CN105263683A - 用于制备复合材料的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于制备复合材料的方法，该复合材料包括天然纤维物质，例如木质纤维素纤维；热塑性材料以及相容剂。所述复合材料通过将上述物质相互混合(M)，以及随后通过机械加压和/或加热干燥所得混合物以从其中除去液体例如水而制备。形成具有41-99.8％的水的湿混合物，随后为了制备具有通过所述热塑性物质和所述天然纤维物质之间的化学键使得材料保持在一起的内部网状结构的复合材料，将所述湿混合物送至脱挥处理(D)中并通过压力改变、加热以及在机械混合，使得其中的液体形式的物质和其它气化挥发性物质被除去，对所述木质纤维素纤维选择性地修饰。

Description

用于制备复合材料的方法和装置
技术领域
本发明涉及一种用于制备根据独立权利要求的前序部分的复合材料的方法和装置。
背景技术
除了传统的森林工业产品已开发有新种类的木质产品，可例举的这样的新产品如所提及的不同种类的木质复合物产品(woodcompositeproducts)，其中，木质材料已经与塑料基材料结合。时下，木质复合物通过利用如挤压成型或注射成型在例如建筑和家具行业中得到使用。
进一步地，在森林工业的领域，利用不同种类的成网方法(webformationmethods)和装置是公知的，例如纸和纤维素网的制备和干燥。如今，如通过湿法成网以形成网也是公知的，其中，通过将原材料制成悬浮液，并形成均匀的层从网前箱(headbox)或类似的引至成网段(webformingsection)，例如线上(onawire)。这些方法也可以用于复合材料的制备。然后，混合物可以包括天然纤维、塑料粉末或纤维。然后通常通过对其进行机械加压和/或采用例如干燥滚筒(dryingtrundles)和/或所谓的扬克式缸(Yankeecylinder)加热干燥它以除去网中的水。
而且，通过例如挤压法(extrusionmethod)将它们熔融混合来制备木塑混合物和天然纤维塑料混合物(wood-andnaturalfiberbasedplasticmixtures)是公知的。在这种情况下，在高温下将例如塑料、干燥的木材或天然纤维材料以及相容性改善剂混合在一起，其中，塑料为熔融状态。当干燥时，干燥的木材和天然纤维材料将形成强的氢键合并交缠(hornified)，这就是为什么这些键在“干法”中不会被打开以及纤维化(fibrillized)的原因。因此，纤维表面的反应性表面区域所剩较少，并且相容剂的效果保持较低，在进一步的处理中，产品容易再凝聚。
具体地，在专利US2012/0090800中，公开了复合中间体及其制备方法和所述复合中间体的新用途。问题的解决方案是基于由天然纤维和塑料形成的网状复合中间体。在其内容中，所述复合中间体是由基本均匀的液体混合物通过湿法成网制成，该液体混合物中含有天然纤维、直径小于～1000μm的塑料颗粒以及改善天然纤维和塑料颗粒之间的相容性的试剂。根据该出版物，液体从所述湿法成网得到的湿网中除去，以将复合材料制备成例如中间体，从而便于将中间体存储在辊上，或者在所述中间体被粉碎之后，通过使用所述中间体制备终端产品。
网均匀的相容性，意味着改善的天然纤维和塑料颗粒之间的相容性，从而防止在天然纤维之间过量形成氢键，以为所述复合中间体提供强的且均匀的结构。所述相容性改善剂以及小的塑料颗粒可均匀地通过湿法成网在天然纤维网的间隙中获得，于是偶联剂为活性的，并且在进一步的中间体的处理例如当在终端产品的制备中使用更高的温度中，天然纤维和塑料颗粒之间的粘附效果很好。事实上，已经发现一部分送入处理中的塑料粉末在处理过程中从网上松脱，并且散落在地板上或者进入造纸机设备中，从而造成停机。另外，还存在质量问题需要昂贵的清洗程序以及降低制造能力。
