专利名称：可计量的纤维材料的制作方法
技术领域：
本申请涉及以可计量形式的纤维素木浆。
背景技术：
纤维素木浆纤维可以被用来作为许多材料的填料和/或增强材料和/或改性剂。 这需要能够对被添加到所述材料中的纤维量进行计量，以使在整个材料中的纤维量更均 勻。以塑料产业为例，填料和增强材料通常用来改善塑料的性质。添加这些材料可改 善诸如传导性，强度，模量值，缺口抗冲击性，密度，吸收性等性质。采用填料或增强材料的塑料材料或聚合物材料的部分列表包括聚烯烃，聚乙烯， 聚丙烯，聚氯乙烯，ABS，聚酰胺，这些的混合物，聚对苯二甲酸乙二醇酯，聚对苯二甲酸丁二 醇酯，聚对苯二甲酸丙二醇酯，乙烯_ 一氧化碳和苯乙烯共聚物共混物，例如苯乙烯/丙烯 腈和苯乙烯/马来酸酐热塑性聚合物，聚缩醛，丁酸纤维素酯，丙烯腈_ 丁二烯-苯乙烯，某 些甲基丙烯酸甲酯，和聚三氟氯乙烯。纤维材料被用来作为塑料的增强材料。玻璃纤维被用来作为塑料的增强组分。玻 璃纤维可以作为热固性塑料和热塑性塑料两者的增强材料。玻璃纤维用来赋予产品以机械 强度，尺寸稳定性和耐热性。但增加产品的密度和重量的玻璃纤维是花费高和造成磨蚀的， 会磨损加工设备。矿物纤维是用作填料的另一种材料且用于增强材料。它们也是致密的，且会增加 产品的重量。它们也造成磨蚀。纤维素木浆纤维就没有这些缺点。与玻璃纤维或矿物填料相比，纤维素木浆纤维 的密度相对较低。例如，与密度为2500kg/m3的E级玻璃纤维相比，纤维素木浆纤维的密度 大约为1500kg/m3。这样使产品具有相对较小的密度和重量。这在许多应用领域中是一个 重要的考虑因素，例如，汽车领域。纤维素木浆纤维不像玻璃纤维那样造成磨蚀，不会以玻 璃纤维或矿物填料那样的程度磨损加工设备。纤维素木浆纤维可作为热固性或热塑性材料中的增强材料和填料，比如在纤 维-水泥材料中的增强，可作为致密化改性剂与密度更大的物质相掺混，使掺混后的产品 具有较小的密度和重量，也与其他材料掺混，使它们具有更好的吸收性或更快的吸收速率。在上述每个应用中，都有必要了解加入的纤维的量以及纤维加入的均勻性。采用 简单并且统一的方式计量纤维素木浆纤维将是有利的。
图1是本发明一个实施方式的俯视图，图2是图1的实施方式的侧视图，图3是图1和图2的实施方式的等距视图，图4是本发明另一个实施方式的俯视图，和
图5是图4的实施方式的侧视图。
发明内容
本发明可以利用一些树种作为浆粕，纸板和纸纤维的来源。可以使用针叶树种和 阔叶树种，以及这些的混合物。这些也被称为软木和硬木。典型的软木树种包括各种云杉 (例如，西加云杉)，冷杉(花旗松)，各种铁杉(异叶铁杉)，北美落叶松，落叶松，各种松树 (南方松，白松，和加勒比松)，柏树和北美红杉或这些的混合物。典型的硬木树种有白蜡 树，杨树，美洲黑杨，椴木，桦木，山毛榉，栗树，胶树，榆树，桉树，槭树橡树，杨树和悬铃木或 这些的混合物。再生纤维素材料可用来作为纤维的原始材料。本发明可使用化学浆，机械 浆，热法机械浆和热法化学机械浆。可以使用硫酸盐法浆，亚硫酸盐法浆和碱法化学浆。这 些纤维可经漂白或未经漂白。本发明可使用未漂花旗松化学浆纤维。软木或硬木树种的使用可能部分依赖于纤维的理想长度。硬木或阔叶树种的纤维 长度为l_2mm。软木或针叶树种的纤维长度为3.5-7mm。花旗松，大冷杉，异叶铁杉，西部落 叶松，和南方松的纤维长度为4-6mm范围。制浆和漂白可能会由于纤维断裂而稍微降低纤 维的平均长度。在制浆中，木质材料在化学法或机械法中被分解成纤维。这些纤维可以任选地被 漂白。然后在浆池中将纤维与水掺混，形成浆料。该浆料然后进入流浆箱中并随后被置于 网上，脱水，干燥，形成浆板。添加剂可与浆池或流浆箱或两者中的纤维合并。材料也可以 在脱水和干燥之前、期间或之后被喷涂在该浆板上。传统意义上，在浆板或纸捆被粉碎或制浆后，纸浆以板、捆或纤维的形式添加到其 他材料中。纸浆具有可供选择的形式，如颗粒将是有利的，因为可以很好地在本领域已知的 计量装置中进行计量。本发明发现，纤维素木浆纤维可被制成颗粒形式，而且这些颗粒的形 状将决定纤维可进行计量和加工的速度和均勻性。供料时，具有六边形的颗粒比具有正方 形的颗粒更快，更均勻。