粒料干燥，使得与传统方法相比，可以以较低的水分含量将其引入所述挤出机中。可以在配混后将所述粒料包装，并且任选地进行干燥以便提供具有低水分含量的造粒的纤维素酯产物。也可使用高水分含量的粒料来实现所希望的泡沫制品特性。

Description

用于泡沫片材生产方法的具有降低的水分含量的纤维素酯 微粒
背景技术
许多泡沫制品(诸如食品包装制品)是一次性物品，所述物品旨在使用后被处理。一种商业上重要的用于制造泡沫制品的材料是聚苯乙烯。然而，聚苯乙烯既不是可堆肥的也不是可生物降解的。此外，一些城市、州和国家已经颁布或正在考虑颁布关于使用基于聚苯乙烯的泡沫的禁令。因此，希望找到用于泡沫制品的可选材料以及用于生产此类制品的可行组合物、方法和系统。
另外，用于生产泡沫产物的粒料的水分含量典型地可能产生具有不可接受的泡孔尺寸和质量的泡沫。因此，希望找到替代系统和方法，所述系统和方法生产和利用具有可产生可接受的泡沫产物的水分含量的微粒。
发明内容
在一个实施方案或者与本文提及的任何其他实施方案的组合中，提供了一种用于泡沫片材方法的可发泡组合物。所述组合物包含干燥纤维素酯微粒，所述干燥纤维素酯微粒具有通过卡尔费休滴定法和/或使用水分测量装置中的一种或两种确定绝对水含量而测量的不超过2000ppm的水分含量。
在另一个实施方案或者与本文提及的任何其他实施方案的组合中，提供了一种形成干燥微粒材料的方法。所述方法包括：(a)提供包含纤维素酯和增塑剂的可发泡微粒组合物，所述可发泡微粒组合物具有水分含量；以及(b)将所述可发泡微粒组合物引入干燥系统中，从而降低水分含量并且形成干燥微粒材料。
在另一个实施方案或者与本文提及的任何其他实施方案的组合中，提供了一种泡沫片材成形方法。所述方法包括将包含纤维素酯且水分含量为200ppm至5000ppm的微粒材料引入泡沫片材挤出过程中，并且产生具有以下中的一个或多个的泡沫片材：(i)小于15％的开放泡孔含量；(ii)小于500微米的平均泡孔尺寸；(iii)小于800微米的最大泡孔尺寸；(iv)100至3000个泡孔/cm2的泡孔密度；(v)小于50微米的表面粗糙度Rrms；和/或(vi)不超过1.25的泡孔跨度因子。
在另一个实施方案或者与本文提及的任何其他实施方案的组合中，提供了一种泡沫片材成形方法。所述方法包括将包含纤维素酯且水分含量为5000ppm至20,000ppm的微粒材料引入泡沫片材挤出过程中，并且产生具有以下中的一个或多个的泡沫片材：(i)小于10％的开放泡孔含量；(ii)小于500微米的平均泡孔尺寸；(iii)小于800微米的最大泡孔尺寸；(iv)小于400个泡孔/cm2的泡孔密度；(v)至少50微米的表面粗糙度Rrms；和/或(vi)大于0.75的泡孔跨度因子。
在另一个实施方案或者与本文提及的任何其他实施方案的组合中，提供了一种泡沫片材成形方法。所述方法包括将包含水分含量大于10,000ppm的纤维素酯、2-10wt％的(C4-6)烷烃、小于5wt％的滑石和0.1至2wt％的化学发泡剂的微粒材料引入泡沫片材挤出过程中，并且产生泡沫片材，所述泡沫片材具有：(i)至少15％的开放泡孔含量；以及(ii)小于20微米的表面粗糙度Rrms。
在另一个实施方案或者与本文提及的任何其他实施方案的组合中，提供了一种包装微粒材料的方法。所述方法包括：(a)提供可发泡微粒组合物，所述可发泡微粒组合物包含纤维素酯和增塑剂并且具有不超过3000ppm的水分含量；以及(b)将所述微粒组合物引入防潮包装中，并且将所述组合物密封在其中。
附图说明
图1是说明根据本发明实施方案的可生物降解制品成形过程的示意图；
图2是说明根据本发明实施方案的另一种可生物降解制品成形过程的示意图；
图3是说明根据本发明实施方案的可用于图1和/或图2的制品成形过程中的挤出段的示意图；
图4是说明根据本发明实施方案的可用于图1和图2的制品成形过程中的另一种挤出段的示意图；
图5是说明根据本发明实施方案的可用于图1和/或图2的制品成形过程中的片材成形段的示意图；并且
图6是根据本发明实施方案的挥发物回收系统的示意图。
具体实施方式
实施方案总体上涉及用于形成可生物降解微粒材料(例如，粒料)、泡沫片材、和制品的方法、系统和组合物。包括所述方法、系统和组合物的示例性方法描绘在图1-图5中并且在下文更详细地描述。
方法和系统
如图1和图2所示，可以将原材料引入可生物降解聚合物生产过程中，所述过程生产可生物降解聚合物材料。在一个实施方案或者与本文提及的任何其他实施方案的组合中，可生物降解聚合物材料包含一种或多种纤维素酯。所述一种或多种纤维素酯可以包括乙酸纤维素。在此类实施方案中，原材料可以包括浆料，诸如木浆和/或棉浆。浆料可以是溶解级浆料和/或纸级浆料。可以将浆料中的纤维素例如用乙酸酯化以形成可生物降解纤维素酯聚合物，诸如乙酸纤维素聚合物。
然后可以将可生物降解聚合物材料引入配混过程，其中可以将可生物降解聚合物材料与增塑剂和任选地一种或多种其他添加剂(例如，稳定剂)混合并且形成包含增塑的可生物降解聚合物的配混材料。也可以将其他添加剂与聚合物和增塑剂混合。例如，如图2所示，其他材料(添加剂)可以包括但不限于稳定剂、一种或多种物理发泡剂、一种或多种化学发泡剂(和/或前体)、一种或多种成核剂、一种或多种表面改性添加剂、一种或多种颜料、一种或多种填料和/或一种或多种其他添加剂。混合可以通过任何已知的混合技术来完成，包括但不限于在圆柱形容器中滚动、顶置搅拌、西格玛叶片混合和翻滚。
配混过程可以包括粒化过程。微粒化过程通常可以包括将可生物降解聚合物材料、增塑剂和一种或多种其他添加剂混合以形成混合组合物，并且由所述组合物形成微粒材料。特别地，微粒化过程可以包括造粒过程，并且微粒材料可以包括一定量的粒料。术语“配混CE材料”意指在配混过程中形成的纤维素酯材料，所述纤维素酯材料可以包括纤维素酯、增塑剂和其他添加剂的混合物。此外，此类配混CE材料可以呈粒状材料或粒料的形式。应当理解，如本文所用，短语“微粒化”或“微粒化过程”可以与“造粒”或“造粒过程”相同或者可以至少包括“造粒”或“造粒过程”。在一些实施方案中，粒化过程可以包括造粒到水浴中、在空气冷却带上造粒、水下造粒、溶剂配混等。
在一个实施方案或者与本文提及的任何其他实施方案的组合中，可以通过常规熔融配混技术将增塑剂和一种或多种其他添加剂与纤维素酯混合，所述技术涉及在具有适当混合元件的双螺杆挤出机中在适当的温度和压力下将纤维素酯与增塑剂和任选地其他添加剂组合以在材料离开挤出机时获得熔融的均匀组合的纤维素酯混合物。然后可以将熔融的配混的纤维素酯混合物通过具有直径约2-6mm的孔口的模头挤出以便挤出线料。然后可以将此线料通过水(例如，通过水下造粒)或空气冷却，并且以规则的间隔切割以提供均匀且希望的尺寸和形状，称为“粒料”或“颗粒物”尽管本文描述了用于形成造粒的配混材料的方法，但是将理解，根据一些实施方案，进料到泡沫片材生产方法的配混材料可以呈任何物理形状(例如，粒料、粉末、颗粒物、纤维)。术语“配混CE材料”意指在配混过程中形成的纤维素酯材料，所述纤维素酯材料可以包括纤维素酯、增塑剂和其他添加剂的混合物。此外，此类配混CE材料可以呈熔融混合物或微粒材料的形式(例如，粒料、粉末、颗粒物、纤维等)。
根据环境和加工条件，在配混过程中产生的微粒CE材料可以典型地具有约3000ppm至约10,000ppm的水分含量(即，水含量)。然而，对于一些应用，如此高水平的水分含量可能在所得泡沫中产生不可接受地大的泡孔尺寸，从而导致泡沫质量差。因此，在一个实施方案或者与本文提及的任何其他实施方案的组合中，可以通过以下方式干燥在配混过程中产生的微粒CE材料的至少一部分：将材料引入干燥系统中，以降低水分含量并且从而提供干燥微粒材料。
在一个实施方案或者与本文提及的任何其他实施方案的组合中，可以使微粒CE材料与通过干燥系统的强制蒸气(例如，空气)流接触。例如，可以在足以从组合物中抽出水的温度和湿度下使用压缩干燥空气。干燥温度(即，蒸气流的温度)可以比CE材料的Tg低至少60℃。因此，强制蒸气流可以具有40℃至80℃或50℃至70℃的温度。在一些实施方案中，可以将强制蒸气流冷却并且与干燥剂材料接触。在与干燥剂材料接触之前将气态流冷却可以有利地冷凝某些挥发物(用于收集和/或再利用)并且可以使干燥剂更有效地工作。另外地或可选地，还可以使用其他干燥方法，所述干燥方法可以包括一个或多个加热步骤、空气干燥和/或旋风干燥过程。