然而，在实际的处理中，上述提及的湿法成网对一些组合物和条件并不合适，例如当纤维素网含有塑料或其它需要的化学物质时，该纤维素织物太脆弱以至于不能承受其自身的重量，基于此，其不能通过源自造纸机的传统的已知方法进行干燥，例如用与湿法成网的传统制造过程相关的机械的和/或加热的干燥设备。纤维素成网脆弱的原因可能为例如在混合物中的纤维素的量太小，根据纤维素的质量和研磨程度其限量例如可能为约20-40％。另一个原因也可能是使用的纤维素纤维的反应性太小，这可能是由于在例如剥离、疏水化或其他的化学改性下，纤维素纤维的OH基团被封端从而它们与纤维素成键的能力终止或者弱化。塑料纤维自身不能通过化学键形成织物，粘胶纤维或其它所谓的“人造”纤维素也有类似的情况。
另外，从专利JP2002187115获知了一种方法，该方法基于再生塑料、再生纺织品和木粉并将上述提及的物质混合。在该方法中，向由之前所列成分组成的混合物中加入2-40％的水以获得多孔制品。在该文本中，将由水引起的多孔性作为优点以使得所得终端产品更轻，然而，结果导致终端产品具有差的机械性能。该文中使用再生纺织品材料的目的在于作为结构的粘合部分，因为上述的混合物并不能获得内部的化学网状结构以粘合复合材料。
从专利GB896117中，得知一种方法，其采用造纸机或纸板机来在滤网(sieve)上制备网，并将要制备的网在干燥之后压紧时。该方法是基于在软化剂/溶胀剂的协助下，化学可溶性聚合物粉末被充胀，其中，聚合物的表面变得发粘。在这之后，将该发粘的聚合物和水-纤维混合物进行混合，然后通过降低混合物的pH值，该发粘的聚合物和纤维变得相互交缠。然后，从生成的混合物中形成网，然后将其进行干燥以及压延，使得溶胀剂扩散到结构中以使制成的网的粘性消散。
该方法基于自身制成的网，这就是为什么这种方法使用不同种类的溶剂、软化剂或其它类似的化学物质，其在之后需要从制成的网中除去。因此，该方法并不能达到如今的技术所要求的环境友好水平。
发明内容
根据本发明的用于制备复合材料的方法和装置的目的是针对上述问题提供关键性的改进，以此大幅提升本领域的现有技术。为了实现该目的，根据本发明的方法和装置的主要特征在于与其相关的独立权利要求的特征部分所呈现的。
通过根据本发明的方法和装置所获得的最大的有益效果主要包括在使用时的装置构造和运转的简便和有效性，从而本发明使得制备的复合物材料例如可用作所谓的中间体产品或直接从组合物的制备不能采用湿法或干混制备(其中由于成分的蓬松性该制备过程太慢不能经济高效生产)的复合材料。与干磨纤维(drygrindedfibers)的聚合物键合的能力也比与湿磨的(wetgrinded)的弱。由于本发明，还可以避免使用传统技术产生的问题例如使用干燥段，这是由在复合材料的制备过程中采用的聚合物的软化点引起。如果在制备中的干燥温度达到这个软化点，网中的塑料开始粘结于干燥滚筒(dryingdrum)上，并且使得该处理终止。
进一步地，需要指出的是，例如使用湿法成网制备的中间体产品薄且宽，例如2mm的厚度和4m的宽度，而网的厚度通常为网的宽度的0.05-4％。在根据本发明湿法挤压(wetextrusion)中，制备的复合材料(相当于网)的厚度和宽度不存在差异。
