TWI274764B - Cellulosic fiber composites II - Google Patents

Description

I274764 坎、發明說明 (僉明說明應敘明：發明所屈之技術領域、先前技術内☆、 令、贫施方式及圓式簡單說明） 【發明所屬之技術销域】 發明領域 本發明係有關於樹脂及纖維素或木質纖維素之複 5 合物。 樹脂㈣於如食品包裝等各式應用。以樹脂製造 之良物容器之典型為一經使用，即可捨棄。 纖維素及木質纖維素材質被生產、加工處理，並大量 ⑺採用於許多應用中。-經使用，這些纖維通常被當作廢料 捨棄。結果，-如樹脂廢棄物，纖维素及木質纖維素纖維 廢茶物持績增加。 樹脂被用於如食品包裳等各式應用。以樹月旨製造 之&物谷态之典型為一經使用，即可捨棄。 υ纖維素及木質纖維素材質被生產、加工處理，並大量採用 於許多應用中。—經使用，這些纖維通常被當作廢料捨棄。 結果’-如樹脂廢棄物，纖維素及木質纖維素纖維廢棄物 持績增加。 【潑^明内】 20 本發明概述 -般而言，本發明之特徵係一複合物，其包含有樹 脂及捲曲的纖維素或木質纖維素纖維。 本發明特徵係一種複合物，其包含有樹脂，如熱塑 性樹脂，及重量至少約2% (較佳的重量為至少約 6 1274764 玖、發明說明 之捲曲的纖維素或木質 —種複合本發明之特徵亦為 纖维乙烯及重量至少⑽之捲曲的 纖維素或木質纖維素纖維。 …本發明之進一步特徵係在於-種複合物，其包含有 树月曰及纖維素或木質 卿I，或拉伸強戶至 維，其抗f強度至少約 1甲強度至少約3000 psi。 勺括:1:本發明之特徵為製造複合物之方法’·該方法 =:纖维素或木質纖维素纖維以形成捲曲的纖 維素或木質纖维素纖維，秋 10 合。較佳的方、参勺缸'、、、讀_曲的纖维與樹脂結 之特徵亦為一種萝i皮递人t 乃 冬设5物之方法’其包括有斬切纖維 π或木讀維素纖維並使該纖維與樹脂組合。 此處制「捲㈣纖料或木輯维素纖 15 该纖維曾被斬切至使纖維4 ^ 暴路之程度。這此_ 維之至少約50% (較佳為至少 二纖 比㈣… ）之長度/直徑(L，D) 比率至乂為5,較佳為至少25，或至，丨、 之實施例顯示於第旧。… 捲曲的纖維 /發明之複合物係強勃、重量輕，且不貴的。该用 於衣造该複合物之原料可輕 又仔，例如，並句杯. 以樹脂製成之廢棄容器，及纖 一 棄物。 纖准素或木質纖維素纖維廢 本發明之其他特徵及優點將見於相 例之描述，及巾請專利範圍。 4具體實施 20 !274764 玖、發明說明 圖式簡單說明

