揭示了用于熱塑性制品的經涂覆的強化生物纖維。該生物纖維上的涂層包含增塑溶膠。該經涂覆的強化生物纖維可用于熱塑性配混物中，用于模擬天然木材的外觀，同時為木塑復合材料(WPC)提供明顯增大的撓曲模量。
【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及使用增塑溶膠涂覆用于塑料制品的生物纖維。
技術介紹
在許多工業中，塑料已經代替了其他材料。在包裝工業中，塑料代替玻璃以最大程度減少破裂、減輕重量、以及降低制造和運輸中消耗的能量。在其他工業中，塑料代替金屬以最大程度減少腐蝕、減輕重量、以及提供體相著色(color-in-bulk)產品。近來興起了稱 為“木塑復合材料(wood polymer composite)” (WPC)的整體工業。木塑復合材料的基礎在于以下前提，使用木纖維和其他天然生成的微粒之類的生物纖維作為熱塑性配混物的添加劑，能模擬木材的外觀，同時還能提供塑料的耐用性。在使用面料外層和不使用面料外層的情況下，用WPC材料制造了戶外裝飾性和結構性木質建筑材料，例如鋪板、圍欄、窗戶等。WPC材料模擬天然木材的外觀(包括其表面肌理和木紋著色)的能力是WPC成功代替天然木材本身的價值的關鍵。而且，使用普通木纖維如松木來模擬外來木材的外觀是環境友好的。本領域曾嘗試提供其中木材含量超過50重量％的WPC材料，但是沒有成功。美國專利第6498205號(Zehner)揭示了熱塑性材料粉末與約50重量％的纖維素材料的干摻混物。專利技術概述本領域需要一種耐用性組合物來涂覆木纖維或木粉之類的生物纖維，使得涂覆后的生物纖維能與熱塑性配混物一起使用，使用時所述生物纖維的加載量超過該熱塑性配混物的約50重量％，從而模擬WPC中的天然木材的外觀，具有驚人的撓曲模量強度和高耐熱變形性。本專利技術通過使用增塑溶膠來涂覆生物纖維，引人注目且出人意料地在熱塑性配混物的撓曲模量值的基礎上，提高該配混物中生物纖維的強化能力，解決了本領域中的問題。本專利技術一方面是一種經涂覆的強化生物纖維，其包含(a)生物纖維，和(b)布氏粘度(ASTM D 1824 25°C，20rpm)約為1200-3000厘泊的增塑溶膠，其中該增塑溶膠是剛性溶膠。本專利技術另一方面是熱塑性樹脂和上述經涂覆的強化生物纖維的配混物。本專利技術另一方面是由所述配混物通過模塑或擠出方式制造的成形制品。本專利技術的一個特征在于，生物纖維上涂覆的增塑溶膠在隨后經涂覆的強化生物纖維與熱塑性配混成分進行配混的過程中在生物纖維上持久保持。本專利技術的另一個特征在于，通過生物纖維的強化，實現了出人意料的極佳撓曲模量、拉伸模量、低吸水性、和熱變形性質，以致于WPC能適用于從當前的建筑材料應用到加載量明顯更高的應用的廣大范圍。通過本專利技術實施方式的說明并參考以下附圖，其他特征將是顯而易見的。附圖簡要描述圖I是本專利技術經涂覆的 強化生物纖維的橫截面的400倍放大照片，顯示出外表面上的涂層，未示出該生物纖維的內表面。專利技術詳述強化增塑溶膠適用于本專利技術的增塑溶膠是由分散體級別、微懸浮體級別和乳液級別的聚(氯乙烯)(PVC)樹脂(均聚物和共聚物)和增塑劑形成的那些增塑溶膠。示例性的分散體級別的PVC樹脂見述于美國專利第4581413、4693800、4939212和5290890號，等等，例如這四篇專利中引用的其它文獻。優選將增塑溶膠配制成在PVC樹脂顆粒熔化時為剛性，而非撓性。有時候，這些類型的增塑溶膠被稱為“剛性溶膠”以強調該特點，即，雖然它們在開始使用時是作為可流動樹脂，但在熔化之后，它們具有剛性增塑性。適用于本專利技術的增塑溶膠是熔化時具有大于約60、優選大于70的肖氏D硬度(ASTM D 2240-02，15秒之后)的那些增塑溶膠。同樣，優選的增塑溶膠在熔化時具有大于約7000psi (48兆帕)、優選大于8000或9000psi (55-62兆帕)的拉伸強度(ASTM D 638)。