[发明专利]制造复合材料的方法

说明书

本申请是专利申请号为03806636.x，发明名称为“纤维素和木素纤维素材料与树脂的组合物和复合材料、和制造它们的方法”，申请日为2003年3月13日的发明专利申请的分案申请。

相关申请的交叉参考

本申请是2003年1月6日提交的美国专利申请序列号10/336,972的部分继续，申请10/336,972是2002年3月21日提交的美国专利申请序列号10/104,414的部分继续申请，申请10/104,414是2001年1月30日提交的美国专利申请序列号09/772,593的部分继续申请，申请09/772,593是：(a)1999年6月22日提交的美国专利申请序列号09/337,580、现在公布为美国专利号6,207,729的部分继续申请，申请09/337,580是1997年10月31日提交的美国专利申请序列号08/961,863、现在公布为美国专利号5,973,035的部分继续申请；(b)1999年6月22日提交的美国专利申请序列号09/338,209的部分继续申请，申请09/338,209是1997年9月2日提交的美国专利申请序列号08/921,807、现在公布为美国专利号5,952,105的部分继续申请，和(c)1999年4月9日提交的美国专利申请序列号09/290,031、现在公布为美国专利号6,258,876的部分继续申请，申请09/290,031为1997年10月31日提交的美国专利申请号08/961,863、现在公布为美国专利号5,973,035的分案；和(2)2000年6月13日提交的美国专利申请序列号09/593,627的部分继续申请，申请09/593,627是美国专利申请序列号09/337,580和09/338,209的部分继续申请。所有上述申请和专利都全文引入本文以供参考。

发明背景

本发明涉及膨松的(texturized)纤维素材料或木素纤维素材料以及由这种膨松材料制造的组合物和复合材料。

在众多应用中都大量生产、加工和使用纤维素和木素纤维素材料。一旦这些材料被用过，它们就通常被丢弃。因此，废纤维素和木素纤维素材料的数量不断增加。

发明概述

本发明大体上涉及膨松纤维素材料或木素纤维素材料和由它们制造的组合物和复合材料。

在一个实施方案中，本发明涉及制造复合材料的方法。该方法包括以下步骤：(a)剪切纤维素纤维或木素纤维素纤维到其内部纤维充分暴露形成膨松纤维素纤维或木素纤维素纤维的程度，和(b)使纤维素纤维或木素纤维素纤维与树脂结合。可以任意顺序(即(a)然后(b)，或(b)然后(a))或同时(即在大约同一时间内)实施这些步骤。树脂可为例如热塑性树脂、热固性树脂、弹性体、焦油、沥青或木素。具体的例子包括聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚丁烯、热塑性聚酯、聚醚、热塑性聚氨酯、PVC、尼龙、醇酸树脂、邻苯二甲酸二烯丙酯、环氧树脂、三聚氰胺、酚醛树脂、硅树脂、脲、热固性聚酯、天然橡胶、异戊二烯橡胶、苯乙烯-丁二烯共聚物、氯丁橡胶、丁腈橡胶、丁基橡胶、乙烯丙烯共聚物(即“EPM”)、三元乙丙共聚物(即“EPDM”)、海帕伦(hypalon)、丙烯酸类橡胶、聚硫橡胶、硅树脂、氨基甲酸乙酯、含氟弹性体、丁二烯或表氯醇橡胶。

纤维可为例如黄麻、洋麻、亚麻、大麻、棉、碎布、纸、纸制品或造纸副产品。具体的例子包括纸浆板、新闻纸、杂志纸、多涂层(poly-coated)纸和漂白的牛皮纸板。纤维可为天然的或合成的纤维素材料或木素纤维素材料，并可为织物材料或非织造材料。

在与树脂结合前，可使用旋转切断机或其它机械方法进行剪切步骤，或可在混合机或挤出机内原地进行剪切步骤。在一些情况下，在混合机或挤出机内的螺杆能有效地剪切材料。

在某些实施方案中，该方法还可包括在步骤(a)后但在步骤(b)前使膨松纤维致密化。致密化步骤提高了膨松材料的堆密度，通常增加到至少2或3倍。在一些情况下，堆密度可增加到5至10倍或更多。致密化膨松纤维的堆密度的优选范围为约5-25磅/立方英尺。更优选的范围为约8-15磅/立方英尺。致密化步骤能将膨松纤维压缩成任意形状或大小的丸粒。

利用上述方法制造的复合材料也是本发明的一个方面。在本发明的一种典型复合材料中，至少约50％的纤维具有至少约5(如5、10、15、25、30、35、40、50或更高)的长度/直径比。

包括这种复合材料以及化学物质或化学制剂的组合物也是本发明的一个方面。这类化学制剂的例子包括能在其它不相容材料如亲水纤维和疏水树脂之间提供混合、键合、粘合、分相和/或连接界面的增容剂如FUSABOND