在一个实施方案或者与本文提及的任何其他实施方案的组合中，可以对干燥系统中使用的强制蒸气流进行加工以去除(并且任选地收集)其中夹带的挥发物和/或微粒物质(例如，灰尘、细粒等)，这允许加工过的蒸气流再循环以在干燥系统中使用。图6中描绘了用于加工蒸气流的示例性系统。将蒸气流通过入口进料，在那里蒸气流可以任选地首先经受微粒过滤以去除灰尘和其他细微粒物质。入口处的蒸气流可以具有40℃至80℃或50℃至70℃的温度。然后，将(任选地过滤的)蒸气流冷却并且至少部分地冷凝。例如，可以使蒸气流经过冷却盘管或其他热交换器，从而从蒸气流中冷凝挥发性组分的至少一部分。然后，可以将蒸气流和任何冷凝的液体传递到冷凝物收集区，所述冷凝物收集区可以包括可操作以从蒸气流中去除冷凝物的一个或多个步骤。例如，第一步骤可以包括使蒸气流与挡板或其他表面接触，冷凝物可以在挡板或其他表面上形成并且向下流入被定位于加工系统底部的集液池。其他步骤可以包括蒸气流的重定向(例如，向上)和速度变化，这可能使夹带的冷凝物的至少一部分与蒸气流分离并且落入集液池中以进行收集和回收。另外地或可选地，可以利用第二冷却步骤来进一步冷凝蒸气流中剩余的挥发性组分的至少一部分。例如，在一些实施方案中，第一冷却步骤可以冷凝蒸气流中的50％至80％的挥发性组分，而第二冷却步骤可以冷凝蒸气流中的20％至50％的挥发性组分。最后，在蒸气流被引导通过出口之前，可以任选地使蒸气流经受进一步过滤，包括微粒过滤和/或洗涤过滤，以回收蒸气流中任何剩余的冷凝物。离开系统的蒸气流的温度可以比入口处的蒸气流的温度低0℃至10℃或低1℃至5℃。在一些实施方案中，可以任选地将回收的冷凝物过滤并且储存或回收以供进一步使用。例如，在一些实施方案中，冷凝物包含在干燥期间挥发的发泡剂和/或增塑剂，并且可以将冷凝的发泡剂和/或增塑剂回收以在上述配混过程中使用。
在一个实施方案或者与本文提及的任何其他实施方案的组合中，干燥CE微粒材料具有比引入干燥系统中的微粒CE材料的水分含量低至少10％、低至少20％、低至少30％、低至少40％、低至少50％、低至少60％、低至少70％、低至少80％、或低至少90％的水分含量。在一些实施方案中，干燥CE微粒材料具有不超过3000ppm、不超过2500ppm、不超过2000ppm、不超过1500ppm、不超过1000ppm、不超过900ppm、不超过800ppm、不超过700ppm、或不超过600ppm的水分含量。在一些实施方案中，干燥微粒材料具有100ppm至5000ppm、200ppm至4000ppm、300ppm至3000ppm、400ppm至2000ppm、或500ppm至1000ppm的水分含量。本文公开的水分含量水平可以通过卡尔费休滴定法和/或使用水分测量装置确定绝对水含量(例如，aboni HydroTracer)中的一种或两种来测量。
在一个实施方案或者与本文提及的任何其他实施方案的组合中，可以将配混CE材料的至少一部分包装用于运输和在另一个设施中加工。可以在经受或不经受上述干燥过程的情况下将配混CE材料包装。例如，新鲜配混CE材料可以具有足够低的水分含量，以便在吸收环境中的水分含量之前立即包装。可选地，可以如上所述将配混CE材料干燥至所希望的水分含量并且然后包装。无论如何，所包装的配混CE材料可以具有不超过3000ppm、不超过2500ppm、不超过2000ppm、不超过1500ppm、不超过1000ppm、不超过900ppm、不超过800ppm、不超过700ppm、或不超过600ppm的水分含量。在一些实施方案中，可以通过将配混CE材料引入箔衬里的(镀铝的)袋中并且密封在其中来进行包装。
如上所提出的干燥配混CE材料可以包含增塑的可生物降解聚合物的粒料，然后可以将其引入泡沫片材生产方法中，如图1和图2所展示的。泡沫片材生产方法可以与配混过程在同一设施中，或者可以将CE材料运输至另一个设施并且在其中拆包，以在泡沫片材生产方法中进一步加工。泡沫片材生产方法可以包括一个或多个用于生产泡沫片材或膜的区域/步骤，下文将对其进行更详细的描述。尽管本文描述了示例性泡沫片材生产方法，但是应当理解，本文所述的某些方面也可以适用于刚性(即，非泡沫)材料和制品。如图1所示，在一个实施方案或者与本文提及的任何其他实施方案的组合中，可以将各种添加剂引入泡沫片材生产方法的一个或多个区中。添加剂可以包括但不限于稳定剂、一种或多种物理发泡剂、一种或多种化学发泡剂(和/或前体)、一种或多种成核剂、一种或多种表面改性添加剂、一种或多种颜料、一种或多种填料和/或一种或多种其他添加剂。
泡沫片材生产过程通常可以包括挤出段和片材成形段。图3描绘了示例性挤出段。如图所示，挤出段可以包括进料制备区，其中可以将固体添加剂与配混CE材料组合，并且引入下游挤出区。在一个实施方案或者与本文提及的任何其他实施方案的组合中，进料制备区可以包括进料料斗。因此，可以将配混CE材料和其他固体添加剂存放到进料料斗中，所述进料料斗将组合的进料组合物引入挤出区中。进料制备区可以进一步包括混合器，其中可以在引入料斗之前将配混CE材料和一种或多种添加剂混合。混合可以通过任何已知的混合技术来完成，包括但不限于在圆柱形容器中滚动、顶置搅拌、西格玛叶片混合和翻滚。可以与配混材料组合的一种或多种示例性固体添加剂可以包括一种或多种化学发泡剂、一种或多种成核剂、一种或多种表面改性添加剂、一种或多种颜料、一种或多种填料和/或一种或多种其他添加剂。
然后可以将来自进料制备区的组合的进料组合物引入挤出区。挤出区通常可以包括一个或多个挤出机，所述一个或多个挤出机可以包括单螺杆挤出机和/或双螺杆挤出机。在所述一个或多个挤出机内，可以将进料组合物引入挤出机料筒中并且经由一个或多个螺杆输送通过模头，所述模头由进料组合物形成挤出物。当组合物通过挤出机料筒向模头输送时，所述组合物可以被加热并且至少部分地熔融。因此，本文使用的术语“CE熔融组合物”意指已经由挤出段熔融成可流动熔融树脂的基于纤维素酯的进料组合物。可以通过沿挤出机料筒的外侧定位的外部加热器供应加热。挤出物的形状通常将取决于模头头部的形状和尺寸。如下所述，挤出物可以通过下游过程进一步成型。
当在挤出机中时，可以将一种或多种添加剂引入CE熔融组合物中。例如，可以通过将一种或多种物理发泡剂注入在挤出机料筒内输送的组合物中而将所述物理发泡剂添加到CE熔融组合物中。
如图4所描绘的，在一个实施方案或者与本文提及的任何其他实施方案的组合中，挤出区可以包括一级挤出容器和冷却容器。一级挤出容器和冷却容器可以是单独的装置或组合成单一设备。无论如何，将来自进料制备区的进料组合物引入一级挤出容器中，并且当如上所述其被输送通过挤出机料筒时至少部分地熔融，从而产生CE熔融组合物。离开一级挤出容器的CE熔融组合物可以具有约220℃至约240℃的温度。可以在其被输送通过一级挤出容器时将一种或多种添加剂诸如发泡剂添加到CE熔融组合物中。
然后将来自一级挤出容器的CE熔融组合物引入冷却容器中。冷却容器可以是二级挤出容器，所述二级挤出容器的操作类似于一级挤出容器，但温度低于一级挤出容器。在冷却容器内，可以将CE熔融树脂进一步混合以提供熔融聚合物和一种或多种其他添加剂的基本均匀的混合物。然后可以将CE熔融组合物引导通过模头并且离开模头头部以提供基于纤维素酯的挤出物，可以在泡沫片材生产方法的片材成形段中进一步加工所述挤出物。在一个实施方案或者与本文提及的任何其他实施方案的组合中，离开模头头部的CE熔融组合物可以具有至少150℃、至少160℃、至少170℃、至少180℃、至少190℃、至少200℃、约150℃至约220℃和/或约170℃至约200℃的温度。
如图4所示，可以将一个或多个过滤装置安装在挤出段内以从CE熔融组合物中过滤和去除粒状物质。例如，在一级挤出容器和二级挤出容器的下游端安装换网器过滤装置，其可以在将CE熔融组合物引导通过模头头部到达片材成形段之前从CE熔融组合物中去除固体组分。
片材成形段可以包括多种用于将挤出物成型为可用于制品成形的纤维素酯材料片材的系统和方法中的任一种。挤出物的形状通常将取决于模头头部的形状，而在片材成形段中形成的片材的形状可以取决于模头头部的形状和其他下游过程。例如，挤出物可以具有总体上平坦的形状，或者它可以是环形的并且经受进一步加工以形成平坦片材。在模头具有环形形状的实施方案中，模头可以具有1至40cm、2至20cm、2至10cm和/或3至8cm的直径。此外，挤出物从其中喷出的开口(在本文中称为“模头间隙”)的厚度的尺寸通常可以是0.1至6.0mm、0.1至3.0mm和/或0.1至1.0mm。
图5中描绘了示例性的片材成形段。如图所示，将CE熔融组合物挤出通过环形模头并且牵引经过成形芯轴。冷却流体(例如，空气)可以流过挤出物的内部和/或外部，以在其经过芯轴时使挤出物材料冷却。例如，可以将冷却流体从芯轴吹向模头以冷却模头与芯轴之间的挤出物的内表面。另外地或可选地，冷却流体可以流过芯轴以在其经过芯轴时冷却挤出物的外表面。
切片机(或分切装置)可以用于打开管状挤出物，这允许管状形状形成平坦片材。例如，可以将经过芯轴的管状挤出物分切并且拉伸到张紧站，所述张紧站包括一个或多个辊，所述一个或多个辊将挤出物展平并且在挤出物上维持必要量的张力以继续将挤出物拉到芯轴上。展平的挤出物通常将呈片材的形式，然后可以将其引导到卷绕站，在卷绕站中可以将材料收卷用于包装和运输。
再次参考图1和图2，通过片材生产过程生产的片材可以用于形成泡沫制品，这将在下文更详细地描述。此类制品特别可用于食品服务行业。示例性制品包括肉托盘。制品可以具有一个或多个特别有利的特性。例如，制品可以是可生物降解的和/或可堆肥的，和/或制品可以具有优异的机械特性(例如，强度、密度、泡孔尺寸、吸收等)。
组合物
