CN1170875C - 天然木碎粒与橡胶的合成物及其制造方法 - Google Patents

Abstract

以天然木碎粒和橡胶制得的轻质且有较高的屈挠性、耐水性、耐热性和耐久性的合成物。其组分为每100重量份的内含不饱和键的热塑性橡胶，包含50～300重量份的天然木碎粒；其方法：将上述组分混合并混炼5～15分钟、放入模具且在100～180℃、15～18Pa下维持5～15分钟，然后开模放汽、再合模并施压15～18Pa，最后将其冷却到80℃开模取出。本发明合成物还可与热塑性材料或橡胶复合，使它不仅具有良好的屈挠性、耐水性、耐热性和耐久性，而且还具有轻质、坚韧或有重质感，从而扩大其应用范围。

Description

天然木碎粒与橡胶的合成物及其制造方法

本发明涉及了以天然木碎粒和热塑性橡胶为原料，制得一种轻质且具有较高的屈挠性、耐水性、耐热性和耐久性的合成物及其方法。该合成物可用于要求材料轻质且对材料的屈挠性、耐水性、耐热性和耐久性的要求较高的工业制品或日常生活用品等。

日本专利特开昭62-299302号所提供的一种以添加了硫化剂的胶乳作为粘结剂将天然木片屑粘合，然后再将其热压成合成板材的方法。该方法的缺点是：1)在热压成形过程中，由天然木片屑内的水份蒸发而成的水汽将在模具打开时形成一种破坏力，使模具内的合成板材出现裂缝，因此该合成板材的成形较为困难；2)上述水汽从模具溢出时，在合成板材内留下了微孔，从而使合成板材的物理性能大大地下降，例如耐水性、耐热性、耐久性、屈挠性等均比较差，因而使它只能用作建筑板材。

如果在上述方法中把木片屑先行干燥、去除水分，则干燥了的木片屑中会出现大量的孔隙，由于这些孔隙会被空气占据，从而产生隔热作用，所以在加热成形时，会发生因导热不良而延长成形时间的问题，并且该脱水壳的构造从物理性能上来说，其强度低下。

另外，上述的天然木片屑同有机粘结剂混合时，其容积比率也只能保持在100％以下，以致使该合成板材不能很好地体现出天然植物的特征，更不利于对木材、软木等天然木片屑的回收利用。

本发明的目的是要克服上述现有技术中存在的缺点，提供一种天然木碎粒与橡胶的合成物及其制造方法，以使该合成物具有轻质且有良好的屈挠性、耐水性、耐热性、耐久性等特点，还使它具有制造成形快、对天然木碎粒这类废料的回收利用率高、制造成本低等特点。

本发明的另一个目的是提供一种天然木碎粒与橡胶的合成物的复合物，以使它除了具有良好的屈挠性、耐水性、耐热性、耐久性等特点之外还具有轻质、坚韧、有缓冲性能或具有重质感等特点。

本发明天然木碎粒与橡胶的合成物，其特点是：

——它的组分为：每100个重量份的内含不饱和键的热塑性橡胶，包含有50～300个重量份的天然木碎粒；

其中的热塑性橡胶可以是：内含大量不饱和键的间同立构-1，2-聚丁二烯、苯乙烯-异戊二烯、苯乙烯-丁二烯等；天然木碎粒最好是一种其细胞壁的主要成分由纤维素纤维、辛二酸、木质素所构成的天然木，例如软木、锯末、针叶树皮等，且天然木碎粒的粒径为0.2～13mm；

——本发明天然木碎粒与橡胶的合成物的制造方法如下：

将100个重量份的内含不饱和键的热塑性橡胶同50～300个重量份的天然木碎粒混合，并在密闭的混炼机内混炼5～15分钟，再用炼胶机将其压延成厚度为5～15mm的片状体且将其放入铝制模具内、合模密闭，此后把该模具放入模压成型机内，将其加热到100～180℃、在该温度下对其施压至15～18Pa，并在此压力下维持5～15分钟，然后卸压至常压并打开模具放出水汽；接着又将上述放了水汽的模具重新合模，再次施压至15～18Pa，此后又将其冷却，待温度降至80℃时即可打开模具，取出合成物。

