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      含有基于醋酸纖維素的粘結(jié)材料和增強(qiáng)天然纖維素纖維的模塑制品,其制造方法及其用途的制作方法

      文檔序號(hào):3665349閱讀:204來源:國(guó)知局

      專利名稱::含有基于醋酸纖維素的粘結(jié)材料和增強(qiáng)天然纖維素纖維的模塑制品,其制造方法及其用途的制作方法
      技術(shù)領(lǐng)域
      :本發(fā)明涉及模塑制品,這些模塑制品含有用于粘結(jié)(bondmeans)的基于醋酸纖維素的粘結(jié)材料和增強(qiáng)用天然纖維素纖維,含天然纖維素的纖維,該模塑制品的制造方法及其在特殊
      技術(shù)領(lǐng)域
      的用途。除熱塑性或熱固性聚合物的合成材料外,在一些領(lǐng)域,如建筑領(lǐng)域以及汽車、包裝、家具、電氣及電子工業(yè)和其它類似領(lǐng)域,有時(shí)使用含有纖維結(jié)構(gòu)的聚合物或含纖維聚合物或纖維增強(qiáng)聚合物的熱塑性或熱固性聚合物的合成材料。這些材料經(jīng)常制成半成品,如制成卷材、席材、板材等形式。這些材料或立即使用或僅僅在進(jìn)一步加工或深加工后如通過模塑、涂膜或類似方法制成成品。除纖維材料外,或代替纖維材料,這些聚合物材料可能包含合適的填料以使其具有特殊的性能。包含有大量不同種類聚合物、纖維和填料的這些粘結(jié)材料的可選擇的使用方式的種類和數(shù)量幾乎是無窮盡的。在不斷增強(qiáng)的環(huán)境意識(shí)及日趨嚴(yán)厲的法律的要求下,材料的回收利用或材料的對(duì)環(huán)境無害處理的能力起著越來越重要的作用。尤其是,由于不斷增長(zhǎng)的污染和報(bào)廢材料使得材料的回收利用受到限制,以及在這種情況下廢料的消除變得不可避免,與生態(tài)相容的廢物處理方法變得越來越重要。這可通過燃燒或堆積的方法來解決。公共場(chǎng)所可能形成無限制的堆積物。由于空間問題,不受時(shí)間限制的永久性的廢物堆積是不可能的。一個(gè)非常簡(jiǎn)單而有利的消除方法是發(fā)生生物降解,例如通過堆肥的方法。下面使用的“可生物降解”一詞,應(yīng)理解為該相應(yīng)的物質(zhì)可以通過活有機(jī)體(有機(jī)體/微生物)和/或通過自然環(huán)境因素加以降解,例如通過細(xì)菌、真菌、尤其是通過霉和酵母的化學(xué)降解。經(jīng)常用作包裝材料的合成材料,尤其是聚苯乙烯是不能生物降解的。在碳水化合物的情況下,生物降解、例如主要以厭氧菌分解形式,產(chǎn)生無害的低脂肪酸、醇和二氧化碳。這被稱作“腐爛”。腐爛過程的中間產(chǎn)物可以相互結(jié)合形成無害的新聚合物產(chǎn)品,這種有利的腐殖化作用被用于堆肥中。這個(gè)過程尤其包括有機(jī)物質(zhì)的生物降解或轉(zhuǎn)化,尤其是有機(jī)廢物、木材、樹葉和其它植物材料、紙和污水污泥的降解和轉(zhuǎn)化,該過程伴隨著熱(“自熱”)的產(chǎn)生并導(dǎo)致形成堆肥,一種黑色易碎含有有益的營(yíng)養(yǎng)鹽類成份(磷酸鹽,氮和鉀化合物)的物質(zhì)(見RomppChemie-Lexikon,第九版,第三卷,1990,2312/2313頁(yè))。由于可能將廢材料進(jìn)行上述生物降解,因此在材料的開發(fā)上,人們對(duì)天然產(chǎn)品愈來愈感興趣。它們具有很多優(yōu)勢(shì)。作為再生原材料,它們保護(hù)了資源。而且它們大多數(shù)是無毒的,并且可以燃燒掉而不留下殘余物。它們的降解產(chǎn)物是與環(huán)境保護(hù)相容的。木屑和天然纖維,如纖維素、棉、韌皮纖維和羊毛等材料早就被制成已知的產(chǎn)品,如紙張、紙板、氈、纖維板和刨花板。這些木屑或天然纖維可以根據(jù)不同的加工方法還可以制成預(yù)型件(模塑制品)。