上述方法可以包括制备和挤出可用于下游加工以形成有用制品的组合物。例如，在一个实施方案或者与本文提及的任何其他实施方案的组合中，挤出进料进料可以包含微粒材料，所述微粒材料包含可生物降解聚合物、增塑剂和任选地一种或多种添加剂，诸如如本文所述的那些。在一个实施方案或者与本文提及的任何其他实施方案的组合中，可以将进料材料与一种或多种添加剂(诸如如本文所述的那些)组合以提供包含可生物降解聚合物、增塑剂和一种或多种添加剂的混合组合物。在一个实施方案或者与本文提及的任何其他实施方案的组合中，可生物降解聚合物包含纤维素酯。下文提供了组合物组分的另外细节，包括可生物降解聚合物(例如，纤维素酯)、增塑剂和其他添加剂。
纤维素酯
如本文所述使用的纤维素酯可以是本领域已知的任一种。可用于本文实施方案的纤维素酯通常包含以下结构的重复单元：
其中R1、R2和R3独立地选自氢、乙酰基、丙基或丁基。纤维素酯的取代水平通常以取代度(DS)表示，所述取代度是每个脱水葡萄糖单元(AGU)的非OH取代基的平均数量。通常，常规纤维素在每个AGU单元中含有三个可被取代的羟基；因此，DS的值可以在零与三之间。天然纤维素是即使在制浆和纯化后也具有250-5,000的聚合度的大型多糖，并且因此最大DS为3.0的假设大致正确。由于DS是统计平均值，因此值为1并不能保证每个AGU都有单个取代基。在一些情况下，可能存在未取代的脱水葡萄糖单元，一些具有两个取代基而一些具有三个取代基，并且典型地，所述值将是非整数。总DS被定义为每个脱水葡萄糖单元的所有取代基的平均数量。每个AGU的取代度还可以指特定取代基，诸如例如羟基或乙酰基。在一个实施方案或者与任何其他实施方案的组合中，n是在25至250、或25至200、或25至150、或25至100、或25至75范围内的整数。
在一个实施方案或者与任何其他实施方案的组合中，纤维素酯具有至少2个脱水葡萄糖环并且可以具有至少50个与最多5,000个之间的脱水葡萄糖环或至少50个与小于150个之间的脱水葡萄糖环。每个分子的脱水葡萄糖单元的数量被定义为纤维素酯的聚合度(DP)。在一个实施方案或者与任何其他实施方案的组合中，在25℃的温度下针对在100ml苯酚/四氯乙烷的60/40重量溶液中的0.25克样品所测量的，纤维素酯可以具有约0.2至约3.0分升/克、或约0.5至约1.8、或约1至约1.5的特性粘度(IV)。在一个实施方案或者与任何其他实施方案的组合中，本文可用的纤维素酯可以具有约1至约3.0、或约2.0至约2.9、或约2.2至约2.8、或1至小于2.2、或1至小于1.5的DS/AGU，并且取代酯是乙酰基。
纤维素酯可以通过本领域已知的任何方法生产。用于生产纤维素酯的方法的示例在Kirk-Othmer,Encyclopedia ofChemical Technology,第5版,第5卷,Wiley-Interscience,New York(2004),第394-444页中有教导。纤维素是用于生产纤维素酯的起始材料，可以不同等级和来源获得，诸如来自棉短绒、软木浆、硬木浆、玉米纤维和其他农业来源，以及细菌纤维素等。
一种生产纤维素酯的方法是通过将纤维素与适当的有机酸、酸酐和催化剂混合来进行纤维素的酯化。然后将纤维素转化为纤维素三酯。然后通过将水-酸混合物添加到纤维素三酯中进行酯水解，然后可以过滤以去除任何凝胶颗粒或纤维。然后将水添加到混合物中以使纤维素酯沉淀。然后可以将纤维素酯用水洗涤以去除反应副产物，随后是脱水和干燥。
待水解的纤维素三酯可以具有三个乙酰基取代基。这些纤维素酯可以通过本领域技术人员已知的许多方法来制备。例如，纤维素酯可以通过在催化剂(诸如H2SO4)的存在下在羧酸和酸酐的混合物中对纤维素进行非均相酰化来制备。纤维素三酯也可以通过对溶解于适当溶剂(诸如LiCl/DMAc或LiCl/NMP)中的纤维素进行均相酰化来制备。
本领域技术人员应当理解，纤维素三酯的商业术语还涵盖未完全被酰基取代的纤维素酯。例如，可从Eastman Chemical Company,Kingsport,TN,U.S.A.商购获得的三乙酸纤维素典型地具有约2.85至约2.99的DS。
纤维素酯化成三酯后，可以通过水解或醇解去除部分酰基取代基以得到二级纤维素酯。如前所述，根据所采用的特定方法，酰基取代基的分布可以是随机的或非随机的。也可以通过使用有限量的酰化剂在不进行水解的情况下直接制备二级纤维素酯。当反应在将溶解纤维素的溶剂中进行时，此方法特别有用。所有这些方法产生可用于本发明的纤维素酯。
在一个实施方案或与任何所提及的实施方案的组合中，乙酸纤维素是二乙酸纤维素，所述二乙酸纤维素具有通过凝胶渗透色谱法(GPC)使用作为溶剂的NMP和聚苯乙烯当量根据ASTM D6474测量的约10,000至约100,000的聚苯乙烯当量数均分子量(Mn)。在一个实施方案或者与任何其他实施方案的组合中，乙酸纤维素组合物包含二乙酸纤维素，所述二乙酸纤维素具有通过凝胶渗透色谱法(GPC)使用作为溶剂的NMP并且根据ASTM D6474测量的10,000至90,000；或10,000至80,000；或10,000至70,000；或10,000至60,000；或10,000至小于60,000；或10,000至小于55,000；或10,000至50,000；或10,000至小于50,000；或10,000至小于45,000；或10,000至40,000；或10,000至30,000；或20,000至小于60,000；或20,000至小于55,000；或20,000至50,000；或20,000至小于50,000；或20,000至小于45,000；或20,000至40,000；或20,000至35,000；或20,000至30,000；或30,000至小于60,000；或30,000至小于55,000；或30,000至50,000；或30,000至小于50,000；或30,000至小于45,000；或30,000至40,000；或30,000至35,000的聚苯乙烯当量数均分子量(Mn)。
最常见的商业二级纤维素酯是通过纤维素的初始酸催化非均相酰化以形成纤维素三酯来制备的。在获得纤维素三酯在相应羧酸中的均匀溶液后，然后使纤维素三酯进经受水解直到获得所希望的取代度。分离后，获得无规二级纤维素酯。也就是说，每个羟基的相对取代度(RDS)大致相等。
可用于本发明的纤维素酯可以使用本领域中已知的技术来制备并且可以选自各种类型的纤维素酯，诸如例如可从Eastman Chemical Company,Kingsport,TN,U.S.A.获得的纤维素酯，例如，EastmanTM乙酸纤维素CA 398-30和EastmanTM乙酸纤维素CA 398-10、EastmanTMCAP 485-20乙酸丙酸纤维素；EastmanTMCAB 381-2乙酸丁酸纤维素。
在一个实施方案或者与任何其他实施方案的组合中，纤维素酯可以通过用由回收材料(例如，回收的塑料内容物合成气源)获得的反应物将纤维素转化为纤维素酯来制备。在一个实施方案或者与任何其他实施方案的组合中，此类反应物可以是纤维素反应物，其包括在纤维素的酯化或酰化反应中使用的有机酸和/或酸酐，例如，如本文所讨论的。
在本发明的一个实施方案中或与任何提到的实施方案的组合，或与任何提及的实施方案的组合中，提供了一种包含至少一种回收纤维素酯的纤维素酯组合物，其中所述纤维素酯在衍生自回收内容物材料(例如，回收塑料内容物合成气)的脱水葡萄糖单元(AU)上具有至少一个取代基。
在一个实施方案或者与任何其他实施方案的组合中，纤维素酯组合物包含50至99wt％、或60至99wt％、或70至99wt％、或80至99wt％,from 50至98wt％、或60至98wt％、或70至98wt％、或80至98wt％、或90至98wt％,50至90wt％、或60至90wt％、或70至90wt％、或80至90wt％、或90至99wt％、或50至80wt％、或60至80wt％、或70至80wt％、或50至70wt％、或60至70wt％、或50至60wt％的量的纤维素酯，所述量均基于纤维素酯组合物的总重量计。在一些实施方案中，本文所用的纤维素酯可以包含两种或更多种不同类型的纤维素酯的组合、共混物或混合物。例如，在一些实施方案中，本文所用的纤维素酯可以由具有不同DSAC的两种或更多种纤维素酯的共混物构成；然而，所述共混物可以具有在2.2与2.8之间的总DSAC或2.0至2.9之间的总DSAC。
增塑剂
在一个实施方案或者与任何其他实施方案的组合中，本文所述纤维素酯组合物可以包含至少一种增塑剂。增塑剂降低纤维素酯的熔融温度(即，Tg)和/或熔融粘度。用于纤维素酯的增塑剂可以包括三乙酸甘油酯(三醋精)、二乙酸甘油酯(二醋精)、对苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二乙酯、聚(乙二醇)MW 200-600、酒石酸二丁酯、邻苯二甲酸二-2-甲氧基乙酯、邻苯甲酰苯甲酸乙酯、三甘醇二丙酸酯、1,2-环氧丙基苯基乙二醇、1,2-环氧丙基(间甲苯基)乙二醇、1,2-环氧丙基(邻甲苯基)乙二醇、β-氧乙基环己烯羧酸酯、双(环己酸酯)二乙二醇、柠檬酸三乙酯、聚乙二醇、丙二醇、聚山梨醇酯、蔗糖八乙酸酯、乙酰化柠檬酸三乙酯、乙酰柠檬酸三丁酯、Admex、三丙酸甘油酯、Scandiflex、泊洛沙姆共聚物、聚乙二醇琥珀酸酯、己二酸二异丁酯、聚乙烯吡咯烷酮和乙二醇三苯甲酸酯、含有苯甲酸酯的增塑剂诸如BenzoflexTM增塑剂系列、聚(烷基琥珀酸酯)诸如聚(丁基琥珀酸酯)、聚醚砜、邻甲苯对甲苯磺酸酯、N-乙基甲苯磺酰胺、己二酸酯基增塑剂、大豆油环氧化物诸如ParaplexTM增塑剂系列、蔗糖基增塑剂、癸二酸二丁酯、三丁酸甘油酯、蔗糖乙酸异丁酸酯、ResolflexTM系列增塑剂、磷酸三苯酯(TPP)、磷酸三乙酯(TEP)、乙醇酸酯(例如，乙基邻苯二甲酰乙醇酸乙酯"EPEG"和甲基邻苯二甲酰乙醇酸乙酯"MPEG")、甲氧基聚乙二醇、2,2,4-三甲基戊烷-1,3-二基双(2-甲基丙酸酯)和聚己内酯。在一些实施方案中，本文所用的增塑剂可以包含两种或更多种不同类型的增塑剂的组合或混合物。