当利用本发明时，在第一阶段中制备的湿混合物为使用如碎浆机通过混合或者与其相似的技术生产的混合物。在混合物中，也可以全部或部分地使用不同的均质设备(homogenizingapparatuses)，可以获得微米级别或纳米级别的颗粒尺寸。同样地，混合物可以使用不同种类的发泡处理。在这之后，将通过预混合生产悬浮液具有干物质浓度例如为0.02-50％、优选为3-4％的送至脱挥处理(devolatilizationprocess)中，其中，具体地，在足够高的温度以及机械混合下，例如水和其它气化和挥发物质从混合物中除去。因此，塑料的软化温度并不会限制该处理，但是温度可以显著地高于在造纸机的干燥设备中的温度。另外，机械混合使得塑料、纤维和其它随之加入的可能的化学添加剂和/或着色剂(colorants)形成高度均匀化的预复合物，其中，干物质浓度例如为70-100％，优选为70-90％，在除去水之后，将预复合物送至最后阶段，即进行复合处理。在复合过程中，均匀化的预复合物通过熔融混合且使用更少能力加速形成混合物，这是由于均匀性使得在塑料、纤维和化学物质之间的化学键更容易形成。通过该方法制备的复合材料为混合物，其中的干物质浓度通常为例如90-100％，最好几乎为100％。
进一步地，作为本发明的优选实施方式，特别地使用硅烷作为相容性改善剂，硅烷例如为液态物质可以在水存在下与纤维素混合均匀。当由该方法生产的混合物被干燥时，所述硅烷与纤维素纤维的OH基团形成共价键，因为根据所述硅烷分子，硅烷的自由端可与不同类型的塑料相容。当将干燥的用硅烷处理的纤维素与可相容的塑料熔融混合时，硅烷的自由端与该塑料形成化学键，其改善混合物的相容性，进一步改善制备的复合物的机械性能。也可以向干燥的纤维素中加入硅烷，但是由于硅烷仅在干燥的纤维素凝聚体的表面存在，它也许不能被有效地利用。
特别地，在造纸机环境中，硅烷甚至可以与水、纤维素、纤维和其它化学物质混合，但是难以以有效的方式应用它们，因为通常超过50％的所使用的水通过在造纸机的湿端中的筛网(screen)被除去进入筛网槽(screentrap)由此成为废水。由于环境原因，反应性的化学物质例如硅烷可能不进入废水中。在根据本发明的脱挥处理中，硅烷的加入优选在例如流动的水不存在的阶段进行，而该阶段水分解为了蒸汽。在这种情况下，硅烷保持在混合物中，并且不会随水一起流走。其中的技术优势为使用更少的量将获得相同的技术效果。因此，硅烷也不会进入废水的清洗设备中。
进一步地，例如，不同的纤维素基，所谓的人造纤维素，例如粘胶纤维(viscose)，显著地改善天然纤维复合物，但是不形成OH键，也就是说它们不形成网。如果这些纤维的量在混合物中过高时，其阻止网的形成，从而特别地，湿法成网是不可选的。然而，本发明还可使得这些种类的纤维的10-50％加入至混合物生产中。
根据本发明的方法和装置的其它优选实施方式呈现在与其相关的从属权利要求中。
附图说明
本发明将参照附图在随后的说明书中进行详细的描述，其中：
在图1中示出了根据本发明的一般工作原理的典型的流程图，
在图2中示出了图1中的存在的根据本发明的一般工作原理的另一种选择的流程图，以及
在图3中示出了根据本发明的方法的一种优选实施方式中部分的脱挥和复合阶段。
具体实施方式
首先，本发明涉及一种用于制备复合材料的方法，该复合材料至少包括天然纤维物质，例如木质纤维、木质的机械纤维化纤维(wood-derivedmechanicallyfiberizedfibers)、由天然纤维制成的纤维素纤维及其混合物和/或类似物；塑料基物质，例如具有直径小于～4000μm的塑料颗粒、塑料纤维和/或类似物；以及改善所述天然纤维物质和所述塑料基物质之间的相容性的物质。所述复合材料通过将上述物质相互混合M，以及随后通过机械加压和/或加热干燥所得混合物以从其中除去液体例如水而制备。具有41-99.8％的水的湿混合物(wetmixture)至少由天然纤维物质、塑料基物质和相容性改善剂形成，从而为了制备具有通过所述塑料基物质和所述天然纤维物质之间的化学键使得材料保持在一起的内部网状结构的复合材料，湿混合物被送至脱挥处理D中，其中，通过[V2，P2]->[VAtm，PAtm]压力的强烈变化、加热和机械混合，使得液体形式的物质和其它气化挥发性物质或至少它们的主要部分被除去，以及如果需要对所述天然纤维物质例如纤维素纤维的结构进行修饰。
