專利名稱：包含塑料并通過(guò)天然纖維加強(qiáng)的模制體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種包含塑料、通過(guò)天然纖維加強(qiáng)、并含有殘留水分的非膨脹模制體，以及用于制備該模制體的方法。
背景技術(shù)：
近些年來(lái)，對(duì)塑料工業(yè)中天然纖維材料的關(guān)注已經(jīng)日益提高。特別是，木纖維、木粉填料、以及木片在所謂的“類木材塑料”或“塑木”材料中的應(yīng)用，其可以借助擠壓技術(shù)以加工成型材，因此，這種材料已經(jīng)歷了真正的蓬勃發(fā)展。
然而，問(wèn)題依然存在，天然纖維尤其是木材，即使在空氣干燥狀態(tài)下自身依然含有一定量的殘留水，因此，用塑料和木料制備的型材的質(zhì)量的問(wèn)題經(jīng)常不令人滿意，并且該問(wèn)題至今還沒(méi)有得到令人滿意的解決。尤其是型材，其在高噴出速度下制備，會(huì)出現(xiàn)無(wú)法控制的氣泡和膨脹區(qū)域，這種現(xiàn)象是由于以下事實(shí)而致，即在原料混合物的塑性或熱塑性成型后，為了獲得模制體，在后續(xù)的用于模制材料的最后成型步驟中，例如，由于在擠壓裝置的模具出口處解除壓力而致。這甚至意味著，在相對(duì)高的擠壓溫度和擠壓速度下，不能再保證該類型材的完整性。
迄今為止，已知披露的多種方法均采取在將原料引入現(xiàn)有的及最后的制備成品型材的擠壓步驟之前，必須盡可能地降低原料中的水含量。為了實(shí)現(xiàn)該目的，天然材料一般在擠壓工藝之前通過(guò)過(guò)度的常規(guī)干燥進(jìn)行預(yù)處理，或者也可以嘗試通過(guò)將兩臺(tái)擠壓裝置串聯(lián)實(shí)現(xiàn)兩臺(tái)裝置之間的水蒸發(fā)。因此，第一臺(tái)擠壓裝置實(shí)際上僅用作干燥機(jī)。根據(jù)這種方法獲得的常規(guī)材料具有重量百分比約為0.2％-0.5％的水含量，但是，該材料仍然膨脹且具有充滿氣體的空泡(小氣泡)。
還提出了一種方法，該方法通過(guò)加入合成樹(shù)脂(JP 6123306)或諸如CaO和CaSO4這類的無(wú)機(jī)物(JP 6143213、JP 52025844、JP52025843、JP 57075851、和EP 913243)，通過(guò)化學(xué)反應(yīng)將殘留水除去或消耗到所需要的程度。然而，在所有這些情況下，在擠壓工藝過(guò)程中，殘留水仍然存在，從而使模制體在或多或少的程度上膨脹。
發(fā)明簡(jiǎn)述本發(fā)明的目的在于，通過(guò)使用適宜的添加劑，可選地結(jié)合特定的制作步驟，以確保根據(jù)本發(fā)明使用的起始材料中存在的殘留水至少部分地結(jié)合并且無(wú)論如何也不會(huì)由于任何氣泡的生成、無(wú)法控制的膨脹或氣泡破裂損害最終產(chǎn)品的質(zhì)量。
本發(fā)明的目的將通過(guò)具有權(quán)利要求特征的實(shí)施例來(lái)實(shí)現(xiàn)。根據(jù)本發(fā)明，可以獲得一種經(jīng)濟(jì)、無(wú)膨脹且無(wú)氣泡、熱塑性或熱固性塑料的填充有天然纖維并含有殘留水的模制體。
根據(jù)本發(fā)明，該模制體由至少一種含有殘留水的粒子混合物的材料組成，尤其是植物或動(dòng)物纖維材料的粒子，該纖維材料具有至少一種熱塑性或熱固塑性塑料物質(zhì)以及結(jié)合水的生物聚合物和/或結(jié)合水的生物單體。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的基于以下基本原理，在應(yīng)用天然纖維材料尤其是木材時(shí)，為了制備所需型材，借助塑性或熱塑性成型方法，例如通過(guò)擠壓，即使在對(duì)所用原料進(jìn)行最精細(xì)和最精心的最初干燥的情況下，仍然會(huì)將水(殘留水)帶入制備過(guò)程，因此，在突然遇到解除壓力時(shí)，必然自發(fā)地蒸發(fā)，從而使擠出的材料起泡且膨脹。