在一个实施方案或者与任何其他实施方案的组合中，具有至少100℃、或至少200℃、和/或不超过400℃、或不超过300℃的沸点。
在一个实施方案或者与任何其他实施方案的组合中，增塑剂是食品合规性增塑剂。食品合规性意味着符合适用的食品添加剂和/或食品接触法规，其中增塑剂被至少一个(国家或地区)食品安全监管机构(或组织)批准使用或被认为是安全的，例如在21CFR食品添加剂法规(21CFR Food Additive Regulations)中列出或以其他方式被美国FDA列为公认安全的(Generally Recognized as Safe)(GRAS)。在一个实施方案或者与任何其他实施方案的组合中，食品合规性增塑剂是具有约200至约600的分子量的三醋精或聚乙二醇(PEG)。在一个实施方案或者与任何其他实施方案的组合中，可以考虑的食品合规性增塑剂的示例可以包括三醋精、柠檬酸三乙酯、聚乙二醇、Benzoflex、丙二醇、聚山梨醇酯、八乙酸蔗糖酯、乙酰化柠檬酸三乙酯、乙酰基柠檬酸三丁酯、Admex、三丙酸甘油酯、Scandiflex、泊洛沙姆共聚物、聚琥珀酸乙二醇酯、己二酸二异丁酯、聚乙烯吡咯烷酮、和三苯甲酸二元醇酯。
在一个实施方案或者与任何其他实施方案的组合中，增塑剂的存在量可以足以允许在常规熔融加工设备中使纤维素酯组合物被熔融加工(或热成形)成有用制品，例如一次性塑料制品。在一个实施方案或者与任何其他实施方案的组合中，基于纤维素酯组合物的重量计，增塑剂的存在量对于大多数热塑性塑料加工而言是1至40wt％；或5至25wt％、或10至25wt％、或12至20wt％。在一个实施方案或者与任何其他实施方案的组合中，基于纤维素酯组合物的重量计，可以用在10-30、或12-25、或15-20、或10-25wt％范围内的增塑剂水平完成型材挤出、片材挤出、热成型和注塑模制。
在一个实施方案或者与任何其他实施方案的组合中，增塑剂是可生物降解增塑剂。可生物降解增塑剂的一些示例包括三醋精、柠檬酸三乙酯、乙酰基柠檬酸三乙酯、聚乙二醇、含有苯甲酸酯的增塑剂诸如BenzoflexTM增塑剂系列、聚(琥珀酸烷基酯)诸如聚(琥珀酸丁酯)、聚醚砜、基于己二酸酯的增塑剂、大豆油环氧化物诸如ParaplexTM增塑剂系列、基于蔗糖的增塑剂、癸二酸二丁酯、三丁酸甘油酯、ResoflexTM系列增塑剂、磷酸三苯酯、乙醇酸酯、聚乙二醇、2,2,4-三甲基戊烷-1,3-二基双(2-甲基丙酸酯)和聚己内酯。
在一个实施方案或者与任何其他实施方案的组合中，纤维素酯组合物可以含有选自PEG和MPEG(甲氧基PEG)的增塑剂。聚乙二醇或甲氧基聚乙二醇组合物具有200道尔顿至600道尔顿的平均分子量，其中所述组合物是可熔融加工的、可生物降解的和可崩解的。
在一个实施方案或者与任何其他实施方案的组合中，所述组合物包含具有300至550道尔顿的平均分子量的聚乙二醇或甲氧基PEG。
在一个实施方案或者与任何其他实施方案的组合中，所述组合物包含具有300至500道尔顿的平均分子量的聚乙二醇。
在一个实施方案或者与任何其他实施方案的组合中，所述纤维素酯组合物包含至少一种增塑剂(如本文所述)，其量为1至40wt％、或5至40wt％、或10至40wt％、或12至40wt％、13至40wt％、或15至40wt％、或大于15至40wt％、或17至40wt％、或20至40wt％、或25至40wt％、或5至35wt％、或10至35wt％、或13至35wt％、或15至35wt％、或大于15至35wt％、或17至35wt％、或20至35wt％、或5至30wt％、或10至30wt％、或13至30wt％、或15至30wt％、或大于15至30wt％、或17至30wt％、或5至25wt％、或10至25wt％、或13至25wt％、或15至25wt％、或大于15至25wt％、或17至25wt％、或5至20wt％、或10至20wt％、或13至20wt％、或15至20wt％、或大于15至20wt％、或17至20wt％、或5至17wt％、或10至17wt％、或13至17wt％、或15至17wt％、或大于15至17wt％、或5至小于17wt％、或10至小于17wt％、或13至小于17wt％、或15至小于17wt％，均基于纤维素酯组合物的总重量计。
在一个实施方案或者与任何其他实施方案的组合中，所述至少一种增塑剂包括或是食品合规性或FDA批准的增塑剂。在一个实施方案或者与任何其他实施方案的组合中，所述食品合规性或FDA批准的增塑剂包括或是三醋精或PEG MW 300至500。
可生物降解聚合物
在一个实施方案或者与任何其他实施方案的组合中，本文所述纤维素酯组合物包含可生物降解纤维素酯(BCE)组分，所述BCE组分包含至少一种BCE，可以包括本文所述纤维素酯中的一种或多种；和可生物降解聚合物组分，所述可生物降解聚合物组分包含至少一种其他可生物降解聚合物(不是BCE)。在一个实施方案或者与本文提及的任何其他实施方案的组合中，所述其他可生物降解聚合物可以选自聚羟基链烷酸酯(PHA和PHB)、聚乳酸(PLA)、聚己内酯聚合物(PCL)、聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)、聚琥珀酸乙二醇酯(PES)、聚乙酸乙烯酯(PVA)、聚琥珀酸丁二醇酯(PBS)和共聚物(诸如聚琥珀酸-共-己二酸丁二醇酯(PBSA))、纤维素酯、纤维素醚、淀粉、蛋白质、其衍生物和它们的组合。在一个实施方案或者与任何其他实施方案的组合中，纤维素酯组合物包含两种或更多种可生物降解聚合物。在一个实施方案或者与任何其他实施方案的组合中，纤维素酯组合物含有可生物降解聚合物(不是BCE)，其量为基于纤维素酯组合物计0.1至小于50wt％、或1至40wt％、或1至30wt％、或1至25wt％、或1至20wt％。在一个实施方案或者与本文提及的任何其他实施方案的组合中，纤维素酯组合物含有可生物降解聚合物(不是BCE)，其量为基于BCE和可生物降解聚合物的总量计0.1至小于50wt％、或1至40wt％、或1至30wt％、或1至25wt％、或1至20wt％。在一个实施方案或者与任何其他实施方案的组合中，所述至少一种可生物降解聚合物包含具有在10,000至1,000,000、或50,000至1,000,000、或100,000至1,000,000、或250,000至1,000,000、或500,000至1,000,000、或600,000至1,000,000、或600,000至900,000、或700,000至800,000、或10,000至500,000、或10,000至250,000、或10,000至100,000、或10,000至50,000范围内的重均分子量(Mw)的PHA，所述重均分子量是使用凝胶渗透色谱法(GPC)用折射率检测器和使用亚甲基氯溶剂的聚苯乙烯标准品来测量的。在一个实施方案或者与任何其他实施方案的组合中，PHA可以包括聚羟基丁酸酯-共-羟基己酸酯。
成核剂
成核剂意指为在熔融配制混合物中(诸如在CE熔融组合物内)形成泡孔而提供位点的化学或物理材料。如下文将更详细地描述的，可以在配混过程中将成核剂添加至配混CE材料中。可选地或另外，可以在泡沫片材生产过程中添加成核剂。例如，可以将成核剂与引入挤出段的挤出机料斗中的配制品共混。可选地，可以将成核剂添加到挤出机本身中的CE熔融组合物中。成核剂可以包括物理成核剂和化学成核剂。物理成核剂是在挤出段的挤出温度下与CE熔融组合物的聚合物基质不混溶的材料。化学成核剂是在挤出过程中(例如，在挤出机内的挤出温度下)发生反应(例如，分解)以形成物理成核剂的材料。因此，化学成核剂可以被认为是(并且在本文中称为)原位形成的物理成核剂的前体。
合适的物理成核剂将包括具有所希望的粒度和/或形状的细颗粒，以在CE熔融组合物内产生泡孔成核位点。例如，在一些实施方案中，物理成核剂将具有小于1000微米、小于500微米、小于100微米、小于50微米、小于25微米、小于20微米、小于10微米、小于5微米、小于2微米、小于1.5微米和/或小于1.0微米的平均粒度。然而，在一些其他实施方案中，可以优选具有纳米级尺寸的颗粒。此外，在一些实施方案中，物理成核剂优选将具有高纵横比(即，宽度:高度)。例如，在一些实施方案中，物理成核剂的平均纵横比将大于1:1、大于2:1、大于5:1、大于10:1、大于20:1、大于30:1、大于40:1、大于50:1、大于75:1和/或大于100:1。此外，如上所述，物理成核剂应在挤出段的挤出温度下与CE熔融组合物的聚合物基质不混溶。因此，在一些实施方案中，物理成核剂应具有至少220℃、至少230℃、至少240℃、至少250℃、至少275℃、至少300℃、至少325℃、或至少350℃的熔融温度。然而，可以选择物理成核剂使得其具有在熔融后在冷却时重结晶的能力。
