專利名稱:可計量的纖維材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本申請涉及以可計量形式的纖維素木漿。
背景技術(shù):
纖維素木漿纖維可以被用來作為許多材料的填料和/或增強材料和/或改性劑。 這需要能夠?qū)Ρ惶砑拥剿霾牧现械睦w維量進行計量,以使在整個材料中的纖維量更均 勻。以塑料產(chǎn)業(yè)為例,填料和增強材料通常用來改善塑料的性質(zhì)。添加這些材料可改 善諸如傳導(dǎo)性,強度,模量值,缺口抗沖擊性,密度,吸收性等性質(zhì)。采用填料或增強材料的塑料材料或聚合物材料的部分列表包括聚烯烴,聚乙烯, 聚丙烯,聚氯乙烯,ABS,聚酰胺,這些的混合物,聚對苯二甲酸乙二醇酯,聚對苯二甲酸丁二 醇酯,聚對苯二甲酸丙二醇酯,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/馬來酸酐熱塑性聚合物,聚縮醛,丁酸纖維素酯,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。纖維材料被用來作為塑料的增強材料。玻璃纖維被用來作為塑料的增強組分。玻 璃纖維可以作為熱固性塑料和熱塑性塑料兩者的增強材料。玻璃纖維用來賦予產(chǎn)品以機械 強度,尺寸穩(wěn)定性和耐熱性。但增加產(chǎn)品的密度和重量的玻璃纖維是花費高和造成磨蝕的, 會磨損加工設(shè)備。礦物纖維是用作填料的另一種材料且用于增強材料。它們也是致密的,且會增加 產(chǎn)品的重量。它們也造成磨蝕。纖維素木漿纖維就沒有這些缺點。與玻璃纖維或礦物填料相比,纖維素木漿纖維 的密度相對較低。例如,與密度為2500kg/m3的E級玻璃纖維相比,纖維素木漿纖維的密度 大約為1500kg/m3。這樣使產(chǎn)品具有相對較小的密度和重量。這在許多應(yīng)用領(lǐng)域中是一個 重要的考慮因素,例如,汽車領(lǐng)域。纖維素木漿纖維不像玻璃纖維那樣造成磨蝕,不會以玻 璃纖維或礦物填料那樣的程度磨損加工設(shè)備。纖維素木漿纖維可作為熱固性或熱塑性材料中的增強材料和填料,比如在纖 維-水泥材料中的增強,可作為致密化改性劑與密度更大的物質(zhì)相摻混,使摻混后的產(chǎn)品 具有較小的密度和重量,也與其他材料摻混,使它們具有更好的吸收性或更快的吸收速率。在上述每個應(yīng)用中,都有必要了解加入的纖維的量以及纖維加入的均勻性。采用 簡單并且統(tǒng)一的方式計量纖維素木漿纖維將是有利的。
圖1是本發(fā)明一個實施方式的俯視圖,圖2是圖1的實施方式的側(cè)視圖,圖3是圖1和圖2的實施方式的等距視圖,圖4是本發(fā)明另一個實施方式的俯視圖,和
圖5是圖4的實施方式的側(cè)視圖。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明可以利用一些樹種作為漿粕,紙板和紙纖維的來源??梢允褂冕樔~樹種和 闊葉樹種,以及這些的混合物。這些也被稱為軟木和硬木。典型的軟木樹種包括各種云杉 (例如,西加云杉),冷杉(花旗松),各種鐵杉(異葉鐵杉),北美落葉松,落葉松,各種松樹 (南方松,白松,和加勒比松),柏樹和北美紅杉或這些的混合物。典型的硬木樹種有白蠟 樹,楊樹,美洲黑楊,椴木,樺木,山毛櫸,栗樹,膠樹,榆樹,桉樹,槭樹橡樹,楊樹和懸鈴木或 這些的混合物。再生纖維素材料可用來作為纖維的原始材料。本發(fā)明可使用化學(xué)漿,機械 漿,熱法機械漿和熱法化學(xué)機械漿??梢允褂昧蛩猁}法漿,亞硫酸鹽法漿和堿法化學(xué)漿。這 些纖維可經(jīng)漂白或未經(jīng)漂白。本發(fā)明可使用未漂花旗松化學(xué)漿纖維。軟木或硬木樹種的使用可能部分依賴于纖維的理想長度。硬木或闊葉樹種的纖維 長度為l_2mm。軟木或針葉樹種的纖維長度為3.5-7mm?;ㄆ焖桑罄渖?,異葉鐵杉,西部落 葉松,和南方松的纖維長度為4-6mm范圍。制漿和漂白可能會由于纖維斷裂而稍微降低纖 維的平均長度。在制漿中,木質(zhì)材料在化學(xué)法或機械法中被分解成纖維。這些纖維可以任選地被 漂白。然后在漿池中將纖維與水摻混,形成漿料。該漿料然后進入流漿箱中并隨后被置于 網(wǎng)上,脫水,干燥,形成漿板。添加劑可與漿池或流漿箱或兩者中的纖維合并。材料也可以 在脫水和干燥之前、期間或之后被噴涂在該漿板上。傳統(tǒng)意義上,在漿板或紙捆被粉碎或制漿后,紙漿以板、捆或纖維的形式添加到其 他材料中。紙漿具有可供選擇的形式,如顆粒將是有利的,因為可以很好地在本領(lǐng)域已知的 計量裝置中進行計量。本發(fā)明發(fā)現(xiàn),纖維素木漿纖維可被制成顆粒形式,而且這些顆粒的形 狀將決定纖維可進行計量和加工的速度和均勻性。供料時,具有六邊形的顆粒比具有正方 形的顆粒更快,更均勻。在一個實施方式中,顆粒被放置在計量系統(tǒng)中。這些顆粒被放置在測定容量或重 量損失的體系,并被計量和傳送到下一個加工步驟中。