挥发性物质，例如水或其它的纤维素的分解产物可以容易地在所述脱挥处理(PAtm，VAtm)中被除去，因为例如分解半纤维素和木质素的乙酸在118℃的温度下沸腾。
根据本发明的方法的一种优选实施方式，采用自然吸湿的纤维素纤维，这意味着它强有力地吸水并自身湿润。由于塑料为疏水的(hydrofobic)，因此自然驱水，当将塑料和天然纤维彼此混合时，将大部分的水在所述塑料和所述天然纤维混合之前除去显得尤为重要，因为在水的沸点以上发生的混合减弱了纤维和塑料之间的接触，从而防止化学键的形成。另外，保持在结构中的水将引起在终端产品中的多孔性，因此减弱了它的机械性能。进一步地，水将通过切断聚合物链至其变短而降解，甚至破坏，某些塑料的结构。
在图1中示出的本发明的一般工作原理的典型的流程图，其中，含有41-99.8％的水的湿混合物(通过前述的方法制备)将被直接送至脱挥处理D中。
作为根据本发明的另一种实施方式，参照图2示出的典型的流程图，在湿混合物被送至所述脱挥处理D之前，通过机械预干燥设备K例如成网吸水箱设备(webandsuctionboxarrangements)、螺旋干燥器(screwdryers)和/或类似方式进行干燥。
此外，作为本发明的优选实施方式，在脱挥处理D中将所述湿混合物在比其中的塑料物质的软化温度更高的温度下进行处理。
此外，作为本发明的优选实施方式，将在所述脱挥处理D中由所述湿混合物形成的预复合物(precompound)送至复合过程C(compoundingprocessC)中，以将在所述脱挥处理中均匀化的所述预复合物熔融混合。
此外，作为本发明的优选实施方式，在所述脱挥处理D阶段，将所述相容性改善剂例如硅烷与水或类似物混合并送至湿混合物中，其中，所述湿混合物不再含有任何液体形式的水。
在以上描述的情况中，硅烷及其类似的化学物质例如硅氧烷、钛酸盐、锆酸盐、异氰酸酯，以及不同的酸例如马来酸和丙烯酸，在两个阶段中形成键，当混合物含有水时：氢键；以及另一方面，在除去水之后，加热下形成共价键。这些化合物不可能在湿法成网中使用，因为它们通过筛网脱离进入废水。
作为根据本发明的方法的典型的优选实施方式，参照图3，湿混合物的脱挥和复合通过使用混合装置例如挤压机E或其类似物进行，以便可采用高压(>10mP)和高温(>350℃C)，并且还可以简单地通过改变螺杆的形状来以相当高的速度改变它们。在这种方式中，水可以非常有效地从纤维的内部结构中被除去，而且对熔融混合来说，所述纤维也可以被加工成更有利的形式。事实上，该实施方式是关于通过所谓的“蒸汽爆破(steamexplosion)”对纤维的预处理。
根据本发明的方法，湿混合物优选在所述脱挥处理D的至少两个阶段中进行处理，在第一阶段D1时，将所述湿混合物和所需的添加剂送至混合装置(例如图3中示出的挤压机E中)的基本体积V1(basicvolumeV1)中。湿混合物的强烈混合在足够高的温度和蒸汽压P1(通常>180℃C，>1MPa)下进行，其中，在预混过程中水/蒸汽、纤维物质和塑料物质形成混合物，其中，所述塑料物质至少部分地开始熔融。
在本发明中，所需的进一步升高的压力P2通过以上述描述的方式获得，优选通过改变螺杆的形状即它的螺距将在作为混合装置的挤压机E中的螺杆E1和其壁之间的基本体积V1降低至缩小的体积V2而获得。