因此，需要尋找一種適宜的物質(zhì)，尤其是具有與天然纖維材料具有高親合性的物質(zhì)，該種物質(zhì)在制備過(guò)程中，能夠與水結(jié)合，這樣，在將模制材料最后成型制得成品模制體的過(guò)程中，水不會(huì)蒸發(fā)。但是，在理論上，水不能完全通過(guò)化學(xué)反應(yīng)消耗或不可逆地結(jié)合，但是在最終成型后至少一部分還可以利用，其目的是使諸如型材成品這樣的成品模制體由于使用位置的環(huán)境濕度而吸收的更多水降低到最低限度，并且使相關(guān)的尺寸改變最小化。這將節(jié)省成品型材的耗時(shí)和昂貴的調(diào)濕。
令人驚奇地發(fā)現(xiàn)，在一定前提下，通過(guò)加入至少一種生物聚合物和/或生物單體，可以獲得所需要的結(jié)合水，因此，通過(guò)這種方式，即使是在相對(duì)高的擠出速度下，也可以制備出形狀和尺寸精確的模制體，然而結(jié)合水對(duì)成品型材中達(dá)到一定相對(duì)濕度有作用。
根據(jù)本發(fā)明，如果原料混合物的殘留水含量在制備工藝的開(kāi)始還在重量百分比為0.3％-8％的范圍內(nèi)或者通過(guò)工藝技術(shù)手段確保原料混合物的殘留水在用于制備模制材料的塑性或熱塑性成型過(guò)程中減少到所提及的水含量，以其總質(zhì)量為基準(zhǔn)，可以制成具有水含量不超過(guò)重量百分比8％，優(yōu)選重量百分比為0.3％-6％，尤其選擇重量百分比為1％-5％的致密的、非膨脹的模制體。
因此，例如，原料混合物最初的殘留水含量，如果需要的話，在塑性或者熱塑性成型過(guò)程中，通過(guò)加入另外的結(jié)合水和消耗水的物質(zhì)和/或通過(guò)在工藝裝置中解除壓力和脫揮發(fā)分(排氣)降低到本發(fā)明所允許的含量值。重要的是，由塑性或熱塑性成型獲得的模制材料，直接在其最后成型以獲得模制體之前，具有重量百分比不大于8％的水含量。如果超過(guò)該極限值，模制材料中的生物聚合物和/或生物單體的比例不能完全防止在解除壓力過(guò)程中發(fā)生在模制材料內(nèi)部的水蒸氣的生成，以及由此而致的模制體的膨脹。
由于采取這些措施，獲得的模制體的基體不包含或包含至多可忽略比例的充氣小孔(小氣泡)或膨脹區(qū)域。取決于所用纖維材料的選擇，根據(jù)本發(fā)明的模制體具有0.5-2g/cm3之間的密度，尤其是在1.2-1.5g/cm3之間。
在本發(fā)明的情況下，可以將“未膨脹”或“無(wú)膨脹”的模制體理解為，在制備工藝的擠出過(guò)程中，由于最后成型步驟發(fā)現(xiàn)了小于10％的體積增加，也就是說(shuō)，具有小于1.1的膨脹系數(shù)，尤其是在1.00-1.09之間，優(yōu)選膨脹系數(shù)在1.00-1.05之間。
發(fā)明詳述根據(jù)本發(fā)明，將生物聚合物和/或生物單體作為“結(jié)合水”天然物質(zhì)加入。就該目的而言，任何一種生物聚合物適合于在提高的溫度下與水反應(yīng)和結(jié)合或包封。它們可以改變其三級(jí)結(jié)構(gòu)，這樣恰好產(chǎn)生熱塑性的特性，尤其是在使用淀粉時(shí)。此外，例如，諸如淀粉這類的生物聚合物改善了模制體的機(jī)械特性。除了單獨(dú)的淀粉，還可以加入諸如粉狀的玉米或水稻這樣的粉碎農(nóng)作物作為淀粉源?？梢詮目稍偕脑现蝎@得的其它適宜結(jié)合水的生物聚合物是蛋白質(zhì)(例如，谷蛋白、骨膠原、角蛋白)、木素、果膠、和半纖維素，它們類似于淀粉與水結(jié)合。對(duì)于根據(jù)本發(fā)明的模制體而言，經(jīng)改性的生物聚合物也是適宜的，但是優(yōu)選使用未改性的天然生物聚合物。例如，假如在發(fā)酵過(guò)程中合成的生物聚合物包含與天然生物聚合物相同的或相似的單體并具有相應(yīng)的水結(jié)合能力，那么這種生物聚合物也是適宜的。