合适的无机物理成核剂的示例包括但不限于矿物，诸如滑石、CaCO3、云母以及前述至少两者的混合物。一个代表性示例是Heritage Plastics HT6000线性低密度聚乙烯(LLDPE)基滑石浓缩物。其他无机物理成核剂包括硅灰石、二氧化硅、氧化硅、氧化钛、氧化镁、氧化铝和硅酸钙、硫酸钡、高岭土、三水合铝ATH(Al(OH)3)、MDH(Mg(OH)2)、硅藻土、磁铁矿/赤铁矿、埃洛石、氧化锌和二氧化钛。在一些实施方案中，无机成核剂将包含氧化物，诸如金属氧化物或混合金属氧化物，诸如选自以下中的一者或多者的氧化物：氧化铝、氧化锑、氧化砷、氧化铋、氧化硼、氧化钙、氧化镓、氧化铁、氧化锂、氧化镁、氧化硅和氧化钛。在其他实施方案中，无机成核剂将包含硅酸盐，例如选自以下中的一者或多者的硅酸盐：硅酸镁和硅酸钙。
已经发现，衍生自可再生有机来源的可生物降解天然粒状材料(例如，有机成核剂)也用作有效的物理成核剂。可作为物理成核剂的天然材料包括由纤维素纤维和/或纤维素淀粉构成的材料。示例包括但不限于杏仁壳粉、动物纤维、杏壳粉、竹粉、树皮粉、蛤壳粉、椰子壳粉、椰糠、软木粉、玉米芯粉、玉米棒屑、棉籽壳、棉绒和纤维、榛子壳粉、红麻粉、天然纤维、坚果壳和粉、燕麦纤维粉、橄榄核粉、花生壳粉、山核桃壳粉、松子壳粉、开心果壳粉、植物纤维、稻壳粉、稻壳粒、稻壳、大豆粉、淀粉粉(疏水性)、核桃壳粉、小麦糠、小麦壳和木粉。其他有机物理成核剂包括纤维素粉末、甲壳素、壳聚糖、硬脂酸金属盐、炭黑和白云石。
如上所述，合适的化学成核剂(或原位形成的物理成核剂的前体)被配置为当达到阈值化学反应温度时分解以在CE熔融组合物中产生泡孔成核位点。这些小泡孔充当用于从物理或其他类型的发泡剂进行更大泡孔生长的成核位点。在一些实施方案中，前体被配置为在微粒材料的挤出过程中形成气体诸如CO2或N2。
化学成核剂的示例包括但不限于酸，诸如柠檬酸或基于柠檬酸的材料。其他酸可以包括月桂酸、硬脂酸、酒石酸、抗坏血酸、丙酸和己酸。一个代表性的示例是HYDROCEROLTMCF-40E(可从Clariant Corporation获得)，其含有柠檬酸和晶体成核剂。在一些实施方案中，化学成核剂将包括酸和碱的组合，诸如碳酸盐，其可以包括碳酸氢钠、碳酸氢锌、碳酸氢钾、碳酸钠、碳酸钾等。例如，化学成核剂的代表性示例是柠檬酸和碳酸氢钠的组合。在一些实施方案中，化学成核剂可以包括载体，其中分散有成核剂的活性组分。例如，化学成核剂的又另一个代表性示例是柠檬酸、碳酸氢钠和载体的组合。在一些实施方案中，载体可以包括聚苯乙烯。然而，载体可以包含其他组合物，诸如各种生物聚合物(例如，聚琥珀酸丁二醇酯、Capa聚酯等)、聚烯烃、丙烯酸共聚物(例如，乙烯丙烯酸甲酯)等。在一些此类实施方案中，柠檬酸和碳酸氢钠可以构成化学成核剂的约一半(wt％)，而载体构成其余的一半(wt％)。此外，在一些此类实施方案中，化学成核剂中的碳酸氢钠可以多于柠檬酸。例如，在化学成核剂中，碳酸氢钠可以是柠檬酸的约三倍那么多(wt％)。还应当理解，在一些实施方案中，可能不需要或不使用载体，诸如成核剂是Hecofoam或Hydrocerol的情况。
在一个实施方案或与本文提及的任何实施方案的组合中，成核剂的存在量是0.1至10wt％、0.1至5.0wt％、至少0.1wt％、至少0.25wt％、至少0.5wt％至少1.0wt％、至少1.25wt％、至少1.5wt％、至少1.75wt％、至少2.0wt％、至少2.25wt％、至少2.5wt％、至少2.75wt％、或至少3.0wt％、或至少3.5wt％、或至少4.0wt％、或至少4.5wt％和/或小于7.5wt％、小于5wt％、小于4wt％、小于3wt％、小于2wt％、或小于1.0wt％，均基于纤维素酯组合物的总重量计。在一些实施方案中，本文所用的成核剂可以包含两种或更多种不同类型的成核剂的组合或混合物。在一个实施方案或者与任何其他实施方案的组合中，CE熔融组合物包含小于10wt％、小于8wt％、小于6wt％、小于5wt％、小于4wt％、小于3wt％、小于2wt％、或小于1wt％的滑石。
注意，无论是呈配混CE材料还是CE熔融组合物的形式，纤维素酯材料通常都能够接受最大量的可起到形成成核位点作用的成核剂。添加至纤维素酯材料中的任何其余的成核剂将作为填料保留。基于所用填料的类型，填料可以为所得纤维素酯泡沫和/或制品提供各种特性。例如，一些填料可以提供纤维素酯材料的增加/降低的密度、延展性、杨氏模量、屈服强度、热变形温度、渗透性、抗冲击性、断裂伸长率、粘附特性、生物降解性等。填料还可以用于改变纤维素酯材料的视觉特征(例如，颜色、不透明度等)和触觉特征(例如，材料连续性、表面粗糙度等)。
发泡剂
发泡剂是指用于扩大成核位点的物理或化学材料(或材料的组合)。发泡剂可以包括化学发泡剂、物理发泡剂、它们的组合、或者几种类型的化学和物理发泡剂。发泡剂的功能是通过在成核位点使在熔融配制品中形成的泡孔扩大来降低材料的密度。可以将发泡剂添加到在挤出机中的CE熔融组合物中。已经令人惊讶地发现，可生物降解微粒天然填料的吸湿性质允许它们吸收水分并且将吸收的水带入熔融树脂混合物中，其中水可以充当物理发泡剂。
物理发泡剂的示例包括H2O、N2、CO2、烷烃、烯烃、醚、酮、氩气、氦气、空气或混合物。另外，已经令人惊讶地发现，可生物降解微粒天然填料的吸湿性质允许它们吸收水分并且将吸收的水带入熔融树脂混合物中，其中水可以充当物理发泡剂。吸湿性可生物降解天然填料可以配制成组合物并且在发泡过程之前允许吸收水分，在发泡过程中然后释放出水充当物理发泡剂。有益地，水也可以用作用于纤维素酯树脂的增塑剂。此外，在一些实施方案中，物理发泡剂可以包括烃，诸如戊烷/异戊烷或丁烷/异丁烷。其他烃可以包括丙烷、乙烷、甲烷、己烷、环己烷、环戊烷、环丁烯等。
化学发泡剂是降解或反应以产生气体(例如，CO2或N2)的材料。此类气体使熔融树脂混合物和/或所得泡沫混合物中的泡孔扩大，以产生具有分散在各处的多个气体空隙的结构材料。化学发泡剂可以是吸热的或放热的。化学发泡剂典型地在特定温度下降解以分解并且释放气体。化学发泡剂的示例包括偶氮二甲酰胺、酸(例如，柠檬酸)和碳酸盐，诸如碳酸氢钠、碳酸钠、碳酸氢铵、碳酸铵、碳酸锌等和它们的组合。
在一个实施方案或者与本文提及的任何实施方案的组合中，发泡剂的存在量是0.3至1.5wt％、或0.3至2.0wt％、或0.3至2.5wt％、或0.3至3.0wt％、或0.3至3.5wt％、或0.3至4.0wt％、或0.3至8％、或1.3至1.5wt％、或1.3至2.0wt％、或1.3至2.5wt％、或1.3至3.0wt％、或1.3至3.5wt％、或1.3至4.0wt％、或1.3至4.5wt％、或1.3至5.0wt％、或1.3至5.5wt％、或1.5至3.0wt％、或1.5至4.0wt％、或1.5至5.0wt％、或1.5至6.0wt％、或2.0至3.0wt％、或2.0至4.0wt％、或2.0至5.0wt％、或2.0至6.0wt％、或2.5至3.0wt％、或2.5至4.0wt％、或2.5至5.0wt％、或2.5至6.0wt％、或3.0至4.0wt％、或3.0至5.0wt％、或3.0至6.0wt％、或0.0至9.0wt％、或0.5至9.0wt％、或1.0至9.0wt％、或1.5至9.0wt％、或2.0至9.0wt％、或2.5至9.0wt％、或3.0至9.0wt％、或3.5至9.0wt％、或4.0至9.0wt％、或4.5至9.0wt％、或5.0至9.0wt％、或5.5至9.0wt％、或6.0至9.0wt％、或6.5至9.0wt％、或7.0至9.0wt％、或7.5至9.0wt％、或8.0至9.0wt％、或8.5至9.0wt％，均基于纤维素酯组合物的总重量计。在一些实施方案中，本文所用的发泡剂可以包含两种或更多种不同类型的发泡剂的组合或混合物。
表面改性添加剂
表面改性添加剂是指可以添加到纤维素酯组合物中以改性组合物(或所得泡沫制品)的结构从而改善纤维素酯组合物的加工的材料。例如，本申请的发明人已经发现，将表面改性添加剂添加到配混CE材料(例如，在配混过程中添加到粒料)或CE熔融组合物(例如，在挤出过程中)可以通过减少不希望的CE熔融组合物对模头或芯轴(或泡沫片材生产方法的其他部件)的粘附来改善加工。这种粘附的减少可以通过表面改性添加剂抑制由增塑剂引起的纤维素酯融合来实现。添加表面改性添加剂也可以减少在片材成形段生产的纤维素酯泡沫片材的阻塞。此外，表面改性添加剂也可以通过允许所述过程在较低温度下进行来改善泡沫片材生产方法。
再此外，在一些实施方案中，表面改性添加剂可以起到抗静电添加剂的功能，所述抗静电添加剂抑制CE熔融组合物中的电火花或电弧。当烃用作发泡剂时，抑制电火花或电弧可能特别重要，以便减少点燃烃并且引起火灾的机会。有益地，表面改性添加剂也可以减少发泡剂诸如烃从泡沫片材或所得制品中向外扩散。在一些实施方案中，烃本身可以用作表面改性添加剂。