在一個實施方式中,單螺桿或雙螺桿 供料機被用來計量和將顆粒傳送到下一個加工步驟。下一個加工步驟將取決于與該顆粒混 合的材料的不同而異。這種材料可以是熱固性或熱塑性材料,水泥例如硅酸鹽水泥的水性 溶液,或干燥材料例如粘土或肥土。在一些實施方式中,顆粒在混合之前或期間形成纖維、 纖維束或纖維和纖維束的混合物。在其他的實施方式中,在混合期間,顆粒可能實質(zhì)上仍然 保持顆粒的形式。可利用纖維素木漿纖維的塑料或聚合物材料的部分列表包括聚烯烴,聚乙烯,聚 丙烯,聚氯乙烯,ABS,聚酰胺,這些的混合物,聚對苯二甲酸乙二醇酯,聚對苯二甲酸丁二醇 酯,聚對苯二甲酸丙二醇酯,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/馬來酸酐熱塑性聚合物,聚縮醛,丁酸纖維素酯,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。所有可利用纖維素木漿纖維的熱固性或熱塑性材 料對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說都是已知的。纖維素木漿纖維可以是商業(yè)纖維素木漿,漂白紙板和紙的形式。這些材料通常以 成卷或成捆的形式輸送。漿板,紙張或紙板(纖維板)的厚度是確定顆粒厚度的一個因素。該纖維板有兩個相對的基本平行的面,這兩個面之間的距離是顆粒的厚度。典型的纖維板 的厚度為0. l-4mm。在一些實施方案中,該厚度為0. 5_4mm。影響顆粒厚度的其他因素之一 是存在對纖維板的任何的預(yù)處理。因此,顆??杀壤w維板厚或也可比纖維板薄。該纖維板和顆粒的定量為12g/m2(gsm)-2000g/m2。在一個實施方式中,顆粒的 定量為600g/m2-1900g/m2。在另一個實施方式中,顆粒的定量為500g/m2-900g/m2。對 于在一個實施方式中,紙頁的定量為70gsm-120gsm。在另一個實施例中,紙板的定量為 100gsm-350gsm。在另一個實施方式中,用于特殊用途的纖維板的定量為350gsm-500gsm。紙漿添加劑或預(yù)處理也會改變顆粒的特征。用解膠劑處理的漿所獲得的顆粒比沒 有用解膠劑處理的漿所獲得的顆粒松散。松散的顆??赡芨菀追稚⒃谂c它結(jié)合使用的材 料中。
具體實施例方式圖1所示的一個實施方式中的顆粒為六邊形。該六邊形可以是從完全等邊到完 全不對稱的任何形狀。如果不是等邊的,則長軸為4-8毫米(mm),短軸為2-5mm。六邊形 的一些邊可具有相同的長度,以及一些邊或全部邊都具有不同的長度。六邊形的周邊或周 長為12mm-30mm,顆粒頂面24或底面26的面積為12_32mm2。在一實施方式中,顆粒的厚度 為0. 1-1. 5mm,長度為4. 5-6. 5mm,寬度為3_4mm,以及一個面的面積為15_20mm2。在另一 個實施方式中,顆粒的厚度為l_4mm,長度為5-8mm,寬度為2. 5_5mm,以及一個面的面積為 12-20mm2。以下是六邊形顆粒的兩個實施例。在圖1-3中,顆粒10為六邊形,有兩個長度相等的相對的邊12和18,并且這兩個 邊的長度大于其他四個邊14、16、20和22。如圖中所示,其他四個邊14、16、20和22的長度 可以相同,或者四個邊可以長度不同,其中不相鄰的兩個邊,如14和20,或14和22的長度 可以相同,另外兩個不相鄰的邊,16和22,或16和20的長度可以相同,也可以不同。在每 個這些變體中,邊12和邊18的長度可以相同也可以不同。顆粒的邊緣可能是尖銳的或是 圓弧形的。顆粒10的頂面24和底面26之間的距離為0. lmm-4mm。圖4和圖5所示的實施方式中,六邊形的六個邊各自具有不同的長度。所示的實 施方案是示例性的,各個邊的長度順序和長度大小都是可以變化的。上述顆粒的形狀,大小和定量可以利用本領(lǐng)域已知的測量重量損失和容量供料系 統(tǒng)計量出來。纖維在顆粒中的排列方式可以與六邊形的長軸平行或垂直,也可以是該兩個方向 間的任一方向。六邊形顆粒可以通過Henion切塊機成形,但是可以用其他的方式生產(chǎn)六邊形顆粒。六邊形顆粒在很多方面優(yōu)于正方形或長方形的顆粒。具有六邊形周邊的顆粒的生 產(chǎn)和計量比具有長方形或正方形周邊的顆粒要快。在一個實施方式中,六邊形顆粒的生產(chǎn) 速度是正方形顆粒生產(chǎn)速度的1. 6倍。舉一個例子來說明六邊形顆粒的優(yōu)勢,將哥倫布惠好Weyerhaeuser NR Company的MS紙漿廠提供的CF 405漿制成具有6. 14mm( 1/4英寸)長軸和3. 36mm( 1/8英 寸)短軸的六邊形顆粒,3/32英寸(2. 38mm)的正方形顆粒和1/8英寸(3. 18mm)的正方形 顆粒。這些顆粒經(jīng)過雙螺桿和單螺桿供料機進行計量。在本領(lǐng)域常規(guī)操作的標(biāo)準振動攪拌 被用來防止橋接。每次測試中對三種顆粒采用的轉(zhuǎn)速范圍是相同的。經(jīng)過雙螺桿供料機對 于六邊形顆粒的供應(yīng)量為1. 61磅/小時/每分鐘轉(zhuǎn)數(shù),對于3/32”正方形顆粒為1. 16磅 /小時/每分鐘轉(zhuǎn)數(shù),對于1/8”正方形顆粒為0. 905磅/小時/每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)。經(jīng)過單螺桿 該供料機對于六邊形顆粒的供應(yīng)量為1. 73磅/小時/每分鐘轉(zhuǎn)數(shù),對于3/32”正方形顆粒 為0. 45磅/小時/每分鐘轉(zhuǎn)數(shù),對于1/8”正方形顆粒為0. 65磅/小時/每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)。