將“結(jié)合水”生物單體理解為糖或糖類似物、單體物質(zhì)到低聚物質(zhì)，通過(guò)使用這些物質(zhì)，模制材料中的殘留水的沸點(diǎn)可提高到超過(guò)熔解溫度，這樣，在最后成型時(shí)，在解除壓力的過(guò)程中殘留水不蒸發(fā)，例如在擠壓裝置的模具出口處不被蒸發(fā)。例如，適宜的生物單體是單糖尤其是葡萄糖、果糖、以及二糖，特別是蔗糖、乳糖、麥芽糖、以及另外的糊精，以及諸如甘油、山梨糖醇、甘露醇、或木糖醇這樣的糖醇類。
向原料混合物中加入重量百分含量為1％-50％，優(yōu)選重量百分比為5％-40％的至少一種生物聚合物和/或至少一種生物單體，其中，在不同生物聚合物和生物單體的混合物或生物聚合物和生物單體的混合物的情況下，這些數(shù)值總是以混合物為基準(zhǔn)。
此外，也可以將在塑性或熱塑性成型中可以化學(xué)或物理地結(jié)合過(guò)量水的其它物質(zhì)加入原料混合物中。水的物理結(jié)合可以理解為，將物質(zhì)作為添加劑使用，其作為結(jié)晶水加入現(xiàn)存的水中，就這種情況而言，例如，使用燒石膏作為添加劑，或使用對(duì)于水具有依數(shù)性且可導(dǎo)致沸點(diǎn)升高的鹽類。例如，使用氧化鈣應(yīng)被理解為水的化學(xué)結(jié)合，在有水存在時(shí)，將其轉(zhuǎn)化成氯化鈣，從而直接“消耗”水，這樣，就不再有可供蒸發(fā)的水。例如，這些物質(zhì)包括氯化鈣、碳酸鉀、氧化鎂、硫酸鎂、氫氧化鉀、無(wú)水石膏、硅膠、鈉鉀合金、氧化鋁、草酸、乙酸鉀、氯化鋰、以及氯化銨。優(yōu)選地，以原料混合物為基準(zhǔn)，這些添加劑以重量百分比為1％-15％的量加入。
可選地，向原料混合物可以加入在塑料工藝中常用的另外的助劑，諸如增塑劑、粘合增進(jìn)劑、著色劑、潤(rùn)滑劑、穩(wěn)定劑、或抗氧化劑，以原料混合物的總質(zhì)量為基準(zhǔn)，這些助劑的重量百分含量?jī)?yōu)選地在0.2％-10％之間，尤其優(yōu)選在0.5％-8％之間。
熱塑性或熱固性塑料物質(zhì)適合于作為基體應(yīng)用于模制體的材料，其可以進(jìn)行擠壓、壓片、壓制、拉擠、或注射成型。在此，術(shù)語(yǔ)“基體”是指模制材料的部件，其應(yīng)當(dāng)確保天然纖維的粘結(jié)力以形成特定形狀的制品。適宜的熱塑性或熱固性塑料物質(zhì)是在“類木材塑料”和“塑木”的領(lǐng)域應(yīng)用的所有塑料。除了用于木材擠壓的諸如聚丙烯、聚乙烯、或聚氯乙稀(PVC)這類的最重要塑料之外，此處尤其需要指出的是三聚氰胺，其具有對(duì)于木材的高親合性、高耐磨損性、生態(tài)學(xué)安全性、以及就其熱塑性而言的可變性。原料混合物可以包含重量百分比為5％-50％，優(yōu)選重量百分比為10％-35％的塑料。
原則上，植物或動(dòng)物來(lái)源的所有材料都含有纖維狀聚合物，并可因此使模制體具有良好的強(qiáng)度特性，可以用作含水的纖維材料。適宜纖維材料的實(shí)例是木纖維、木粉填料、或木片，主要是含纖維素的材料，如稻草、廢紙、大麻、或亞麻。然而，也可使用動(dòng)物纖維材料，例如可以使用皮革廢料。尤其是，通過(guò)纖維可以提高根據(jù)本發(fā)明的模制體的拉伸強(qiáng)度。含有殘留水的天然纖維材料在原料混合物中的重量百分含量為5％-85％。根據(jù)本發(fā)明的方法，纖維材料不必完全干燥，這樣顯著地降低了用于該方法的總能量消耗。
