KR20020019100A - 텍스처화된 셀룰로즈 및 리그노셀룰로즈 물질 및 이로부터제조된 조성물 및 복합물 - Google Patents

Abstract

텍스처화된 셀룰로즈 또는 리그노셀룰로즈 물질(예를 들어 텍스처화된 폴리코팅된 종이) 및 이로부터 제조된 조성물 및 복합물을 개시한다.

Description

텍스처화된 셀룰로즈 및 리그노셀룰로즈 물질 및 이로부터 제조된 조성물 및 복합물{TEXTURIZED CELLULOSIC AND LIGNOCELLULOSIC MATERIALS AND COMPOSITIONS AND COMPOSITES MADE THEREFROM}

관련 출원에 대한 참조

본 출원은 1999년 6월 22일자로 출원된 “텍스처화된 셀룰로즈 및 리그노셀룰로즈 물질 및 이로부터 제조된 조성물 및 복합물”이란 표제하의 USSN 09/337,580(1997년 10월 31일자로 출원된 “셀룰로즈 섬유 복합물”이란 표제하의 USSN 08/961,863의 일부 계속 출원이다), 및 1999년 6월 22일자로 출원된 “폴리-코팅된 종이로부터의 텍스처화된 섬유 물질 및 이로부터 제조된 조성물 및 복합물”이란 표제하의 USSN 09/338,209(1997년 9월 2일자로 출원된 “폴리-코팅된 종이 복합물”이란 표제하의 USSN 08/921,807의 일부 계속 출원이다)를 우선권으로 청구한다.

셀룰로즈 및 리그노셀룰로즈 물질은 다수의 용도로 다량 제조되고, 가공되고 사용된다. 예를 들어, 중합체로 코팅된 종이(즉, 폴리-코팅된 종이)가 개인용 1 인분 크기의 주스 카톤 및 냉동 식품용 상자를 비롯한 다양한 식품 용기의 제조에 사용된다. 이들 셀룰로즈 및 리그노셀룰로즈 물질들은 일단 사용되고 나면 대개는 폐기된다. 그 결과, 셀룰로즈 및 리그노셀룰로즈 물질의 폐기량이 줄곧 증가하고 있다.

발명의 요약

일반적으로, 본 발명은 텍스처화된 셀룰로즈 또는 리그노셀룰로즈 물질(예를 들어, 텍스처화된 폴리-코팅된 종이) 및 이로부터 제조된 조성물 및 복합물을 특징으로 한다.

일 실시태양에서, 본 발명은 텍스처화된 섬유 물질의 제조 방법을 특징으로 한다. 상기 방법은 내부 섬유(internal fiber)를 갖는 셀룰로즈 또는 리그노셀룰로즈 물질(예를 들어, 아마, 대마, 면, 황마, 섬유 조각들, 완성되거나 미완성된 종이, 폴리-코팅된 종이, 종이 제품, 또는 펄프 판지와 같은 제지 부산물, 또는 레이온과 같은 합성 셀룰로즈 또는 리그노셀룰로즈 물질)을 상기 내부 섬유가 실질적으로 노출될 정도로 전단시켜, 텍스처화된 섬유 물질을 생성시킴을 포함한다. 상기 셀룰로즈 또는 리그노셀룰로즈 물질은 예를 들어 직물과 같은 직조 물질, 또는 종이 또는 화장지와 같은 부직포일 수 있다. 상기 텍스처화된 섬유 물질의 노출된 섬유는 약 5 이상(예를 들어, 약 5, 10, 25, 50 또는 그 이상)의 길이/직경(L/D) 비를 가질 수 있다. 예를 들어 상기 섬유의 약 50% 이상이 상기 크기의 L/D 비를 가질 수 있다.

또 다른 실시태양에서, 본 발명은 셀룰로즈 또는 리그노셀룰로즈 물질이 내부 섬유가 실질적으로 노출될 정도로 전단된, 상기 내부 섬유를 갖는 셀룰로즈 또는 리그노셀룰로즈 물질(예를 들어, 폴리-코팅된 종이)을 포함하는 텍스처화된 섬유 물질을 특징으로 한다.

상기 텍스처화된 섬유 물질은 예를 들어 구조물 또는 캐리어(예를 들어, 망, 멤브레인, 부양 장치, 백, 셸, 또는 생분해성 물질)에 통합될 수 있다(예를 들어, 상기에 결합되거나, 블렌딩되거나, 인접되거나, 둘러싸이거나 포함될 수 있다). 임의로, 상기 구조물 또는 캐리어 자체를 텍스처화된 섬유 물질(예를 들어 본 발명의 텍스처화된 섬유 물질)로부터 제조하거나 또는 텍스처화된 섬유 물질의 조성물 또는 복합물로 제조할 수 있다.

상기 텍스처화된 섬유 물질은 약 0.5 g/㎤ 미만, 또는 약 0.2 g/㎤ 보다 훨씬 작은 벌크 밀도를 가질 수 있다.

상술한 텍스처화된 섬유 물질을 화학물질 또는 화학 제형(예를 들어, 임의로 부형제를 포함하는, 항생제 또는 피임약과 같은 약제; 비료, 제초제 또는 살충제와 같은 농약; 또는 효소를 포함하는 제형)과 함께 포함하는 조성물이 또한, 상기 텍스처화된 섬유 물질 및 다른 액체 또는 고체 성분(예를 들어 미립자, 분말화되거나 과립화된 고체, 예를 들어 식물 종자, 식료품 또는 세균)을 포함하는 조성물과 같이 본 발명의 범위 내에 포함된다.

열가소성 수지 및 텍스처화된 섬유 물질을 포함하는 복합물이 또한 고려된다. 상기 수지는 예를 들어 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 폴리카보네이트, 폴리부틸렌, 열가소성 폴리에스테르, 폴리에테르, 열가소성 폴리우레탄, 폴리비닐클로라이드, 또는 폴리아미드, 또는 2 개 이상 수지의 혼방물일 수 있다.

몇몇 경우에, 상기 복합물 중에 포함된 섬유 물질의 약 5 중량% 이상(예를 들어, 5%, 10%, 25%, 50%, 75%, 90%, 95%, 99% 또는 약 100%)이 텍스처화된다.

