專利名稱：用于天然纖維復(fù)合材料的界面混合劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本文中所述的本發(fā)明一般屬于制造可著色的和可涂漆的復(fù)合材料的方法，所述的復(fù)合材料包括第一塑料和由第二塑料與天然纖維基本均勻混合的混合物，所述的復(fù)合物特別適宜用作門窗構(gòu)件以及一些護(hù)墻板應(yīng)用。
在門窗構(gòu)件及門窗鑲邊領(lǐng)域中，這些構(gòu)件以前均用100％的天然木材制造。住宅的窗戶通常是由嵌玻璃的磨細(xì)的木質(zhì)品制成雙懸窗或玻璃窗。木窗結(jié)構(gòu)雖然美觀，在許多住宅裝飾應(yīng)用且非常適用，但木窗在某些情況下可能變壞。木窗要求涂漆和其它周期性的維修。由于制造木窗的適宜的木材特別是無節(jié)疤木材產(chǎn)品的日益缺乏，所以木窗很貴。作為木窗的替代物，通常是將金屬構(gòu)件與玻璃相組合后制成窗戶。但是金屬窗在冬季一般不保暖。
近年來，在門和窗的制造中已經(jīng)使用擠出的熱塑料材料。填充的和未填充的熱塑料被擠出制成塑料窗的構(gòu)件和制成封條，門窗鑲邊遮風(fēng)雨膠條和其它的窗戶結(jié)構(gòu)件。在制造某些窗戶中，與木材組合的聚氯乙烯(PVC)之類的熱塑料具有一定的性能和成本優(yōu)勢。塑料常常用著色劑上色，得到類似木材的外觀，或與周圍區(qū)域的顏色相一致。雖然著色的塑料可以顯現(xiàn)出一點(diǎn)類似木材的顏色，但是它不能夠象真的木材那樣涂漆、砂磨或著色。因此，即使可能，但在塑料構(gòu)件與天然木材周圍相配也是很難的?，F(xiàn)有技術(shù)中的一種解決方法是用類似木材外觀的薄片或?qū)訅翰牧细采w塑料。另一種解決方法是使用環(huán)氧樹脂在熱塑料上膠合木質(zhì)層壓材料。但是這種層壓材料昂貴而且易損壞。
把塑料的不同形狀與天然纖維例如木屑、壓碎的堅(jiān)果殼以及其它的材料的不同形狀組合在本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)是已知的，例如在CA2144566號(hào)中已經(jīng)公開了上述的復(fù)合材料。上述的這些復(fù)合材料的目的被認(rèn)為是改進(jìn)產(chǎn)品的物理性能和降低其成本。但是該專利要求使用PVC/木屑/金屬脫模劑/融熔增強(qiáng)劑的復(fù)合材料，由各反應(yīng)材料的物理混合使其具有優(yōu)點(diǎn)。該專利沒有揭示任何形式的物理吸附和化學(xué)吸附結(jié)合，也沒有披露由此而獲得的好處。所以，非常需要有聚合物和木纖維及可以加入可選擇的再生廢物所制造的復(fù)合材料，這種復(fù)合材料具有來自聚合物界面劑引入反應(yīng)混合物的組合物的混合特性。雖然這是直接的結(jié)合，但是得到了均勻分散的纖維索纖維/聚合物混合復(fù)合物，還需要有可擠出制成定型型材的一種復(fù)合材料，該定型型材是直接代替木制的或金屬制的構(gòu)件的等效的加工定型型材。這種需要要求復(fù)合材料使用時(shí)接近木材的熱膨脹系數(shù)，可擠出成可再現(xiàn)穩(wěn)定尺寸的材料，高的壓縮強(qiáng)度，低的傳熱速率和提高防蟲和防腐性，且硬度和剛度允許鋸、磨和緊固，保持與木材性能相一致。
而且，制造門窗產(chǎn)品的公司對(duì)這些產(chǎn)品制造中產(chǎn)生的廢物非常敏感。大量的木質(zhì)廢物，例如包括木質(zhì)門窗鑲邊碎片、鋸屑、木材加工的副產(chǎn)物，包括循環(huán)PVC的循環(huán)熱塑料對(duì)窗戶制造商已是顯著的成本消耗。這些物料通?；蛟诎l(fā)電廠燃燒利用它的熱值，或裝運(yùn)進(jìn)行合格填埋處理。這些廢物由于存在大量熱熔化的物料和溶劑基的粘合劑、廢熱塑料例如PVC、油漆、防腐劑和其它的有機(jī)物料而形成污染，非常需要發(fā)現(xiàn)一種使用這些廢物用于適合環(huán)境的有用構(gòu)件的生產(chǎn)性方法，這種方法避免以有害環(huán)境的方式把廢物返回環(huán)境中。
所以，現(xiàn)有技術(shù)是使用木材、金屬和熱塑性組合物或它們的組合制造傳統(tǒng)的門和窗。木窗雖然美觀，但在某些情況下易損壞，要求涂漆和其它周期性的維修。雖然熱塑料的、金屬的或熱塑料組合物窗已經(jīng)克服了上述問題，但是產(chǎn)生了其它的問題。熱塑料或熱塑料組合物窗盡管結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，在內(nèi)部沒有木材(木材一般是消費(fèi)者優(yōu)選的)，但是在冬季金屬窗保暖性差，為了克服這種缺點(diǎn)，制造者已經(jīng)使用了各種各樣的替代物，這些替代物的一種是把用于制造窗戶的木材、金屬或熱塑料的組合物置于在窗戶外面的金屬或熱塑料上(由此不用涂漆)，而在窗戶的內(nèi)部有象木質(zhì)的表面，然后砂磨、涂漆或著色。熱塑料或熱塑料組合物窗的制造者在窗戶內(nèi)部可視表面常常用似木材外觀的箔或?qū)訅翰牧细采w。但是這種箔昂貴，施工困難耗時(shí)，且易被用戶損壞。所以，顯而易見，它們僅是一種仿制品，并且不能砂磨或著色。另一種方法是在窗戶的內(nèi)部表面上膠合木質(zhì)板。但是這也施工困難而且極貴。
本發(fā)明涉及一種新的和改進(jìn)可著色可涂漆的制品和這種制品的制造方法。這種制品在使用中是有效的且克服了上述的困難和缺點(diǎn)，同時(shí)得到了更好的和更有利的結(jié)果。
發(fā)明概述按照本發(fā)明，提供了纖維素纖維和熱塑性聚合物如本質(zhì)纖維和PVC與添加的可控量的金屬脫模劑和界面劑相組合的方法，通過這種方法制成在制造可控孔隙度的構(gòu)件中有用的復(fù)合材料，該復(fù)合材料允許像天然木材那樣應(yīng)用的方式著色和/或涂漆。
此外，本發(fā)明還涉及共擠出添加熱塑料(例如PVC)制造復(fù)合材料加上熱塑料(即熱塑料和木屑的組合物加上相同的熱塑料或不同的熱塑料)的新穎復(fù)合物的附加步驟。這種復(fù)合材料可以用來生產(chǎn)窗和門的構(gòu)件，該構(gòu)件在天然纖維/熱塑料側(cè)可以砂磨、涂漆和著色，并且在另一側(cè)具有熱塑料的優(yōu)點(diǎn)。這種復(fù)合材料可以用來代替木材、熱塑料或金屬如鋁和它們的組合物制造的構(gòu)件。
本發(fā)明方法制造的復(fù)合型材包括第一聚合物和纖維素纖維的混合物，可以選擇性地加入第二聚合物如PVC于混合物中。在制造的天然纖維/PVC復(fù)合物中，將約10-55％的纖維和90-45％的聚合物在擠塑機(jī)中混合。該物料是經(jīng)高速劇烈混合機(jī)中混合后，在多螺桿擠塑機(jī)中擠塑。這是優(yōu)選的方法，但是摻合和混合都可在多螺桿擠塑機(jī)中進(jìn)行，因此就排除高速劇烈混合機(jī)。在擠塑機(jī)中熔化的條件和足以允許排氣的壓力和溫度的條件下(即從木屑中排除水份和揮發(fā)性物質(zhì)和從PVC中排除水份)混合物被摻合，生成的擠出料同時(shí)可以砂磨、涂漆和著色。