權(quán)利要求
纖維素木漿纖維顆粒,其具有兩個相對的面和六邊形周長,長軸長度為4 8毫米,寬度為2 5毫米,以及厚度為0.1 4毫米。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顆粒,其中所述木漿纖維是木漿板,紙板或紙頁的形式。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顆粒,其中所述六邊形為等邊六邊形。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顆粒,其中所述六邊形的邊具有不同的長度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顆粒,其中所述六邊形的兩個相對的邊具有相同的長度,且 這兩個邊的長度大于該六邊形的其他邊的長度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顆粒,其具有12-2000g/mm2的定量。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顆粒,其中所述相對的面的每一個面的面積為12-30mm2。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顆粒,其中圍繞所述六邊形的周長為12-32mm。
9.將木漿纖維與材料摻混的方法,包括提供木漿纖維顆粒,其具有兩個相對的面和六邊形周長,長軸長度為4-8mm,寬度為 2-5mm,以及厚度為0. 1-4讓;對經(jīng)過供料機至混合器的顆粒進行計量;在混合前或混合期間由顆粒形成纖維、纖維束或兩者的混合物;將纖維、纖維束或兩者的混合物與材料混合,形成纖維、纖維束或兩者的混合物與材料 的摻混物。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法,其中所述材料是熱塑性樹脂。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法,其中所述材料是水泥。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法,其中所述材料是熱固性樹脂。
13.將木漿纖維與材料摻混的方法,包括提供木漿纖維顆粒,其具有兩個相對的面和六邊形周長,長軸長度為4-8·,寬度為 2-5mm,以及厚度為0. l_4mm,對經(jīng)過供料機至混合器的顆粒進行計量。
14.根據(jù)權(quán)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纖 維的松厚密度,以獲得松厚密度低于該干燥成分的松厚密度的摻混物。
15.根據(jù)權(quán)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纖 維的松厚密度,以獲得松厚密度高于該干燥成分的松厚密度的摻混物。
16.根據(jù)權(quán)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纖 維的吸收能力,以獲得吸收能力高于該干燥成分的吸收能力的摻混物。
17.根據(jù)權(quán)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纖 維的吸收能力,以獲得吸收能力低于該干燥成分的吸收能力的摻混物。
18.根據(jù)權(quán)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纖 維的吸收速率,以獲得吸收速率高于該干燥成分的吸收速率的摻混物。
全文摘要
本發(fā)明公開了可計量的纖維材料。特別地,公開了具有頂面和底面以及六邊形周長的纖維素木漿纖維顆粒,以及它的使用方法。
文檔編號C08L101/00GK101906733SQ20101020727
公開日2010年12月8日 申請日期2010年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月8日
發(fā)明者克里斯托弗·A·曼恩, 哈爾沙德庫瑪·沙阿, 大衛(wèi)·G·馬什, 查爾斯·E·米勒, 羅伯特·T·哈米爾頓 申請人:韋爾豪澤Nr公司