상기 복합물은 예를 들어 약 30 중량% 내지 약 70 중량%의 수지와 약 30 중량% 내지 약 70 중량%의 텍스처화된 섬유 물질을 포함할 수 있으나, 이들 범위 밖의 비율도 또한 사용될 수 있다. 상기 복합물은 매우 질기며, 일부의 경우에 약 6,000 내지 10,000 psi 이상의 굴곡 강도를 가질 수 있다.

상기 복합물은 또한 무기물 첨가제, 예를 들어 탄산 칼슘, 흑연, 석면, 규회석, 운모, 유리, 섬유 유리, 백악, 활석, 실리카, 세라믹, 분쇄된 건설 폐기물, 타이어 고무 분말, 탄소 섬유 또는 금속 섬유(예를 들어, 스테인레스 강 또는 알루미늄)를 포함할 수 있다.

상기 무기물 첨가제는 상기 복합물 총 중량의 약 0.5 내지 약 20%를 차지할 수 있다.

상기 복합물은 예를 들어 팔레트(예를 들어, 사출 성형된 팔레트), 파이프, 패널, 갑판 물질, 판지, 틀, 시트, 막대기, 가죽끈, 울타리, 구조재, 문, 셔터, 차일, 차양, 간판, 프레임, 창틀, 배면판, 벽판, 마루 바닥, 타일, 철도 침목, 폼,선반, 연장 손잡이, 진열대, 침구, 디스펜서, 통널, 필름, 랩, 토트 백, 통, 상자, 패킹 물질, 바구니, 가죽끈, 슬립, 걸이, 케이스, 띠, 분할기, 벽, 실내 및 옥외용 카펫, 깔개, 직조물, 및 매트, 프레임, 책꽂이, 조각물, 의자, 테이블, 책상, 미술품, 장난감, 게임기, 부두, 잔교, 보트, 돛대, 공해 억제 제품, 정화 탱크, 자동차 패널, 기판, 컴퓨터 틀, 지상 및 지하 전기 케이스, 가구, 피크닉 탁자, 텐트, 놀이터, 벤치, 대피호, 스포츠 상품, 침대, 변기, 실, 필라멘트, 천, 액자, 선반, 행거, 쟁반, 풀, 단열재, 관, 책 표지, 의복, 지팡이, 버팀목 및 다른 건축물, 농업용, 물질 취급, 수송, 자동차, 공업, 환경, 해군, 전기, 전자, 레크리에이션, 의료, 직물 및 소비자 제품의 형태일 수 있다. 상기 복합물은 또한 섬유, 필라멘트 또는 필름의 형태일 수도 있다.

본 원에 사용된 “텍스처화된 셀룰로즈 또는 리그노셀룰로즈 물질” 및 “텍스처화된 섬유 물질”이란 용어는 상기 셀룰로즈 또는 리그노셀룰로즈 물질이 그의 내부 섬유가 실질적으로 노출될 정도로 전단된 것을 의미한다. 이들 섬유의 약 50% 이상, 보다 바람직하게는 약 70% 이상이 5 이상, 보다 바람직하게는 25 이상, 또는 50 이상의 길이/직경(L/D) 비를 갖는다. 텍스처화된 셀룰로즈 물질(즉, 텍스처화된 인쇄 용지)의 예를 도 1에 나타낸다. 텍스처화된 폴리-코팅된 종이의 예를 도 2에 나타낸다.

본 발명의 텍스처화된 섬유 물질은 상기를 다양한 용도에 유용하게 만드는 성질들을 갖는다. 일례로, 상기 텍스처화된 섬유 물질은 예를 들어 공해 억제에 이용될 수 있는 흡수성을 갖는다. 상기 섬유는 일반적으로 생분해성이어서, 상기를 예를 들어 약물 또는 화학물질 전달에(예를 들어, 인간, 동물의 치료 또는 농업용에) 적합하게 만든다. 상기 텍스처화된 섬유 물질을 또한 중합체성 수지의 강화에도 사용할 수 있다.

텍스처화된 섬유 물질과 수지를 포함하는 복합물들은 질기고 가벼우며, 저렴하다. 상기 복합물의 제조에 사용되는 원료 물질은 천연 그대로의 물질 또는 재생 물질로서 입수할 수 있으며; 예를 들어 상기 원료 물질은 수지, 및 폐 셀룰로즈 또는 리그노셀룰로즈 섬유로 구성된 폐기된 용기(예를 들어 폴리-코팅된 종이로 구성된 폐기된 용기)를 포함할 수 있다.

폴리-코팅된 종이는 종이와 중합체 층을 일반적으로 분리시킬 수 없기 때문에 재생시키기 어려울 수 있다. 본 발명에서는, 상기 종이와 중합체 부분을 모두 사용하므로, 이들 둘을 분리시킬 필요가 없다. 하나 이상의 알루미늄 층을 포함하는 폴리-코팅된 종이를 유사하게 사용할 수 있다. 따라서 본 발명은 폐기된 소비 후 용기의 재생을 돕는 동시에, 유용한 제품을 생산한다.

본 발명의 다른 특징들 및 이점들은 하기의 상세한 설명과 청구의 범위로부터 자명할 것이다.

본 발명은 텍스처화된(texturized) 셀룰로즈 또는 리그노셀룰로즈 물질(예를 들어, 텍스처화된 폴리-코팅된 종이) 및 상기와 같은 텍스처화된 물질로부터 제조된 조성물 및 복합물에 관한 것이다.

도 1은 50배 확대된, 텍스처화된 신문의 사진이다.

도 2는 50배 확대된, 텍스처화된 폴리-코팅된 종이의 사진이다.

도 3은 반-갤런 폴리판지 주스 카톤의 사진이다.

도 4는 조각조각 찢어진 반-갤런 폴리판지 주스 카톤의 사진이다.

도 5는 도 4의 조각조각 찢어진 반-갤런 폴리판지 주스 카톤을 전단하여 제조한 텍스처화된 섬유 물질의 사진이다.