最后，優選的增塑溶膠在熔化時只表現出小于10%、優選小于5%的少量百分伸長(ASTM D638)。目前優選用于本專利技術的增塑溶膠是可從瑞翁科技和庫塞克聯合公司(ZeonTechnologies and Kusek and Associates)商購的用于結構性復合物應用的Pultuff 牌增塑溶膠樹脂。目前，合適的Pultuff級別是1000、2000、和3000系列。這些級別確定為具有低粘度(布氏粘度(ASTM D 1824 25°C,20rpm)約為1200-3000厘泊)的剛性、無-鄰苯二甲酸酯的增塑溶膠。如制造商所說明，Pultuff 樹脂不含苯乙烯、不含揮發性單體或溶劑、不含鄰苯二甲酸酯增塑劑，為配混機提供環境適應性選項。Pultuff 樹脂體系表現出延長的儲存壽命，不會在施用設備中硬化，保養簡易，清潔需求最大程度降低，并且能停機數天而無須進行樹脂和設備清潔。停機和啟動所需的時間和工作量最大程度降低。這簡化了停機并消除了浪費。使用Pultuff 樹脂得到的物理性質與使用熱固性樹脂得到的物理性質類似，在一些情況下優于后者。仟詵的功能件添加劑增塑溶膠除了聚氯乙烯顆粒和增塑劑以外通常還包含其他物質。本專利技術增塑溶膠中還可包含的功能性添加劑的非限制性例子包括熱穩定劑、紫外吸收劑、填料、脫模劑、殺生物劑、顏料、及其組合。這些功能性添加劑可從塑料工業領域技術人員已知的許多商購來源獲得，也可能存在于可商購的增塑溶膠如上述Pultuff 樹脂中。牛物纖維為避免疑問，“生物纖維”表示天然生成的微粒材料的單纖維和多纖維。如同語言表述上常見的情況，單數形式的表述也包括復數的情況，例如對綿羊和其他放牧動物。來自可再生資源的任何天然生成的微粒材料都是可用本專利技術組合物涂覆的候選材料。對于塑料制品中所用天然生成的材料的可再生資源的關注為許多不同種類的植物材料和動物材料的供應打開了市場。植物材料的非限制性例子包括木纖維、木粉、亞麻、草的根毛、植物外殼的碎片、莢的碎片、植物漿液、植物硬殼、植物種子、植物纖維等、及其組合。木纖維是最普遍的，尤其是松木。但是，對于飾面目的，可以選擇特定種類的植物材料，從而在模塑或擠出之后，在WPC的表面中形成吸引人的肌理或外觀。動物材料的非限制性例子包括哺乳動物毛發、骨頭碎片、動物外殼碎片、爬蟲皮碎片等、及其組合。同樣，對于飾面目的，可以選擇特定種類的動物材料，從而在模塑或擠出之后，在WPC的表面中形成吸引人的肌理或外觀。生物纖維的長寬比可以約為1-100，優選約為2-10。生物纖維的長度可以約為10微米至6毫米，優選約為50微米至2毫米。可改變生物纖維的尺寸至通過20目篩網，宜通過30目篩網，優選通過40目篩網。本專利技術中可使用不同類型生物纖維的混合物，從而在設計用于模擬天然木材的最終塑料制品中形成不同著色和肌理。表I顯示用于涂覆本專利技術的具有著色劑組合物的生物纖維的各成分的可接受重量百分數，適宜重量百分數和優選重量百分數。權利要求1.一種經涂覆的強化生物纖維，其包含 (a)生物纖維，和 (b)增塑溶膠，其布氏粘度(ASTMD 182425°C, 20rpm)約為1200-3000厘泊， 其中該增塑溶膠是剛性溶膠。2.如權利要求I所述的經涂覆的強化生物纖維，其特征在于，所述增塑溶膠在作為樹脂進行熔化時具有以下性質 (1)肖氏D硬度(ASTMD 2240-02，15秒之后)大于60， (2)拉伸強度(ASTMD 638)大于約48兆帕， (3)百分伸長(ASTMD 638)小于10%。3.如權利要求I或2所述的經涂覆的強化生物纖維，其特征在于本文檔來自技高網...
【技術保護點】
【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...
【專利技術屬性】
技術研發人員：R·B·霍利爾科，S·李，
申請(專利權)人：普立萬公司，
類型：
國別省市：
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