在一个实施方式中，颗粒被放置在计量系统中。这些颗粒被放置在测定容量或重 量损失的体系，并被计量和传送到下一个加工步骤中。在一个实施方式中，单螺杆或双螺杆 供料机被用来计量和将颗粒传送到下一个加工步骤。下一个加工步骤将取决于与该颗粒混 合的材料的不同而异。这种材料可以是热固性或热塑性材料，水泥例如硅酸盐水泥的水性 溶液，或干燥材料例如粘土或肥土。在一些实施方式中，颗粒在混合之前或期间形成纤维、 纤维束或纤维和纤维束的混合物。在其他的实施方式中，在混合期间，颗粒可能实质上仍然 保持颗粒的形式。可利用纤维素木浆纤维的塑料或聚合物材料的部分列表包括聚烯烃，聚乙烯，聚 丙烯，聚氯乙烯，ABS，聚酰胺，这些的混合物，聚对苯二甲酸乙二醇酯，聚对苯二甲酸丁二醇 酯，聚对苯二甲酸丙二醇酯，乙烯-一氧化碳和苯乙烯共聚物共混物，如苯乙烯/丙烯腈和 苯乙烯/马来酸酐热塑性聚合物，聚缩醛，丁酸纤维素酯，丙烯腈_ 丁二烯-苯乙烯，某些甲 基丙烯酸甲酯，和聚三氟氯乙烯聚合物。所有可利用纤维素木浆纤维的热固性或热塑性材 料对于本领域技术人员来说都是已知的。纤维素木浆纤维可以是商业纤维素木浆，漂白纸板和纸的形式。这些材料通常以 成卷或成捆的形式输送。浆板，纸张或纸板(纤维板)的厚度是确定颗粒厚度的一个因素。该纤维板有两个相对的基本平行的面，这两个面之间的距离是颗粒的厚度。典型的纤维板 的厚度为0. l-4mm。在一些实施方案中，该厚度为0. 5_4mm。影响颗粒厚度的其他因素之一 是存在对纤维板的任何的预处理。因此，颗粒可比纤维板厚或也可比纤维板薄。该纤维板和颗粒的定量为12g/m2(gsm)-2000g/m2。在一个实施方式中，颗粒的 定量为600g/m2-1900g/m2。在另一个实施方式中，颗粒的定量为500g/m2-900g/m2。对 于在一个实施方式中，纸页的定量为70gsm-120gsm。在另一个实施例中，纸板的定量为 100gsm-350gsm。在另一个实施方式中，用于特殊用途的纤维板的定量为350gsm-500gsm。纸浆添加剂或预处理也会改变颗粒的特征。用解胶剂处理的浆所获得的颗粒比没 有用解胶剂处理的浆所获得的颗粒松散。松散的颗粒可能更容易分散在与它结合使用的材 料中。
具体实施例方式图1所示的一个实施方式中的颗粒为六边形。该六边形可以是从完全等边到完 全不对称的任何形状。如果不是等边的，则长轴为4-8毫米(mm)，短轴为2-5mm。六边形 的一些边可具有相同的长度，以及一些边或全部边都具有不同的长度。六边形的周边或周 长为12mm-30mm，颗粒顶面24或底面26的面积为12_32mm2。在一实施方式中，颗粒的厚度 为0. 1-1. 5mm,长度为4. 5-6. 5mm,宽度为3_4mm，以及一个面的面积为15_20mm2。在另一 个实施方式中，颗粒的厚度为l_4mm，长度为5-8mm，宽度为2. 5_5mm，以及一个面的面积为 12-20mm2。以下是六边形颗粒的两个实施例。在图1-3中，颗粒10为六边形，有两个长度相等的相对的边12和18，并且这两个 边的长度大于其他四个边14、16、20和22。如图中所示，其他四个边14、16、20和22的长度 可以相同，或者四个边可以长度不同，其中不相邻的两个边，如14和20，或14和22的长度 可以相同，另外两个不相邻的边，16和22，或16和20的长度可以相同，也可以不同。在每 个这些变体中，边12和边18的长度可以相同也可以不同。颗粒的边缘可能是尖锐的或是 圆弧形的。颗粒10的顶面24和底面26之间的距离为0. lmm-4mm。图4和图5所示的实施方式中，六边形的六个边各自具有不同的长度。所示的实 施方案是示例性的，各个边的长度顺序和长度大小都是可以变化的。上述颗粒的形状，大小和定量可以利用本领域已知的测量重量损失和容量供料系 统计量出来。纤维在颗粒中的排列方式可以与六边形的长轴平行或垂直，也可以是该两个方向 间的任一方向。六边形颗粒可以通过Henion切块机成形，但是可以用其他的方式生产六边形颗粒。六边形颗粒在很多方面优于正方形或长方形的颗粒。具有六边形周边的颗粒的生 产和计量比具有长方形或正方形周边的颗粒要快。