還存在著許多新的發(fā)展,其中機(jī)械性能在某種程度上可與合成高性能纖維相比的高強(qiáng)度天然纖維如亞麻、大麻、青麻及類似物,在粘結(jié)或復(fù)合材料中用作增強(qiáng)纖維。這些已知材料和新材料都有一個(gè)共同的特點(diǎn)是必須包括一種或多種合成聚合物作為粘結(jié)劑以得到強(qiáng)度、硬度、好的模塑性能或耐久性。然而,如果要求可生物降解性,只有天然粘結(jié)劑如淀粉、橡膠等可以考慮。然而,它們具有溶于水的缺點(diǎn)。用可生物降解的聚合物取代粘結(jié)劑中的合成的、不能生物降解的聚合物的發(fā)展還沒有定論。天然產(chǎn)品,如纖維素、淀粉等可直接模塑的物質(zhì)不適于大多數(shù)目的或在性能和加工的多樣性方面不如合成的聚合物??缮锝到獾男滦途酆衔?,例如聚羥基丁酸酯,適于用作復(fù)合材料,但非常昂貴。在粘結(jié)材料和復(fù)合材料中用作粘結(jié)基料的組分與增強(qiáng)或填料組分的混合比率可以在很寬的范圍內(nèi)波動(dòng)。用作粘結(jié)基料的聚合物的份數(shù)只與那些為特定用途所需要的性能有關(guān)。對(duì)于絕緣材料或特定的包裝材料,例如相對(duì)較軟的卷材或特定包裝材料而言,例如,具有低聚合物粘結(jié)基料含量的相對(duì)較軟的卷材是合適的。然而,使用少量的粘結(jié)基料也可以制造出硬而剛的纖維板。另一方面,對(duì)粘塑性材料及防水材料及適于熱成型的材料而言,高聚合物含量是必要的。如果在最終分析中材料的性能將主要由聚合物決定,那么可能只需加入少量(僅僅是為了改性)的填料或增強(qiáng)材料??赡K艿陌氤善罚缬糜谄嚵慵?,如面板(如門鑲面板)、車頂及其類似物,目前大量制造成包含有玻璃纖維、木材纖維、后處理棉或韌皮纖維的樹脂粘結(jié)纖維席。其中的聚合物主要使用酚醛樹脂。然而,從毒性和生態(tài)方面來看,這是不利的。因而越來越多地也使用其它熱固性材料,如環(huán)氧化物或不飽和聚酯。熱固性粘結(jié)劑具有在汽車內(nèi)的溫度下不變型的優(yōu)點(diǎn),這從某種程度上來說是非常突出的。然而,使用熱固性粘結(jié)劑有著工藝復(fù)雜和價(jià)格高的缺點(diǎn)。尤其是,例如環(huán)氧化物相對(duì)較貴。另一個(gè)缺點(diǎn)是固化的熱固性材料回收利用困難。由于這些原因,目前大量使用別的纖維增強(qiáng)熱塑性聚合物,大多數(shù)情況下是聚丙烯。然而,這些聚合物的尺寸熱穩(wěn)定性差。作為玻璃纖維的替代品,可以使用天然纖維,如纖維素或黃麻以及木粉。到目前為止已知的用作模塑制品的材料,通常包括至少20wt.%的聚合物。由于聚合物含量相對(duì)較高,纖維被包埋和被粘結(jié)的方式使得生物降解不再可能。作為用作房屋的熱絕緣的隔熱材料,大量使用只用少量熱固性材料如酚醛或脲樹脂粘結(jié)的玻璃纖維或礦物纖維席材。鑒于礦物纖維的使用和它們尚未確定的廢棄處理所帶來的毒性,天然纖維席材正不斷得到開發(fā)并可以出售。取決于生產(chǎn)過程,這些纖維同樣必須用合適的聚合物粘結(jié)劑增強(qiáng)。例如,為了熱增強(qiáng)、易于熔化,使用合成的粘結(jié)纖維。然而,這些纖維與可生物降解的要求相抵觸。幾種出版物,如“Verpackungausnachwachsendenrohstoffen(再生原材料的包裝)”,VogelBuchverlag,Wurzburg,第一版,1994,146-148頁(yè)及374-380頁(yè),“NachwachsendeundbiobbaubareMaterialienimVerpackungsbereich(包裝領(lǐng)域的再生和可生物降解材料)”,RomanKovarVerlag,München,第一版,1993,120-126頁(yè)及463頁(yè),和DE3914022Al,描述了易于通過堆肥生物降解的一種基于乙酸纖維素和檸檬酸酯的原材料以及該材料在制造包裝材料和煤油燈、永久油蠟燭、組合煤油燈、其它雕刻物和陪襯物的照明工具的容器時(shí)的用途。