TWI515106B - 直接固定之木塑材/塑膠複合物及其製造方法 - Google Patents
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Description
本發明係關於一種木塑材/塑膠複合物,尤其
是關於一種透過包含橡膠類材料來改善如耐壓強度、耐衝擊強度等物理特性以提供解決直接固定處理,並且透過包含木屑片及長纖維而具有較高尺寸安定性之木塑材/塑膠複合物。
一般而言,原木係為一廣泛使用作為一天然材
料之材料。但其易吸水且需要高維持費用以防止隨時間而發生之裂痕及破裂。此原木缺點之一解決方式為木塑材/塑膠複合物(wood polymer/plastic composite,WPC)。
該木塑材/塑膠複合物幾乎沒有原木所具有問
題之劣化或變形,如裂痕或破裂。具體而言,不同於天然木材,該木塑材/塑膠複合物係有高度抗濕性,因此即便使用作為一外部材料也不容易腐爛。關於強度,該木塑材/塑膠複合物已取代天然木材及經處理之木材,故其市場闊度持續成長。
相較於天然木材,該木塑材/塑膠複合物在直
接固定處理有所限制而在建造上有所不便。換言之,直接固定係指安裝釘子以一起加入木材之製程,且一般在固定製程之木塑材/塑膠複合物係在固定部位及其周邊部位有容易損壞的問題。關於此問題,透過僅使用夾子取代釘子固定,該木塑材/塑膠複合物可應用於建造中。此應用限制了於該木塑材/塑膠複合物之建造方法,並在該建造中需要高度專門知識,因而限制了該木塑材/塑膠複合物之需求。
據此,在用以改善於用於木塑材/塑膠複合物
製造之材料以提供賦予直接固定處理能力解決方案上,俾有其所需。
本發明係提供以解決先前技術之問題,且其目
標係為提供一種木塑材/塑膠複合物,其不僅透過包含一使用作為主要原料之木粉外之橡膠類材料,以增強如耐壓強度及耐衝擊強度之物理特性之外,也透過含有木粉以外之木屑片及長纖維,優化拉伸強度以提高尺寸安定性,從而呈現一賦予該直接固定處理能力之解決方案。
為達成本發明之目的,本發明係提供一用於製
造一木塑材/塑膠複合物之方法,包括:粉碎原木或木屑片以製備一作為主要原料之木粉;添加一橡膠類材料及添加劑至該木粉,並混合以製備一化合物;以及透過擠出成型、射出成型、或壓模之任一方法,從該化合物製備一木塑材/塑膠複合物。
在此情況下,該木粉於80至120℃下乾燥,
以具有5至15wt%之水含量。
該化合物可更包括木屑片及/或長纖維。
該化合物可包括:10至80wt%之該木粉、該木屑片及該長纖維;與10至40wt%之該橡膠類材料。
該橡膠類材料可包括至少一選自由合成橡膠(synthetic rubber)、天然橡膠(natural rubber)、及再生橡膠(reclaimed rubber,如廢輪胎(waste tires)、彈性塊(elastic blocks)等)所組成之群組。
再者,該化合物可選擇性地包括0.1至50wt%之相容劑(compatibilizer)、0.1至50wt%之填充劑(filler)、0.1至30wt%之抗氧化劑(antioxidizer)、0.1至30wt%之潤滑劑(lubricant)、及0.1至30wt%之色料(pigment)作為添加劑。
該木屑片係被裁切為0.5至18cm之長度。
該長纖維可包括至少一選自由:天然纖維(natural fibers),包括玉米纖維(corn fiber)、椰子纖維(coconut fiber)、棕櫚樹纖維(palm tree fiber)、蘆葦(reed)、竹子(bamboo)、稻草(rice straw)、棉(cotton)、韌皮纖維(bast fiber)、羊毛(wool)、或絲(silk);強化聚合物纖維(reinforced polymer fibers),包括玻璃纖維(glass fiber)、碳纖維(carbon fiber)、或尼龍(nylon);以及鋼絲(steel wire)所組成之群組。
依據本發明之木塑材/塑膠複合物,可根據任一製造方法製備。
根據本發明中上述之組成,除了使用作為一主要原料之木粉外,係包括一橡膠類材料以增強如耐壓強度、