基于它們的結(jié)構(gòu)，使用的天然纖維材料可以是多孔的。尤其是木材，其2/3是由小孔組成的，通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的處理方法保持這種結(jié)構(gòu)，從而有助于減小模制體的密度并節(jié)省相關(guān)的費(fèi)用。
塑性或熱塑性成型技術(shù)是塑料加工業(yè)的優(yōu)選方法。但是，本發(fā)明可以應(yīng)用于所有已知的成型方法中，例如，拉擠成型方法。
“類木材塑料”或“塑木”產(chǎn)品也可以包括根據(jù)本發(fā)明的模制體，主要通過(guò)型材擠壓或通過(guò)注射成型來(lái)生產(chǎn)。
通過(guò)擠壓、壓片、或熱混合事先準(zhǔn)備好的各種原料制成顆粒，然后在型材擠壓機(jī)或在注模機(jī)中進(jìn)行加工制成成品形狀的制品。
為了制備模制體，將含有殘留水的植物或動(dòng)物纖維材料的粒子與由塑料和至少一種生物聚合物和/或至少一種生物單體組成的組中的至少一種熱塑性或熱固性塑料物質(zhì)進(jìn)行混合。然后，該原料混合物在至少高于室溫的溫度下，優(yōu)選在100-300℃，特別優(yōu)選在130-210℃下，和/或在高達(dá)500巴的超計(jì)大氣壓下，優(yōu)選在10-300巴，尤其是在50-200巴下，制成塑性模制材料。然后，將塑性模制材料制成所需要形狀的模制體，其可以在熔融物的冷卻和固化后獲得。為了防止生物聚合物或生物單體的損壞和熱降解，優(yōu)選地采用不高于210℃的溫度。
近幾年，已經(jīng)建立了一種方法，該方法在一次制備中直接從粉狀的原料制備得到成品型材。例如，這種方法披露于WO 90/14935中。
根據(jù)本發(fā)明，將不完全干燥的植物纖維材料，例如，木粉填料、塑料顆粒、生物聚合物和/或生物單體，以及可選地將添加劑進(jìn)行計(jì)量，經(jīng)事先混合或不經(jīng)事先混合，直接加入擠壓機(jī)的進(jìn)料孔。在該方法中，由于使用天然纖維材料，尤其是使用木料時(shí)，殘留水的問(wèn)題最顯著。在所謂“直接制備”中，已經(jīng)證實(shí)了當(dāng)殘留水通過(guò)生物聚合物和/或生物單體結(jié)合時(shí)，根據(jù)本發(fā)明的方法尤為有利。
在工藝裝置中通過(guò)對(duì)材料加熱和/或解除壓力，例如，擠壓機(jī)螺桿，可以通過(guò)蒸發(fā)降低材料的任何過(guò)量的水分。優(yōu)選地，水蒸氣通過(guò)工藝裝置的箱體內(nèi)的所謂排氣孔排除。
例如，如果在模制材料中存在可蒸發(fā)的水時(shí)，那么擠壓機(jī)在120-200℃的熔解溫度下，并在型材模具出口處壓力約為100巴下進(jìn)行操作，而不采取根據(jù)本發(fā)明的措施，在壓力降至大氣壓時(shí)，水突然蒸發(fā)，并形成具有充氣小孔和小氣泡的泡沫、膨脹產(chǎn)品，就該情況而言，例如，使用WO 90/14935中的方法。通過(guò)本發(fā)明消除這種在此不需要的效果，并且直接在其制備之后，即，在高壓和/或高溫下通過(guò)原料混合物的塑性或熱塑性成型獲得的模制材料固化之后，接著進(jìn)行后續(xù)的最后成型，制成以其總質(zhì)量為基準(zhǔn)，具有重量百分比為0.3％-8％的水分的致密的、不膨脹的模制體。本發(fā)明進(jìn)一步的特征在于，直接在最后成型步驟之前，最后成型產(chǎn)品的水含量基本與模制材料的水含量相當(dāng)?！盎尽币馕吨鴽](méi)有由于從模制材料的內(nèi)部蒸發(fā)而致水分損耗，至多是表面的固有濕度的蒸發(fā)，作為結(jié)果，用于獲得模制體的模制材料的最后成型步驟，例如，通過(guò)擠壓機(jī)模具和后續(xù)的解除壓力，在該模制材料的通道上不存在對(duì)本發(fā)明的副作用。