優(yōu)選的復(fù)合材料可以用許多不同的塑料例如聚烯烴、聚苯乙烯、聚(甲基)丙烯酸或聚酯制成。最優(yōu)選的體系使用PVC和木屑。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，為了得到?jīng)]有斷口的熔體，需要添加金屬脫模劑。該脫模劑與界面劑相互作用，以得到熔融良好和所希望的孔隙率，兩種組分必須按一定的比率混合。通過?？诘募羟兴俾视绊懣紫堵?。剪切速率越高，孔隙率就越高。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)200-500秒-1的剪切速率可產(chǎn)生所要求的孔隙率。預(yù)計(jì)雙螺桿擠塑機(jī)是實(shí)施本發(fā)明的最佳方式，據(jù)信用一定的螺桿和機(jī)筒改進(jìn)的單螺桿擠塑機(jī)也將生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品。
本發(fā)明的目的是提供一種方法，通過該方法將木屑、熱塑性聚合物、金屬脫模劑和界面劑混合，生成控制孔隙率的復(fù)合材料。
本發(fā)明的另一目的是提供改進(jìn)的擠塑機(jī)螺桿的設(shè)計(jì)，用這種改進(jìn)的螺桿制造上述的復(fù)合材料。
本發(fā)明的上述和其它目的通過參考附圖、詳細(xì)的描述和附屬的權(quán)利要求書將會(huì)更清楚。
附圖的簡要說明本發(fā)明可以按某些構(gòu)件和這些構(gòu)件的排列制成實(shí)際的形狀，其中的優(yōu)選方案將在說明書中詳細(xì)地描述，制成的構(gòu)件如附圖所示，其中

圖1是用于化合PVC/木屑復(fù)合物所使用設(shè)備的通用制造設(shè)備；圖2示出了兩臺(tái)擠塑機(jī)和雙擠出機(jī)頭的制造設(shè)備，以及物料隨后處理設(shè)備；圖3是圖2所使用的擠塑機(jī)螺桿的側(cè)視圖，用于實(shí)施本發(fā)明的方法；圖3A是圖3擠塑機(jī)螺桿的預(yù)壓縮段中缺口構(gòu)型的放大視圖；圖4是各種標(biāo)明溫度區(qū)域的擠塑機(jī)的側(cè)視圖；圖5是示出加料管內(nèi)適當(dāng)?shù)募恿厦娴臄D塑機(jī)的側(cè)視圖；圖6示出了共擠塑模頭剖面的側(cè)視圖；圖7是真空定型裝置的側(cè)視圖；圖8是圖7的真空定型裝置沿8-8的剖視圖；圖9是模壓臺(tái)的側(cè)視圖；圖10是按本發(fā)明所述方法制造的一片門窗鑲邊的透視圖；圖11是按照本發(fā)明所述方法制造的地面操作塊手的透視圖；圖12是利用按照本發(fā)明所述方法制造的構(gòu)件的雙懸窗的透視圖；圖13是利用按照本發(fā)明所述方法制造的構(gòu)件的鋼、玻璃纖維或木質(zhì)門；圖14是按照本發(fā)明所述方法制造的窗戶構(gòu)件；圖15是在15KV在20放大倍數(shù)時(shí)的天然纖維/PVC復(fù)合材料掃描電子顯微照片；圖16是圖15在15KV在100放大倍數(shù)時(shí)的天然纖維/PVC復(fù)合材料放大掃描電子顯微照片；和圖17示出了添加界面劑影響的FTIR光譜，其中樣品A是氧化的聚乙烯用作界面劑，樣品B沒有添加界面劑。
本發(fā)明的詳細(xì)說明現(xiàn)在參考附圖，圖中所示的僅是用于說明本發(fā)明優(yōu)選方案，而不是用于限制本發(fā)明。圖中所示的方法和產(chǎn)品都是用本發(fā)明方法產(chǎn)生的結(jié)果。
如圖10所示，復(fù)合材料制品(150)有第一區(qū)域(152)和第二區(qū)域(154)。在一優(yōu)選的方案中，第一區(qū)域全部用塑料，最優(yōu)選用PVC制成。第二區(qū)域是由天然纖維和塑料的復(fù)合材料制成。當(dāng)優(yōu)選的天然纖維是木屑時(shí)，最優(yōu)選的塑料還是PVC。被認(rèn)為在本發(fā)明中有用的其它的熱塑料的其它非限制性實(shí)例是聚烯烴、聚苯乙烯類、聚丙烯酸類和聚酯類，而壓碎的堅(jiān)果殼類的其它天然纖維也適用于本發(fā)明。
第二區(qū)域(154)表面(156)是制成有足夠的孔隙率和保留傳統(tǒng)的木材著色性。雖然表面(156)的孔隙率的控制機(jī)理還不完全清楚，但是據(jù)信包括幾個(gè)可變的影響因素。添加少量的孔隙率助劑(有時(shí)稱為金屬脫模劑)影響表面孔隙率。增加復(fù)合材料中孔隙率助劑的量就降低表面的孔隙率，而降低孔隙率助劑量就提高孔隙率。優(yōu)選的孔隙率助劑是商購的，商品名為Rheochem Rheolube。盡管有其它的孔隙率助劑，但是優(yōu)選石蠟和烴類蠟的混合物[CAS Reg.No.8002-74-2]，其熔點(diǎn)為170°F以上(優(yōu)選85℃以上)，單獨(dú)或與其它的孔隙率助劑或金屬脫模劑混合使用，在類似容量的功能方面估計(jì)也在本發(fā)明的范圍內(nèi)?？紫堵手鷦┑奶砑恿繛?.01wt％-5wt％，更優(yōu)選0.1wt％-4wt％，最優(yōu)選為0.5wt％-3wt％。
在木屑(親水)和聚合物(疏水)的不相似表面的直接摻合的作用下，界面劑也在本發(fā)明的方法中起作用。界面劑用作聚合物的表面劑，通過它的分子有至少一部分親水而至少另一部分疏水的雙功能性促使生成聚合物/木屑的混合物。用另一種方式表示，分子的一部分必須功能化到至少一部分與木屑的至少纖維素成分達(dá)到化學(xué)或物理意義上的結(jié)合，而分子的至少另一部分可以與聚合物混合和/或相溶的程度。
通過擠塑?？诘募羟兴俾室矝Q定成品復(fù)合材料孔隙率，可測量的孔隙率只通過使用220-500秒-1間的剪切速率來完成。表面(156)也是用傳統(tǒng)的砂紙砂磨，并且可以涂漆。例如表面可以砂磨、涂漆或著色，接近真實(shí)的木材，并且可與其它的外部表面一致。
木屑(象木材)是由不同的木材顆粒組成，易變色。添加著色劑(如TiO2)消除這種變化。這是在第二區(qū)域(154)中完成的，在這個(gè)區(qū)域內(nèi)天然纖維的變化和顏色可以制成這種模仿的顏色，難以控制在精確的顏色圖的范圍內(nèi)。添加的其它的著色劑(例如Ferro V9156)一般是模仿木材的顏色。
構(gòu)成第二區(qū)域的復(fù)合材料包括10wt％-55wt％的天然纖維和45wt％-90wt％的PVC，和如前述的足量的孔隙率助劑和界面劑，制得適于著色的表面。界面劑的一個(gè)實(shí)例為乙烯與不同丙烯酸含量的丙烯酸的共聚物，即聚(乙烯-共-丙烯酸)、(-CH2CH2-)x[-CH2CH(CO2H)-]y。這類化合物的CAS序號(hào)是[9010-77-9]。在擠塑機(jī)中應(yīng)用真空從天然纖維中排除水份排氣前，要求界面劑促進(jìn)熔融。界面劑一般地加入量為0.01wt％-2wt％，更優(yōu)選為0.05wt％-1wt％和最優(yōu)選為0.01wt％-0.5wt％。
據(jù)預(yù)計(jì)，許多聚合物能夠用作木屑纖維素表面之間的界面劑，聚合物有高的羥基含量，且聚合物相例如是PVC，不受限于任何一種理論，據(jù)認(rèn)為界面劑吸附在纖維素顆粒的表面上，使得表面“看來”被PVC包圍更象聚合物。因此，在纖維素類似物理吸附或化學(xué)吸附的聚合化合物被認(rèn)為提供了必須有效地生成所要求的產(chǎn)品混合物的所需的界面摻合。