除這些特定材料外,這些合成材料還含有聚酯類和必要的話其它有機(jī)酸和/或酸酯。檸檬酸酯用作軟化劑并使醋酸纖維素可以熱塑性加工以使其能制成模塑體。文章“AVK-TagungFaserverstarketeKunststoffeWegzuruckzurNatur”(AVK會(huì)議,纖維增強(qiáng)合成材料-回歸自然之路),WolfgangAsche發(fā)表于“ChemischeRundschau”,No.39,1994年9月30日,第3頁(yè)描述了上述合成材料,尤其在上面列舉的出版物“Verpackungausnachwachsendenrohstoffen”中描述的基于二醋酸纖維素和檸檬酸酯的合成材料與天然纖維,如青麻、亞麻、西沙亞麻或大麻一起用于制造復(fù)合材料的用途。所述基于二醋酸纖維素、檸檬酸酯和聚酯以及必要時(shí)其它有機(jī)酸和/或酸酯及天然纖維,如青麻、亞麻、西沙亞麻或大麻的可模塑材料可以加工成易于生物降解的模塑制品。由于合成材料的高價(jià)格,它們是相對(duì)昂貴的。一個(gè)突出的缺點(diǎn)是用作軟化劑的檸檬酸酯。在這些材料的加工過程中,此軟化劑在高溫下會(huì)逸出從而導(dǎo)致不希望的蒸氣或煙霧彌漫。此軟化劑也會(huì)在常溫下遷移到材料的表面并氣化污染環(huán)境。由于低分子量軟化劑的加入,最終產(chǎn)品也有強(qiáng)度的損失。由于軟化劑的緣故,最終產(chǎn)品還具有相當(dāng)?shù)偷能浕c(diǎn)。美國(guó)專利,U.S.P.3271231涉及的一種包括醋酸纖維素纖維和纖維素纖維的不合支持體的柔性纖維卷材。必要時(shí),制造時(shí)使用用量為2~8wt.%的軟化劑。此專利表明醋酸纖維素沒有完全塑化而僅僅只是被軟化并在其接觸點(diǎn)粘結(jié)纖維素纖維。采用這種方式得到了具有開放結(jié)構(gòu)的柔性模塑片狀產(chǎn)品?;诖姿崂w維素和增強(qiáng)天然纖維素纖維的模塑制品的已知的制造方法以及按此法制造的模塑制品要求必須有軟化劑的存在。然而,從幾個(gè)方面來看,這是一個(gè)缺點(diǎn)。例如,軟化劑導(dǎo)致在負(fù)載下的較低的熱穩(wěn)定性,作為其度量,例如可以使用維卡溫度。已知材料在負(fù)載下的熱穩(wěn)定性不足以使其用于(例如)汽車工業(yè),在這一領(lǐng)域,要求材料具有高得多的維卡溫度。另一方面,專家們認(rèn)為醋酸纖維素在熱模塑過程中使用軟化劑是絕對(duì)必要的。純醋酸纖維素不可能被熔融而不降解,因?yàn)槠滠浕偸前殡S著熱降解。例如,專題論文“纖維素和纖維素衍生物”,Vol.V,第三部分,EmilOtt,H.M.Spurlin在第1364頁(yè)解釋“2.5醋酸纖維素的軟化和降解是在235~270℃范圍內(nèi)…”。本領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員因而一定會(huì)想到,在醋酸纖維素的熱成型過程中軟化劑總是必須的。本發(fā)明致力于進(jìn)一步開發(fā)上文描述的模塑制品,該制品沒有已知模塑制品所具有的物理缺陷,可以沒有任何問題地生物降解和顯示所希望的力學(xué)性能,如尤其是強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性,并且還滿足嚴(yán)格的操作要求。尤其是在相對(duì)較高的溫度下不應(yīng)導(dǎo)致蒸氣或煙霧彌漫,并且不需要包含軟化劑。根據(jù)本發(fā)明,解決了這個(gè)問題,因?yàn)榇姿崂w維素取代度(DS)約為1.2~2.7,模塑制品的維卡溫度為至少160℃,醋酸纖維素與天然纖維素纖維或含天然纖維素的纖維的重量比為大約10∶90~90∶10。在本發(fā)明范圍內(nèi),術(shù)語(yǔ)“模塑制品”應(yīng)特別理解成剛性模塑制品,優(yōu)選具有光滑表面。