셀룰로즈 원료 물질의 예로는 종이 및 종이 제품, 예를 들어 인쇄 용지 및 종이 제작시의 유출물, 폴리-코팅된 종이가 있다. 리그노셀룰로즈 원료 물질의 예에는 목재, 목재 섬유, 및 목재 관련 물질뿐만 아니라 양마, 잔디, 쌀겨, 버개스, 면, 황마, 다른 줄기 식물(예를 들어, 대마, 아마, 대나무; 인피 및 고갱이 섬유 모두), 잎 식물(예를 들어, 사이잘삼, 마닐라삼) 및 농예 섬유(예를 들어, 밀짚, 옥수수 속, 쌀겨 및 코코넛 헤어)로부터 유래된 물질이 포함된다. 천연 그대로의 원료 물질 외에, 소비 후, 공업용(예를 들어, 찌꺼기) 및 가공 폐기물(예를 들어, 유출물)을 또한 섬유 공급원으로서 사용할 수 있다.

폴리-코팅된 종이를 다양한 형태로 입수할 수 있다. 예를 들어, 천연 폴리-코팅된 종이의 전체 시트를 인터내셔날 페이퍼(International Paper, New York)사로부터 구입할 수 있다. 한편으로, 천연 폐 폴리-코팅된 종이(예를 들어, 테두리 조각, 잉여물, 오식된 재고품)를 인터내셔날 페이퍼 또는 다른 종이 제작사로부터 입수할 수 있다. 폐기된 식품 및 음료 용기 형태의 사용된 폴리-코팅된 종이를 각종 출처, 예를 들어 쓰레기 및 재생 스트림으로부터 모을 수 있다. 폴리-코팅된 종이를 중합체(예를 들어, 폴리에틸렌)와 종이, 및 몇몇 경우에 하나 이상의 알루미늄 층으로 제조할 수 있다. 하나 이상의 알루미늄 호일 층을 포함하는 폴리-코팅된 종이는 흔히 기밀식 액체 보관에 사용된다. 사용되거나, 폐기되거나 또는 오리고 난 폴리-코팅된 종이(예를 들어, 소비 후 쓰레기, 공업용 찌꺼기)를 또한 상기 물질의 중개인으로부터 구입할 수 있다.

텍스처화된 섬유 물질의 제조

오리고 난 셀룰로즈 또는 리그노셀룰로즈 물질을 사용하는 경우, 상기를 세척하고 건조시켜야 한다. 상기 원료 물질을 다수의 기계적 수단들 중 임의의 하나, 또는 그의 조합을 사용하여 텍스처화할 수 있다. 텍스처화 방법 중 하나는 먼저 상기 셀룰로즈 또는 리그노셀룰로즈 물질을 경우에 따라 표준 절단 장치를 사용하여 1/4- 또는 1/2-in 조각으로 절단시킴을 포함한다. 역-회전 스크류 촌단기 및 분할된 회전 스크류 촌단기, 예를 들어 먼슨(Munson, Utica, NY)에서 제작된 것들을 또한, 많은 사무실에서 발견되는 표준 서류 촌단기와 같이 사용할 수 있다.

이어서 상기 셀룰로즈 또는 리그노셀룰로즈 물질을 회전 절단기, 예를 들어 스프라우트, 왈드론 캄파니즈(Sprout, Waldron Companies)에서 제작된 것(문헌[Perry's Chem. Eng. Handbook, 6th Ed., p. 8-29(1984)]에 개시되어 있음)으로 전단한다. 다른 조절점을 사용할 수도 있지만, 회전 절단기의 회전 날과 상 날간의 간격을 전형적으로는 0.020" 이하로 고정시키며, 날 회전은 750 rpm 이상으로 고정시킨다. 상기 회전 절단기를 공정 중에 예를 들어 수 재킷을 사용하여 100 ℃ 이하로 냉각시킬 수 있다.

텍스처화된 물질을 배출 스크린에 통과시킨다. 보다 큰 스크린(예를 들어6 ㎜ 이하)을 대 규모 생산에 사용할 수 있다. 셀룰로즈 또는 리그노셀룰로즈 공급원료를 일반적으로 상기 섬유들이 잡아 끊어질 때까지 회전 절단기의 날에 접촉된 채로 유지시키며; 보다 작은 스크린(예를 들어, 2 ㎜ 메쉬)은 보다 긴 체류 시간과 보다 완전한 텍스처화를 제공하지만, 보다 작은 길이/직경(L/D) 종횡 비를 생성시킬 수 있다. 진공 인발기를 상기 스크린에 부착시켜 섬유 길이/직경 종횡 비를 최대로 유지시킬 수 있다.

텍스처화된 섬유 물질을 직접 밀봉된 백에 보관하거나, 또는 사용 직전에 4 내지 18 시간 동안(예를 들어 수분 함량이 약 0.5% 미만이될 때까지) 대략 105 ℃에서 건조시킬 수도 있다. 도 1은 텍스처화된 신문의 SEM 사진이다.

텍스처화된 섬유 물질의 용도

텍스처화된 섬유 물질 및 상기와 같은 섬유와 다른 화학물질 및 화학 제형과의 조성물 및 복합물을 상기 물질의 이로운 성질을 취하도록 제조할 수 있다. 상기 물질들을 화학물질의 흡수에 사용하여, 예를 들어 자기 중량의 수 배를 잠재적으로 흡수하게 할 수 있다. 따라서, 상기 물질들을 예를 들어 엎질러진 오일을 흡수하거나, 또는 예를 들어 물, 공기 또는 토양의 환경 오염을 정화시키는데 사용할 수 있다. 유사하게, 상기 물질의 흡수성은 또한 그의 생분해성과 함께 상기를 화학물질 또는 화학 제형의 전달에 유용하게 만든다. 예를 들어, 상기 물질을 약물 전달을 위해서(예를 들어, 인간 및 동물의 치료를 위해서, 또는 동물 사료 및/또는 침구와 같은 용도로 또는 상기에 사용하기 위해서) 효소 또는 약제, 예를 들어 항생제, 영양제 또는 피임약, 및 임의의 필요한 부형제의 용액뿐만 아니라, 비료, 제초제 또는 살충제의 용액으로 처리할 수 있다. 상기 물질을 임의로 화학적으로 처리하여 특정한 흡수성을 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 물질을 실란으로 처리하여 상기를 친지성으로 만들 수 있다.