在這種應(yīng)用中有效的各種各樣的共聚物包括乙烯與丙烯酸商購的不同含量的丙烯酸的共聚物。即聚(乙烯-共-丙烯酸)、(-CH2CH2-)x[-CH2CH(CO2H)-]y。這類化合物起效用的關(guān)鍵之一是“-共-丙烯酸-”或相似類型的聚合物基團(tuán)。其它類似的可選擇物包括聚(乙烯-共-甲基丙烯酸)、(-CH2CH2-)x[-CH2C(CH3)(CO2H)-]y；聚(乙烯-共-丙烯酸甲酯-共-丙烯酸)、(-CH2CH2-)x[-CH2CH(CO2CH3)-]y[-CH2CH(CO2H)-]z；聚(甲基丙烯酸甲酯-共-甲基丙烯酸)，[-CH2C(CH3)(CO2CH3)-]x[-CH2C(CH3)(CO2H)-]y；和聚(丙烯酸叔丁酯-共-丙烯酸乙酯-共-甲基丙烯酸)，[-CH2CH[CO2C(CH3)3]3-]x[-CH2CH(CO2C2H5)-]y[-CH2C(CH3)(CO2H))-]z。在界面劑中被認(rèn)為起作用的其它因素是界面劑的羥基含量。假設(shè)物理吸附是起主導(dǎo)作用，那么被認(rèn)為在組合物中起促進(jìn)作用的化合物包括
聚(苯乙烯-共-烯丙醇)，[-CH2CH(C6H5)-]x[-CH2CH(CH2OH)-]y；和聚(乙烯基醇-共-乙烯)，(-CH2CH2-)x[-CH2CH(OH)-]y。
在將如本申請?jiān)诤竺嫠龅哪菢?，關(guān)于界面劑和纖維素，當(dāng)化學(xué)吸附是本發(fā)明的至少一種作用形式時(shí)，那么含羧酸基的任何聚合物在該體系中具有一定程度的作用。因此，酯鍵可以從酰胺類、丙烯酸酯類、?；u、腈類和酸酐類與羥基的反應(yīng)生成。其它有代表性的聚合物包括羧酸酯化的聚(氯乙烯)聚(氯乙烯-共-醋酸乙烯-共-馬來酐)[-CH2CH(Cl))-]x[-CH2CH(O2CCH3)-]y[-CH(CO2H)CH(CO2H)-]z和各種各樣的-共-馬來酸或-接枝-馬來酸聚合物中的許多聚合物。酰胺類在酸性條件下與醇類反應(yīng)產(chǎn)生酯和銨鹽，而不是與羧酸反應(yīng)生成水，酰胺類中的有代表性的實(shí)例包括聚丙烯酰胺[-CH2CH(CONH2)-]n；和聚(丙烯酰胺-共-丙烯酸)，[-CH2CH(CONH2)-]x[-CH2CH(CO2H)-]y，雖然這些聚合物的吸水量稍稍減少在這種應(yīng)用方面的應(yīng)用效果。
可應(yīng)用的其它化合物是丙烯酸酯類，它是酯類的子集合。
在酯基轉(zhuǎn)移反應(yīng)中，用一種醇產(chǎn)生另一種醇將可能生成酯鍵。例如，含甲基丙烯酸酯的聚合物能夠與表面羥基反應(yīng)生成表面酯鍵和甲醇。代表性的實(shí)例包括聚(甲基丙烯酸甲酯)，[-CH2C(CH3)(CO2CH3)-]n；聚(甲基丙烯酸乙酯)，聚(乙烯-共-丙烯酸乙酯)，(-CH2CH2-)x[-CH2CH(CO2C2H5)-]y；和聚(丙烯酸丁酯)， n。?；u與羥基反應(yīng)生成酯鍵和HCl也是已知的。其它反應(yīng)化合物包括在酸性條件下與羥基反應(yīng)生成酯鍵和銨鹽的腈。代表性的實(shí)例包括聚丙烯腈，[-CH2CH(CN)-]n；和聚(丙烯腈-共-丁二烯)，[-CH2CH(CN)-)x[-CH2CH＝CHCH2-]y，特別是當(dāng)上述聚(丙烯腈-共-丁二烯)經(jīng)胺終止或羧化而被功能化時(shí)。
其它可能的反應(yīng)是經(jīng)酸酐與羥基反應(yīng)生成酯鍵和酯。代表性的實(shí)例包括聚(乙烯-共-丙烯酸乙酯-共-馬來酐)。
被認(rèn)為在這種組合物中起作用的另一類嵌段共聚物是與聚丙烯酸或聚甲基丙烯酸反應(yīng)生成的那些，例如聚烯乙烯嵌段共聚物，如聚苯乙烯雙聚丙烯酸與聚苯乙烯-b-聚甲基丙烯酸的二嵌段共聚物。其它的選擇物包括與聚乙烯醇或聚氧乙烯的嵌段共聚物。
再者，不受限于任何一種的操作理論，人們可以相信，被任何羥基或酸功能化到低中分子量的聚合物在這種體系中可用作相溶劑，例如羥基功能化的聚丁二烯[CAS69102-90-5]，HO(-CH2CH＝CHCH2-)nOH。有類似作用的其它化合物包括聚(氯乙烯-共-乙酸乙烯酯)，[-CH2CH(Cl)-)x[-CH2CH(O2CCH3)-]y；聚(氯乙烯-共-乙酸乙烯酯-共-2-丙烯酸羥丙酯)，[-CH2CH(Cl)-)x[-CH2CH(O2CCH3)-]y[-CH2CH[CO2CH2CH(OH)CH3]-]z；和聚(氯乙烯-共-乙酸乙烯酯-共-馬來酸)，[-CH2CH(Cl)-)x[CH2CH(O2CCH3)-]y[-CH(CO2H)CH(CO2H)]-]z。
如1所示，為了生產(chǎn)塑料/木材復(fù)合材料示出了傳統(tǒng)的制造混合設(shè)備。在描述的實(shí)例中，如表1所示的下述的物料將通過入口(12)加混合設(shè)備(10)。
表1

優(yōu)選的塑料是PVC，雖然人們預(yù)計(jì)由于聚合物基的性質(zhì)不同，在操作中適當(dāng)?shù)馗淖儨囟?，其它的熱塑料也可使用。預(yù)計(jì)的其它熱塑料包括聚烯烴、聚苯乙烯和聚酯類。優(yōu)選的天然纖維、木屑是硬木和松木級(jí)制造的，或是用含天然纖維的纖維素制造的，有各種各樣的粒徑分布。當(dāng)篩目尺寸為20目(850μ)-140目(106μ)時(shí)，優(yōu)選的木纖維是80目(180μ)的硬木級(jí)。
高強(qiáng)力混合機(jī)(10)在各組分經(jīng)入口(12)加入后，利用在料斗(14)中的混合槳葉(16)開始攪拌混合?；旌线B續(xù)進(jìn)行直到混合物的溫度達(dá)210°F為止。這個(gè)溫度高于所使用的孔隙率助劑(Rheolube)的熔點(diǎn)，但是低于它的分解溫度。當(dāng)孔隙率助劑熔化時(shí)，就粘接木屑和其它組分，形成較均勻的混合物。當(dāng)達(dá)到最終混合物溫度時(shí)，停止高強(qiáng)力混合機(jī)(10)，經(jīng)出口(18)排出內(nèi)容物進(jìn)入夾套帶式摻合機(jī)(20)，使混合物降低到低于常溫的溫度，借此降低復(fù)合材料的累積熱。在一優(yōu)選的方案中，這種降低的溫度為室溫。物料溫度的變化將引起擠出量的改變，這種情況是非常不希望的，在物料摻合后立即使用時(shí)，就是這種情況。由于在物料利用前通常有一時(shí)間段，為便利起見，通常使物料溫度降到室溫，以盡量減少物料分解。
在圖2中，圖示的示意示出了代表型的加工操作(30)。圖1中已經(jīng)添加的混合聚合物/纖維進(jìn)入第一擠塑機(jī)(32)，通過雙擠塑機(jī)頭(36)擠出天然纖維/塑料化合物。第二擠塑機(jī)(34)必須形成共層壓的擠出產(chǎn)品，但是可以簡單地形成天然纖維/塑料化合物，也通過雙擠塑機(jī)頭擠出固態(tài)的聚合物(例如PVC)。優(yōu)選的加工操作利用圓錐形的雙擠塑機(jī)，因?yàn)樗辛己玫腜VC加工特性，可以均化PVC/木屑的混合物和所有的其它組分。此外，它還有從木屑和其它組分中排除水份的能力。木屑開始含1-10％的水份(一般為3-6％)，而該水量要降低到小于約1/2％。在復(fù)合材料通過雙擠塑機(jī)頭(36)擠出后，通過真空定型裝置(38)(圖7-8顯示更完全)、模壓臺(tái)(40)(圖9顯示得更充分)、通過加工裝置連續(xù)拉出擠塑的復(fù)合材料的拉伸機(jī)(42)和切割機(jī)(44)，切割機(jī)(44)把復(fù)合材料切成所要求的長度。在一些應(yīng)用方面，雖然將混合和擠塑設(shè)備分開描述，但是混合步驟可在擠塑中進(jìn)行。當(dāng)然，僅是為方便起見設(shè)計(jì)第一和第二擠塑機(jī)，并且除了如已經(jīng)討論過的適當(dāng)改變溫度外，在對(duì)螺桿的設(shè)計(jì)進(jìn)行適當(dāng)?shù)男薷暮?，加入到一臺(tái)擠塑機(jī)中的物料就很容易地是入另一臺(tái)擠塑機(jī)中。