耐衝擊強度等之物理特性,從而賦予直接固定處理之能力;且同時含有如同木粉之木屑片及長纖維優化拉伸及強度以改善尺寸安定性,故可提供習知木塑材/塑膠複合物難以直接固定處理之問題之解決方案。
以下,將詳細描述下列本發明較佳實施例。
依據本發明之用於製造一木塑材/塑膠複合物之方法包括:粉碎原木或木屑片以製備一作為一主要原料之木粉;添加一橡膠類材料及添加劑至該木粉,並混合以製備一化合物;以及透過擠出成型、射出成型、或壓模之任一方法,從該化合物製備一木塑材/塑膠複合物。
換言之,於該木塑材/塑膠複合物之製造過程中,除了該使用作為主要原料之木粉外,本發明添加一橡膠類材料及添加劑以增強物理性質,例如抗壓強度(compression strength)、耐衝擊強度(impact strength)等,從而賦予直接固定處理的能力。
在這點上,該木粉係經一乾燥處理,是以其係於一乾燥機中在80至120℃下乾燥以具有5至15wt%之水含量。該木粉之乾燥溫度低於80℃會使得木粉之乾燥上需太多時間,而該乾燥溫度高於120℃將導致快速地乾燥,而使該木粉之緻密組織彎曲,其也稱為「變形」。
乾燥該木粉以保持5至15wt%之水含量,在此
情況,其可與其他原料充分混合而不需另外的黏結劑。反之,木粉中水含量高於15wt%之水在該木塑材/塑膠複合物之製造過程中揮發而留下於混合步驟中弱化原料結合強度之氣泡。此乃導致有缺陷之產品。
再者,該化合物可更進一步包括木屑片及長纖
維。在此情況下,該木屑片較佳係裁切為0.5至18cm之長度,更佳為3至8cm。當該木屑片裁切為少於0.5cm之長度時,與使用作為主要原料之現存木粉之間將沒有差異,從而無法增強如耐壓強度及耐衝擊強度之物理特性。反之,當木屑片裁切為超過18cm之尺寸時,混合該些木屑片及該橡膠類材料並執行該鑄造過程會變得困難。更佳地,該些木屑片係裁切為3至8cm之長度。該些木屑片裁切為上述範圍內之長度以導致如耐壓強度或耐衝擊強度之物理特性之高度增強,並且最佳化地促進與其他原料之相容性及成型製程。
此外,該些長纖維較佳裁切為0.5至18cm之
長度。當該長纖維裁切為低於0.5cm之長度時,與使用作為主要原料之現存木粉之間將沒有差異,且其無法增強如耐壓強度及耐衝擊強度之物理特性。反之,當該些長纖維裁切為超過18cm之長度時,混合該些木屑片及該橡膠類材料並執行該成型過程會變得困難。然而,於擠出成型製程使用作為該木塑材/塑膠複合物之成型方法之過程中,當該些長纖維係成型於平行該木塑材/塑膠複合物之長度方向時,在其長度超出上述定義之範圍,可成型該些長纖維而
無任何限制。
再者,該些長纖維可包括至少一選自由:天然
纖維(natural fibers),包括玉米纖維(corn fiber)、椰子纖維(coconut fiber)、棕櫚樹纖維(palm tree fiber)、蘆葦(reed)、竹子(bamboo)、稻草(rice straw)、棉(cotton)、韌皮纖維(bast fiber)、羊毛(wool)、或絲(silk);強化聚合物纖維(reinforced polymer fibers),包括玻璃纖維(glass fiber)、碳纖維(carbon fiber)、或尼龍(nylon);以及鋼絲(steel wire)所組成之群組。
該木塑材/塑膠複合物之可成型性係隨著該些
木屑片或該些長纖維之水含量之降低而變得較高。舉例而言,較佳的乾燥過程應使得該些木屑片及該些長纖維之水含量如同該木粉水含量,保持於5至15wt%之範圍。
於該裁切及乾燥過程完成後,該些木屑片及該
些長纖維與一橡膠類材料及添加劑混合以形成一化合物。
就此而言,該橡膠類材料可包括至少一選自由
合成橡膠(synthetic rubber)、天然橡膠(natural rubber)、及再生橡膠(reclaimed rubber,如廢輪胎(waste tires)或彈性塊(elastic blocks)所組成之群組。
於此,藉由添加:10至80wt%之該木粉、該