本发明含天然木碎粒与橡胶的合成物的复合物，是将天然木碎粒与橡胶的合成物同片状的热塑性材料或橡胶复合，其方法是用切片机将天然木碎粒与橡胶的合成物切成0.5～15mm厚的片，覆于片状的热塑性材料或橡胶上，然后在50～120℃的温度、5～20Pa的压力下加热施压整合即可获得。

上述的本发明合成物的复合物中所说的热塑性材料可包含有热塑性树脂和配合剂如发泡剂、交联剂等；该复合物的制法是：先将热塑性树脂与配合剂的混合物在密闭式混炼机内混炼5～15分钟，然后用炼胶机将其压延成片状体，再将此片状体置于模具内，在160～190℃的温度下加热8～15分钟，得到热塑性海绵体，待用；接着用切片机将天然木碎粒与橡胶的合成物切成0.5～15mm厚的片，且置于前述的热塑性海绵体的外表面上，然后在50～120℃的温度、5～20Pa的压力下加热施压整合即可。其中热塑性树脂可以是乙烯-乙酸乙烯共聚体，配合剂可以是偶氮甲酰胺、过氧化二异丙苯、硬脂酸、轻质碳酸钙等。

上述的本发明合成物的复合物中所说的热塑性橡胶可包含有间同立构-1，2-聚丁二烯、苯乙烯-异戊二烯、苯乙烯-丁二烯和配合剂如硬脂酸、氧化锌等；该复合物的制法是：先将热塑性橡胶和配合剂的混合物在密闭式混炼机内混炼6～12分钟，然后用炼胶机压延成片状体；再将此片状体置于模具内，以130～180℃的温度、10～20Pa的静止压力下保持4～12分钟，制得有重质感的橡胶材料，待用；接着用切片机将天然木碎粒与橡胶的合成物切成0.5～15mm厚的片，且置于上述已制得的有重质感的橡胶材料的外表面上，然后在50～120℃的温度、5～20Pa的压力下加热施压整合即可。

本发明的优点是：1)本发明合成物的组分之一的天然木碎粒，如软木、锯木、针叶树皮等，从促使化学键产生的意义出发，其细胞壁的主要成分是由纤维素纤维、辛二酸、木质素所构成；本发明合成物的组分之二的热塑性橡胶，其内含大量不饱和键的间同立构-1，2-聚丁二烯、苯乙烯-异戊二烯、苯乙烯-丁二烯等；在制造过程利用了该橡胶的氢键、羟基、羧基所产生的功能基反应，形成了可持续包裹木碎粒的网状形态；与此同时，天然木碎粒在第一次加热加压、排放水汽后，与已起熔的橡胶在再次加压中又开始了氢键、羟基、羧基的功能基反应，而且该反应因温度的影响被催化，其后又在受压的状态下冷却，使橡胶起到了热熔粘结剂的作用，且与构成木碎粒外壁的分子产生化学键，形成了天然木碎粒被网状形态的热塑性橡胶持续包裹的结构；因此本发明合成物具有良好的屈挠性、耐水性、耐热性和耐久性和良好的强度；2)天然木碎粒在排除水分后所产生的连续气泡可使本发明合成物具有透气、隔热、吸湿等特性；3)由于天然木碎粒内部受压而收缩出微孔的范围能满足距橡胶边界的平均距离为20μm，从而使本发明合成物富有弹性、屈挠性；4)本发明合成物中所含的天然木碎粒的比率较高，因此本发明合成物的比重小，并且还因对天然木碎粒这类废料的回收利用率较高，使制造成本大大降低；5)本发明合成物因含有软木，故使它具有软木的抗菌、隔热、隔音、防震、除臭等特性；6)由于本发明合成物可与热塑性材料或热塑性橡胶复合，获得天然木碎粒与橡胶的合成物的复合物，且该复合物除了具有良好的屈挠性、耐水性、耐热性、耐久性等特性之外，还兼有轻质、坚韧或有重质感等特性，因此，本发明合成物或其复合物不仅可广泛用于对材料的屈挠性、耐水性、耐热性、耐久性等要求较高的工业制品或日常生活用品，还可用作需同时兼有轻质、或同时兼有重质感、或同时兼有抗菌、隔热、隔音、防震、除臭等特性的材料。