然而，根据本发明的实施方案的可用于配混CE材料(例如，在配混过程中)或CE熔融组合物(例如，在泡沫片材生产方法中)的表面改性添加剂的更一般的示例包括脂肪酸，诸如棕榈酸、动物脂酸、硬脂酸、油酸、亚油酸和亚麻酸、花生酸/山嵛酸、山嵛酸和芥酸。表面改性添加剂也可以包括脂肪酸酰胺，诸如芥酸酰胺、油酰胺、硬脂酰胺、山嵛酸酰胺、仲酰胺和双酰胺。
表面改性添加剂的另外示例可以包括甘油酯和/或硬脂酸酯，诸如甘油一酯、甘油二酯和甘油三酯。甘油一酯可以包括单硬脂酸甘油酯或甘油一酯衍生物，诸如甘油一酯和甘油二酯的二乙酰酒石酸酯(DATEM)、乙氧基化甘油一酯、琥珀酰甘油一酯和丙二醇单酯(PGME)。表面改性添加剂的示例还可以包括金属硬脂酸盐，诸如硬脂酸铝、硬脂酸钙、硬脂酸锂、硬脂酸镁、硬脂酸钠、硬脂酸锌和/或它们的组合(例如，硬脂酸钙/硬脂酸锌)。表面改性添加剂的示例还可以包括蜡，诸如聚烯烃蜡(聚丙烯蜡和聚乙烯蜡)、氧化烯烃蜡、乙烯丙烯酸(EAA)共聚物蜡、乙烯丙烯酸甲酯(EMA)共聚物蜡、EAA离聚物蜡、丙烯酸蜡和/或天然蜡，诸如米糠蜡、向日葵蜡、甘蔗蜡、小烛树蜡、大豆蜡、蜂蜡、小烛树蜡和巴西棕榈蜡。
表面改性添加剂的其他非排他性示例包括脂肪族二酯(例如，己二酸二辛酯)、聚二元醇二酯、烷基烷基醚二酯、芳香族三酯、聚酯树脂、氯化烃、卤代烃、烷基醚单酯和烷基单酯。另外，各种油可以用作表面改性添加剂，诸如芳香族油、环烷油、甘油酯油、硅油和环氧化油(例如，大豆油和亚麻子油)。因此，在一些实施方案中，表面改性添加剂包含增塑剂，诸如脂肪族二酯增塑剂、聚酯增塑剂等。此外，在一些实施方案中，表面改性添加剂可以包含多面体低聚倍半硅氧烷(POSS)。
更一般地，本发明实施方案中使用的表面改性添加剂可以具有比配混CE材料(例如，在配混过程中)或CE熔融组合物(例如，在泡沫片材生产过程中)中的纤维素酯更低的极性。例如，表面改性添加剂可以具有(基于汉森溶解度参数(Hansensolubilityparameter))：小于25MPa1/2、小于20MPa1/2、或小于19.5MPa1/2的总溶解度参数δ；小于18MPa1/2、小于16MPa1/2、或小于14MPa1/2的分散力溶解度参数δd；小于12MPa1/2、小于8MPa1/2、或小于4MPa1/2的偶极分子间力溶解度参数δd；和/或小于11MPa1/2、小于10MPa1/2、或小于9MPa1/2的氢键溶解度参数δh。然而，在一些其他实施方案中，本发明实施方案中使用的表面改性添加剂可以具有比配混CE材料(例如，在配混过程中)或CE熔融组合物(例如，在泡沫片材生产过程)中的纤维素酯更高的极性。例如，表面改性添加剂可以具有(基于汉森溶解度参数)：大于21.5MPa1/2、大于23MPa1/2、或大于25MPa1/2的总溶解度参数δ。另外，在一些实施方案中，表面改性添加剂可以具有大于200℃、大于220℃、大于240℃、大于260℃、大于280℃、或大于300℃的沸点。此外，表面改性添加剂可以具有大于100g/mol、大于150g/mol、大于220g/mol、大于260g/mol、大于300g/mol、或大于340g/mol和/或不超过1000g/mol、不超过2500g/mol、或不超过5000g/mol的分子量。再此外，可能优选的是表面改性添加剂不溶于纤维素酯组合物中使用的一种或多种增塑剂。例如，可能优选的是表面改性添加剂不溶于三醋精。最后，在一些实施方案中，表面改性添加剂可以是可生物降解和/或食品合规性或FDA批准的。
在一个实施方案或与本文提及的任何实施方案的组合中，表面改性添加剂的存在量是0.05至0.75wt％、或0.05至1.0wt％、或0.05至2.5wt％、或0.05至5.0wt％、或0.75至1.0wt％、或0.75至2.5wt％、或0.75至5.0wt％、或0.1至1.0wt％、或0.1至2.5wt％、0.1至5.0wt％、或1.0至2.5wt％、或1.0至5.0wt％、或2.5至5.0wt％，均基于纤维素酯组合物的总重量计。在一些实施方案中，本文所用的表面改性添加剂可以包含两种或更多种不同类型的表面改性添加剂的组合或混合物。
制品
可以使用上述挤出段和/或片材成形段形成纤维素酯泡沫的挤出片材。此类挤出片材包含具有分散在各处的多个气体空隙的结构材料。此类气体空隙是由呈气体形式的发泡剂在纤维素聚合物熔体中扩大而形成的。结构材料是基于纤维素酯的，具有特定量的已经在上文更详细描述的结构材料的组成组分(例如，纤维素酯、增塑剂、成核剂、表面改性添加剂等)。制品可以由根据实施方案的泡沫的挤出片材形成，并且可以特别用于食品服务行业。示例性制品包括肉托盘。制品可以具有一个或多个特别有利的特性。例如，制品可以是可生物降解的和/或可堆肥的，和/或制品可以具有优异的机械特性(例如，强度、密度、泡孔尺寸、吸收等)。
在一个实施方案或者与本文提及的任何实施方案的组合中，泡沫具有小于0.20g/cm3、小于0.18g/cm3、小于0.15g/cm3、小于0.12g/cm3、小于小于0.10g/cm3、小于0.08g/cm3、小于小于0.06g/cm3、或小于小于0.04g/cm3，或0.04至0.8g/cm3、0.04至0.6g/cm3、0.04至0.5g/cm3、0.04至0.4g/cm3、0.04至0.3g/cm3、0.04至0.2g/cm3、0.04至0.15g/cm3、0.04至0.12g/cm3、0.04至0.10g/cm3、0.04至0.08g/cm3、0.04至0.06g/cm3、0.06至0.8g/cm3、0.06至0.6g/cm3、0.06至0.5g/cm3、0.06至0.4g/cm3、0.06至0.3g/cm3、0.06至0.2g/cm3、0.06至0.15g/cm3、0.06至0.12g/cm3、0.06至0.10g/cm3、0.06至0.08g/cm3、0.08至0.8g/cm3、0.08至0.6g/cm3、0.08至0.5g/cm3、0.08至0.4g/cm3、0.08至0.3g/cm3、0.08至0.2g/cm3、0.08至0.15g/cm3、0.08至0.12g/cm3、0.08至0.10g/cm3、0.1至0.8g/cm3、0.1至0.6g/cm3、0.1至0.5g/cm3、0.1至0.4g/cm3、0.1至0.3g/cm3、0.1至0.2g/cm3、0.1至0.15g/cm3、0.1至0.12g/cm3、0.2至0.8g/cm3、0.2至0.6g/cm3、0.2至0.5g/cm3、0.2至0.4g/cm3、0.2至0.3g/cm3、0.3至0.6g/cm3、0.3至0.5g/cm3、0.3至0.4g/cm3、0.4至0.6g/cm3、0.4至0.5g/cm3、或0.5至0.6g/cm3的密度。
在一个实施方案或与本文提及的任何实施方案的组合中，平均泡沫泡孔尺寸是40μm至600μm、或50μm至600μm、或60μm至600μm、或70μm至600μm、或80μm至600μm、或90μm至600μm、或100μm至600μm、或150μm至600μm、或200μm至600μm、或250μm至600μm、或300μm至600μm、或400μm至600μm、或500μm至600μm、或40μm至550μm、或40μm至500μm、或40μm至450μm、或40μm至400μm、或40μm至350μm、或40μm至300μm、或40μm至250μm、或40μm至200μm、或40μm至150μm、或40μm至100μm。
上述方法中使用的微粒CE材料的水分含量可能对所得泡沫制品的特性具有显著影响。此类特性可以包括开放泡孔含量、平均泡孔尺寸、最大泡孔尺寸、泡孔密度和泡孔尺寸均匀性。泡孔密度可以通过泡沫制品的中心侧平面的截面面积中可观察到的泡孔数量来确定。泡孔尺寸均匀性可以通过泡沫制品的跨度因子来确定，所述跨度因子可以通过公式(D90-D10)/D50来计算，其中“D10”是指其中分布中的10％具有较小泡孔尺寸并且90％具有较大泡孔尺寸处的泡孔直径，其中“D90”是指分布中的90％具有较小泡孔尺寸并且10％具有较大泡孔尺寸处的泡孔直径，并且其中“D50”是指分布中的50％具有较小泡孔尺寸并且50％具有较大泡孔尺寸处的泡孔直径。
在一个实施方案或者与本文提及的任何实施方案的组合中，当将水分含量为200ppm至5000ppm或500ppm至3000ppm的微粒CE材料引入泡沫片材挤出过程中时，所得泡沫片材可以具有以下中的一个或多个：(i)小于15％、小于12％、小于10％、小于8％、或小于6％的开放泡孔含量；(ii)小于500μm、小于400μm微米、或小于300μm的平均泡孔尺寸；(iii)小于800μm、小于700μm、或小于600μm的最大泡孔尺寸；(iv)100至3000、200至2000、300至1500、400至1000、500至800、或600至700个泡孔/cm2的泡孔密度；(v)小于50μm、小于40μm、或小于30μm的表面粗糙度Rrms；和/或(vi)不超过1.25、不超过1.2、不超过1.1、不超过1.0、不超过0.9、不超过0.8、或不超过0.75的泡孔跨度因子。