D 實施例之描& 較佳的複合物包括樹脂及捲曲的纖維素或木質纖維 素纖維。 0 捲曲的纖維素或木質纖維素纖維，並有 助於控制該複合物之外形。該樹脂亦傳送該纖維之外部負 載亚Γ隻該纖維免受環境及構造性損害。較佳的複合物包 括重：約20:至約6。%，較佳的約3。%至_之該樹脂。 〜树月曰之“例包括聚乙烯(例如包括低密度聚乙烯及 南密度聚乙烯)、聚丙婦、聚苯乙烯、聚碳酸醋、聚丁浠、 ^性聚醋、聚酉旨、熱塑性聚氨醋、PVC、尼龍，及其他 =«脂較佳的具低炫體流動指數。較佳 數少於 之水乙烯及聚丙烯。 料購得，或得自回收或廢棄 該樹脂較佳地得自回收或廢 。樹脂之較佳來源係使用過 该樹脂可以未經使用之原 原料，且通常以顆粒狀取得。 茶樹脂，因為這些原料較不貴 的^^乙細牛奶瓶。 ’曲的纖維素或木質纖維素纖維提供該複合物之 強度。該複合物可包括重量約3〇%至9〇%，較佳地約％ /至70%之捲曲的纖維素或木質纖維素纖維。纖維素纖維 1274764 玖、發明說明 之實施例包括紙及紙製品；木質纖維素纖維之實施例包括 木材、木材纖維，及木材相關原料，即衍生自洋麻、草莖、 米糠、甘蔗渣、棉，及黃麻之原料。較佳的纖維素纖維係 白報紙。較佳的木質纖維素纖維包括黃麻及洋麻。 5 該複合物亦包括偶合劑。該偶合劑有助於該親水性纖 維與該疏水性樹脂之鍵結。偶合劑之實施例包括有 FUSABOND®(得自 Dupont, Delaware)及 POLYBOND®(得自 Umiroyal Chemical, Connecticut)系列之經順 丁烯二酸酐改 質之聚乙烯。較佳的偶合劑為經順定烯二酸酐改質之高密 10 度聚乙烯，如 FUSABOND® MB 100D。 該複合物亦可包含有業界習知的添加劑，如塑化劑、 潤滑劑、抗氧化劑、遮光劑、熱穩定劑、著色劑、防燃劑、 除蟲劑、沖擊改性劑、耐光劑，及抗靜電劑。 起始材料之製備 15 若採用回收纖維素或木質纖維素纖維，其需經清潔及 乾燥。該纖維素或木質纖維素纖維接著必須在與該熱塑性 樹脂組合前經捲曲。該纖維可用許多種機械性方法之任一 種，或其組合捲曲之。較佳的捲曲方法包括首先以標準切 割器將該纖維素或木質纖維素纖維切割至1/4至1/2英吋之 20 斷片。這些斷片接著以旋轉切割機斬切之，如同Perry’s Chem. Eng. Handbook, 6th Ed.，at 8-29 (1984)中所描述者(得 自Sprout，Waldron Componies)。然後該捲曲的纖維通過2 mm網篩。其可被貯存於密封袋中；其被使用前應於約10 51 1274764 玖、發明說明 乾燥4至8小時（直到其水分含量低於〇5% )。 、品該樹脂可以顆粒狀或粒狀購得且不需進一步純化或乾 雇即可使用。若表面水分出現於該顆粒狀或粒狀樹月旨上， 則使用前應乾燥。 明該複合物可如下製備。以2_乾鋼機混合的標準橡膠/塑 膠加熱至325至40(rc。該樹脂（通成為顆粒狀或粒狀）被添加 至該加熱的軋鋼機。約10分鐘後，該偶合劑被添加至該軋 鋼機再五分鐘後，該捲曲的纖維素或木質纖維素纖維被 10添加至該溶融樹脂/偶合劑混合物中。該搂曲的纖維約㈣ 分鐘後被添加。 該複合物被自該軋鋼機移除，切片並冷卻至室溫。然 後以標準壓鑄模技術壓鑄模成板狀。 將該成分間隔地交付至授拌器，如密閉式混合機。該 15成分於室溫維持於少於至少㈣代下被攪拌。然後該混合 物可被壓鑄模。 另-具體貫施例中，該成分可混合於壓出機攪拌器 中，如MARIS (Turin) TM 85具共旋螺旋之壓出機裝備。該 樹脂及該偶合劑被添加於該壓出機加料管；該纖維素或木 2〇質纖維素纖維被送入該壓出機管道約1/3長皮之下至該熔融 樹脂。該壓出機之内部溫度被維持於約少於⑽。c。該輸出 口處，該複合物以冷卻繩索切割成顆粒狀。 任擇地，該混合物首先可被製備於檀掉器中，然後傳 1274764 玖、發明說明 I至用於塵出機顆粒切割步驟之塵出機。 於另具體實施财，熟f此㈣可彻纖維形成技 術將该禝合物製成纖維。 或複合身之性曾 忒產生的複合物包或囊封於樹脂基質内的纖維網狀夺 統;。該纖維形成格子網狀系統，提供該複合物之強度。由 於錢維素或木質纖維素纖維被捲曲，和以不捲曲的纖维 鍵 鍵 素或木質纖維素纖維製備之複合物比起來，可和該樹脂 10 結的表面積數值增加。該樹脂和暴露的纖維表面產生 結’造成該纖維網狀系統和該樹脂基質之直接混合。· 維和該樹㈣質之直接混合進—步纽該複合物。 用途 该樹脂/纖維複合物可被用於數種應用中。該複合物強 拿刃且重量輕，·於實施例中，其可被用作木材取代物。塗刷 亥树月曰有助於该複合物之防水性，所以其可被用於戶外之 應用。例如，該複合物可被用於製造延長戶外貯存時間之 顆粒。 複合物如下被製備。以2-軋鋼機混合的標準橡膠/塑膠 20加熱至325至400°C。該樹脂（通成為顆粒狀或粒狀）被添加至 該加熱的軋鋼機。約;[〇分鐘後，該樹脂團結於該滾輪上（也 就是，其熔化並融合至該滾輪）。然後該偶合劑被添加至該 軋鋼機。再五分鐘後，該捲曲的纖維素或木質纖維素纖维 1274764 玖、發明說明 被添加至該熔融樹脂/偶合劑混合物中。該纖維素或木質纖 維素纖維約經1 〇分鐘後被添加。 該複合物隨即被自該軋鋼機移除，切片，並准許冷卻 至室溫。以約80 g為一組，各組以標準壓鑄模技術壓鑄模成 5 6”x 6”x 1/8”之板狀。 8 9810 (ASTM D790) 6.27 (ASTM D790) 1274764 玖、發明說明 種複合物包含下列成分 第1號複合物 成分 量（g) 高密度聚乙烯1 160 舊報紙2 240 偶合劑3 第1號複合物之性質如下所示： 抗彎強度（psi) 抗彎係數（109 psi) 第二複合物包含下列成分： 第2號複合物 10 成分 高密度聚乙烯 舊雜誌2 偶合劑3 第2號複合物之性質如下所示： 抗彎強度（psi) 抗彎係數（109 psi) 量（g) 160 240 8 9060 (ASTM D790) 6.78 (ASTM D790) 1