擠塑機(jī)(32)中一種定型的螺桿(50)如圖3所示。由于在化合物中的高木屑含量，利用一組高速剪切螺桿提高物料排出前的熔化。為了進(jìn)一步增強(qiáng)木屑和聚合物間的熔化過程，在物料排出前，已經(jīng)被變動(dòng)的加料和剪切段增加了加料(木屑大大地降低了松密度)和提高了螺桿的剪切作用。螺桿軸(52)分成許多段，設(shè)計(jì)的每一段使這種過程的一方面性能達(dá)到最大。在加料段，寬度(W)例如為0.560英寸的螺桿(56)減至更小寬度(W′)為0.236英寸的螺桿(54)，允許更多的加料進(jìn)入擠塑機(jī)，且在螺紋上的剪切和撕裂減至最小。在預(yù)壓縮段，螺桿(58)分成許多缺口(60)，提高了暴露的復(fù)合材料的剪切量，由于的是形成的均勻熔化，導(dǎo)致在壓縮段(62)熔化達(dá)到最大。預(yù)壓縮螺桿缺口的直徑為約1英寸，并從如圖3a所示的每螺紋約6個(gè)缺口的螺桿的根徑直徑約0.17英寸。排氣螺紋(64)釋放熔化過和導(dǎo)向塑機(jī)頭(36)的計(jì)量段(66)釋放的水蒸汽產(chǎn)生的壓力。不足的真空度導(dǎo)致產(chǎn)品易于通過模頭，但是它沒有機(jī)械強(qiáng)度。所使用的真空度一般為約0.6巴，但是也可為0.2-1巴。
如上所述，木屑降低了復(fù)合材料配方的松密度。木屑的含量優(yōu)選為30-40％，在多螺桿擠塑機(jī)中擠出，不可能用傳統(tǒng)的螺桿(例如使用在PVC管擠出)進(jìn)行簡單的操作。物料不充分熔化，不能排除水份和揮發(fā)物。如上所述的改變螺桿，在計(jì)量段得到更大的容積，在壓縮段得到更大的剪切作用，因此使排氣得到控制。在開發(fā)與本發(fā)明相聯(lián)系的特征方面，擠塑機(jī)的溫度分布的測定是重要的。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，擠塑機(jī)的輸入?yún)^(qū)域的高的初始溫度是重要的，象物料從輸入?yún)^(qū)通過內(nèi)部區(qū)域到模頭區(qū)域通過時(shí)那樣，物料通過擠塑機(jī)區(qū)域降低溫度時(shí)，有助于在排氣口前熔化物料，而且還有助于生成均勻的熔融物，在該熔融物排出模頭后具有孔隙率。
在本發(fā)明的優(yōu)選方案中，擠塑機(jī)的溫度分布包括一高的輸入溫度，當(dāng)物料從輸入?yún)^(qū)通過擠塑機(jī)的內(nèi)部區(qū)域時(shí)，溫度逐漸降低。共擠塑機(jī)頭的溫度高于內(nèi)部的溫度，但是低于輸入(加入)區(qū)的溫度。即使使用上述的步驟，在排氣前熔化是困難的。添加界面劑大大提高了排氣前的熔化，但是對(duì)熔體的孔隙率也有不利的影響。
實(shí)施本發(fā)明優(yōu)選的擠塑機(jī)是Krauss-Maffei KMD60多螺桿擠塑機(jī)。其它的擠塑機(jī)例如Cincinnati Milacron(CM-55)在本發(fā)明中也可以使用。優(yōu)選KMD60，它有用于物料控制輸送通過模頭的正排量泵。在本發(fā)明中使用的擠塑機(jī)要有以下的主要構(gòu)件，一個(gè)機(jī)筒和優(yōu)選的用來輸送、混合和壓縮物料的兩根螺桿，控制處理過程中所需熱量的加熱和冷卻系統(tǒng)，向螺桿供給能量的傳動(dòng)機(jī)組和控制擠塑機(jī)操作的控制臺(tái)，它包括監(jiān)控工藝過程和表明可能出現(xiàn)問題的儀器。
機(jī)筒是嚙合的雙圓錐形的筒。機(jī)筒的錐度和螺桿螺紋的結(jié)合提供了復(fù)合材料的適當(dāng)壓縮。如圖4所示，機(jī)筒是一塊材料制造，有四個(gè)加工區(qū)。在機(jī)筒的進(jìn)料區(qū)域，即1區(qū)(78)，螺桿的較大外徑使得良好的吸入物料并對(duì)物料提供大的傳熱表面積。2區(qū)(79)和3區(qū)(80)之間是允許水份從機(jī)筒71排出的其它氣體排出的排氣口(76)。第4區(qū)(81)是計(jì)量區(qū)，在該區(qū)物料被壓縮和計(jì)量后到模頭(84)排出。在模頭(84)與機(jī)筒(71)之間是有5區(qū)(83)和6區(qū)(85)的模頭接套(82)。
每一螺桿都有一空芯，通過空芯導(dǎo)熱液體進(jìn)行循環(huán)。這使得4區(qū)(81)不需要的摩擦熱轉(zhuǎn)移返回到1區(qū)(78)。在機(jī)筒(71)上的四個(gè)加熱區(qū)是通過電熱帶和熱交換器獨(dú)立地控制，以便精確地穩(wěn)定操作溫度。同樣，接套(82)上的5區(qū)(83)和6區(qū)(85)與模頭(84)上的7區(qū)(87)也是通過用于準(zhǔn)確地控制操作溫度的加熱帶和熱交換器獨(dú)立地進(jìn)行溫度控制。在螺桿內(nèi)傳熱液體的溫度也獨(dú)立地控制。優(yōu)選的螺桿是Krauss-Maffei Pipe螺桿(高剪切和高壓縮)，而優(yōu)選的模頭是定做的共擠塑機(jī)頭。
熱量用電熱帶加到機(jī)筒的四個(gè)區(qū)。通過圍繞2區(qū)(79)，3區(qū)(80)和4區(qū)(81)纏繞的盤管中的油的循環(huán)從機(jī)筒(71)除去熱量。油用設(shè)置在擠塑機(jī)底板上的泵經(jīng)熱交換器循環(huán)。機(jī)筒的冷卻系統(tǒng)設(shè)置流量監(jiān)測器，用于目測檢查每個(gè)冷卻區(qū)的冷卻情況。螺桿芯的冷卻/加熱用獨(dú)立的溫度控制裝置完成。
傳動(dòng)機(jī)組開始無級(jí)變速，恒扭矩傳動(dòng)電機(jī)聯(lián)接一減速器。用減速器<p>通式IIa的2，4-二氫-5-甲氧基-2-甲基-4-[2-[[[[1-[3-(三氟甲基)苯基]亞乙基]氨基]氧基]甲基]苯基]-3H-1，2，4-三唑-3-酮是通式II的一種化合物，其中Q為Q-1，E為1，2-亞苯基，A為N，G為具有浮動(dòng)雙鍵與A相連的N，W為O，X為OR11，R11為CH3，R12為CH3，Y為-CHR25O-N＝C(R17)-，R17為CH3，R25為H，Z為被R19取代的苯基，以及R19為位于3位的CF3。

Azoxystrobin(通式IIb)是通式II的一種化合物，其中Q為Q-2，E為1，2-亞苯基，W1為O，X1為C，Y為-O-，Z為被R19取代的4，6-嘧啶基，R19為被R21取代的苯氧基，以及R21為位于2位的氰基。
Kresoxim-methyl(通式IIc)是通式II的一種化合物，其中Q為Q-2，E為1，2-亞苯基，W1為O，X1為N，Y為-CHR25O-，R25為H，Z為被R19取代苯基，以及R19為位于2位的CH3。