액체 또는 미립자, 분말화되거나 또는 과립화된 고체와 배합된 텍스처화된 물질을 포함하는 조성물을 또한 제조할 수 있다. 예를 들어, 텍스처화된 섬유 물질을 종자(즉, 비료, 살충제 등의 용액으로 처리하거나 또는 상기 처리 없이), 식료품 또는 세균(예를 들어 독소를 소화하는 세균)과 블렌딩할 수 있다. 섬유 물질 대 상기 조성물의 다른 성분의 비는 상기 성분들의 성질에 따라 변하며 특정한 제품 용도에 대해 용이하게 조절될 것이다.

일부 경우에, 텍스처화된 섬유 물질, 또는 상기와 같은 물질의 조성물 또는 복합물을 망, 멤브레인, 부양 장치, 백, 셸 또는 생분해성 물질과 같은 구조물 또는 캐리어와 결합시키는 것이 유리할 수 있다. 임의로, 상기 캐리어의 구조 자체를 텍스처화된 섬유 물질(예를 들어, 본 발명의 물질), 또는 그의 조성물 또는 복합물로 제조할 수도 있다.

텍스처화된 섬유 물질과 수지의 복합물

텍스처화된 섬유 물질을 또한 수지와 배합시켜 질기고 가벼운 복합물을 제조할 수 있다. 상술한 바와 같이 화학물질 또는 화학 제형으로 처리한 물질들을 유사하게 생분해성 또는 비-생분해성 수지와 배합하여 복합물을 제조하여, 예를 들어 친수성 물질을 달리 소수성인 중합체 매트릭스에 도입시킬 수 있다. 한편으로, 텍스처화된 섬유 물질과 수지를 포함하는 복합물을 화학물질 또는 화학 제형으로처리할 수 있다.

상기 텍스처화된 셀룰로즈 또는 리그노셀룰로즈 물질은 상기 복합물에 내구력을 제공한다. 상기 복합물은 상기 텍스처화된 셀룰로즈 또는 리그노셀룰로즈 물질을 약 10 내지 약 90 중량%, 예를 들어 약 30 내지 약 70 중량% 포함할 수 있다. 텍스처화된 섬유 물질들의 혼방물(예를 들어, 텍스처화된 목재-관련된 물질 또는 다른 셀룰로즈 또는 리그노셀룰로즈 섬유와 블렌딩된 텍스처화된 폴리-코팅된 종이)을 또한 사용할 수 있다.

수지는 복합물 중의 텍스처화된 셀룰로즈 또는 리그노셀룰로즈 물질을 캡슐화하여 상기 복합물의 형상을 조절하는데 일조한다. 상기 수지는 또한 외부적인 부하를 상기 섬유 물질에 전달하여 상기 섬유를 환경적 및 구조적 손상으로부터 보호한다. 복합물은 예를 들어 약 10 내지 약 90 중량%, 보다 바람직하게는 약 30 내지 약 70 중량%의 수지를 포함할 수 있다.

텍스처화된 섬유와 적합하게 배합되는 수지의 예로는 폴리에틸렌(예를 들어 저밀도 폴리에틸렌 및 고밀도 폴리에틸렌), 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 폴리카보네이트, 폴리부틸렌, 열가소성 폴리에스테르(예를 들어, PET), 폴리에테르, 열가소성 폴리우레탄, PVC, 폴리아미드(예를 들어, 나일론) 및 다른 수지가 있다. 상기 수지는 저 용융 흐름 지수를 갖는 것이 바람직하다. 바람직한 수지에는 3g/10분 미만, 보다 바람직하게는 1g/10분 미만의 용융 흐름 지수를 갖는 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌이 포함된다.

상기 수지를 천연 물질로서 구입하거나, 또는 폐 물질로서 수득할 수 있으며, 펠릿화되거나 과립화된 형태로 구입할 수 있다. 폐 수지의 한가지 공급원은 사용된 폴리에틸렌 우유병이다. 그러나, 상기 펠릿화되거나 과립화된 수지 상에 표면 수분이 존재하는 경우, 사용 전에 이를 건조시켜야 한다.

상기 복합물은 또한 커플링제를 포함할 수도 있다. 상기 커플링제는 친수성 섬유가 소수성 수지에 결합하는 것을 돕는다. 커플링제의 예로는 말레산 무수물 개질된 폴리에틸렌, 예를 들어 FUSABOND(등록상표)(델라웨어주의 듀퐁사로부터 입수할 수 있음) 및 POLYBOND(등록상표)(코넥티컷주의 유니로얄 케미칼로부터 입수할 수 있음) 시리즈가 있다. 한가지 적합한 커플링제는 말레산 무수물 개질된 고밀도 폴리에틸렌, 예를 들어 FUSABOND(등록상표) MB 100D이다.

상기 복합물은 또한 배합 분야의 숙련가들에게 공지된 첨가제들, 예를 들어 가소제, 윤활제, 산화방지제, 불투명화제, 열 안정제, 착색제, 내염제, 살생물제, 충격 조절제, 광 안정제 및 대전 방지제를 함유할 수 있다.

상기 복합물은 또한 무기물 첨가제, 예를 들어 탄산칼슘, 흑연, 석면, 규회석, 운모, 유리, 섬유 유리, 백악, 활석, 실리카, 세라믹, 분쇄된 건설 폐기물, 타이어 고무 분말, 탄소 섬유 또는 금속 섬유(예를 들어, 스테인레스 강 또는 알루미늄)를 포함할 수 있다. 상기와 같은 첨가제가 포함되는 경우, 상기는 전형적으로 약 0.5 중량%부터 약 20 내지 30 중량%까지의 양으로 존재한다. 예를 들어 미크론 이하의 탄산 칼슘을 상기 텍스처화된 섬유 물질과 수지의 복합물에 가하여 충격 조절 특성을 개선시키거나 복합물의 강도를 향상시킬 수 있다.