用作粘結(jié)劑的醋酸纖維素優(yōu)選形成基體,除可見表面和切邊外,增強(qiáng)纖維基本上完全包埋在基體中。本發(fā)明尤其在于發(fā)現(xiàn)當(dāng)根據(jù)醋酸纖維素的取代度,濕氣含量,溫度,壓力采用特定的加工條件時(shí),醋酸纖維素與天然纖維素纖維或含天然纖維素的纖維的混合物可以加工成模塑制品而不用加入額外的軟化劑。所用加工條件將在下面結(jié)合本發(fā)明的工藝更詳細(xì)闡述。據(jù)推測(cè),以最小量的濕氣含量而存在于原材料中的水起著“臨時(shí)軟化劑”的作用。在生產(chǎn)過程中,水分大部分逸出,從而軟化作用終止。尤其是通過完全不用或基本不用外加軟化劑,根據(jù)本發(fā)明,得到的具有高的維卡溫度模塑制品,這在以前是得不到的。得到的拉伸彈性模量、撓性強(qiáng)度和撓性模量也得到加強(qiáng)。添加少量常規(guī)軟化劑是基本的,并不排除在本發(fā)明的范圍之外,只要所制造模塑制品的維卡溫度至少為160℃即可。根據(jù)本發(fā)明的模塑制品含有作為粘結(jié)劑的醋酸纖維素。人們?cè)缇椭来姿崂w維素,并以工業(yè)規(guī)模大量用來制造細(xì)絲和可紡織纖維類,形成纖維材料及箔或膜產(chǎn)品。形成纖維的醋酸纖維素被大量用來制造香煙過濾咀,少量用來制造紡織品。人們也知道,如上所述,醋酸纖維素是可生物降解的,并且,如果其中乙酰基數(shù)目減少,其生物降解可以被加速。作為制造復(fù)合材料的材料,目前還沒有使用純醋酸纖維素,因?yàn)槿藗冋J(rèn)為它具有不能熱塑成型這個(gè)嚴(yán)重的缺點(diǎn),并且在深加工中生成的產(chǎn)品具有不希望的性能。因而,在本發(fā)明的范圍內(nèi),不需要包括額外的帶來缺點(diǎn)的軟化劑,純醋酸纖維素能被熱塑加工,這是非常令人驚訝的。關(guān)于其取代度(DS),必須遵守特定的條件。已經(jīng)發(fā)現(xiàn),取代度應(yīng)該小于3,也就是在大約1.2至2.7的范圍內(nèi)。優(yōu)選大約1.8至2.5的取代度。如果取代度高于2.7,熱塑加工性能將會(huì)受到大的損害。低于1.2的取代度意味著模塑制品將大量吸收水汽,在這種情況下其不再是尺寸穩(wěn)定的。醋酸纖維素聚合度(DP)優(yōu)選在大約140~270之間,尤其是在大約170~250之間。如果聚合度在大約140~270之間,就能得到特別有利的性能,尤其是高機(jī)械強(qiáng)度,同時(shí)在模塑過程中具有良好的加工性。根據(jù)本發(fā)明的模塑制品,其余的重要成份是增強(qiáng)天然纖維素纖維或含天然纖維素的纖維,根據(jù)前面定義的術(shù)語(yǔ),這些纖維應(yīng)為“可生物降解”的。在個(gè)別情況下,也可以理解成廣義上的“可生物降解”,即,它們可以形成被認(rèn)為對(duì)環(huán)境無害的降解產(chǎn)品。根據(jù)本發(fā)明,天然纖維素纖維或含天然纖維素的纖維特別有利地以capoc、西沙爾麻、黃麻、亞麻、椰毛、洋麻、蕉麻、桑樹韌皮、大麻、青麻和/或棉纖維的形式使用。這些纖維優(yōu)選具有平均長(zhǎng)度為大約0.2~100mm,尤其是3~30mm,平均橫截面直徑為大約8~100μm,尤其是大約10~30μm。醋酸纖維素與增強(qiáng)天然纖維素纖維或含天然纖維素的纖維的重量比率并不是關(guān)鍵的。在大約10∶90~90∶10,尤其是在15∶85~85∶15,特別優(yōu)選在大約25∶75~60∶40之間。由于根據(jù)本發(fā)明模塑制品的生產(chǎn)方法(這一點(diǎn)將在下面進(jìn)一步詳細(xì)闡述),這些模塑制品獲得必要的熱穩(wěn)定性(所謂的維卡溫度是合適的度量方法)。維卡溫度是根據(jù)DIN53460(1976年12月)測(cè)定的。根據(jù)此法,維卡溫度的測(cè)量是通過將一根具有園截面為1mm2、長(zhǎng)度至少為3mm的鋼針,用50N的力垂直刺入樣品1mm深度。