(E)-2-(甲氧基亞氨基)-N-甲基-2-(2-苯氧基苯基)乙酰胺(通式IId)是通式II的一種化合物，其中Q為Q-2，E為1，2-亞苯基，W1為NH，X1為N，Y為-O-，Z為被R19取代苯基，其中R19為H。
無需進(jìn)一步的詳細(xì)的描述，本領(lǐng)域的技術(shù)人員通過前面的描述可以全面實(shí)施本發(fā)明。因此，下面的實(shí)施例僅用于解釋說明本發(fā)明。
制劑/應(yīng)用本發(fā)明的殺真菌組合物包含有效劑量的組分(1)化合物(如6-碘-3-丙基-2-丙氧基-4(3H)-喹唑啉酮)和組分(2)化合物(如2，4-二氫-5-甲氧基-2-甲基-4-[2-[[[[1-[3-(三氟甲基)苯基]亞乙基]氨基]氧基]<p>表III<

>如圖7和8所示，復(fù)合擠出物(120)然后通過真空定型裝置(130)的真空槽(134)。接觸復(fù)合擠出物的內(nèi)部構(gòu)型有所要求外形的最終形狀的形狀。向復(fù)合型材施加真空使它與定型結(jié)構(gòu)相同并連續(xù)地模塑和冷卻產(chǎn)品。用水汽管道(136)水冷卻定型裝置，因此復(fù)合擠出物形成時(shí)就被冷卻。
復(fù)合型材完全冷卻后，進(jìn)入圖9所示的壓花臺(tái)(140)。壓花臺(tái)是6英寸直徑硬鉻板(142)制的輪狀物，用它壓制一般的松木或柞木花紋(144)。復(fù)合型材加熱到177-199℃后，施加足夠的壓力，通過牽引旋轉(zhuǎn)時(shí)就制得了木材的花紋，雖然在某些應(yīng)用中，壓花臺(tái)是電機(jī)驅(qū)動(dòng)的。根據(jù)模壓面積的大小，每一表面都要求壓花輥。
雖然所示的壓花機(jī)示意在定型裝置之后，在某些應(yīng)用中，壓花臺(tái)(140)還可設(shè)置在擠塑模頭之后，接著進(jìn)行確定尺寸的定型操作。在這種情況下，物料仍然被加熱，壓花臺(tái)用電機(jī)驅(qū)動(dòng)和冷卻。
完工的復(fù)合型材然后通過用作牽引力的牽引機(jī)，牽引復(fù)合型材通過定型裝置和壓花臺(tái)。然后復(fù)合型材通過一移動(dòng)的鋸，鋸成一定長度的型材。
所述的實(shí)施本發(fā)明的最佳方式是說明申請人當(dāng)時(shí)已知的最佳實(shí)施方式。這個(gè)實(shí)例僅是說明本發(fā)明，而不是限制本發(fā)明，本發(fā)明是用權(quán)利要求書的范圍和精神來確定。實(shí)施例1按上述討論的條件，通過按下述量將反應(yīng)物混合，制備PVC/木屑/孔隙率助劑/界面劑的復(fù)合材料
表I

實(shí)施例2按上述實(shí)施例1討論的條件和反應(yīng)物量，用聚(乙烯-共-丙烯酸)、(-CH2CH2-)x[-CH2CH(CO2H)-]y[CAS 9010-77-9]作界面劑的替代物，制造PVC/木屑/孔隙率助劑/界面劑的復(fù)合材料，并調(diào)節(jié)x和y值，控制所要求的共混的相溶度和成品復(fù)合材料的物理特性。實(shí)施例3按上述實(shí)施例1討論的條件和反應(yīng)物的量，用聚(乙烯-共-甲基丙烯酸)、(-CH2CH2-)x[-CH2C(CO3)(CO2H)-]y[CAS 25053-53-6]作界面劑，制造PVC/木屑/孔隙率助劑/界面劑的復(fù)合材料，并調(diào)節(jié)x和y值，控制所要求的共混的相溶度和成品復(fù)合材料的物理特性。實(shí)施例4按實(shí)施例1所討論的條件和反應(yīng)物理，用聚(乙烯-共-丙烯酸甲酯-共-丙烯酸)、(-CH2CH2-)x[-CH2CH(CO2CH3)-]y[-CH2CH(CO2H)]z[CAS41525-41-1]作界面劑制造PVC/木屑/孔隙率助劑/界面劑的復(fù)合材料，并調(diào)節(jié)x和y及z值，控制所要求的共混的相溶度和成品復(fù)合材料的物理特性。實(shí)施例5按上述實(shí)施例1討論的條件和反應(yīng)物量，用聚(甲基丙烯酸甲酯-共-甲基丙烯酸)、(-CH2C(CH3)(CO2CH3)-)x[-CH2C(CH3)(CO2H)-]y作界面劑的替代物，制造PVC/木屑/孔隙率助劑/界面劑的復(fù)合材料，并調(diào)節(jié)x和y值，控制所要求的共混的相溶度和成品復(fù)合材料的物理特性。實(shí)施例6
按上述實(shí)施例1討論的條件和反應(yīng)物量，用聚(丙烯酸叔丁酯-共-丙烯酸乙酯-共-甲基丙烯酸)、[-CH2CH[CO2C(CH3)3]3-]x[-CH2CH(CO2C2H5)-]y[-CH2C(CH3)(CO2H)-]z作界面劑制造PVC/木屑/孔隙率助劑/界面性劑的復(fù)合材料，并調(diào)節(jié)x和y及z值，控制所要求的共混相溶度和成品復(fù)合材料的物理特性。實(shí)施例7按上述實(shí)施例1所討論的條件和反應(yīng)物量，用聚(苯乙烯-共-烯丙醇)、[-CH2CH(C6H5)-]x[-CH2CH(CH2OH)-]y[CAS 25119-62-4]作界面劑制造PVC/木屑/孔隙率助劑/界面性劑的復(fù)合材料，并調(diào)節(jié)x和y值，控制所要求的共混相溶度和成品復(fù)合材料的物理特性。實(shí)施例8按上述實(shí)施例1所討論的條件和反應(yīng)物量，用聚(乙烯醇-共-乙烯)、(-CH2CH2-)x[-CH2CH(OH)-]y[CAS 25067-34-9]作界面劑制造PVC/木屑/孔隙率助劑/界面劑的復(fù)合材料，并調(diào)節(jié)x和y值，控制所要求的共混相溶度和成品復(fù)合材料的物理特性。實(shí)施例9按上述實(shí)施例1所討論的條件和反應(yīng)物量，用羧酸酯化的聚氯乙烯作界面劑制造PVC/木屑/孔隙率助劑/界面劑的復(fù)合材料。實(shí)施例10按上述實(shí)施例1所討論的條件和反應(yīng)物量，用聚(氯乙烯-共-乙酸乙酯-共-馬來酐)[-CH2CH(Cl)-]x[-CH2CH(O2CCH3)-]y[-CH(CO2H)CH(CO2H)-]z[CAS 9005-09-8]作界面劑制造PVC/木屑/孔隙率助劑/界面劑的復(fù)合材料，并調(diào)節(jié)x和y及z值，控制所要求的共混相溶度和成品復(fù)合材料的物理特性。實(shí)施例11按上述實(shí)施例1所討論的條件和反應(yīng)物量，用聚丙烯酰胺[-CH2CH(CONH2)-]n[CAS 9003-05-8]作界面劑，制造PVC/木屑/孔隙率助劑/界面劑的復(fù)合材料，調(diào)節(jié)n值，控制所要求的共混相溶度和成品復(fù)合材料的物理特性。實(shí)施例12