在一个实施方式中，六边形颗粒的生产 速度是正方形颗粒生产速度的1. 6倍。举一个例子来说明六边形颗粒的优势，将哥伦布惠好Weyerhaeuser NR Company的MS纸浆厂提供的CF 405浆制成具有6. 14mm( 1/4英寸)长轴和3. 36mm( 1/8英 寸)短轴的六边形颗粒，3/32英寸(2. 38mm)的正方形颗粒和1/8英寸(3. 18mm)的正方形 颗粒。这些颗粒经过双螺杆和单螺杆供料机进行计量。在本领域常规操作的标准振动搅拌 被用来防止桥接。每次测试中对三种颗粒采用的转速范围是相同的。经过双螺杆供料机对 于六边形颗粒的供应量为1. 61磅/小时/每分钟转数，对于3/32”正方形颗粒为1. 16磅 /小时/每分钟转数，对于1/8”正方形颗粒为0. 905磅/小时/每分钟转数。经过单螺杆 该供料机对于六边形颗粒的供应量为1. 73磅/小时/每分钟转数，对于3/32”正方形颗粒 为0. 45磅/小时/每分钟转数，对于1/8”正方形颗粒为0. 65磅/小时/每分钟转数。
权利要求
纤维素木浆纤维颗粒，其具有两个相对的面和六边形周长，长轴长度为4 8毫米，宽度为2 5毫米，以及厚度为0.1 4毫米。
2.根据权利要求1所述的颗粒，其中所述木浆纤维是木浆板，纸板或纸页的形式。
3.根据权利要求1所述的颗粒，其中所述六边形为等边六边形。
4.根据权利要求1所述的颗粒，其中所述六边形的边具有不同的长度。
5.根据权利要求1所述的颗粒，其中所述六边形的两个相对的边具有相同的长度，且 这两个边的长度大于该六边形的其他边的长度。
6.根据权利要求1所述的颗粒，其具有12-2000g/mm2的定量。
7.根据权利要求1所述的颗粒，其中所述相对的面的每一个面的面积为12-30mm2。
8.根据权利要求1所述的颗粒，其中围绕所述六边形的周长为12-32mm。
9.将木浆纤维与材料掺混的方法，包括提供木浆纤维颗粒，其具有两个相对的面和六边形周长，长轴长度为4-8mm，宽度为 2-5mm,以及厚度为0. 1-4讓；对经过供料机至混合器的颗粒进行计量；在混合前或混合期间由颗粒形成纤维、纤维束或两者的混合物；将纤维、纤维束或两者的混合物与材料混合，形成纤维、纤维束或两者的混合物与材料 的掺混物。
10.根据权利要求9所述的方法，其中所述材料是热塑性树脂。
11.根据权利要求9所述的方法，其中所述材料是水泥。
12.根据权利要求9所述的方法，其中所述材料是热固性树脂。
13.将木浆纤维与材料掺混的方法，包括提供木浆纤维颗粒，其具有两个相对的面和六边形周长，长轴长度为4-8·，宽度为 2-5mm,以及厚度为0. l_4mm，对经过供料机至混合器的颗粒进行计量。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述材料是干燥成分，其松厚密度高于所述纤 维的松厚密度，以获得松厚密度低于该干燥成分的松厚密度的掺混物。
15.根据权利要求13所述的方法，其中所述材料是干燥成分，其松厚密度低于所述纤 维的松厚密度，以获得松厚密度高于该干燥成分的松厚密度的掺混物。
16.根据权利要求13所述的方法，其中所述材料是干燥成分，其吸收能力低于所述纤 维的吸收能力，以获得吸收能力高于该干燥成分的吸收能力的掺混物。
17.根据权利要求13所述的方法，其中所述材料是干燥成分，其吸收能力高于所述纤 维的吸收能力，以获得吸收能力低于该干燥成分的吸收能力的掺混物。
18.根据权利要求13所述的方法，其中所述材料是干燥成分，其吸收速率低于所述纤 维的吸收速率，以获得吸收速率高于该干燥成分的吸收速率的掺混物。
全文摘要
本发明公开了可计量的纤维材料。特别地，公开了具有顶面和底面以及六边形周长的纤维素木浆纤维颗粒，以及它的使用方法。
文档编号C08L101/00GK101906733SQ20101020727
公开日2010年12月8日 申请日期2010年6月1日 优先权日2009年6月8日
发明者克里斯托弗·A·曼恩, 哈尔沙德库玛·沙阿, 大卫·G·马什, 查尔斯·E·米勒, 罗伯特·T·哈米尔顿 申请人:韦尔豪泽Nr公司