以120K/min的加熱速率進(jìn)行加熱。大部分聚合物的維卡溫度明顯低于該聚合物完全轉(zhuǎn)化成液體狀態(tài)的溫度。在本發(fā)明的范圍內(nèi),維卡溫度至少為大約160℃,優(yōu)選至少大約170℃,尤其是大約180~200℃。有利的是,可向根據(jù)本發(fā)明的模塑制品中混入額外的礦物材料以提高其機(jī)械性能。這些材料不是可生物降解的,但至少是惰性的并對(duì)生態(tài)無害。這些礦物材料的優(yōu)選例子是碳酸鈣,硫酸鈣,二氧化硅和硅鋁酸鹽如高嶺土。模塑制品中礦物材料的優(yōu)選用量為約5~50wt.%,尤其是大約10~20wt.%。除這些礦物材料外,根據(jù)本發(fā)明的模塑制品也可以含有染料和/或尤其是色料形式的著色劑。如果想使根據(jù)本發(fā)明的模塑制品制成白色,優(yōu)選二氧化鈦形式的白色顏料。另外的可使用的色料例如是氧化鐵。為了得到所希望的顏色,根據(jù)本發(fā)明的模塑制品中加入0.2~1wt.%的著色劑就足夠了。如果對(duì)可生物降解性和生態(tài)安全的影響并不嚴(yán)重,可以向根據(jù)本發(fā)明的模塑制品中加入另外的物質(zhì)用來改性,用來改善加工性和獲得特定的材料性能。典型的可能的助劑和添加劑有潤(rùn)滑劑、粘合劑、憎水劑或親水劑、阻燃劑、殺菌劑、滅鼠劑、芳香劑和類似物。另外,也有可能包括天然和可生物降解填料,這些填料在天然纖維的紡織割絨、再加工羊毛、再加工棉花及廢紙碎片和類似物的加工和再加工中累積。根據(jù)本發(fā)明的模塑制品用下面敘述的根據(jù)本發(fā)明的方法制造,在該方法中,起始原料被制成粘結(jié)基料,其中醋酸纖維素組分充分行使粘結(jié)劑的功能并形成高度熔融的相。為制造本發(fā)明的模塑制品,該方法為醋酸纖維素與天然纖維素纖維或含天然纖維素的纖維以大約10∶90~90∶10的重量比混合,總濕氣含量調(diào)整到相對(duì)于混合物中醋酸纖維素的總量而言至少為大約3wt.%?;旌衔镌诖蠹s220℃~280℃的溫度模塑,壓力大約為30~150bar。醋酸纖維素與天然纖維素纖維或含天然纖維素的纖維的重量比可為大約15∶85~85∶15,特別是25∶75~60∶40。如果比此比率下限值10∶90低,復(fù)合材料中醋酸纖維素的量不足以包緊天然纖維素纖維。如果超過上限值90∶10,所需要的天然纖維素纖維的增強(qiáng)功能大部分喪失。起始材料優(yōu)選在室溫下混合并接著置于上述工藝條件下。模塑優(yōu)選在溫度為240~270℃、壓力為50~130bar下進(jìn)行。保持大約30~150bar的壓力范圍對(duì)本發(fā)明是至關(guān)重要的,這可解釋如下低于約30bar的壓力將導(dǎo)致醋酸纖維素不能足夠好地流動(dòng),因而不能在模塑制品中均勻分布,而超過大約150bar的壓力是不利的,因?yàn)檫@將需要非常高的技術(shù)開支。為了充分熔化醋酸纖維素,需要在加壓模塑過程中,要達(dá)到最低大約220℃的溫度。如果超過280℃這一溫度上限,結(jié)果是醋酸纖維素被熱損壞。醋酸纖維素可以與特定增強(qiáng)組分或其它任何形式的添加劑混合?;旧?,其它領(lǐng)域已知和經(jīng)測(cè)試過的所有相應(yīng)使用形式均可使用。合適的使用形式有,例如粉末、研磨粒狀或顆粒、尤其是不同長(zhǎng)度和橫截面的纖維,或醋酸纖維素膜的條帶。也有可能以平面結(jié)構(gòu)(如箔或膜)或纖維卷材形式使用粘結(jié)劑。最后,在個(gè)別情況下粘結(jié)劑也可以以液態(tài)(從溶液中或分散液中)形式引入。為混合已述的根據(jù)本發(fā)明的模塑制品的起始材料,原則上所有已知的制造復(fù)合材料的方法均是合適的。由于復(fù)合材料各組分的特殊性質(zhì),一些混合方法是特別優(yōu)選的。因而,聚合物復(fù)合的常規(guī)方法,如用擠出機(jī)、篩漿機(jī)、捏合機(jī)或軋制機(jī)復(fù)合的方法是可能的。