在这之后，在脱挥处理的第二阶段D2中，以上述描述的方式处理后的混合物通过使用螺杆E1被进一步引至释放区域VAtm(releasingspaceVAtm)并且本发明优选在环境压力PAtm中，混合物中的水将迅速变成蒸汽以及从纤维和塑料中脱离。随着压力的快速下降，水也以“爆破”方式而从纤维素纤维的深层结构中有效地被除去，以此打开纤维素的结构，使其去纤维化以及升高了纤维的反应性表面积，同时改善了纤维-塑料混合物的均匀性以及使得在纤维和塑料之间具有更好的化学键合。在本发明中，脱离的蒸汽也可以通过装置的大气通风设备被除去，而生产的塑料-纤维混合物通过挤压机E的复合区E2进行进一步处理。
根据所述湿混合物的质量，如果需要，可以反复采用以上描述的脱挥阶段的多种类型，直到在所要制备的复合物达到所需的湿度水平。
在根据本发明的方法中使用的天然纤维，如上所述，例如可以为纯纤维素纤维。此外或可选地，部分的天然纤维可以为微纤维化的纤维素纤维(microfibrillatedcellulosefibers)和/或纳米纤维素纤维(nanocellulosefibers)。进一步地，可以使用例如微米级或纳米级的纤维素纤维作为所述天然纤维的主要部分。进一步地，可以在所述方法中采用无木质素天然纤维(ligninfreenaturalfibers)和/或无半纤维素纤维(hemicellulosefreefibers)。通过使用无木质素天然纤维，也可以在复合物的制备过程中使用着色剂，通过该方法使得所需颜色也最佳地保持在终端产品中。进一步地，可以使用脱木素天然纤维(delignifiednaturalfibers)。可以使用干燥的形式的以上描述的纤维，并在处理之前进行浸泡，以及特别地所谓的从不干燥的形式(neverdried–forms)，其从制浆过程或其类似过程中直接获得。纤维也可以被功能化，在这种情况下，在其表面有基团形成，使得其与所选择的塑料具有更好的相容性。
在根据本发明的方法中，干燥的复合中间体产品中的塑料的量例如可以为10-90重量％，优选为30-60重量％。优选采用颗粒形式的塑料例如微颗粒或粉末，其中，颗粒尺寸可以从典型的小于～4000μm尺寸的例如颗粒、薄片或其它聚合物至小于～1000μm。塑料颗粒的直径可以进一步优选为例如小于～500μm，因为小的塑料颗粒在纤维之间移动从而强化所形成的中间体复合物产品的结构，并由此强化终端产品的结构。另外，由小尺寸的颗粒形成的塑料物质具有更大的比表面积。进一步地，塑料颗粒的形状可以为任意形式，例如立方体、椭圆形、纤维状或片状。
在本发明中，当与塑料或纤维素纤维形成化学键时，在复合过程中也可以使用不同的塑料纤维可以是熔融的、不熔融的或部分熔融的。作为这些物质的实例可以为PP-纤维、PLA-纤维或PET-纤维，以及双组分结构(bicomponentbystructure)的纤维，该纤维的外表面为反应性的，例如可以为马来酸酐接枝烯烃塑料(maleicanhydridegraftedolefinplastic)等。
在根据本发明的方法中，例如可以使用热塑性聚合物，优选热塑性塑料。另一方面，使用的塑料材料例如可以为以下材料中的一种：聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、乙烯/丙烯共聚物、聚碳酸酯(PC)、聚苯乙烯(PS)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚乳酸(PLA)、聚羟基丁酸酯、丙烯腈/丁二烯/苯乙烯共聚物(ABS)、苯乙烯/丙烯腈共聚物(SAN)、多金属氧酸盐(POM)、可生物降解的热塑性塑料、淀粉基热塑性塑料(starch-basedthermoplastic)以及它们衍生物和混合物。或者可以采用适用于指定用途的任意类型的塑料。另外，如果作为复合物的制备的优势，塑料物质可以在它自身的聚合反应过程中途被加入。这些的实例可以为其它未完成的形式的PLA或由二氧化碳制成的生物基塑料。
