专利名称：复合材料的制作方法
技术领域：
本发明涉及材料技术，并且涉及含有木质纤维和聚合物的挤出复合材料。该材料可以用于广泛的最终用途应用中，特别集中在装饰和建筑最终用途中。
背景技术：
不同种类的含有木质纤维和聚合物的挤出复合材料是已知的。这些复合材料尤其可以被用作建筑材料。CN101077916A描述了一种这样的材料。该材料由29-70重量％(w-% )的塑料、28-69重量％的木质纤维、1-2重量的交联剂和1-2重量％的偶联剂组成。所述塑料可以是聚乙烯，无毒聚氯乙烯，或聚丙烯。所述木质纤维可以是植物根部、树枝、树叶、树皮、花生壳、麦杆或锯末。发明概述现在，已经发明了如在独立权利要求中描述的复合材料、用于制备复合材料的方法以及复合材料的用途。本发明的一些优选实施方案在从属权利要求中提供。所述复合材料包含木质纤维材料和聚合物，并且它已通过挤出而制得。所述木质纤维材料是木节或树枝含量为至少10重量％的木质材料；或者树皮；或者其中已经吸收了通过提取(extract)木节、树枝或树皮获得的提取物质的木质材料。聚合物的量为所述复合材料的重量的5-25%。所述复合材料具有有利的性能，特别是高硬度、抗划伤性、抗弯强度、弹性模量，降低的吸湿性，以及改善的生物抗性。所述复合材料可以尤其为板状，并用作结构或家具材料。发明详述根据本发明的复合材料是由特别选择的木质纤维材料和聚合物的混合物挤出而得到的。木质纤维材料可以是木节或树枝含量为至少10重量％、优选为至少15重量％、最优选为至少25重量％的木质材料。所述木质材料优选为心材(heartwood)材料。它也优选为松木材料。备选地，木质纤维材料可以为树皮。备选地，木质材料也可以例如是其中已经吸收了通过提取木节、树枝或树皮而获得的提取物质的那些木质材料。该新的复合材料具有显著增加的表面硬度水平、抗划伤性和强度性能，较低的吸湿性，其导致改善的尺寸稳定性。它还具有改善的生物抗性(特别是针对真菌和昆虫)。当使用松木心材时，这种效果特别显著。还主张所述材料可以具有抗菌性，这是由于木质纤维中的防止细菌如大肠杆菌(E.coli)生长的天然提取物的浓度导致的。树皮作为来自木材工业的廉价副产物容易获得。而且在一些过程中，例如在机械木材工业中，心材和多木节材料已经与其它木质材料分离。在本发明中，使用X射线技术来选出具有高心材含量的材料和多木节材料，它们随后可以转化为适于挤出工艺的木质纤维。所述复合材料可以被挤出为例如板 状，并用作建筑材料、装饰材料、包装材料、运输材料或家具材料。所述板可以用作例如墙壁和天花板材料，特别是用在高硬度和抗划伤性是优点的地方。这些地方例如是学校、医院、办公室和工业建筑。复合材料也可用在例如混凝土模板中。可能的表面损伤可以容易地被修复。它们可以例如进行填补、机加工和涂漆。所述复合材料也可以与另一种材料组合，例如与实体木材组合。它可以在另一材料上形成挤出涂层。所述复合材料的表面可以是光滑的或有纹理的。板状复合材料的表面也可以被铣成不同的形状，例如波纹形。使用过的复合材料可以例如被回收、燃烧或放入常规废料处理系统中。木质纤维的量优选为60-90重量％、最优选为70-85重量％。可以特别是从软木，特别是从松木，获得所述纤维。所述纤维材料的粒度优选为至多5mm，更优选为0.5-3mm,且最优选为l-3mm。除了木质纤维材料之外，所述混合物如此含有聚合物。所述聚合物的量为5-25重量％，优选为10-17重量％。聚合物优选是热塑性的，但它也可以是热固性的。合适的聚合物是，例如，聚烯烃，如聚丙烯或聚乙烯，以及合适的生物高分子如淀粉或聚乳酸。所述复合材料还可以含有合适的添加剂，如增强所述纤维和聚合物之间的连接的偶联剂，润滑剂，填充剂，颜料，耐火化合物，或抗UV化合物。例如，纤维玻璃、滑石、碳酸钙、硼酸锌或三聚氰胺可以用作填充剂。填充剂的量为至多50重量％，优选为至多30重量％，更优选为至多20重量％。所述木质材料可以在挤出前用合适添加剂进行预先改性。所述复合材 料可以制备成使所述木质材料被碾碎至所需粒度，与聚合物粒子和可能的添加剂混合，且在聚合物熔化的温度下挤出。合适的温度可以为例如120-190°C。在挤出前，优选将所述混合物粒化。备选地，木节、树枝或树皮提取物被吸收到所需的木质材料中，并且由此获得的木质材料用于制备挤出混合物。