在一个实施方案或者与本文提及的任何实施方案的组合中，当将水分含量为5000ppm至20,000ppm的微粒CE材料引入泡沫片材挤出过程中时，所得泡沫片材可以具有以下中的一个或多个：(i)至少10％、至少15％、或至少20％的开放泡孔含量；(ii)至少500μm、至少550μm、或至少600μm的平均泡孔尺寸；(iii)至少800μm、至少900μm、或至少1000μm的最大泡孔尺寸；(iv)小于400个泡孔/cm2、小于300个泡孔/cm2、小于200个泡孔/cm2、小于100个泡孔/cm2、或小于50个泡孔/cm2的泡孔密度；(v)至少50μm、至少60μm、或至少70μm的表面粗糙度Rrms；和/或(vi)大于0.75、大于0.8、大于0.9、大于1.0、大于1.1、大于1.2、或大于1.25的泡孔跨度因子。
与生产粒料、泡沫片材和/或制品的方法和系统相关的进一步发明概念。
本文所述的实施方案特别可用于生产纤维素酯泡沫片材和制品，但所述实施方案也可以用于其他片材和制品生产应用中。
在一个实施方案或与本文提及的任何实施方案的组合中，可以生产工业上可堆肥的或家庭可堆肥的可生物降解乙酸纤维素泡沫或制品。在此类别的一个子类中，泡沫或制品是工业可堆肥的。在此子类的一个子子类中，泡沫或制品具有小于6mm的厚度。在此子类的一个子子类中，泡沫或制品具有小于3mm的厚度。在此子类的一个子子类中，制品具有小于1.1mm的厚度。在此类别的一个子类中，泡沫或制品是家庭可堆肥的。在此子类的一个子子类中，泡沫或制品具有小于6mm的厚度。在此子类的一个子子类中，泡沫或制品具有小于3mm的厚度。在此子类的一个子子类中，泡沫或制品具有小于1.1mm的厚度。在此子类的一个子子类中，泡沫或制品具有小于0.8mm的厚度。在此子类的一个子子类中，泡沫或制品具有小于0.6mm的厚度。在此子类的一个子子类中，泡沫或制品具有小于0.4mm的厚度。
在一个实施方案或者与本文提及的任何实施方案的组合中，泡沫或制品的厚度是1至10mm、1至8mm、2至8mm、3至7mm、4至6mm、约4mm、约5mm、约6mm、约7mm、或约8mm。然而，应当注意，泡沫或制品可以具有其他更大尺寸。例如，在一些实施方案中，泡沫或制品可以具有0.5至24英寸、1至15英寸、或3至12英寸的厚度。可选地或另外，托盘或其他制品可以具有100-400密耳、120-300密耳、150-250密耳的厚度(即，纤维素酯泡沫材料的厚度)。
在一个实施方案或者与本文提及的任何实施方案的组合中，根据如说明书中所述的崩解测试方案，泡沫或制品在12周后展现出大于90％的崩解。
用于制备可生物降解乙酸纤维素泡沫的组合物可以包含其他添加剂，诸如填料、稳定剂、气味调节剂、蜡、增容剂、生物降解促进剂、染料、颜料、着色剂、润滑剂、抗氧化剂、粘度调节剂、抗真菌剂、热稳定剂、抗细菌剂、软化剂、脱模剂、UV吸收剂以及他们的组合。每种另外的添加剂在基于纤维素酯的材料中的存在量可以是小于10wt.％、小于5wt.％、小于4wt.％、小于3wt.％、小于2wt.％、或小于1.0wt.％。应当注意，相同类型的化合物或材料可以针对乙酸纤维素组合物中的多个组分类别被鉴定或包括在所述组分类别中。例如，聚乙二醇(PEG)的功能可以是作为增塑剂或作为不起增塑剂功能的添加剂，诸如亲水性聚合物或生物降解促进剂，例如其中较低分子量PEG具有增塑作用，而较高分子量PEG起亲水性聚合物的作用但没有增塑作用。
在一个实施方案或者与本文提及的任何其他实施方案的组合中，泡沫、组合物或可发泡组合物进一步包含光降解催化剂。在此实施方案的一个类别中，光降解催化剂是二氧化钛或氧化铁。在此类别的一个子类中，光降解催化剂是二氧化钛。在此类别的一个子类中，光降解催化剂是氧化铁。
在一个实施方案或者与本文提及的任何其他实施方案的组合中，泡沫、组合物或可发泡组合物进一步包含颜料。在此实施方案的一个类别中，颜料是二氧化钛、炭黑或氧化铁。在此类别的一个子类中，颜料是二氧化钛。在此类别的一个子类中，颜料是炭黑。在此类别的一个子类中，颜料是氧化铁。在此类别的一个子类中，颜料是可生物降解粒状天然填料。
定义
应当理解，以下内容并不旨在是所定义术语的穷尽列表。在前述描述中可能提供了其他定义，诸如例如在上下文中伴随所定义术语的使用时。
如本文所用，术语“一个/种(a/an)”和“所述(the)”意指一个/种或多个/种。
如本文所用，术语“包含(comprising)”、“包含(comprises)”和“包含(comprise)”是开放式过渡术语，用于从所述术语之前列举的主题过渡到所述术语之后列举的一个或多个要素，其中过渡术语之后列出的一个或多个要素不一定是构成主题的唯一要素。
要被认为是“可堆肥的”，材料必须满足以下四个标准：(1)所述材料应在根据ISO14855-1(2012)的受控堆肥条件下在升高的温度(58℃)下的测试中通过生物降解要求，其对应于绝对90％生物降解或相对于对照聚合物的相对90％生物降解；(2)根据ISO16929(2013)在需氧堆肥条件下测试的材料必须达到90％崩解度；(3)测试材料必须满足如ASTMD6400(2012)、EN 13432(2000)和ISO 17088(2012)所规定的关于挥发性固体、重金属和氟的所有要求；以及(4)材料不应对植物生长造成负面影响。
如本文所用，术语“可生物降解的”通常是指有机分子的生物转化和消耗。生物可降解性是材料本身的固有特性，并且材料可以展现出不同程度的生物可降解性，这取决于其所暴露的具体条件。术语“可崩解的”是指材料在暴露于特定条件下时物理分解成更小碎片的趋势。崩解度取决于材料本身以及所测试的制品的物理尺寸和配置。生态毒性测量材料对植物生命的影响，并且根据标准测试方法中规定的程序确定材料的重金属含量。
根据法国规范NF T 51-800和澳大利亚标准AS 5810，在家庭堆肥条件下要被视为“可生物降解的”，材料必须展现出总计至少90％的生物降解(例如，与初始样品相比)，或在参考物品和测试物品均达到稳定期后，为合适的参考材料的最大降解的至少90％的生物降解。家庭堆肥条件下生物降解的最大测试持续时间是1年。
根据ASTM D6400和ISO 17088，在工业堆肥条件下要被视为“可生物降解的”，当与对照或绝对值相比时，整个物品中(或对于按干质量计以超过1％的量存在的每种成分)至少90％的有机碳必须在测试期结束时转化为二氧化碳。根据欧洲标准ED 13432(2000)，材料必须展现出总计至少90％的生物降解，或在参考物品和测试物品均达到稳定期后，为适合的参考材料的最大降解的至少90％的生物降解。工业堆肥条件下生物可降解性的最大测试持续时间是180天。
根据的OK可生物降解土壤合格标志和DIN CERTCO的DIN Geprüft土壤可生物降解认证方案，在土壤堆肥条件下要被视为“可生物降解”，材料必须表现出总计至少90％的生物降解(例如，与初始样品相比)，或在参考物品和测试物品均达到稳定期后，为适合的参考材料的最大降解的至少90％的生物降解。土壤堆肥条件下生物可降解性的最大测试持续时间是2年。
权利要求不限于所公开的实施方案
上述本发明优选形式将仅用作说明并且不应以限制性意义使用来解释本发明的范围。在不背离本发明的精神的情况下，本领域技术人员可容易地对上文阐述的示例性实施方案进行修改。
发明人特此声明，他们旨在根据等同原则来确定和评估本发明的合理公平范围，因为它涉及任何未实质性偏离但在以下权利要求中阐明的本发明的字面范围之外的设备。
实验部分
缩写
h是小时；Tg是玻璃化转变温度；℃是摄氏度；
通过卡尔费休法使用1.5克样品和180℃的温度，然后进行滴定以确定水分水平来测量水分。将以下样品在60℃下干燥所列出的持续时间。固体材料的卡尔费休测试过程使用Metrohm 874烘箱样品处理器和库仑分析KF池(coulometric KF cell)。将每个样品称重(0.5-1.0g)并且放入5ml小瓶中并且加盖。每个样品组包括3个空小瓶作为大气空白；这些样品是在将样品密封在其小瓶中的同一时间和地点制备的。烘箱样品处理器将每个样品加热至180c的目标温度。氮气用作载气以将样品在一定温度下释放的任何水分带入库仑分析池进行滴定。结果通过以下方程计算：
表1.CE树脂的干燥。
可以通过被制造用于干燥其他聚合物的干燥剂干燥系统将配制的乙酸纤维素干燥。当聚合物吸收超过1wt％的水分时，干燥剂干燥系统往往具有问题，因为干燥剂变得被水分饱和，并且床层无法足够快地再生以保持露点不上升。如果露点上升，则干燥变得效率更低，并且干燥速率往往减慢，并且水分损失往往减慢或停止。已经设计了避免这种情况的方法，包括热空气过程。对于热空气过程，将空气加热并且通过流过粒料，并且将挥发物在过程中排出。对于热空气过程，干燥不是闭环的，并且从过程中排放出多余的水分。一旦水分含量被驱除至小于1wt％，就可以使用干燥剂干燥过程驱除水分含量到甚至更低。