按上述實(shí)施例1所討論的條件和反應(yīng)物量，用聚(丙烯酰胺-共-丙烯酸)[-CH2CH(CONH2)-]x[-CH2CH(CO2H)-]y[CAS 9003-06-9]作界面劑，制造PVC/木屑/孔隙率助劑/界面劑的復(fù)合材料，并調(diào)節(jié)x和y值，控制所要求的共混相溶度和成品復(fù)合材料的物理特性。實(shí)施例13按上述實(shí)施例1所討論的條件和反應(yīng)物量，用聚(甲基丙烯酸甲酯)[-CH2C(CH3)(CO2CH3)-]n[CAS 9001-14-7]作界面劑，制造PVC/木屑/孔隙率助劑/界面劑的復(fù)合材料，并調(diào)節(jié)n值，控制所要求的共混相溶度和成品復(fù)合材料的物理特性。實(shí)施例14按上述實(shí)施例1所討論的條件和反應(yīng)物量，用聚(乙烯-共-丙烯酸乙酯)(-CH2CH2-)x[-CH2CH(CO2C2H5)-]y[CAS 9010-86-0]作界面劑，制造PVC/木屑/孔隙率助劑/界面劑的復(fù)合材料，并調(diào)節(jié)x和y值，控制所要求的共混相溶度和成品復(fù)合材料的物理特性。實(shí)施例15按上述實(shí)施例1所討論的條件和反應(yīng)物量，用聚(丙烯酸丁酯)[-(CH2CH2)CO2(CH2)3CH2-)n[CAS 9003-49-0]作界面劑，制造PVC/木屑/孔隙率助劑/界面劑的復(fù)合材料，調(diào)節(jié)n值，控制所要求的共混相溶度和成品復(fù)合材料的物理特性。實(shí)施例16按上述實(shí)施例1所討論的條件和反應(yīng)物量，用聚丙烯腈[-CH2CH(CN)-]n[CAS 25014-41-9]作界面劑，制造PVC/木屑/孔隙率助劑/界面劑的復(fù)合材料，調(diào)節(jié)n值，控制所要求的共混相溶度和成品復(fù)合材料的物理特性。實(shí)施例17按上述實(shí)施例1所討論的條件和反應(yīng)物量，用聚(丙烯腈-共-丁二烯)[-CH2CH(CN)-]x[-CH2CH＝CHCH2-]y[CAS 9003-18-3]作界面劑，制造PVC/木屑/孔隙率助劑/界面劑的復(fù)合材料，并調(diào)節(jié)x和y值，控制所要求的共混相溶度和成品復(fù)合材料的物理特性。實(shí)施例18
按上述實(shí)施例1所討論的條件和反應(yīng)物量，用聚(乙烯-共-丙烯酸乙酯-共-馬來酐)[CAS 41171-14-6]作界面劑，制造PVC/木屑/孔隙率助劑/界面劑的復(fù)合材料，調(diào)節(jié)分子量值，控制所要求的共混相溶度和成品復(fù)合材料的物理特性。實(shí)施例19按上述實(shí)施例1所討論的條件和反應(yīng)物量，用聚苯乙烯-b-聚丙烯酸作界面劑，制造PVC/木屑/孔隙率助劑/界面劑的復(fù)合材料，調(diào)節(jié)聚苯乙烯嵌段和聚丙烯酸嵌段的相對(duì)量，控制所要求的共混相溶度和成品復(fù)合材料的物理特性。實(shí)施例20按上述實(shí)施例1所討論的條件和反應(yīng)物量，用聚苯乙烯-b-聚甲基丙烯酸作界面劑，制造PVC/木屑/孔隙率助劑/界面劑的復(fù)合材料，調(diào)節(jié)聚苯乙烯嵌段和聚甲基丙烯酸嵌段的相對(duì)量，控制所要求的共混相溶度和成品復(fù)合材料的物理特性。實(shí)施例21按上述實(shí)施例1所討論的條件和反應(yīng)物量，用聚苯乙烯-b-聚乙烯醇作界面劑，制造PVC/木屑/孔隙率助劑/界面劑的復(fù)合材料，調(diào)節(jié)聚苯乙烯嵌段和聚乙烯醇嵌段的相對(duì)量，控制所要求的共混相溶度和成品復(fù)合材料的物理特性。實(shí)施例22按上述實(shí)施例1所討論的條件和反應(yīng)物量，用聚苯乙烯-b-聚氧乙烯作界面劑，制造PVC/木屑/孔隙率助劑/界面劑的復(fù)合材料，調(diào)節(jié)聚苯乙烯嵌段和聚氧乙烯嵌段的相對(duì)量，控制所要求的共混相溶度和成品復(fù)合材料的物理特性。實(shí)施例23按上述實(shí)施例1所討論的條件和反應(yīng)物量，用羥基功能化的聚丁二烯HO(-CH2CH＝CHCH2-)nOH[CAS 69102-90-5]作界面劑，制造PVC/木屑/孔隙率助劑/界面劑的復(fù)合材料，調(diào)節(jié)n值，控制所要求的共混相溶度和成品復(fù)合材料的物理特性。實(shí)施例24
按上述實(shí)施例1所討論的條件和反應(yīng)物量，用聚(氯乙烯-共-乙酸乙烯酯)[-CH2CH(Cl)-]x[-CH2CH(O2CCH3)-]y[CAS 9003-22-9]作界面劑，制造PVC/木屑/孔隙率助劑/界面劑的復(fù)合材料，調(diào)節(jié)x和y值，控制所要求的共混相溶度和成品復(fù)合材料的物理特性。實(shí)施例25按上述實(shí)施例1所討論的條件和反應(yīng)物量，用聚(氯乙烯-共-乙酸乙烯酯-共-2-丙烯酸羥丙酯)[-CH2CH(Cl)-]x[-CH2CH(O2CCH3)-]y[-CH2CH[CO2CH2CH(OH)CH3]-]z[CAS 41618-91-1]作界面劑，制造PVC/木屑/孔隙率助劑/界面劑的復(fù)合材料，調(diào)節(jié)x、y和z值，控制所要求的共混相溶度和成品復(fù)合材料的物理特性。實(shí)施例26按上述實(shí)施例1所討論的條件和反應(yīng)物量，用聚(氯乙烯-共-乙酸乙烯酯-共-馬來酸)[-CH2CH(Cl)-]x[-CH2CH(O2CCH3)-]y[-CH(CO2H)CH(CO2H)-]z[CAS 9005-09-8]作界面劑，制造PVC/木屑/孔隙率助劑/界面劑的復(fù)合材料，調(diào)節(jié)x、y和z值，控制所要求的共混相溶度和成品復(fù)合材料的物理特性。
當(dāng)上述的過程繼續(xù)進(jìn)行時(shí)，就可以生產(chǎn)出各種各樣的產(chǎn)品，例如門窗鑲邊(圖10)、地面操作扶手(圖11)、雙懸窗(圖12)、門(圖13)和窗戶構(gòu)件(圖14)。如上述參考圖10討論的，圖11所示的地面操作扶手表明了共擠出的復(fù)合材料(160)，其中外表面(168)代表天然纖維/PVC構(gòu)件(164)，其中外表面(168)代表天然纖維/PVC構(gòu)件(164)，而內(nèi)表面是PVC片(162)。外表面168可以壓制木紋圖案(166)后，著色和涂漆。
圖12所示的雙懸窗也表明了共擠出的結(jié)構(gòu)(170)，其中內(nèi)部的復(fù)合材料(174)是天然纖維/塑料構(gòu)件，而外表面區(qū)域(172)是PVC片。在這種排列中，內(nèi)部的復(fù)合材料(174)為與室內(nèi)裝飾相一致，可以著色和/或涂漆。由于窗戶溫度的變化，在窗戶的一側(cè)是很冷的時(shí)候，而在窗戶的內(nèi)側(cè)是溫暖的溫度，因此塑料窗構(gòu)件的尺寸完整性可能是一個(gè)問題。與許多塑料相比，由于天然纖維有較好的熱穩(wěn)定性，所在天然纖維的添加可以改善性能?，F(xiàn)有技術(shù)的聚氯乙烯從窗戶的內(nèi)側(cè)可見必定有塑料構(gòu)件。這些內(nèi)部構(gòu)件可能只粗略地近似天然木材的外觀?，F(xiàn)有技術(shù)企圖精制這種構(gòu)件，包括用模仿木紋的箔外包裝箔這種構(gòu)件。但是，這代表了一種昂貴的解決方案，而且箔太脆，以致于在惡劣氣候使用時(shí)不能夠長期保持它的外觀。
參考圖13，示出了本發(fā)明的另一普通的應(yīng)用。門(180)主要用木材、金屬或玻璃纖維制造。用門窗鑲邊(182)圍繞一些圖樣特征的窗戶玻璃(184)。這種門窗鑲邊是圖10所示復(fù)合材料制品的一種較好應(yīng)用。