根据本发明的方法中使用的湿混合物可以为水基混合物，其含有水、天然纤维、塑料颗粒和相容性改善剂。另一方面，所述湿混合物可以为溶液、分散液、悬浮液形式或其类似形式。
相容性改善剂为改善塑料和天然纤维之间的粘附力的试剂，它与塑料和天然纤维中的基团是相容的和/或可反应的。因此，在相容性改善剂中，可以有至少一个反应性基团，其与作为亲水性的物质的纤维素和作为疏水性的物质的聚合物的反应性基团是相容的和/或可反应的。所述相容性改善剂例如还可以为马来酸的酸酐、马来酸的接枝聚合物、聚丁二烯、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、EVA、前述提及的物质的衍生物或其混合物。
相容性改善聚合物(compatibilityimprovingpolymers)可以进一步为含有与亲水性天然纤维相容的和/或可反应性的基团以及与疏水性塑料相容的和/或可反应的基团的共聚物。以及其它具有相似性质的分子可以在增容作用中被使用。
当使用该方法时，所述相容性改善剂可以为粉末状、液体和/或聚合物状的形式，它的用量通常为干物质的5重量％以下，或者在一些实施方式中，进一步地在3重量％以下。
使用该方法将要被制备的复合材料可以含有一种或多种添加剂，例如淀粉、填料、表面活性材料、保持材料(retentionmaterials)、解胶材料(dispergationmaterials)、泡沫抑制剂及其混合物。在根据本发明的方法中，所有需要的成分可以被加入至液体的制得的混合物中，其中，所述中间体复合物产品含有在进一步的处理过程中所需要的成分或在复合后含有终端产品所需的成分。
在根据本发明的方法中，所述湿混合物可以通过例如挤压和/或干燥从其中除去液体被预干燥K，这可以通过使用本领域内公知的制备例如纸浆悬浮液或纤维素浆悬浮液的任意方式并采用该领域中公知的装置部件执行。
如附图2中示出的流程图，将用例如研磨机(grinder)或碎浆机生产的物质引入至混合装置M中，在该装置中将需要加入到湿混合物中的其它化学物质也一并加入。在混合装置中的干物质浓度可以为0.02-50％，优选为3-4％。在接下来的阶段，液体例如水，从所述湿混合物中被除去，之后干物质浓度可以大体为例如30-50％，优选地50-70％。最后，在最后的复合阶段C之后，干物质浓度为90-100％，最好几乎为100％。
本发明的另一方面涉及用于制备复合材料的装置，该复合材料至少包括天然纤维物质，例如木质纤维、木质的机械纤维化纤维、由天然纤维制成的纤维素纤维及其混合物和/或类似物；塑料基物质，例如具有直径小于～4000μm的塑料颗粒、塑料纤维和/或类似物；以及改善所述天然纤维物质和所述塑料基物质之间的相容性的物质。用于制备所述复合材料的装置至少包括，例如参照图1和图2示出的典型的流程图，用于将所述物质相互混合M的混合布置M，为了制备所述复合材料，之后通过机械加压和/或通过加热干燥所得混合物以从其中除去液体例如水。为了从由天然纤维物质、塑料基物质和相容性改善剂形成的且具有41-99.8％的水的湿混合物制备具有通过所述塑料基物质和所述天然纤维物质之间的化学键使得材料保持在一起的内部网状结构的复合材料，尤其由于传统的干燥与所制备的混合物不相容，该装置包括脱挥装置D，其中，通过[V2，P2]->[VAtm，PAtm]压力的强烈变化、加热和机械混合，除去液体形式的物质以及其它气化挥发性物质或至少它们的主要部分，以及如果需要对所述天然纤维物质例如纤维素纤维的结构修饰优选通过使用比湿混合物中的塑料的熔点更高的温度。
