[发明专利]具有粘合的无纺层和生物可降解树脂纤维层的复合板及其构造方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2010年9月20日提交的第61/384，521号美国临时专利申请的权益，它们的全部内容通过引用整体合并入此处。

技术领域

本发明大致涉及一种多层板及其构造方法，更具体地涉及一种吸音的，隔热的和/或结构板，该板至少部分由绿色废弃物成分和包含蛋白质与绿色增强剂的生物可降解聚合物组合物构成。

背景技术

为了降低用于制造无纺织物及材料的成本，并最小化对环境的潜在负面影响，许多消费品都采用回收成分来制造。例如，美国的汽车制造商利用回收材料制造具有不同用途的无纺织物及材料，包括吸音和/或绝缘材料。一些用于制造吸音的汽车板的再生或者回收材料包括劣质织物，例如棉，涤纶，尼龙，或回收织物纤维的混合物。劣质棉由原始的或者回收的织物碎片拼接或者缝在一起而形成无纺织物。另一种产品是Ecco纸，由回收的标准纸板纸或纤维制造，并在有限范围内用来吸收油脂。在制造Ecco纸的过程中，该标准纸板纤维采用传统湿法回收工艺破坏，其中该回收纸板的粘合剂成分被冲入废物流中，而剩余的纤维与各种添加剂结合在一起。

美国商业机构和消费品制造商，例如汽车零部件和原始设备制造商，从多个亚洲国家（例如中国和韩国）接收装于由低等的“亚洲纸板”构造而成的箱子或包装箱中的大量货物。亚洲纸板具有非常短、非常细小的纤维成分，所述纤维来自于早先回收的松木纸板以及竹纤维和稻纤维。因此，通过造纸厂的工艺来回收亚洲纸板来制成纸、纸板或者其他结构的平板产品的尝试都失败了，这是因为在纸/纸板的制造工艺中，该亚洲纸板的非常细小的成分，会通过用来承载纸浆的筛网或者网丝而随着回收工艺产生的废物流进入到环境中。此外，除了前面提到的被冲入废物流之外，由于在工艺中对细小纤维的固有的压实操作，亚洲纸板的细小成分给制造“高膨松、低密度”的最终产品带来了额外的困难。因此，至少因为这些原因，亚洲纸板通常被认为是一种废物，因此该亚洲纸板或者被以相对高的劳动成本从可回收的标准纸板中分拣出来并被送到垃圾场（在分拣过程中，由于其相对脆弱的结构及其淡褐色或绿色的外观，该亚洲纸板可以很容易地从标准纸板中区分开来），或者如果超过约5%的亚洲纸板被混合在含有亚洲纸板和普通可回收材料的整包纸板中时，该整包纸板将会被一起废弃，这同样将给产品制造商和环境带来相对高的成本。

对环境污染和保持良好环境的进一步关注正在迅速上升。大量研究努力针对于不使用石油和木材为主要原料而是使用可持续的资源——如植物替代来开发环境友好和完全可持续的“绿色”聚合物，树脂和复合材料。这些基于植物的绿色材料通常生物可降解,因此在使用寿命结束时可以轻松处理或者可堆肥而不伤害环境。纤维如黄麻、胡麻、亚麻、大麻、竹等已使用多个世纪,不仅是可持续的,也是每年可再生的。基于他们稳定的机械性能,人们正朝着把他们应用于各种场合的强化塑料和复合材料的制造方向努力。这类纤维可以作为纱线、织物或无纺基垫或它们的各种组合的成分单独使用。使用植物纤维如黄麻、胡麻、亚麻、大麻、竹子、木棉等和树脂例如改性淀粉和蛋白质制造的完全绿色复合材料已被验证并商业化。高强度液晶(LC)纤维素纤维,通过对纤维素/磷酸溶液纺丝制备,以赋予复合材料足够高的强度和刚度使其满足结构应用。然而,由于天然纤维相对高强度纤维如石墨、芳纶等比较脆弱,尽管他们可能相当于或优于木头,包含天然纤维的复合材料通常具有相对差的机械性能。因此,这种复合材料适用于不需要较高机械性能的场合,例如外包装,产品外壳、房屋和汽车板等。然而这些应用代表着巨大的市场,所以增加包含生物可降解天然材料的复合材料的使用，应该对减少以石油为原料的塑料/聚合物消耗做出实质贡献。

来自可持续资源的可再生材料的使用，在各种应用中正在增加。生物复合材料是一种可以自然生成或合成制造的材料,并包括一些天然存在的材料如其结构中的天然纤维。他们可以通过将天然纤维素纤维与其他基于可再生原料的资源(如生物聚合物，树脂，或粘结剂)相结合而形成。生物复合材料具有广泛的应用,例如：建筑材料，结构件和汽车部件，吸收剂，黏合剂，粘合剂和可降解的聚合物。这些材料使用的增加有助于维持生态和经济的平衡。通过物理和化学技术对植物纤维的属性进行改性可以提高最终生物复合材料的性能。用于制造生物复合材料的具有合适属性的植物纤维包括，例如，大麻、洋麻、黄麻、胡麻、剑麻、香蕉、菠萝、苎麻和木棉。