实施例在锤磨机中，将木质纤维材料碾碎成小粒子(0_5mm)。将碾碎的木质纤维材料与聚合物和偶联剂干混，任选地包括润滑剂和填充剂。使用双螺杆挤出机，在直接挤出下加工该掺混物。在进料至加料斗之后，通过利用范围在170°C至190°C的温度，使掺混物熔化并且进一步在挤出机中混合。取决于螺杆速率和使用的材料，工艺压力在50巴至100巴变化。最后所述材料通过模具挤出成板状轮廓20x125mm，并在冷却浴中冷却。从该复合材料轮廓中切割用于不同测试的样品。使用了以下木质纤维材料:-标准不合格的云杉纤维作为参照材料，其木节含量为标准的云杉含量(约1-4重
量％ )-多木节的松木心材，其木节含量高于10重量％-桦树皮-松树皮使用了以下聚合物:聚丙烯(PP)(得自Ineos)聚乳酸(PLA)(得自Natureworks)
淀粉(得自Biopolymer technologies 的 MOlO2IHP)。使用了以下填充剂:纤维玻璃滑石碳酸钙硼酸锌三聚氰胺Mel F40 (得自 Ecochem)三水合铝(ATH)。使用马来酸酐接枝聚丙烯(MAPP)作为偶联剂，和Struktol TPffl 13 (得自Struktol)作为润滑剂。基本上，在含有聚丙烯(PP)或淀粉的材料下，使用170°C ;且对于含有聚乳酸(PLA)的材料，使用190°C。实施例复合材料制备在表I中给出以下实施例配方:表1.
权利要求
1.含有木质纤维材料和聚合物的挤出复合材料，其特征在于，所述木质纤维材料是木节或树枝含量为至少10重量％的木质材料；或者树皮；或者其中已经吸收了通过提取木节、树枝或树皮获得的提取物质的木质材料，并且所述聚合物的量为所述复合材料的重量的 5-25% O
2.根据权利要求1的复合材料，其中所述木质纤维材料是木节或树枝含量为至少20重量％的心材材料；或者桦树皮。
3.根据权利要求1或2的复合材料，其中所述心材材料是松木材料。
4.根据权利要求1至3中任一项的复合材料，其中所述聚合物是聚烯烃或生物高分子。
5.用于制备复合材料的方法，在所述方法中，将木质纤维材料和聚合物混合并挤出为实心复合材料，其特征在于，所述木质纤维材料是木节或树枝含量为至少10重量％的木质材料；或者树皮；或者其中已经吸收了通过提取木节、树枝或树皮获得的提取物质的木质材料，并且所述聚合物的量为所述复合材料的重量的5-25%。
6.根据权利要求1-4中任一项的复合材料或者根据权利要求5制备的复合材料作为建筑材料、装饰材料、包 装材料、运输材料或家具材料的用途。
全文摘要
本发明涉及含有木质纤维材料和聚合物的挤出复合材料。所述木质纤维材料是木节或树枝含量为至少10重量％的木质材料；或者树皮；或者其中已经吸收了通过提取木节、树枝或树皮获得的提取物质的木质材料。所述聚合物的量为所述复合材料的重量的5-25％。所述复合材料具有高的硬度以及降低的吸湿性和溶胀性。所述复合材料可以用作建筑材料。
文档编号B27N3/28GK103228411SQ201180045187
公开日2013年7月31日 申请日期2011年9月19日 优先权日2010年9月21日
发明者扬内·平内宁, 马蒂·米吕莱宁, 邓肯·迈厄斯, 约科·西伦 申请人:斯道拉恩索木制品公司