干燥剂干燥过程涉及使用热空气干燥粒料(50℃至70℃)和具有后冷却器和挥发物捕集器的闭环系统。挥发物捕集器被设计为使用低于室温的冷却水来提取可能改变干燥剂床层的任何挥发物(例如，加工助剂/增塑剂)。
基础配制品是DS为2.5的乙酸纤维素。将聚合物用三醋精、聚乙二醇或柠檬酸三乙酯按以下目标水平增塑。
表2.干燥温度。
用Aboni Hydrotracer测量以下样品的水分，其中蒸发的水与氢化钙发生反应。然后水被转化为氢气，然后氢气用来确定水浓度。
孔隙率分析在评估泡沫材料中起着至关重要的作用。在我们的方法中，我们利用泡沫截面的SEM图像分析来评价孔隙率。为了解决孔隙的无定形性质和潜在的模糊或破碎边界带来的挑战，我们开发了一种全自动孔隙率评估方法，所述法组合了三种关键的图像处理技术。首先，应用强度阈值以将较暗的孔隙体与泡孔壁分离。其次，采用边缘检测来捕捉相邻孔隙之间的边缘，从而细化分割。最后，利用分水岭算法，通过模拟水从不同方向向相邻区域中泛滥，准确分离结合孔隙。通过组合这些技术，我们的自动化方法实现了改善的分割，从而增强了孔径分析的统计代表性和精确度。这种综合方法为了解泡沫材料的孔隙率特征提供了有价值的见解，从而利于设计具有增强特性的泡沫产物。
用于制造泡沫片材的配制品如下：乙酸纤维素配制品[Eastman CelluloseAcetate FE700、三醋精(20wt％)、环氧化大豆油(1wt％)doverphos 9228T(0.15wt％)]+1wt％CBA(Foamazol 73S)+1wt％滑石+2.3wt％戊烷。
泡沫片材是在串联挤出生产线上制造的。第一挤出机是由Krauss Maffei制造的双螺杆ZE 30。第2挤出机是单螺杆KE60，也是由Krauss Maffei制造的。在双螺杆挤出机的料筒区域4注入物理发泡剂(戊烷)。以40kg/小时挤出泡沫，将ZE30设置在190℃至220℃的区域温度以熔化聚合物并且注入气体，并且冷却挤出机(KE60)的温度为170℃至190℃。将材料挤出经过直径为160mm的芯轴，导致吹胀比为模头直径的3.2x。
当水分含量为10,000ppm时，泡沫片材展现出中等水平的波纹，并且当水分含量超过20,000ppm时展现出高水平的波纹。可接受的波纹低于10000并且是轻度的，并且低于1000ppm的波纹不存在。当水分含量高于20,000ppm时，无法达到4mm或更高的厚度。
所有制成的泡沫具有低于0.12g/cm3的密度。
表3.泡沫质量随水分含量的变化。
表4.泡沫质量随水分含量的变化。
将材料从生产线上包装在箔衬里的袋中，并且测试水分样品。使用OmniMark水分分析仪分析水分，所述分析仪监测重量损失随时间的变化以计算水分损失。用于所述装置的程序具有40℃的待机温度、105℃的测试温度，并且监测速率损失以确定测试何时完成。测试程序的变化速率是0.035％/1min，并且测试产物直到满足斜率标准。
下文报告的每个样品都是10至30盒的批次，取决于运行情况。水分含量报告是作为该批次的一部分测量的箱的平均值。
表5.

Claims (22)

1.一种形成干燥微粒材料的方法，所述方法包括：
(a)提供包含纤维素酯和增塑剂的可发泡微粒组合物，所述可发泡微粒组合物具有水分含量；以及
(b)将所述可发泡微粒组合物引入干燥系统中，从而降低所述水分含量并且形成所述干燥微粒材料，
其中所述干燥系统包括使所述组合物与通过所述干燥系统的干燥蒸气流接触，其中排放出所述干燥蒸气流直到所述水分含量是1wt％或更小，
其中所述干燥蒸气流是空气，
其中将所述可发泡微粒组合物在所述干燥系统内在低于所述组合物的Tg至少60℃、但不超过80℃、不超过70℃或不超过60℃的温度下干燥。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述引入(b)进一步包括在所述可发泡微粒组合物的水分含量已经达到1wt％或更小之后，通过使所述干燥蒸气流循环通过闭环干燥剂干燥系统来干燥所述可发泡微粒组合物。
3.根据权利要求1或2中任一项所述的方法，其中所述起始水分含量是8wt％或更小或者6wt％或更小。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中进一步包括冷却并且至少部分地冷凝所述干燥蒸气流的一部分，从而形成包含夹带在所述干燥蒸气流中的挥发性组分的冷凝物。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述冷凝物包含发泡剂和/或增塑剂。
6.根据权利要求5所述的方法，所述方法进一步包括将所述发泡剂和/或增塑剂的至少一部分回收到所述干燥系统上游的所述组合物中。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其中所述干燥系统包括加热过程、空气干燥过程和/或旋风干燥过程。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的方法，其中所述干燥微粒材料具有通过卡尔费休滴定法和/或使用水分测量装置中的一种或两种确定绝对水含量而测量的100ppm至5000ppm、200ppm至4000ppm、300ppm至3000ppm、400ppm至2000ppm、或500ppm至1000ppm的水分含量。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的方法，其中所述干燥微粒材料具有比所述可发泡微粒组合物的水分含量低至少10％、低至少20％、低至少30％、低至少40％、低至少50％、低至少60％、低至少70％、低至少80％、或低至少90％的水分含量。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的方法，其中所述增塑剂是三醋精、分子量为200-600的聚(乙二醇)、柠檬酸三乙酯或其混合物。
11.根据权利要求1-9中任一项所述的方法，其中所述组合物进一步包含稳定剂、一种或多种物理发泡剂、一种或多种化学发泡剂(和/或前体)、一种或多种成核剂、一种或多种表面改性添加剂、一种或多种颜料、一种或多种填料和/或一种或多种其他添加剂。
12.根据权利要求1-11中任一项所述的方法，其中所述纤维素酯是乙酰基取代基取代度(“DSAc”)为2.2至2.8的乙酸纤维素。
13.一种通过根据权利要求1-12中任一项所述的方法制备的微粒材料，其中所述微粒材料具有通过卡尔费休滴定法和/或使用水分测量装置中的一种或两种确定绝对水含量而测量的不超过2000ppm的水分含量。
14.一种泡沫片材成形方法，所述方法包括：
将包含纤维素酯且水分含量为200ppm至5000ppm的微粒材料引入泡沫片材挤出过程中，并且产生具有以下中的一个或多个的泡沫片材：
(i)小于15％的开放泡孔含量；
(ii)小于500微米的平均泡孔尺寸；
(iii)小于800微米的最大泡孔尺寸；
(iv)100至3000个泡孔/cm2的泡孔密度；
(v)小于50微米的表面粗糙度Rrms；和/或
(vi)不超过1.25的泡孔跨度因子。
15.根据权利要求14所述的泡沫片材成形方法，所述方法包括：
将包含纤维素酯且水分含量为200ppm至5000ppm的微粒材料引入泡沫片材挤出过程中，并且产生泡沫片材，所述泡沫片材具有：
(i)小于10％的开放泡孔含量；
(ii)小于500微米的平均泡孔尺寸；
(iii)4.7-10.5的表面粗糙度Rrms；以及
(iv)不超过1.25的泡孔跨度因子。
16.根据权利要求15所述的泡沫片材成形方法，其中所述泡沫片材具有5000至17000个泡孔/cm2的泡孔密度。
17.一种包装微粒材料的方法，所述方法包括：
(a)提供可发泡微粒组合物，所述可发泡微粒组合物包含纤维素酯和增塑剂并且具有不超过3000ppm的水分含量；以及
(b)将所述微粒组合物引入防潮包装中，并且将所述组合物密封在其中。
18.根据权利要求17所述的方法，其中所述防潮包装包括箔衬里的袋。
19.根据权利要求17-18中任一项所述的方法，其中将所述可发泡微粒组合物用干燥系统处理，所述干燥系统包括使所述可发泡微粒组合物与通过所述干燥系统的干燥蒸气流接触，其中排放出所述干燥蒸气流直到所述水分含量是1wt％或更小。
20.根据权利要求19所述的方法，其中将所述可发泡微粒组合物在所述干燥系统内在低于所述组合物的Tg至少60℃、但不超过100℃、不超过90℃、不超过80℃、不超过70℃或不超过60℃的温度下干燥。
21.根据权利要求17-20中任一项所述的方法，所述方法进一步包括在所述可发泡微粒组合物的水分含量已经达到1wt％或更小之后，通过使所述干燥蒸气流循环通过闭环干燥剂干燥系统来干燥所述可发泡微粒组合物。
22.根据权利要求17-21中任一项所述的方法，其中所述干燥微粒材料具有通过卡尔费休滴定法和/或使用水分测量装置中的一种或两种确定绝对水含量而测量的100ppm至5000ppm、200ppm至4000ppm、300ppm至3000ppm、400ppm至2000ppm、或500ppm至1000ppm的水分含量。
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