根據(jù)模制體的應(yīng)用，諸如紫外(UV)穩(wěn)定性、拉伸強(qiáng)度、和壓縮強(qiáng)度、顏色、耐水性等這樣的特性在相當(dāng)寬的變量范圍內(nèi)是可控制的。
根據(jù)本發(fā)明的模制體的應(yīng)用幾乎不受任何限制。因此，例如可以通過(guò)擠壓，首先制備不膨脹或通過(guò)WO 90/14935的方法被膨脹的可存放的顆粒，而在進(jìn)一步的操作中，所述的顆?？梢酝ㄟ^(guò)本發(fā)明的方法進(jìn)行熔解，并且加工成型材、注壓制品、和模鑄制品、或其類似物。型材或注壓制品既可以用于室內(nèi)也可以用于室外，可以應(yīng)用在目前所有塑料或木材部件可應(yīng)用的地方。這種模制體的實(shí)例是方形部件、支板、正面部件、地板、護(hù)柵單元、電纜輸送管、控制板、型材、包層、包裝材料、空心型材、貼面、或入塢裝置。
以下，參照實(shí)施例進(jìn)行更為詳細(xì)地說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的方法。
比較例1在具有排氣孔的錐形雙螺桿擠壓機(jī)(購(gòu)自Cincinnati Extrusion)中，每小時(shí)按重量加入80kg的具有平均大小1mm的木片(木片水含量的重量百分比為10％)、18kg的聚丙烯、以及重量百分比為2％的粘合增進(jìn)劑。擠壓機(jī)的排氣孔是關(guān)閉的。制成的模制體是壁腳板。
擠壓條件進(jìn)料區(qū)域的溫度150℃區(qū)域1的溫度160℃區(qū)域2的溫度200℃區(qū)域3的溫度200℃區(qū)域4的溫度190℃模具流入的溫度190℃模具溫度190℃直接凸緣連接的定型裝置50℃螺桿溫度190℃螺桿速度35rpm(轉(zhuǎn)/分鐘)熔解溫度190℃板的模具出口速度5.5m/min(米/分鐘)這樣制備的壁腳板存在不能接受的膨脹和氣泡。在模具的端部或定型裝置的端部蒸發(fā)水使形狀完美的產(chǎn)品無(wú)法制備。水的蒸發(fā)很強(qiáng)烈，使得型材的粘結(jié)力不能保證。
比較例2在同樣的擠壓條件下，將實(shí)例1中定量加入的總共100kg/h的原料混合物減少到20kg/h。所有其它的條件保持不變。從模具板的出口速度約為1m/min。
能夠制備至少一種粘結(jié)型材，但是仍然在很大程度上存在無(wú)法控制的膨脹和氣泡。
比較例3步驟與實(shí)例2相同。與實(shí)例2相比唯一改變是使用了木材，在擠壓之前將其干燥到水含量的重量百分比為5％。板的模具出口速度約為1m/min。
能夠制備出一種粘結(jié)型材，但是其仍然存在某些膨脹點(diǎn)和氣泡。
實(shí)施例4與實(shí)例3相比，向配方中加入了精細(xì)的玉米粉末(含有重量百分比為70％的淀粉的研細(xì)的玉米粒)。結(jié)果得到如下的組成重量百分比為71％的木片重量百分比為15％的聚丙烯重量百分比為12％的玉米粉末(水的重量百分比含量為11％)重量百分比為2％的粘合增進(jìn)劑擠壓條件與實(shí)例3中的條件一致，原料進(jìn)入擠壓機(jī)的流量速度是20kg/h，而在模具的端部處型材的出口速度約為1m/min。
利用這種配方和上述的條件，可以制備形狀漂亮的壁腳板。
實(shí)施例5步驟與實(shí)施例4相同。與實(shí)施例4相比，唯一改變是將原料混合物的流量速度首先提高為80kg/h。這導(dǎo)致了型材出口速度約為4m/min。達(dá)到該速度，可以制備出令人滿意的、無(wú)氣泡的型材。
