[发明专利]用于生产木质纤维素塑料复合材料的方法

说明书

本发明涉及一种用于生产木质纤维素塑料复合材料的方法。本发明要解决的问题是提供一个相对于现有技术更完善的，尤其是更方便且成本更为低廉的用于生产木质纤维素塑料复合材料的方法。为了解决该问题，本发明提供了一个用于生产木质纤维素塑料复合材料的方法，即a.将热塑性塑料颗粒以及由水和含木质纤维素颗粒和热塑性塑料颗粒组成的混合物导入一个精炼装置中，以及b.含木质纤维素的颗粒将在精炼装置中进行纤维化处理，其中热塑性塑料颗粒在经过熔化或开始熔化后导入精炼装置，或在精炼装置内进行熔化或开始熔化，使经过熔化或开始熔化的热塑性塑料颗粒以及纤维化的含木质素纤维颗粒在精炼装置内形成材料复合颗粒。

技术领域

本发明涉及用于生产木质纤维素塑料复合材料以及在此基础上生产的或可生产的木质纤维素塑料复合材料的方法。

背景技术

含有木质纤维素的原材料，诸如原木或者竹子,或各类天然纤维正越来越多地用作复合材料中的加强料或填充料。其原因在于原材料的日益匮乏，以及出于可持续性发展的需要。此外还能实现特定的材料特性，如更高的硬度以及耐热塑性。“木塑复合材料”(WPC)或天然纤维加强型复合材料(NFK)的应用领域主要是建筑行业(例如阳台建造)或汽车行业(例如车门内板)。2012年，WPC和NFC在欧洲生产的复合材料的市场占有率已达15％(352000吨)。其产量预计还将有显著提升。在特定的应用领域，例如设计领域或汽车行业，其产量甚至预计会翻倍(Carus和Eder 2014，木塑复合材料(WPC)和天然纤维复合材料(NFC)：欧洲和全球市场2012和未来发展趋势)。作出这些预测的缘由是对于基于可再生原料生产的材料需求的增加。

对于生产木质纤维素塑料复合材料或合成材料，缩写为“LKC”(C为Compunds的缩写)，已知的优先采用的设备包括挤出机，尤其是同步运行的双螺杆挤出机，以及内搅拌式捏合机或压力式捏合机。为此需要在挤出加工前将单个组成部分(木质纤维、塑料以及可能采用的添加剂)采用多个方法步骤进行干燥，并进行可剂量化加工。在经过通常能源消耗较大的处理过程(粉碎)后，相关材料将通过相应装置导入挤出机的螺旋通道，并在螺旋通道中进行熔化、混合，并在过程结束阶段通过喷嘴输出、冷却，并在制粒机中进行颗粒化处理。

在采用挤出机或内搅拌式捏合机生产LKC方面，各类发表文章提到将精炼纤维(RMP＝精炼机械纸浆，TMP＝热机械纸浆，CTMP＝热化学机械纸浆)作为加强元素用于热塑矩阵(Lerche,Henrik；Benthien,Jan T.；Schwarz,Katrin U.；Ohlmeyer,Martin,2013，纤维分离条件对于木质纤维/高密度聚乙烯复合物机械和物理特性的影响。发表于：木材化学和技术刊物34(2),98-110；Peltola,H.；Laatikainen,E.；Jetsu,P.,2011,木质纤维物理处理对于纤维形态学和生物复合物特性的影响。发表于：塑料、橡胶和复合物40(2),86-92).

根据已公布的研究结果表明，通过使用精炼纤维可显著提高复合材料的强度。其原因除了纤维具有良好的长度直径比例(L/D比例)外，还包括较大的纤维表面积。纤维表面积更大，将提高在已熔化聚合物上的接触面积，并由此改善复合材料的强度特性。目前为止，此类含精炼纤维的复合物仅可通过结合多个方法步骤进行少量生产。对纤维直接进行复合处理目前为止无可行方法。其原因说明如下：