根据本发明的装置的进一步优选的实施方式，参照图1-3，该装置进一步包括复合设备C以将在所述脱挥装置D中得到的均匀化的预复合物(homogenizedprecompound)熔融混合。
作为根据本发明的装置的可选的实施方式，参照图2，该装置特别地包括机械预干燥设备K例如成网吸水箱设备、螺旋干燥器和/或类似方式。
作为根据本发明的装置的进一步的优选实施方式，特别地参照图3，该装置包括混合装置，例如挤压机E或其类似物，作为脱挥装置D使用，在该装置中脱挥处理通过改变在挤压机E中的螺杆E1的形状以将螺杆E1和其壁之间的基本体积V1降低至缩小的体积V2而实施。
在挤压机中，进一步地具有释放区域以使得脱挥的混合物进入自由体积优选地在环境压力PAtm、VAtm中，以将混合物中的水迅速地变成蒸汽并从混合物中脱离，从而通过释放区域中的出口以及通过装置的大气通风设备以可控的方式除去分离的蒸汽。
挤压机E进一步优选地包括复合区C以混合制得的塑料-纤维混合物并将其引至进一步的处理。
可以清楚地知道，本发明并不受限于以上描述或所示的实施方式，但是相反，在本发明的基本原则的背景下，可以根据被制备的复合材料的需要的性能，以不同的方式进行变化，例如在任意给定的时间等。因此分别地，根据本发明的方法可以使用任何可替代的液体介质替代水，替代硅烷，任何其它的合适的相容性改善剂。进一步地，本发明中使用的天然纤维可以为再生纤维或回用纤维。因此天然纤维例如可以为木质纤维、剑麻纤维(sisal-fiber)、黄麻纤维(jute-fiber)、大麻纤维(hemp-fiber)、亚麻纤维(flax-fiber)、棉纤维、草纤维(straw-fiber)或来自其它一年生植物的纤维或其混合物。另一方面，所述天然纤维可以为机械干燥的纤维、溶解的纸浆纤维(dissolvingpulpfiber)、亚硫酸盐纸浆纤维(sulphitepulpfiber)、硫酸盐纸浆纤维(sulphatepulpfiber)粘胶纤维。

Claims (12)

1.一种用于制备复合材料的方法，该复合材料至少包括天然纤维物质，例如木质纤维、木质的机械纤维化纤维、由天然纤维制成的纤维素纤维及其混合物和/或类似物，塑料基物质，例如直径小于～4000μm的塑料颗粒、塑料纤维和/或类似物，以及改善所述天然纤维物质和所述塑料基物质之间相容性的物质，从而所述复合材料通过将上述物质相互混合(M)，以及随后通过机械加压和/或加热干燥所得混合物以从其中除去液体例如水而制备，其特征在于，具有41-99.8％的水的湿混合物至少由天然纤维物质、塑料基物质和相容性改善剂形成，从而为了制备具有通过所述塑料基物质和所述天然纤维物质之间的化学键使得材料保持在一起的内部网状结构的复合材料，所述湿混合物被送至脱挥处理(D)中，其中，通过[V2，P2]->[VAtm，PAtm]压力的强烈变化、加热以及机械混合，使得液体形式的物质和其它气化挥发性物质或至少它们的主要部分被除去，以及如果需要对所述天然纤维物质例如纤维素纤维的结构修饰。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在脱挥处理(D)中将所述湿混合物在比其中的塑料物质的软化温度更高的温度下进行处理。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述脱挥处理(D)的一个阶段中，将所述相容性改善剂例如硅烷与水或类似物混合并送至所述湿混合物中，其中，所述湿混合物不再含有任何液体形式的水。