下面将通过实施例并对照附图对本发明作进一步的叙述。附图内容如下：

图1是本发明天然木碎粒与橡胶的合成物的结构放大图；

图2是本发明合成物与热塑性材料或橡胶的复合物之结构放大图。

本发明的第一实施例是以一组(六个例子)来叙述本发明天然木碎粒与橡胶的合成物的组分和制造方法，其中每一例的组分用下列表格中的一列数值表示之。

间同立构-1，2-聚丁二烯	10重量份	30重量份	40重量份	30重量份	35重量份	35重量份
							苯乙烯-异戊二烯	10重量份	30重量份	30重量份	40重量份	35重量份	35重量份
苯乙烯-丁二烯	10重量份	40重量份	30重量份	30重量份	30重量份	30重量份
							软木或锯末、针叶树皮(粒径10mm)	30重量份	50重量份	150重量份	200重量份	250重量份	300重量份

其制造方法如下：(为方便起见，用上述第二列的组分作为例子进行叙述，其它各列中的组分在混合后的制造方法均与此相同。)

将100个重量份的内含不饱和键的热塑性橡胶(本例中包含了间同立构-1，2-聚丁二烯30重量份、苯乙烯-异戊二烯30重量份、苯乙烯-丁二烯40重量份)与50个重量份的粒径为10mm天然木碎粒混合，并在密闭的混炼机内混炼10分钟，然后用炼胶机压延出厚度为8mm的片状体，再将其裁成长700mm、宽500mm成为长方形片，以每三片为一组将它们重叠后装入厚22mm、长700mm、宽500mm的铝制模具内，用铝制盖板密封后放入模压成形机，并在155℃的温度、15Pa静止压力下保持10分钟，然后将静止压力降止常压，并打开模具放出水汽，接着重新合模后又将该模具移至上下装有水冷循环管的冷却模压成形机内，再以15Pa静止压力施压，最后将其冷却，在温度降至80℃时即可打开模具、取出本发明的天然木碎粒与橡胶的合成物。

天然木碎粒与橡胶的合成物的结构可从图1上看到，其中热塑性橡胶2以网状形态连续包裹住天然木碎粒1。

本发明的第二、第三实施例均为用本发明合成物的片材同片状的热塑性材料或橡胶复合所制得的天然木碎粒与橡胶的合成物的复合物；其中第二实施例是用于制得轻质的本发明合成物的复合物、第三实施例用于制得具有重质感的本发明合成物的复合物。它们的结构可从图2中看到，其内层10是片状的热塑性材料或橡胶，而上、下外层12分别是片状的天然木碎粒与橡胶的合成物。

本发明的第二实施例：

1)制作它的外层：用切割机将本发明天然木碎粒与橡胶的合成物切成2mm的片形板待用；

2)制作它的内层：

该内层的组分如下：

乙烯-乙酸乙烯共聚体(乙酸乙烯15％)  100重量份

偶氮甲酰胺型发泡剂                 6重量份

过氧化二异丙苯重量份               2重量份

硬脂酸                             1重量份

轻质碳酸钙                         50重量份

内层的制作方法：将上述混合物在密闭式混炼机中混炼10分钟，然后用炼胶机压延成10mm厚的片状物，将上述片状物置于10mm高的模具内，在170℃的温度下加热10分钟，即可得到比重为0.16、硬度C型为50的热塑性海绵体；

3)内、外层的复合：把外层12覆盖于内层10的上下两面，然后在110℃的温度、6Pa的压力下加热施压整合即可。

上述所制得的本发明合成物的复合物，其内层呈海绵状，故使复合物成为一种既具有本发明合成物所特有的屈挠性、耐水性、耐热性、耐久性等特性，同时又兼有轻质、坚韧，且具有缓冲性能的本发明合成物的轻质的复合物。