然后，原料混合物流量速度提高到100kg/h。這使型材的出口速度約為5.5m/min。
首先，在成品型材中找到膨脹點(diǎn)(氣泡)。通過(guò)打開(kāi)擠出箱的1/3的排氣孔，并將重量百分比為5％的氧化鎂加入所使用的原料混合物中，可以制備出形狀令人滿意的型材。
實(shí)施例6借助單螺桿擠壓機(jī)，可以制備出具有下列組成的顆粒重量百分比為67％的木材(殘留水重量百分比約為11％)重量百分比為15％的玉米粉末(殘留水重量百分比約為11％)重量百分比為15％的聚丙烯重量百分比為2％的粘合增進(jìn)劑重量百分比為1％的氧化鈦由上述原料混合物(重量百分比約為9％的殘留水)制備的成品顆粒，直接在擠壓之后具有重量百分比含量為5％的水，并且顯示出輕微的膨脹，與WO 90/14935相類似。堆積密度是500kg/m3。
這些沒(méi)有進(jìn)一步干燥的顆粒在錐形雙螺桿擠壓機(jī)中擠壓制成型材。每小時(shí)可以將100kg膨脹顆粒定量加入擠壓機(jī)。該擠壓機(jī)的排氣孔是閉合的。
擠壓條件進(jìn)料區(qū)域的溫度150℃區(qū)域1的溫度155℃區(qū)域2的溫度160℃區(qū)域3的溫度165℃區(qū)域4的溫度170℃模具流入的溫度170℃模具溫度170℃直接凸緣連接的定型裝置40℃螺桿溫度165℃螺桿速度35轉(zhuǎn)/分鐘(rpm)熔解溫度165℃板的模具出口速度5.5m/min盡管熔解溫度是165℃，但甚至能夠以約5.5m/min的型材擠出速度制備出無(wú)膨脹(膨脹系數(shù)＜1.05)以及尺寸精確的型材。型材的水含量與所用顆粒的水含量相當(dāng)。
從該實(shí)施例可以清楚地看出，在第一方法中(非根據(jù)本發(fā)明)當(dāng)原料混合物的殘留水重量百分比含量約為9％時(shí)，可以獲得膨脹的模制體，然而，在第二個(gè)方法(根據(jù)本發(fā)明)中在可比的條件并用相同模制材料的情況下，獲得基本上無(wú)膨脹的模制體，但是殘留水的重量百分比含量減小到5％。
這樣制備的型材的優(yōu)點(diǎn)在于，成品型材的殘留水含量近似地與直接在水冷區(qū)域出現(xiàn)的平均環(huán)境濕度的條件一致，在型材實(shí)際使用前，不再進(jìn)行昂貴的步驟。直接在型材擠出之后就存在尺寸穩(wěn)定性。
實(shí)施例7步驟與實(shí)例3相同。除了在此描述原料之外，將蔗糖也用于該配方。結(jié)果得到以下原料混合物重量百分比為70％的木片(殘留水重量百分比為5％)重量百分比為18％的聚丙烯重量百分比為10％的蔗糖重量百分比為2％的粘合增進(jìn)劑可以制備出令人滿意的無(wú)膨脹點(diǎn)的型材。
權(quán)利要求
1.一種模制體，包括模制材料，所述模制材料在含有殘留水的原料混合物的塑性或熱塑性成型之后獲得且在最后成型步驟之后固化，并且包括至少一種植物或動(dòng)物纖維材料的粒子和至少一種熱塑性或熱固性塑料以及至少一種結(jié)合水的生物聚合物和/或至少一種結(jié)合水的生物單體，其特征在于，所述模制體具有重量百分含量不大于8％的水分，優(yōu)選重量百分含量為0.3％-6％，尤其優(yōu)選重量百分含量為1％-5％，并且沒(méi)有膨脹。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模制體，其特征在于，具有0.5-2g/cm3的密度，優(yōu)選為1.2-1.5g/cm3。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的模制體，其特征在于，所述結(jié)合水的生物聚合物選自由淀粉、果膠、木質(zhì)素、蛋白質(zhì)、和半纖維素組成的組。