Marlex 16007

利用具2腦網孔之旋轉切割機捲曲 FUSABOND® 100D 15 其他具體實施例於申請專利範圍中。 1274764 玖、發明說明 【圖式簡單說明3 第1圖是第1圖係捲曲的報紙，經放大五十倍之照片。

Claims (1)

1274764 拾、申請專利範圍 1· 一種複合物，其包含有樹脂及纖維，其中該纖維係為 纖維素纖維或木質纖維素纖維，且約2重量％至約 90重量％之该纖維係為捲曲的；其中該樹脂係選自於 由聚乙稀、聚丙烯、聚苯乙晞、聚碳酸酯、聚丁烯、 5 聚酯、聚醚、聚氨酯、聚氣乙烯及尼龍樹脂所組成 之群組中；其中該纖維素或木質纖維素纖維係選自 於由紙、紙製品、木材、木材纖維、木材相關原料、 洋麻、草莖、米糠、甘蔗渣、棉、黃麻以及衍生自 其等之原料所組成的群組中。 10 2·如申请專利範圍第1項之複合物，其中至少約5%重 量之該纖維係為捲曲的。 3.如申請專利範圍第1項之複合物，其中該纖維係為白 報紙。 4·如申請專利範圍第1項之複合物，其中該纖維係為黃 15 麻。 5·如申請專利範圍第1項之複合物，其中該纖維係為洋 麻。 6·如申請專利範圍第1項之複合物，其中該樹脂係為雜 遠、紙。 20 7 , . ^ • 0甲晴專利範圍第1項之複合物，其中該樹脂係經漂 白的牛皮紙板。 8·如申請專利範圍第1項之複合物，其中該樹脂係為熱 塑性樹脂。 9·如申請專利範圍第8項之複合物，其中該熱塑性樹脂 15 1274764 拾、申請專利範圍 係為聚乙稀。 10·如申請專利範圍第8項之複合物，其中該熱塑性樹脂 係為聚丙烯。 u·如申請專利範圍第1項之複合物，其中該複合物包含 5 有約50重量％至7〇重量％之樹脂及約37重量％至 5〇重量％之纖維。 12·如申請專利範圍第1項之複合物，其中至少約5〇重 里‘之纖維係為捲曲的。 1 〇 、卜 •一種複合物’其包含有樹脂及至少約2重量％之纖 維；其中該樹脂係選自於由聚乙烯、聚丙烯、聚苯 乙烯、聚碳酸酯、聚丁烯、熱塑性聚酯、聚醚、熱 塑性♦氣醋、聚氯乙稀及尼龍樹脂所組成之群組中； 該纖維係為曾被斬切至使纖維内部實質暴露之程度 的纖維素纖維或木質纖維素纖維紙。 15 14·如申請專利範圍第13項之複合物，其包含至少約5 重量％的捲曲纖維。 15·如申請專利範圍第13項之複合物，其中談纖維係為 白報紙。 16·如申請專利範圍第13項之複合物，其中該樹脂係為 20 雜諸紙。 17 ·如申請專利範圍第13項之複合物，其中該樹脂係經 漂白的牛皮紙板。 18·如申請專利範圍第13項之複合物，其中該樹脂係為 熱塑性樹脂。 16 1274764 拾、申請專利範圍 19·如申請專利範圍第18項之複合物，其中該熱塑性樹 脂係為聚乙烯。 20·如申請專利範圍第18項之複合物，其中該熱塑性樹 脂係為聚丙烯。 5 21·如申請專利範圍第13項之複合物，其中該複合物包 含有約50重量％至約7〇重量％之樹脂及重量約30 重量％至約50重量％之纖維。 22· —種複合物，其包含有聚乙烯及纖維，其中該纖維係 為纖維素纖維或木質纖維素纖維紙，至少約50重量 0 %之該紙曾被斬切至使纖維内部實質暴露之程度的 纖維素纖維或木質纖維素纖維紙。 23· —種複合物，其包含有樹脂及纖維，其中該複合物具 有至少約3000 psi之抗彎強度，其中該纖維係為曾 被斬切至使纖維内部實質暴露之程度的纖維素纖維 5 或木質纖維素纖維紙，及 其中該樹脂係選自於由聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、 聚碳酸酯、聚丁烯、熱塑性聚酯、聚謎、熱塑性聚氨 6曰、聚氣乙細及尼龍樹脂所組成之群組中。 2 4 ·如申請專利範圍第21項之複合物，其中該複合物具 -0 有至少約6，000 psi ·之抗彎強度。 25.如申請專利範圍第21項之複合物，其中該複合物具 有至少約1 0，000 ps i之抗彎強度。 26·如申請專利範圍第13項之複合物，其中至少約5〇% 之該等纖維具有至少為5之長度/直捏比率。 17 1274764 拾、申請專利範圍 27. 如申請專利範圍第13項之複合物，其中至少約50% 之該等纖維具有至少為2 5之長度/直徑比率。 28. 如申請專利範圍第13項之複合物，其中至少約50% 之該等纖維具有至少為50之長度/直徑比率。 18