些木屑片及該些長纖維;10至40wt%之一橡膠類材料;以及選擇性的添加劑,包括0.1至50wt%之相容劑(compatibilizer)、0.1至50wt%之填充劑(filler)、0.1至30wt%之抗氧化劑(antioxidizer)、0.1至30wt%之潤滑劑(lubricant)、及0.1至30wt%之色料(pigment)於一混合器中然後混合其之
於一限定之時間週期以製備該化合物。更佳地,該化合物包括:50至80wt%之該木粉、該些木屑片及該些長纖維;10至40wt%之該橡膠類材料;以及10wt%以下之其他添加劑。
另一方面,該木粉之每單位顆粒之表面積係大
於該些木屑片之每單位顆粒之表面積,當在該化合物中包含極大量之該木粉時,使得該化合物黏稠以降低該原始材料之流動性,導致不良的可加工性。因此,該化合物中之該木粉含量較佳為60wt%以下。
當製備完成,將該化合物注入一限定之成型製
程以形成一木塑材/塑膠複合物。就此而言,本發明較佳係使用擠出成型法,以進行該木塑材/塑膠複合物之成型製程。
然而該木塑材/塑膠複合物並不受限於該成型方法,可透過使用如射出成型、壓模等成型製程而製備。
因此透過該成型製程製備之該木塑材/塑膠複
合物,可作為於建築物之外部材料、一屋頂材料、一用於房屋之柵欄/甲板材料、一用於人行道之地板材料等。
依據本發明之高強度木塑材/塑膠複合物,其
不僅改善如耐壓強度、耐衝擊強度等物理特性,也透過添加該木粉外之該些裁切為限定長度之木屑片及長纖維於該化合物中,而變得更輕。
再者,該木塑材/塑膠複合物可實現特有的聚
合物特性,以達成較佳的可成型性,並且藉由添加限定比例之橡膠類材料及添加劑於該化合物改善如尺寸安定性之
產品性質。據此,此能賦予該木塑材/塑膠複合物之直接固定處理的能力。
上述本發明內容係作為說明目的而提供,且上
述實施例並不限制本發明。本發明所屬技術領域具有通常知識者可了解在不改變本發明技術範疇下,能進行各種變化及修飾。
Claims (9)
- 一種用於製造一木塑材/塑膠複合物之方法,包括:粉碎原木或木屑片以製備一作為主要原料之木粉;添加一橡膠類材料及添加劑至該木粉並混合以製備一化合物;以及透過擠出成型、射出成型、或壓模之任一方法,從該化合物製備一木塑材/塑膠複合物;其中,該化合物包括木屑片,該木屑片係裁切為3至8cm之長度。
- 如申請專利範圍第1項所述之方法,其中,該木粉係於80至120℃下乾燥以具有5至15wt%之水含量。
- 如申請專利範圍第1項所述之方法,其中,該化合物更包括長纖維。
- 如申請專利範圍第3項所述之方法,其中,該長纖維包括至少一選自由:天然纖維(natural fibers),包括玉米纖維(corn fiber)、椰子纖維(coconut fiber)、棕櫚樹纖維(palm tree fiber)、蘆葦(reed)、竹子(bamboo)、稻草(rice straw)、棉(cotton)、韌皮纖維(bast fiber)、羊毛(wool)、或絲(silk);強化聚合物纖維(reinforced polymer fibers),包括玻璃纖維(glass fiber)、碳纖維(carbon fiber)、或尼龍(nylon);以及鋼絲(steel wire)所組成之群組。
- 如申請專利範圍第4項所述之方法,其中,該長纖維係裁切為0.5至18cm之長度。
- 如申請專利範圍第3項所述之方法,其中,該化合物包括10至80wt%之該木粉、該木屑片及該長纖維與10至40wt%之該橡膠類材料。
- 如申請專利範圍第3項所述之方法,其中,該化合物包括50至80wt%之該木粉、該木屑片及該長纖維與10至40wt%之該橡膠類材料。
- 如申請專利範圍第1項所述之方法,其中,該橡膠類材料包括至少一選自由合成橡膠(synthetic rubber)、天然橡膠(natural rubber)、及再生橡膠(reclaimed rubber)所組成之群組。
- 一種木塑材/塑膠複合物,其係依據申請專利範圍第1至8項所述之方法製造。
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