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一權(quán)利要求所述的模制體，其特征在于，所述生物單體選自由單糖、二糖、糊精、和糖醇組成的組。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一權(quán)利要求所述的模制體，其特征在于，所述原料混合物另外包括由氯化鈣、氧化鈣、碳酸鉀、氧化鎂、硫酸鎂、氫氧化鉀、五氧化二磷、分子篩、硫酸鈣、無(wú)水石膏、燒石膏、硅膠、鈉鉀合金、氧化鋁、草酸、乙酸鉀、氯化鋰、和氯化銨組成的組中的結(jié)合水或消耗水的物質(zhì)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的模制體，其特征在于，以所述原料混合物的總質(zhì)量為基準(zhǔn)，另外的結(jié)合水或消耗水的物質(zhì)的重量百分含量為1％-15％。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一權(quán)利要求所述的模制體，其特征在于，所述熱塑性或熱固性塑料選自由聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚甲基丙烯酸酯、聚苯乙烯、尿素樹(shù)脂、和三聚氰胺組成的組。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一權(quán)利要求所述的模制體，其特征在于，所述植物纖維材料選自由木纖維、木粉填料、木片、含有纖維素的循環(huán)材料、廢紙、大麻、和皮革廢料組成的組。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一權(quán)利要求所述的模制體，其特征在于，所述模制體包括重量百分比為5％-50％的熱塑性或熱固塑性物質(zhì)、重量百分比為1％-50％的生物聚合物或生物單體或生物單體和生物聚合物的混合物、以及重量百分比為5％-85％的植物纖維材料。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一權(quán)利要求所述的模制體，其特征在于，所述模制體包括由粘合增進(jìn)劑、著色劑、潤(rùn)滑劑、穩(wěn)定劑、和抗氧化劑組成的組中的其它添加劑。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的模制體，其特征在于，以其總質(zhì)量為基準(zhǔn)，所述其它添加劑的重量百分含量為0.2％-10％。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至11中任一權(quán)利要求所述的模制體，其特征在于，所述模制體以顆粒狀粒子的形態(tài)存在。
13.根據(jù)權(quán)利要求1至11中任一權(quán)利要求所述的模制體，其特征在于，所述模制體以由方形型材、條板、建筑物的正面部件、地板、護(hù)柵單元、電纜輸送管、控制板、型材、包層、包裝材料、貼面、和入塢裝置組成的組的技術(shù)單元的形式存在。
14.根據(jù)權(quán)利要求1至13中任一權(quán)利要求所述的模制體，其特征在于，所述模制體為熱固性或熱塑性。
15.一種根據(jù)權(quán)利要求1至14中任一權(quán)利要求所述的模制體的制備方法，其特征在于，植物或動(dòng)物纖維材料的粒子具有優(yōu)選重量百分比為0.5％-15％，特別是重量百分比為5％-11％的殘留水含量，混合至少一種熱塑性或熱固性塑料和至少一種結(jié)合水的生物聚合物和/或結(jié)合水的生物單體以獲得原料混合物，而所述原料混合物通過(guò)塑性或熱塑性方法制成，同時(shí)提高溫度和/或壓力以獲得模制材料，在將所述模制材料進(jìn)行最后成型后，而獲得無(wú)膨脹、含有殘留水的模制體。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的模制體，其特征在于，所述塑性或熱塑性成型通過(guò)擠壓、拉擠、熱混合、壓制、壓片、或注射成型實(shí)現(xiàn)。