由于粘結(jié)基料各組分的熱和機(jī)械負(fù)荷在模塑前就已發(fā)生,用作粘結(jié)劑的醋酸纖維素不明顯受熱的影響的混合方法是特別有利的。就制造具有特定性能的預(yù)型件或制造型材,用溶液或分散液浸漬,或通過層壓或根據(jù)三明治或膜重疊方法將片狀組分膜和/或纖維卷材聯(lián)結(jié)的方法是特別適合的??紤]到根據(jù)本發(fā)明的可能的材料性能,尤其有利的是,醋酸纖維素以粉末或纖維形式加入到特定增強(qiáng)材料中,如通過在纖維混合裝置或用在不同卷材制造的方法之一的混合或分散方法。在梳理機(jī)上的機(jī)械卷材形成方法、空氣動(dòng)力卷材形成方法和水動(dòng)力卷材形成方法或造紙方法是特別合適的。在混合過程結(jié)束后,依所用方法的不同,得到具有不同性能的起始材料。例如,采用擠出機(jī)上復(fù)合或膜重疊方法,得到硬的固體產(chǎn)品。這些材料可以在各種情況下?;怨┥罴庸ぶ?,或直接制成板、型材或成品零部件。通過纖維混合或卷材形成過程,依所用方法,得到疏松的固體席材,該席材在各種情況下例如均可用于絕緣目的或制成半成品,或接著深加工制成所希望的產(chǎn)品。除可生物降解外,根據(jù)本發(fā)明的模塑制品另一個(gè)突出的優(yōu)點(diǎn)是,原則上,它們確實(shí)包含熱塑性塑料及具有由此帶來的別的優(yōu)點(diǎn),但熱塑性只在特定加工條件下才顯示出來。相反,在使用條件下產(chǎn)品實(shí)際上沒有熱塑性行為,因而在使用時(shí)具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性。根據(jù)本發(fā)明的粘結(jié)基料在特定加工條件下具有必須的良好模塑性能,尤其是模塑溫度和模塑壓力必須適應(yīng)組成的特殊要求。當(dāng)然,加工過程中材料的濕氣含量也是相關(guān)的。例如,起始材料中的總濕氣含量以起始混合物中所用醋酸纖維素量為準(zhǔn)必須為至少大約3wt.%。此量實(shí)際上可以大約20wt.%,通常在大約3~5wt.%范圍內(nèi)可以得到特別好的值??偟膩碚f,天然纖維素纖維或含天然纖維素的纖維已經(jīng)具有所需的濕氣含量以滿足混合過程中對(duì)總濕氣含量的要求。例如,在正常情況下,根據(jù)DIN50014,20℃、65%環(huán)境濕度下亞麻含有8~10%的水。醋酸纖維素也含有特定的平衡的濕氣含量,該含量是取代度、尤其是氣候條件的函數(shù)。通過在調(diào)整室中在合適的溫度和環(huán)境濕度下對(duì)起始材料(優(yōu)選已經(jīng)是混合形式的,如纖維卷材)調(diào)濕可以得到所希望的總濕氣含量。另外,通過向纖維卷材噴水可以使其在模塑前具有所需的濕氣含量。顯然,根據(jù)本發(fā)明的模塑制品由于其特殊的熱和機(jī)械性能可以用于許多用途。例如,尤其是用于汽車領(lǐng)域用作側(cè)面板或門鑲面板以及頂板,作為包裝材料、隔熱材料或家具部件。突出的是,根據(jù)本發(fā)明的模塑制品也可以制成不同類型的半成品,如卷材、席材、板材/片材和箔/膜。下面結(jié)合幾個(gè)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明加以解釋,表1~表3對(duì)本發(fā)明的重要特點(diǎn)列出了參考數(shù)值。實(shí)施例1~10使用如表1所示的DS值及具有表中給出的用量的醋酸纖維素纖維。直徑為3分特、切割長(zhǎng)度為10mm的亞麻纖維和切割長(zhǎng)度為5mm的醋酸纖維素纖維用濕式卷材設(shè)備制成纖維卷材。使用具有不同取代度[DS2.2(例1-5)和DS2.5(例6-10)]的兩種類型的醋酸纖維素。亞麻纖維的用量從15wt.%變到85wt.%。這些卷材在水壓機(jī)上模塑成多層以形成厚度大約為2.5mm的板材。壓制條件為260℃,1min,和120bar。模塑前卷材被調(diào)濕到總濕氣含量為大約4wt.%。機(jī)械性能列于表1。