복합물의 제조

텍스처화된 셀룰로즈 또는 리그노셀룰로즈 물질 및 화학물질, 화학 제형 또는 다른 고체를 함유하는 복합물을 예를 들어 다양한 침지, 분무 또는 블렌딩 장치, 예를 들어 비 제한적으로 리본 블렌더, 원추형 블렌더, 이중 원추형 블렌더 및 패터슨-켈리(Patterson-Kelly) "V" 블렌더에서 제조할 수 있다.

예를 들어, 90 중량%의 텍스처화된 셀룰로즈 또는 리그노셀룰로즈 물질 및 10 중량%의 인산 암모늄 또는 중탄산 나트륨을 함유하는 조성물을 원추형 블렌더에서 제조하여 오일 흡수용 방화 물질을 만들 수 있다.

텍스처화된 섬유와 수지 복합물의 제조

텍스처화된 섬유 물질과 수지의 복합물을 하기와 같이 제조할 수 있다. 표준 고무/플라스틱 배합 2-롤 밀을 325 내지 400 ℉로 가열한다. 수지(대개는 펠릿 또는 과립의 형태)를 상기 가열된 롤 밀에 가한다. 약 5 내지 10 분 후에, 커플링제를 상기 롤 밀에 가한다. 추가로 5 분 후에, 텍스처화된 셀룰로즈 또는 리그노셀룰로즈 물질을 용융된 수지/커플링제 혼합물에 가한다. 상기 텍스처화된 물질을 약 10 분의 기간에 걸쳐 가한다.

복합물을 상기 롤 밀로부터 회수하여, 시트로 절단하고 실온으로 냉각시킨다. 이어서 상기를 표준 압착 성형 기법을 사용하여 플라크로 압착 성형시킨다.

한편으로, 혼합기, 예를 들어 밴버리 밀폐식 혼합기에 성분들을 충전시킨다. 온도를 약 190 ℃ 미만에서 유지시키면서 상기 성분들을 혼합한다. 이어서 상기 혼합물을 압착 성형시킬 수 있다.

또 다른 실시태양에서, 상기 성분들을 압출 혼합기, 예를 들어 공-회전 스크류가 장착된 2 축 스크류 압출기에서 혼합할 수 있다. 상기 수지와 커플링제를 압출기 공급 통로에서 도입시키고; 상기 텍스처화된 셀룰로즈 또는 리그노셀룰로즈 물질 또는 물질들을 상기 압출기 길이의 아래 약 1/3에서 용융된 수지로 도입시킨다. 상기 압출기의 내부 온도는 약 190 ℃ 미만으로 유지시킨다. 출력 시, 상기 복합물을 예를 들어 저온 스트랜드 절단에 의해 펠릿화할 수 있다.

한편으로, 상기 혼합물을 먼저 혼합기에서 제조하고, 이어서 압출기로 옮길 수 있다.

또 다른 실시태양에서, 상기 복합물을 니팅, 와핑, 위빙, 브레이딩을 위해서 또는 부직포의 제조를 위해서 필라멘트로 성형시킬 수 있다. 추가의 실시태양에서, 상기 복합물을 필름으로 제조할 수 있다.

텍스처화된 섬유 물질과 수지의 복합물의 성질

생성된 복합물은 수지 매트릭스내에 캡슐화된 섬유 망을 포함한다. 상기 섬유는 격자망을 형성하며, 이는 상기 복합물에 내구력을 제공한다. 셀룰로즈 또는 리그노셀룰로즈 물질은 텍스처화되므로, 수지에의 결합에 이용할 수 있는 표면적의 크기가 텍스처화되지 않은 셀룰로즈 또는 리그노셀룰로즈 물질로 제조된 복합물에 비해 증가된다. 상기 수지는 노출된 섬유의 표면에 결합하여, 상기 섬유망과 수지 매트릭스의 긴밀한 블렌드를 생성시킨다. 상기 섬유와 수지 매트릭스의 긴밀한 블렌딩은 상기 복합물을 더욱 강화시킨다.

텍스처화된 섬유 물질과 수지 복합물의 용도

상기 수지/섬유 물질 복합물을 다수의 용도로 사용할 수 있다. 상기 복합물은 질기며 가볍고; 이들을 예를 들어 목재 대용물로서 사용할 수 있다. 수지 코팅은 상기 복합물을 내수성으로 만들며, 따라서 상기 복합물을 옥외용으로 사용할 수 있다. 예를 들어, 상기 복합물을, 종종 연장된 기간 동안 옥외에서 보관하는 팔레트, 와인 통널, 보트, 가구, 스키 및 노의 제조에 사용할 수 있다. 다수의 다른 용도들, 예를 들어 파이프, 패널, 갑판 물질, 판지, 틀, 시트, 막대기, 가죽끈, 울타리, 구조재, 문, 셔터, 차일, 차양, 간판, 프레임, 창틀, 배면판, 벽판, 마루 바닥, 타일, 철도 침목, 폼, 선반, 연장 손잡이, 진열대, 침구, 디스펜서, 통널, 필름, 랩, 토트 백, 통, 상자, 패킹 물질, 바구니, 가죽끈, 슬립, 걸이, 케이스, 띠, 분할기, 벽, 실내 및 옥외용 카펫, 깔개, 직조물, 및 매트, 프레임, 책꽂이, 조각물, 의자, 테이블, 책상, 미술품, 장난감, 게임기, 부두, 잔교, 보트, 돛대, 공해 억제 제품, 정화 탱크, 자동차 패널, 기판, 컴퓨터 틀, 지상 및 지하 전기 케이스, 가구, 피크닉 탁자, 텐트, 놀이터, 벤치, 대피호, 스포츠 상품, 침대, 변기, 실, 필라멘트, 천, 액자, 선반, 행거, 쟁반, 풀, 단열재, 관, 책 표지, 의복, 지팡이, 버팀목 및 다른 건축물, 농업용, 물질 취급, 수송, 자동차, 공업, 환경, 해군, 전기, 전자, 레크리에이션, 의료, 직물 및 소비자 제품이 고려된다. 다수의 다른 용도들도 또한 고려된다. 상기 복합물을 또한 예를 들어 널빤지 제품용 베이스 또는 뼈대로서 사용할 수 있다. 더욱이, 상기 복합물을 예를 들어 표면 처리하거나, 홈을 파거나, 분쇄하거나, 성형하거나, 압인하거나, 직조하거나, 압축하거나, 천공하거나 또는 착색시킬 수 있다. 상기 복합물의 표면은 매끄럽거나 거칠 수 있다.

