[发明专利]从粒状纤维素料生产的复合材料及其制备方法和系统

说明书

本申请是美国专利申请系列08/150860号(1993年11月12日提交)的续篇，全文综合于此作为参考。

本发明一般地说涉及木材类制品，具体地说涉及一种适用来代替天然木材的挤压木材一聚合物复合材料。此外，本发明还涉及一种制造这种复合材料的方法。

尽管木材是一种自然界可再生的资源，但木材的需要是始终居高不下，而供建筑用的优质木材供应量已开始减少。因此越来越迫切需要寻求木材的替换源。

一种替换源是从包括木粉、刨花、锯末与报纸之类的，属于采用天然木材产品的其它工业中废料副产品所回收的木屑等成分的混合物，来生产人造木材。但是，在人造木板工业中来利用回收的木料还不能说是有效的，这方面有很多现由，包括制造方法效率不高以及成品中的缺陷等。

先有技术在试图制造人造木材方面包括一种使木材混合以热塑树脂的技术。根据这项先有技术，将聚乙烯或聚丙烯一类热塑树脂混合以通过切割机所切碎的废纸、报纸、波纹板或压缩纸板至很小尺寸所获得的粗磨碎的木质或纤维质纤维素材料。将这种混合物引入到一加热的混合机中再加以捏和。随着捏和的进行，由于摩擦和剪切产生的热量使混合料的温度升高。结果，废纸中的水份蒸发，废纸变干燥。于此同时，将熔融的热塑树脂混入到此废纸内。然后再将此混合物转送到另一混合器中，并以水冷至约20℃而获得成品。

这种方法的缺点是，木粉与树脂以团块的方式分散而导致成分分散不均。此外，热塑树脂在已加热的熔融态下会固氧化而变质。纤维素的质量同样也会下降。

先有技术中还公开有生产人造木制品的其它方法。例如，Holman的美国专利4091153号便是针对生产人造木板的。这种板是由木质纤维料混以热固树脂复合而成。在此复合过程中，树脂被加热激活而压缩成弧形条状以模拟木纹形状。

Ostermann等人的美国专利4686251号也描述了一种生产装饰的方法。在此方法中，把环氧树脂与事先加热到高于此树脂试剂混合物峰值温度的碎木片或木屑相结合。根据此方法，可以生产装饰制品。

Vada等人的美国专利5055247号描述了一种生产木质模制件的方法，其中包括；在存在有碳酸钠的条件下将二元酸酐添加到木粉一类木质材料中。然后将酯化了的木质材料捏和，加热和加压模制成形。

Aotei等人的美国专利4708623号中公开了一种类似的方法与设备，用来生产均匀的有机填料混合有树脂的制品。原材料是废纸一类有机填料和一种热塑性树脂。此方法涉及到设置有许多突起和沟槽的挤压机，这样便可捏和原料使它们结合得更完全。

Palardy等人的美国专利5002713号中公开了一种由木质纤维素料来生产压缩模制品的方法。此项专利公开了由具有高水份的细木片或其它木质纤维素材料来生产刨花板的方法。在此方法中，应用了一种催化剂来加速刨花等的粘合。

Eorl等人的美国专利5151238号、Theuveny的美国专利5087400号以及Collins等人的美国专利3908902号中公开了生产一种复合材料的方法，在这种复合材料中是以聚合物处理纤维素的衬底，然后加以压制

Goforth等人的美国专利5088910号以及Brooks等人的美国专利5082605号公开了一种制造合成复合木制品的方法。其中是将木屑或纤维素纤维与废塑料最好是与高或低密度的聚乙烯结合。Brooks等的美国专利5096406号是针对他们在5082605号中公开的方法中所用到的挤压机系统。

在这些先有技术的方法中，有关的复合材料一般都是在高温下处理，这样将使过程缓慢并导致聚合物质量下降。此外，这些方法需用均匀和分选过的原料，而这又会降低操作速度。

本发明通过提供一种由粒状纤维素料来生产复合材料的方法克服了先有技术中的众多缺点，它包括下述步骤：将纤维素原料与数量充分的热塑材料相结合，形成一种结合产物；在足以使以结合产物混合成均匀混合物的条件下挤压此结合产物；使此均匀混合物通过一过渡模预成形同时扩展开此均混合物；让此均匀混合物通过一条带化模，形成一批相邻定位的均匀混合物条带；使这批条带通过一个压型模至一段足以将这些条带压合到相互粘接的时间。