實(shí)施例11~15使用具有表2所列DS值的醋酸纖維素纖維和用量。所有壓制板纖維含量為50wt.%。表2也列出了所得模塑制品的機(jī)械性能。實(shí)施例13于實(shí)施例8相對(duì)應(yīng),但卷材不是在濕式設(shè)備上制造,而是使用卷材梳理機(jī)制造的,亞麻纖維和醋酸纖維素長(zhǎng)度為50mm。實(shí)施例14和15與實(shí)施例8相對(duì)應(yīng),使用黃麻和紙纖維(CMTP),而不是亞麻。對(duì)比實(shí)施例1和2為了對(duì)比,用能夠擠出澆塑的醋酸纖維素制造了醋酸纖維素壓制板(用Bioceta),其中使用了大量軟化劑,在濕式卷材裝置上制造,含有50%亞麻以及聚丙烯,根據(jù)膜重疊法模塑了具有多層亞麻卷材和PP膜的三明治結(jié)構(gòu)。亞麻份數(shù)為50wt.%。機(jī)械性能數(shù)據(jù)列于表2。所測(cè)維卡數(shù)據(jù)是使用下熱穩(wěn)定性的一個(gè)度量。實(shí)施例16~18使用具有如表3所列DS值的醋酸纖維素纖維和用量。根據(jù)DIN53933的土埋試驗(yàn),實(shí)施例16中的純醋酸纖維素壓制板和根據(jù)實(shí)施例17和實(shí)施例18含有50和75wt.%亞麻的壓制板在29℃潮濕土壤中埋藏45天。表中列出了機(jī)械性能的改變及重量損失。通過加入亞麻,重量損失增加。這意味著生物降解進(jìn)行得更快。實(shí)施例19對(duì)對(duì)比實(shí)施例1(CABioceta)、對(duì)比實(shí)施例2(聚丙烯)和根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例12的材料進(jìn)行動(dòng)態(tài)機(jī)械熱分析。在此測(cè)量中,一條狀樣品在一端被夾緊,可移動(dòng)的另一端用馬達(dá)以1Hz的頻率30um的振幅使其振動(dòng)。測(cè)量彎折樣品所要求的力并以tgδ記錄。測(cè)量過程中樣品暴露在以2℃/min恒定速率加熱的熱室中。隨著樣品的軟化,tgδ上升。在圖1中,畫出了tgδ隨溫度變化的曲線?;谶@些數(shù)據(jù),可以確定列于表4中的以℃表示的軟化點(diǎn)。測(cè)得根據(jù)本發(fā)明的材料在176℃具有最高軟化點(diǎn)溫度。所有表中,縮寫CA代表醋酸纖維素。</tables>表3埋藏試驗(yàn)(相對(duì)于起始值為100%的性能變化率基體DS為2.5的醋酸纖維素,經(jīng)受45天埋藏)</tables>表4DMTA測(cè)量</tables>說明各種性能是根據(jù)如下DIN規(guī)定測(cè)定的拉伸強(qiáng)度DIN53455拉伸彈性模量DIN53457撓曲強(qiáng)度DIN53452撓曲彈性模量DIN53457斷裂伸長(zhǎng)率DIN53455沖擊強(qiáng)度DIN5345權(quán)利要求1.一種含有基于醋酸纖維素為粘結(jié)劑的粘結(jié)基料和增強(qiáng)天然纖維素纖維或含天然纖維素的纖維的模塑制品,其特征在于,該醋酸纖維素的取代度(DS)為大約1.2~2.7,模塑制品的維卡溫度為至少約160℃,醋酸纖維素與天然纖維素纖維或含天然纖維素的纖維的重量比為大約10∶90~90∶10。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模塑制品,其特征在于,醋酸纖維素的取代度(DS)在大約1.8~2.6之間,尤其是在2.1~2.5之間。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的模塑制品,其特征在于,醋酸纖維素與天然纖維素纖維或含天然纖維素的纖維的重量比為大約15∶85~85∶15,尤其是大約25∶75~60∶40。4.根據(jù)前述權(quán)利要求中至少一項(xiàng)的模塑制品,其特征在于,其維卡溫度至少為大約170℃,尤其是大約180~200℃。5.