하기의 실시예들은 본 발명의 몇몇 실시태양 및 태양들을 예시하며 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 해석해서는 안된다.

실시예 1

폴리 코팅된 백색 크라프트 판지로 제조된 천연의 반-갤런 주스 카톤 받침대 1500 lb를 인터내셔날 페이퍼사로부터 수득하였다. 하나의 이러한 카톤을 도 3에 나타낸다. 각각의 카톤을 편평하게 접었다.

상기 카톤들을 3 hp 플린치 바프(Flinch Baugh) 촌단기에 대략 15 내지 20 lb/시간의 속도로 공급하였다. 상기 촌단기에는 각각 12" 길이의 2개의 회전 날, 2개의 고정 날 및 0.3"의 배출 스크린이 장착되어 있다. 상기 회전 날과 고정 날간의 격차는 0.10"이었다.

상기 촌단기로부터 출력된, 주로 색종이 조각과 같은 조각들로 이루어진, 너비 약 0.1" 내지 0.5" 및 길이 약 0.25" 내지 1"의 샘플을 도 4에 나타낸다. 상기 촌단기 출력물을 토마스 와일리 밀 모델(Thomas Wiley Mill Model) 2D5 회전 절단기에 공급하였다. 상기 회전 절단기는 4개의 회전 날, 4개의 고정 날 및 2 ㎜의 배출 스크린을 가졌다. 각각의 날은 길이가 대략 2"이었다. 날의 격차를 0.020"로 고정시켰다.

상기 회전 절단기는 상기 색종이 조각과 같은 조각들을 날 테두리를 가로질러 전단하여, 상기 조각들을 인열시키고 약 1 lb/시간의 속도로 미세하게 텍스처화된 섬유를 방출시켰다. 상기 섬유는 5 내지 100 이상의 평균 최소 L/D 비를 가졌다. 상기 텍스처화된 섬유의 벌크 밀도는 0.1 g/cc 정도였다. 텍스처화된 섬유의 샘플을 통상적으로 확대하여 도 5에 나타내고, 50배 확대하여 도 2에 나타낸다.

실시예 2

텍스처화된 섬유와 수지의 복합물을 하기와 같이 제조하였다. 표준 고무/플라스틱 배합 2-롤 밀을 325 내지 400 ℉로 가열하였다. 수지(대개는 펠릿 또는 과립의 형태)를 상기 가열된 롤 밀에 가하였다. 약 5 내지 10 분 후에, 상기 수지를 상기 롤 상에 묶었다(즉, 상기를 용융시키고 상기 롤 상에 융합시켰다). 이어서 커플링제를 상기 롤 밀에 가하였다. 추가로 5 분 후에, 텍스처화된 셀룰로즈 또는 리그노셀룰로즈 물질을 용융된 수지/커플링제 혼합물에 가하였다. 상기 셀룰로즈 또는 리그노셀룰로즈 섬유를 약 10 분의 기간에 걸쳐 가하였다.

이어서 상기 복합물을 롤 밀로부터 회수하여, 시트로 절단하고, 실온으로 냉각시켰다. 약 80 g의 배치들을 각각 표준 압착 성형 기법을 사용하여 6"x6"x1/8" 플라크로 압착 성형시켰다.

하나의 복합물은 하기의 성분들을 함유하였다.

조성물 번호 1
성분	양(g)
고밀도 폴리에틸렌1	160
헌 신문2	240
커플링제3	8
1Marlex 1600722 ㎜ 메쉬를 갖는 회전 절단기를 사용하여 텍스처화한 것3FUSABOND(등록상표) 100D

상기 플라크들을 적합한 시편으로 틀에 맞게 만들어 명시된 방법에 개략된 절차에 따라 시험하였다. 3 개의 상이한 시편들을 각각의 성질들에 대해 시험하고, 각 시험에 대한 평균 값을 계산하였다. 조성물 1 번의 성질들은 하기와 같다:

굴곡 강도(103psi)	9.81(ASTM D790)
굴곡 모듈러스(105psi)	6.27(ASTM D790)

두 번째 복합물은 하기의 성분들을 함유한다:

조성물 번호 2
성분	양(g)
고밀도 폴리에틸렌1	160
헌 잡지2	240
커플링제3	8
1Marlex 1600722 ㎜ 메쉬를 갖는 회전 절단기를 사용하여 텍스처화한 것3FUSABOND(등록상표) 100D

조성물 2번의 성질은 하기와 같다:

굴곡 강도(103psi)	9.06(ASTM D790)
굴곡 모듈러스(105psi)	6.78(ASTM D790)

세 번째 복합물은 하기의 성분들을 함유한다:

조성물 번호 3
성분	양(g)
HDPE1	160
섬유 종이2	216
3.1 ㎜ 텍스처화된 양마	24
커플링제3	8
1Marlex 1600722 ㎜ 메쉬를 갖는 회전 절단기를 사용하여 텍스처화한 것3FUSABOND(등록상표) 100D

조성물 3번의 성질은 하기와 같다:

굴곡 강도(103psi)	11.4(ASTM D790)
굴곡 모듈러스(105psi)	6.41(ASTM D790)

네 번째 복합물은 하기의 성분들을 함유한다:

조성물 번호 4
성분	양(g)
SUPERFLEX(등록상표) CaCO3	33
섬유2,4	67
HDPE(w/3% 혼화제)1,3	100
1Marlex 1600722 ㎜ 메쉬를 갖는 회전 절단기를 사용하여 텍스처화한 것3FUSABOND(등록상표) 100D4천연 폴리코팅된 우유 카톤

조성물 4번의 성질은 하기와 같다:

굴곡 강도(105psi)	8.29(ASTM D790)
최종 신율(%)	<5(ASTM D638)
굴곡 모듈러스(105psi)	10.1(ASTM D790)
노취된 아이조드(ft-lb/in)	1.39(ASTM D256-97)

다섯 번째 복합물은 하기의 성분들을 함유한다:

조성물 번호 5
성분	양(부)
SUPERFLEX(등록상표) CaCO3	22
섬유2,4	67
HDPE(w/3% 혼화제)1,3	100
1Marlex 1600722 ㎜ 메쉬를 갖는 회전 절단기를 사용하여 텍스처화한 것3FUSABOND(등록상표) 100D4천연 폴리코팅된 우유 카톤

조성물 5번의 성질은 하기와 같다:

굴곡 강도(105psi)	8.38(ASTM D790)
최종 신율(%)	<5(ASTM D638)
굴곡 모듈러스(105psi)	9.86(ASTM D790)
노취된 아이조드(ft-lb/in)	1.37(ASTM D256-97)

여섯 번째 복합물은 하기의 성분들을 함유한다:

조성물 번호 6
성분	양(부)
SUPERFLEX(등록상표) CaCO3	33
섬유2,4	67
HDPE/혼화제1,3	100
1Marlex 1600722 ㎜ 메쉬를 갖는 회전 절단기를 사용하여 텍스처화한 것3FUSABOND(등록상표) 100D4천연 폴리코팅된 우유 카톤

조성물 6번의 성질은 하기와 같다:

굴곡 강도(105psi)	7.43(ASTM D790)
최종 신율(%)	<5(ASTM D638)
굴곡 모듈러스(105psi)	11.6(ASTM D790)
노취된 아이조드(ft-lb/in)	1.27(ASTM D256-97)

일곱 번째 복합물은 하기의 성분들을 함유한다:

조성물 번호 7
성분	양(pbw)
HDPE(w/3% 혼화제)3,5	60
크라프트 판지2	40
1Marlex 1600722 ㎜ 메쉬를 갖는 회전 절단기를 사용하여 텍스처화한 것3FUSABOND(등록상표) 100D4천연 폴리코팅된 우유 카톤5용융 흐름 지수 <1의 HDPE

조성물 7번의 성질은 하기와 같다:

굴곡 강도(105psi)	7.79(ASTM D790)
최종 신율(%)	<5(ASTM D638)
굴곡 모듈러스(105psi)	7.19(ASTM D790)

여덟 번째 복합물은 하기의 성분들을 함유한다:

조성물 번호 8
성분	양(g)
고밀도 폴리에틸렌1	160
폴리-코팅된 종이2	240
커플링제3	8
1Marlex 6007, 용융 흐름 지수 0.65 g/10 분, 필립스(Phillips)로부터 상업적으로 입수할 수 있음22 ㎜ 메쉬를 갖는 회전 절단기를 사용하여 텍스처화한 것3POLYBOND(등록상표) 3009, 유니로얄 케미칼로부터 상업적으로 입수할 수 있음

조성물 8번의 성질은 하기와 같다:

인장 모듈러스(105psi)	8.63(ASTM D638)
파단 인장 강도(psi)	6820(ASTM D638)
최종 신율(%)	<5(ASTM D638)
굴곡 강도(psi)	12,200(ASTM D790)
굴곡 모듈러스(105psi)	6.61(ASTM D790)

아홉 번째 복합물은 하기의 성분들을 함유한다:

조성물 번호 9
성분	양(g)
고밀도 폴리에틸렌1	160
폴리-코팅된 종이2	240
커플링제3	8
1폐기된 우유병, 용융 흐름 지수 대략 0.8 g/10 분22 ㎜ 메쉬를 갖는 회전 절단기를 사용하여 텍스처화한 것3POLYBOND(등록상표) 3009

조성물 9번의 성질은 하기와 같다:

인장 모듈러스(105psi)	7.38(ASTM D638)
파단 인장 강도(psi)	6500(ASTM D638)
최종 신율(%)	<5(ASTM D638)
굴곡 강도(psi)	11,900(ASTM D790)
굴곡 모듈러스(105psi)	6.50(ASTM D790)

열 번째 복합물은 하기의 성분들을 함유한다:

조성물 번호 10
성분	양(g)
고밀도 폴리에틸렌1	160
폴리-코팅된 종이2	240
커플링제3	8
1폐기된 우유병, 용융 흐름 지수 대략 0.8 g/10 분22 ㎜ 메쉬를 갖는 회전 절단기를 사용하여 텍스처화한 것3FUSABOND(등록상표) MB 100D, 듀퐁으로부터 상업적으로 입수할 수 있음

조성물 10번의 성질은 하기와 같다:

인장 모듈러스(105psi)	7.08(ASTM D638)
파단 인장 강도(psi)	6480(ASTM D638)
최종 신율(%)	<5(ASTM D638)
굴곡 강도(psi)	10,200(ASTM D790)
굴곡 모듈러스(105psi)	5.73(ASTM D790)

열한 번째 복합물은 하기의 성분들을 함유한다:

조성물 번호 11
성분	양(g)
고밀도 폴리에틸렌1	160
폴리-코팅된 종이2	240
커플링제3	8
1Marlex 6007, 용융 흐름 지수 0.65 g/10 분22 ㎜ 메쉬를 갖는 회전 절단기를 사용하여 텍스처화한 것3FUSABOND(등록상표) MB 100D

조성물 11번의 성질은 하기와 같다:

인장 모듈러스(105psi)	7.17(ASTM D638)
파단 인장 강도(psi)	6860(ASTM D638)
최종 신율(%)	<5(ASTM D638)
굴곡 강도(psi)	12,200(ASTM D790)
굴곡 모듈러스(105psi)	7.50(ASTM D790)

다른 실시태양들은 청구의 범위 내에 있다.