第三实施例：它与第二实施例所不同的是其内层为热塑性橡胶片。其制法如下：

1)制作它的外层：用切割机将本发明天然木碎粒与橡胶的合成物切成2mm的片状板待用；

2)制作它的内层：

内层的组分如下：

间同立构-1，2-聚丁二烯10重量份

苯乙烯-异戊二烯       10重量份

苯乙烯-丁二烯         10重量份

硬脂酸                2重量份

氧化锌                200重量份

制作方法：将上述混合物用密闭式混炼机混炼10分钟，然后用炼胶机压延成10mm厚的片状物；再将此片置于10mm高的模具内，以160℃的温度、15Pa静止压力下保持5分钟，即可得到具有重质感的内层材料，待用；

3)内、外层的复合：把外层12覆盖于内层10的上下两个面上，然后在120℃的温度、12Pa的压力下加热施压整合，即可得到本发明合成物的具有重质感的复合物。

由于本例中的内层是具有重质感的热塑性橡胶，因而制得的本发明化合物的复合物除了具有本发明合成物的良好的屈挠性、耐水性、耐热性、耐久性等特点之外，还同时兼有重质感之特点。

Claims (4)

1、一种天然木碎粒与橡胶的合成物，其特征是：

——天然木碎粒与橡胶的合成物的组分为：每100个重量份的内含不饱和键的热塑性橡胶，包含有50～300个重量份的天然木碎粒；

——天然木碎粒与橡胶的合成物的制造方法为：将100个重量份的内含不饱和键的热塑性橡胶同50～300个重量份的天然木碎粒混合，并在密闭的混炼机内混炼5～15分钟，再用炼胶机将其压延成厚度为5～15mm的片状体且将其放入铝制模具内、合模密闭，此后把该模具放入模压成型机内，将其加热到100～180℃、在该温度下对其施压至15～18Pa，并在此压力下维持5～15分钟，然后卸压至常压并打开模具放出水汽；接着又将该放了水汽的模具重新合模，再次施压至15～18Pa，此后又将其冷却，待温度降至80℃时即可打开模具，取出合成物。

2、含权利要求1所述的天然木碎粒与橡胶的合成物的复合物，其特征是：它可同片状的热塑性材料或橡胶复合，成为天然木碎粒与橡胶的合成物的复合物，该复合物的制备方法是：用切片机将天然木碎粒与橡胶的合成物切成0.5～15mm厚的片，覆于片状的热塑性材料或橡胶上，然后在50～120℃的温度、5～20Pa的压力下加热施压整合即可。

3、如权利要求2所述的天然木碎粒与橡胶的合成物的复合物，其特征是：所说的热塑性材料可包含有热塑性树脂和配合剂；该复合物的制法是：先将热塑性树脂和配合剂的混合物在密闭式混炼机内混炼5～15分钟，然后用炼胶机将其压延成片状体，再将此片状体置于模具内，在160～190℃的温度下加热8～15分钟，得到热塑性海绵体，待用；接着用切片机将天然木碎粒与橡胶的合成物切成0.5～15mm厚的片，且置于前述的热塑性海绵体的外表面上，然后在50～120℃的温度、5～20Pa的压力下加热施压整合即可。

4、如权利要求2所述的天然木碎粒与橡胶的合成物的复合物，其特征是：所说的热塑性橡胶可包含有间同立构-1，2-聚丁二烯、苯乙烯-异戊二烯、苯乙烯-丁二烯和配合剂；该复合物的制法是：先将热塑性橡胶和配合剂的混合物在密闭式混炼机内混炼6～12分钟，然后用炼胶机压延成片状体；再将此片状体置于模具内，以130～180℃的温度、10～20Pa静止压力下保持4～12分钟，制得有重质感的橡胶材料，待用；接着用切片机将天然木碎粒与橡胶的合成物切成0.5～1 5mm厚的片，且置于上述已制得的有重质感的热塑性橡胶的外表面上，然后在50～120℃的温度、5～20Pa的压力下加热施压整合即可。

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