在圖14所示的本發(fā)明一特殊利用中，一片風(fēng)雨膠條(198)沿縱邊緣(196)固定，形成天然纖維/PVC組分(194)和PVC組分(192)的絕緣密封的共擠出產(chǎn)品(180)。據(jù)估計(jì)，當(dāng)是如圖13制造的產(chǎn)品時(shí)，必須增加擠塑機(jī)，和使用上述討論過的共擠塑機(jī)頭，允許生成風(fēng)雨密封膠條的附加熔化物流進(jìn)行改性(即三擠塑機(jī)頭)。當(dāng)使用軟聚氯乙烯作附加的熔化物流時(shí)，有效的粘合是在復(fù)合材料和風(fēng)雨密封條之間形成。當(dāng)軟聚氯乙烯通常優(yōu)選用許多門窗應(yīng)用時(shí)，沒有必要限制本發(fā)明與硬PVC和/或天然纖維/PVC組合物粘接的這種和那種材料。雖然包括軟聚氯乙烯擠塑的加工條件一般都已眾所周知，但是擠塑機(jī)/機(jī)頭中的溫度對(duì)如前定義的后區(qū)和2區(qū)通常設(shè)置約132℃，對(duì)3區(qū)和模頭接套為160℃。
成品擠出型材的色彩/吸附孔隙率的量取決于外表面的孔隙率?？紫堵试酱螅叫跃驮綇?qiáng)。通過把小量增加孔隙率助劑加入混合物(商購的PVC已經(jīng)添加有一些金屬脫模劑或孔隙率助劑)和界面劑來控制孔隙率。優(yōu)選的孔隙率助劑是Rheochem Rheolube 185。人們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)這種金屬脫模劑加入也阻止熔化、預(yù)壓縮和擠塑機(jī)的壓縮區(qū)域。在擠塑機(jī)的排氣段中，由于木屑/PVC沒有被加熱足以熔化生成均勻的熔體，所以排氣(從木屑經(jīng)真空提出水份)變得很困難。在這種情況下，水、PVC和一些木屑可能提出進(jìn)入排氣段。為了解決這個(gè)問題，通過把比料段的兩螺紋寬度變窄來改進(jìn)高壓縮/高剪切的標(biāo)準(zhǔn)管式螺桿允許較多加料。同樣，在螺桿的預(yù)壓縮段增加缺口來得到高剪切速率。雖然改進(jìn)了工藝過程，但是在排氣段仍不足以熔化，必須向混合物添加界面劑，得到適宜排氣的熔體。影響孔隙率的其它因素是通過?？?直的成型段長度)的剪切速率，剪切速率(僅以PVC計(jì))為220-500秒-1，得到優(yōu)良的孔隙率和優(yōu)選的混合物。
孔隙率的意義在圖15-16清楚地示出，僅是天然纖維/PVC組分的圖片。圖15是在圖片中嵌入1mm基準(zhǔn)標(biāo)記在15KV放大20倍的。孔隙率是由于形成空隙的清楚的證明。在更高的放大倍數(shù)100倍時(shí)，如圖16所示，這些空隙甚至很多，在圖片中嵌入100u基準(zhǔn)標(biāo)記。樣品是用上述方法制備的。為了計(jì)算孔隙率，使圖片表面數(shù)字化，并借助于軟件，計(jì)算在給定面積內(nèi)的空隙量，以黑的象點(diǎn)對(duì)白的象點(diǎn)為基準(zhǔn)。在這些圖片中復(fù)合材料的孔隙率約為22％。兩種樣品都表明了大的空隙均勻地分散在表面上。
對(duì)于體系中存在的各種各樣可變因素的影響進(jìn)行對(duì)比研究。所研究的可變因素是除了木屑、機(jī)筒區(qū)溫度3和4、螺桿油溫度、料面、排氣真空度和模頭溫度外的所有組分的物料預(yù)混合的影響。使用下面的基材(表IV)評(píng)價(jià)六種因素對(duì)天然纖維/PVC復(fù)合擠出物的熔體強(qiáng)度的影響。從前，熔體強(qiáng)度低是這種類型產(chǎn)品所存在的主要問題之一。
表IV

用上述可變因素進(jìn)行所設(shè)定的部分因素試驗(yàn)。通過逐漸提高牽引機(jī)速度直到線性破裂為止測量熔體強(qiáng)度。在破裂前樣品立即收回測量和稱重。由這些數(shù)據(jù)可以計(jì)算構(gòu)件的重/英寸。數(shù)值越低，熔體強(qiáng)度越大。
用不預(yù)摻合物料制造的產(chǎn)品表明熔體強(qiáng)度增加11.6％。同樣較高的機(jī)筒溫度生產(chǎn)的產(chǎn)品熔體強(qiáng)度在13.4％以上，而提高排氣真空，產(chǎn)生的熔體強(qiáng)度在5.7％以上。螺桿油溫度、加料料面和模頭溫度表明是決定熔體溫度的非關(guān)鍵因素。
孔隙率決定成品擠出物的色彩度?？紫堵试礁撸瑢⑽礁嗟纳?。因此，孔隙率越低，被吸附的色料就越少。孔隙率(空隙的百分?jǐn)?shù))優(yōu)選為22％?？紫堵蕿?％-40％便于著色，這個(gè)數(shù)值是目測的，供最終用戶參考。
在許多通用術(shù)語中，界面劑可以預(yù)料是低到中等分子量含氧羥聚合物。含氧聚合物包括(但不限于)功能化的羧酸基、酯類、醚類、醇類、丙烯酯類和酸酐類等，取決于聚合物內(nèi)所含的官能團(tuán)，界面劑通過物理吸附(例氫鍵)或化學(xué)吸附(例如酯鍵)附著。
如圖17所示，當(dāng)至少使用按實(shí)施例1制備的氧化的聚乙烯[CAS68441-17-8]作界面劑時(shí)，樣品A和沒有加界面劑的樣品B，當(dāng)按至少一種操作機(jī)理在界面劑和纖維素之間形成酯鍵，傅利葉變換紅外光譜(FTIR)證實(shí)有明顯的化學(xué)吸附點(diǎn)，在1734cm-1處的強(qiáng)峰證實(shí)(羰基伸長)。這是證實(shí)酯鍵的羰基部分存在的一類特征。
特別是，通過在一側(cè)把擠出的物料段切成小于0.5cm的片，并使用不銹鋼瓶和不銹鋼槳葉的Waring化學(xué)摻合機(jī)磨切下的片來制備樣品A和B。用這種方式制備兩種樣品各有約5克的物料。所使用的FTIR是Nicolet Magna IR 550 Series 2按擴(kuò)散反射模式操作。
雖然注意力在氧基化學(xué)，但是人們還預(yù)料，如果化學(xué)吸附經(jīng)過酯的形成可能是反應(yīng)機(jī)理的話，那么聚合物內(nèi)的任何羧酸基就可以起作用。由酰胺、?；u、酮類、腈類和丙烯酸酯可以生成酯類鍵也已知。所以包含至少一個(gè)或幾個(gè)上述官能團(tuán)的聚合物將是在本發(fā)明中有用的聚合物。在酸性條件下，酰胺與醇反應(yīng)產(chǎn)生酯和銨鹽，而不象在羧酸情況下生成水。
據(jù)本發(fā)明的界面劑的分子量將在界面劑的作用效果和生成的任何復(fù)合材料的成品這兩方面起決定作用?？偟膩碚f，人們認(rèn)為界面劑的分子量(Mw)應(yīng)當(dāng)小于或等于6000，大于或等于100，更優(yōu)選小于或等于3000，大于或等于200，最優(yōu)選小于或等于1500和大于或等于500。
本發(fā)明參考優(yōu)選的和供選擇的方案已經(jīng)進(jìn)行了描述，十分清楚，當(dāng)閱讀和理解說明書時(shí)，將會(huì)出現(xiàn)其它的修改和改進(jìn)。應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明應(yīng)包括權(quán)利要求書所限定的或其等同范圍內(nèi)的所用改進(jìn)和變動(dòng)。
權(quán)利要求