Claims (27)

1. (a) 내부 섬유(internal fiber)를 갖는 셀룰로즈 또는 리그노셀룰로즈 물질을 포함하는 텍스처화된(texturized) 섬유 물질,

   (b) 열가소성 수지, 및

   (c) 무기물 첨가제

   를 포함하는 복합물로, 상기 셀룰로즈 또는 리그노셀룰로즈 물질을 상기 내부 섬유가 실질적으로 노출될 정도로 전단시킨 복합물.
2. 제 1 항에 있어서,

   수지가 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 폴리카보네이트, 폴리부틸렌, 열가소성 폴리에스테르, 폴리에테르, 열가소성 폴리우레탄, 폴리비닐클로라이드 및 폴리아미드로 이루어진 그룹 중에서 선택되는 복합물.
3. 제 1 항에 있어서,

   셀룰로즈 물질이 폴리-코팅된 종이를 포함하는 복합물.
4. 제 3 항에 있어서,

   폴리-코팅된 종이가 폴리에틸렌 및 종이를 포함하는 복합물.
5. 제 4 항에 있어서,

   폴리-코팅된 종이가 하나 이상의 알루미늄 층을 추가로 포함하는 복합물.
6. 제 1 항에 있어서,

   셀룰로즈 또는 리그노셀룰로즈 물질이 아마, 대마, 면, 황마, 섬유 조각들, 종이, 종이 제품 및 제지 부산물로 이루어진 그룹 중에서 선택되는 복합물.
7. 제 1 항에 있어서,

   셀룰로즈 또는 리그노셀룰로즈 물질이 펄프 판지인 복합물.
8. 제 1 항에 있어서,

   셀룰로즈 또는 리그노셀룰로즈 물질이 합성 물질인 복합물.
9. 제 1 항에 있어서,

   셀룰로즈 또는 리그노셀룰로즈 물질이 부직포인 복합물.
10. 제 1 항에 있어서,

    섬유의 약 50% 이상이 약 5 이상의 길이/직경 비를 갖는 복합물.
11. 제 1 항에 있어서,

    섬유의 약 50% 이상이 약 25 이상의 길이/직경 비를 갖는 복합물.
12. 제 1 항에 있어서,

    섬유의 약 50% 이상이 약 50 이상의 길이/직경 비를 갖는 복합물.
13. 제 1 항에 있어서,

    무기물 첨가제가 탄산 칼슘, 흑연, 석면, 규회석, 운모, 유리, 섬유 유리, 백악, 활석, 실리카, 세라믹, 분쇄된 건설 폐기물, 타이어 고무 분말, 탄소 섬유 및 금속 섬유로 이루어진 그룹 중에서 선택되는 복합물.
14. 제 1 항에 있어서,

    무기물 첨가제가 복합물 총 중량의 약 0.5% 내지 약 20%를 차지하는 복합물.
15. 제 1 항에 있어서,

    팔레트의 형태인 복합물.
16. 제 15 항에 있어서,

    팔레트가 사출 성형된 복합물.
17. 제 1 항에 있어서,

    패널, 파이프, 갑판 물질, 판지, 틀, 시트, 막대기, 가죽끈, 울타리, 구조재, 문, 셔터, 차일, 차양, 간판, 프레임, 창틀, 배면판, 벽판, 마루 바닥, 타일, 철도 침목, 폼, 선반, 연장 손잡이, 진열대, 침구, 디스펜서, 통널, 랩, 토트 백, 통, 상자, 패킹 물질, 바구니, 가죽끈, 슬립, 걸이, 케이스, 띠, 분할기, 벽, 실내 및 옥외용 카펫, 깔개, 직조물, 및 매트, 프레임, 책꽂이, 조각물, 의자, 테이블, 책상, 미술품, 장난감, 게임기, 부두, 잔교, 보트, 돛대, 공해 억제 제품, 정화 탱크, 자동차 패널, 기판, 컴퓨터 틀, 지상 및 지하 전기 케이스, 가구, 피크닉 탁자, 텐트, 놀이터, 벤치, 대피호, 스포츠 상품, 침대, 변기, 실, 필라멘트, 천, 액자, 선반, 행거, 쟁반, 풀, 단열재, 관, 책 표지, 의복, 지팡이, 버팀목 및 다른 건축물, 농업용, 물질 취급, 수송, 자동차, 공업, 환경, 해군, 전기, 전자, 레크리에이션, 의료, 직물 및 소비자 제품으로 이루어진 그룹 중에서 선택되는 제품의 형태인 복합물.
18. 제 1 항에 있어서,

    섬유, 필라멘트 또는 필름의 형태인 복합물.
19. (a) 내부 섬유를 갖는 셀룰로즈 또는 리그노셀룰로즈 물질, 및

    (b) 화학물질 또는 화학 제형

    을 포함하는 텍스처화된 섬유 물질을 포함하는 조성물로, 상기 셀룰로즈 또는 리그노셀룰로즈 물질을 상기 내부 섬유가 실질적으로 노출될 정도로 전단시킨 조성물.
20. 제 19 항에 있어서,

    화학 제형이 약학 조성물을 포함하는 조성물.
21. 제 19 항에 있어서,

    화학 제형이 농약을 포함하는 조성물.
22. 제 19 항에 있어서,

    화학 제형이 효소를 포함하는 조성물.
23. (a) 내부 섬유를 갖는 셀룰로즈 또는 리그노셀룰로즈 물질을 포함하는 텍스처화된 섬유 물질, 및

    (b) 액체

    를 포함하는 조성물로, 상기 셀룰로즈 또는 리그노셀룰로즈 물질을 상기 내부 섬유가 실질적으로 노출될 정도로 전단시킨 조성물.
24. (a) 내부 섬유를 갖는 셀룰로즈 또는 리그노셀룰로즈 물질을 포함하는 텍스처화된 섬유 물질, 및

    (b) 미립자, 분말화되거나 과립화된 고체

    를 포함하는 조성물로, 상기 셀룰로즈 또는 리그노셀룰로즈 물질을 상기 내부 섬유가 실질적으로 노출될 정도로 전단시킨 조성물.
25. 제 24 항에 있어서,

    고체가 식물 종자를 포함하는 조성물.
26. 제 24 항에 있어서,

    고체가 식료품을 포함하는 조성물.
27. 제 24 항에 있어서,

    고체가 세균을 포함하는 조성물.