根據(jù)前述權(quán)利要求中至少一項(xiàng)的模塑制品,其特征在于,醋酸纖維素的聚合度(DP)在大約140~270之間,尤其是在大約170~250之間。6.根據(jù)前述權(quán)利要求中至少一項(xiàng)的模塑制品,其特征在于,天然纖維素纖維或含天然纖維素的纖維的平均長(zhǎng)度為大約0.2到100mm、尤其是大約3到30mm,平均橫截面直徑為大約8到100μm、尤其是大約10到30μm。7.根據(jù)前述權(quán)利要求中至少一項(xiàng)的模塑制品,其特征在于,天然纖維素纖維或含天然纖維素的纖維以如下形式存在capoc,西沙爾麻,黃麻,亞麻,椰毛,洋麻,蕉麻,桑樹韌皮,大麻,青麻和/或棉纖維。8.根據(jù)前述權(quán)利要求中至少一項(xiàng)的模塑制品,其特征在于,它還包括礦物纖維。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的模塑制品,其特征在于,礦物纖維為碳酸鈣、硫酸鈣、二氧化硅和/或硅鋁酸鹽。10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的模塑制品,其特征在于,礦物纖維以大約5~50wt.%的量存在,尤其是大約10~20wt.%.11.根據(jù)前述權(quán)利要求中至少一項(xiàng)的模塑制品,其特征在于,包括染色劑。12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的模塑制品,其特征在于,染色劑是顏料,尤其是白顏料。13.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的模塑制品,其特征在于,染色劑的量為大約0.1~1wt.%。14.一種制造如權(quán)利要求1~13中任一項(xiàng)所述的模塑制品的方法,其特征在于,將醋酸纖維素與天然纖維素纖維或含天然纖維素的纖維以重量比為約90∶10~10∶90、尤其是15∶85~85∶15混合,總濕氣含量調(diào)節(jié)到相對(duì)于混合物中醋酸纖維素總量為至少約3wt.%,此混合物在溫度大約220~280℃、壓力大約30~150bar下模塑。15.如權(quán)利要求14所述的方法,其特征在于,起始材料在環(huán)境溫度下混合。16.如權(quán)利要求14或15所述的方法,其特征在于,模塑是在溫度大約240~270℃、壓力大約50~130bar下進(jìn)行。17.前述權(quán)利要求1~13中至少一項(xiàng)的模塑制品用作汽車內(nèi)部零件、其是用作車頂、側(cè)板,以及包裝材料,絕緣材料或家具部件的用途。全文摘要本發(fā)明描述了包含有基于醋酸纖維素為粘結(jié)劑的粘結(jié)基料和增強(qiáng)天然纖維素纖維或含天然纖維素的纖維的模塑制品,其特征在于,醋酸纖維素的取代度(DS)為大約1.2~2.7,模塑制品的維卡溫度為至少160℃,醋酸纖維素與天然纖維素纖維或含天然纖維素的纖維的重量比為大約10∶90~90∶10。這些模塑制品的制造是通過將醋酸纖維素與天然纖維素纖維或含天然纖維素的纖維以重量比為大約90∶10~10∶90、尤其是15∶85~85∶15混合,總濕氣含量調(diào)節(jié)到相對(duì)于混合物中醋酸纖維素總量至少大約3wt.%,此混合物在溫度大約220~280℃,壓力大約30~150bar下模塑。根據(jù)本發(fā)明的模塑制品能有利地用作汽車內(nèi)部零件,尤其是用作車頂及側(cè)板,以及包裝材料,絕緣材料或家具部件。文檔編號(hào)C08L1/02GK1154125SQ96190483公開日1997年7月9日申請(qǐng)日期1996年5月14日優(yōu)先權(quán)日1995年5月15日發(fā)明者T·卡斯特思,J·施特茲爾,R·科來爾,M·威德爾,M·圖巴切申請(qǐng)人:佛恩-帕沃林·羅迪阿公司
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