1.一種用于制備多孔天然纖維素纖維和熱塑料復(fù)合材料的方法，該方法包括混合天然纖維素纖維和熱塑料與孔隙率助劑和界面劑生成一混合物；在擠塑機(jī)螺桿有許多螺紋段的擠塑機(jī)中壓縮混合物，其中至少一個(gè)螺紋段用作壓縮螺紋段，通過壓縮螺紋段中的螺紋壓縮混合物，該壓縮螺紋段與其它相鄰螺紋段相比間隔更靠近，而且至少一個(gè)其它的排氣螺紋段可通過擠塑機(jī)中的排氣口，用排氣段中的螺紋從擠塑機(jī)排出氣態(tài)反應(yīng)產(chǎn)物，該排氣段與壓縮段相比間隔更大，在壓縮螺紋段后設(shè)置排氣螺紋段；通過擠塑模頭擠出混合物，作為復(fù)合材料；和把復(fù)合材料定型成所要求的形狀。
2.按權(quán)利要求1的方法，其中在約180-240°F的溫度下，在高強(qiáng)力混合機(jī)中進(jìn)行混合步驟。
3.按權(quán)利要求1的方法，其中在擠塑機(jī)的入口處的加料螺紋的至少兩個(gè)螺紋比靠近設(shè)置在入口下游處的預(yù)壓縮螺紋的加料螺紋薄。
4.按權(quán)利要求1的方法，其中預(yù)壓縮螺紋內(nèi)的至少兩個(gè)螺紋有把螺紋的周邊區(qū)域分成至少兩個(gè)缺口。
5.按權(quán)利要求1的方法，其中擠塑機(jī)是雙螺桿擠塑機(jī)。
6.按權(quán)利要求1的方法，其中將擠塑機(jī)的溫度分布成排氣前為165-218℃，排氣后為138-199℃，靠近模頭為149-218℃，在模頭處為177-218℃和螺桿油溫為165-218℃。
7.按權(quán)利要求1的方法，其中加料口到擠塑機(jī)的混合物料面位于覆蓋螺桿的料面以內(nèi)。
8.按權(quán)利要求1的方法，其中熱塑料選自PVC、聚烯烴、聚苯乙烯類、聚丙烯酸類和聚酯類。
9.按權(quán)利要求8的方法，其中熱塑料是PVC。
10.按權(quán)利要求1的方法，其中孔隙率助劑選自石蠟或烴蠟的混合物，其熔點(diǎn)為93℃或小于93℃。
11.按權(quán)利要求1的方法，其中界面劑是聚合物表面活性劑。
12.按權(quán)利要求1的方法，其中擠塑模頭是雙擠塑模頭且第二熱塑料是擠出在復(fù)合材料上。
13.按權(quán)利要求12的方法，其中第二熱塑料選自PVC、聚烯烴、聚苯乙烯類、聚丙烯酸類和聚酯類。
14.按權(quán)利要求13的方法，其中熱塑料是PVC。
15.按權(quán)利要求1的方法，其中剪切速率為220-500秒-1。
16.一種復(fù)合材料制品，包括第一區(qū)，所述的第一區(qū)是由第一聚合物組成；和第二區(qū)，所述的第二區(qū)是由第二聚合物、含天然纖維素的纖維、孔隙率助劑和界面劑組成，孔隙率助劑控制具有外表面的所述第二區(qū)孔隙率，上述的外表面是多孔的，保持和保留木材染色或涂漆；和界面劑促使第二聚合物中含天然纖維素的纖維形成均勻的分布，所述的界面劑可以功能化到至少一部分界面劑可以生成化學(xué)或物理結(jié)合到至少一部分天然纖維素纖維的纖維素組分上，同時(shí)另一部分界面劑有助于與第二聚合物相溶化；和上述第一和第二區(qū)成一整體且一起被共擠出。
17.按權(quán)利要求16的復(fù)合材料，其中上述第二區(qū)包括90-45wt％的所述第二聚合物和10-55wt％的所述天然纖維素纖維，第二區(qū)的復(fù)合材料的孔隙率為5-40％。
18.按權(quán)利要求16的復(fù)合材料，其中孔隙率助劑選自由石蠟或烴蠟的混合物，熔點(diǎn)為93℃或小于93℃，界面劑是有至少一個(gè)連接基團(tuán)能夠與上述的纖維素纖維生成上述化學(xué)或物理結(jié)合的聚合物。
19.按權(quán)利要求18的復(fù)合材料，其中界面劑是聚合物表面活性劑。
20.按權(quán)利要求19的復(fù)合材料，其中在至少一種界面劑連接基內(nèi)的至少一種界面劑連接原子是氧原子。
21.按權(quán)利要求20的復(fù)合材料，其中至少一種界面劑連接基是包含在聚合物表面活性劑中官能團(tuán)內(nèi)的氧，所述的官能團(tuán)選自羧酸、酯類、醚類、丙烯酸酯類、酸酐、酰胺類和醇類。
22.按權(quán)利要求21的復(fù)合材料，其中界面劑選自由下述物質(zhì)組成的組，它們是氧化聚烯烴、聚(乙烯-共-丙烯酸)、聚(乙烯-共-甲基丙烯酸)、聚(乙烯-共-丙烯酸甲酯-共-丙烯酸)、聚(甲基丙烯酸甲酯-共-甲基丙烯酸)、聚(丙烯酸叔丁酯-共-丙烯酸乙酯-共-甲基丙烯酸)、聚(苯乙烯-共-烯丙醇)、聚(乙烯基醇-共-乙烯)、羧化的聚(氯乙烯)、聚(氯乙烯-共-乙酸乙烯酯-共-馬來酐)、聚丙烯酸胺、聚(聚烯酰胺-共-丙烯酸)、聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚(甲基丙烯酸乙酯)、聚(乙烯-共-丙烯酸乙酯)、聚(丙烯酸丁酯)、聚(乙烯-共-丙烯酸乙酯-共-馬來酐)、聚苯乙烯雙聚丙烯酸、聚苯乙烯雙聚甲基丙烯酸、聚苯乙烯雙聚乙烯醇、聚苯乙烯雙聚氧乙烯、羥基官能化的聚丁二烯、聚(氯乙烯-共-乙酸乙烯酯)、聚(氯乙烯-共-乙酸乙烯酯-共-丙烯酸-2-羥丙酯)、聚(氯乙烯-共-乙酸乙烯酯-共-馬來酸)。
23.按權(quán)利要求19的復(fù)合材料，其中在至少一種界面劑連接基內(nèi)的至少一種界面劑的連接原子是氮原子。
24.按權(quán)利要求23的復(fù)合材料，其中至少一種界面劑的連接原子是包含在聚合物表面活性劑的官能團(tuán)內(nèi)的氮原子，所述官能團(tuán)選自胺類和腈類。
25.按權(quán)利要求24的復(fù)合材料，界面劑選自聚丙烯腈和聚(丙烯腈-共-丁二烯)。
26.按權(quán)利要求19的復(fù)合材料，其中孔隙率助劑的添加量為0.01-5wt％。
27.按權(quán)利要求19的復(fù)合材料，其中界面劑的添加量為0.01-2wt％。
28.按權(quán)利要求16的復(fù)合材料，其中第一和第二聚合物獨(dú)立地選自聚烯烴、聚苯乙烯、聚丙烯酸酯、PVC和聚酯類。
29.按權(quán)利要求28的復(fù)合材料，其中第一和第二聚合物是不同的。
30.按權(quán)利要求28的復(fù)合材料，其中第一和第二聚合物相同。
31.按權(quán)利要求30的復(fù)合材料，其中第一和第二聚合物都是PVC。
32.按權(quán)利要求16的復(fù)合材料，其中含纖維的天然纖維素是木屑。
全文摘要
本發(fā)明公開了用于制備天然纖維和熱塑料復(fù)合材料和用復(fù)合材料制成制品的方法。該方法包括在摻合機(jī)中將天然纖維和熱塑料孔隙率助劑和界面劑混合形成混合物的步驟;混合物加到已加熱的擠塑機(jī);用擠塑機(jī)螺桿多螺紋段壓縮混合物,其中至少一個(gè)螺紋段用作壓縮螺紋段,用壓縮螺紋段的螺紋壓縮混合物,該壓縮螺紋段與其它鄰近螺紋段相比間隔緊密,且還有至少一個(gè)其它的排氣螺紋段,通過擠塑機(jī)中排氣口用排氣螺紋段的螺紋從擠塑機(jī)中排出氣體反應(yīng)產(chǎn)物,與壓縮段相比,排氣螺紋間隔更遠(yuǎn),排氣螺紋段設(shè)置在壓縮螺紋段后;該通過擠塑模頭擠出混合物作為復(fù)合材料;和在真空定型裝置中定型成所要求的形狀。該方法還包括把第二熱塑料共擠出在天然纖維/熱塑料復(fù)合材料上的步驟。以便進(jìn)行某些應(yīng)用(例如窗、門和邊板)。
文檔編號(hào)E06B3/22GK1246090SQ9719253
公開日2000年3月1日 申請日期1997年2月21日 優(yōu)先權(quán)日1996年2月22日
發(fā)明者戴夫·L·特克, 奧托·格里爾 申請人:成型技術(shù)公司