4.根据前述权利要求1-3中任意一项所述的方法，其特征在于，在所述脱挥处理(D)中，将由所述湿混合物形成的预复合物送至复合过程(C)中，，其中，将在所述脱挥处理中均匀化的所述预复合物熔融混合。
5.根据前述权利要求1-4中任意一项所述的方法，其特征在于，在将所述湿混合物送至所述脱挥处理(D)之前，通过机械预干燥设备(K)例如成网吸水箱设备、螺旋干燥器和/或类似方式对所述湿混合物进行干燥。
6.根据前述权利要求1-5中任意一项所述的方法，其特征在于，将所述湿混合物送至混合装置中例如挤压机(E)或类似物中以进行所述脱挥处理的第一阶段(D1)，将所述湿混合物在高温和蒸汽压(P1)下进行混合，从而使水/蒸汽、纤维物质和塑料物质形成混合物，该混合物中的塑料物质至少部分开始熔融。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，通过改变螺杆的形状例如它的螺距或相关的方式将在作为混合装置的所述挤压机(E)中的螺杆(E1)和其壁之间的基本体积(V1)降低至缩小的体积(V2)以进一步升高在所述脱挥处理的第一阶段(D1)中的压力。
8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，为了将所述混合物中的水快速地变成蒸汽以及将蒸汽从所述纤维物质和塑料物质中脱离，在所述脱挥处理的第二阶段(D2)中，将脱挥的混合物引入至释放区域优选在环境压力(PAtm，VAtm)中，然后将形成的混合物进一步转移至混合装置的复合区(C)以进一步处理。
9.一种用于制备复合材料的装置，该复合材料至少包括天然纤维物质，例如木质纤维、木质的机械纤维化纤维、由天然纤维制成的纤维素纤维及其混合物和/或类似物；塑料基物质，例如具有直径小于～4000μm的塑料颗粒、塑料纤维和/或类似物；以及改善所述天然纤维物质和所述塑料基物质之间的相容性的物质，从而在制备所述复合材料中使用的装置至少包括用于相互混合上述物质的混合装置(M)，为了制备所述复合材料，之后通过机械加压和/或通过加热干燥所得混合物以从其中除去液体例如水，其特征在于，为了从至少由天然纤维物质、塑料基物质和相容性改善剂形成的且具有41-99.8％的水的湿混合物制备具有通过所述塑料基物质和所述天然纤维物质之间的化学键使得材料保持在一起的内部网状结构的复合材料，所述装置包括脱挥装置(D)，，其中，通过[V2，P2]->[VAtm，PAtm]压力的强烈变化、加热以及机械混合，除去液体形式的物质和其它气化挥发性物质或至少它们的主要部分，以及如果需要对所述天然纤维物质例如纤维素纤维的结构进行修饰。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，该装置包括复合设备(C)以将在所述脱挥装置(D)中得到的均匀化的预复合物熔融混合。
11.根据权利要求9或10所述的装置，其特征在于，该装置包括机械预干燥设备(K)例如成网吸水箱设备、螺旋干燥器和/或类似方式。
12.根据前述权利要求9-11中任意一项所述的装置，其特征在于，该装置包括混合装置，例如挤压机(E)或类似物，其具有进行所述脱挥处理的第一阶段(D1)的区域例如通过所述挤压机(E)中的螺杆(E1)螺距的变化或相关方式来进行，具有进行所述脱挥处理的第二阶段(D2)的释放区域以使得脱挥的混合物进入自由体积优选在环境压力(PAtm，VAtm)中，从而将混合物中的水快速地变成蒸汽以及将蒸汽从所述纤维和塑料物质中脱离；以及复合区(C)，以用于混合处理后的混合物并将其引至进一步的处理中。
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