17.根據(jù)權(quán)利要求15或16所述的方法，其特征在于，所述塑性或熱塑性成型在裝備有排氣孔的裝置中完成，并且在所述成型過(guò)程中，通過(guò)所述排氣孔解除部分壓力并除去析出的水蒸氣減少所述模制材料的所述原料混合物中的水分。
18.根據(jù)權(quán)利要求15至17中任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，在溫度100-300℃下，優(yōu)選在130-210℃下，以及壓力在1-500巴下，優(yōu)選在50-200巴下進(jìn)行塑性或熱塑性成型。
19.根據(jù)權(quán)利要求15至18中任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，所述生物聚合物選自由淀粉、果膠、木質(zhì)素、蛋白質(zhì)、和半纖維素組成的組。
20.根據(jù)權(quán)利要求15至19中任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，所述生物單體選自由單糖、二糖、糊精、和糖醇組成的組。
21.根據(jù)權(quán)利要求15至20中任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，將由氯化鈣、氧化鈣、碳酸鉀、氧化鎂、硫酸鎂、氫氧化鉀、五氧化二磷、分子篩、硫酸鈣、無(wú)水石膏、燒石膏、硅膠、鈉鉀合金、氧化鋁、草酸、乙酸鉀、氯化鋰、和氯化銨組成的組中的結(jié)合水或消耗水的物質(zhì)也加入所述原料混合物中。
22.根據(jù)權(quán)利要求15至21中任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，以所述原料的總質(zhì)量為基準(zhǔn)，使用所述其它結(jié)合水或消耗水的物質(zhì)的重量百分比含量為1％-15％。
23.根據(jù)權(quán)利要求15至22中任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，所述熱塑性或熱固性塑料選自由聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚甲基丙烯酸酯、聚苯乙烯、尿素樹(shù)脂、和三聚氰胺組成的組。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種包含塑料并通過(guò)天然纖維加強(qiáng)的模制體。該模制體由含有殘留水的纖維狀植物或動(dòng)物材料、至少一種熱塑性或熱固性材料、以及至少一種結(jié)合水的生物聚合物和/或生物單體，通過(guò)在高溫和/或高壓下的塑性或熱塑性形變，然后，進(jìn)行成型而制成，優(yōu)選地通過(guò)擠壓制成。盡管殘留水的重量百分比含量在0.3％至0.8％之間，但本發(fā)明的模制體為非膨脹形態(tài)。本發(fā)明還涉及一種用于制備該模制體的方法。
文檔編號(hào)C08J5/04GK1575226SQ02820940
公開(kāi)日2005年2月2日 申請(qǐng)日期2002年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2001年10月23日
發(fā)明者馬庫(kù)斯·雷滕巴赫爾 申請(qǐng)人:馬庫(kù)斯·雷滕巴赫爾