專利名稱：木質(zhì)模制品和木質(zhì)模制品的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及木質(zhì)模制品及其制造方法，在所述木質(zhì)模制品中，用樹脂將洋麻纖維粘合在一起。更具體來說，本發(fā)明涉及木質(zhì)模制品及其制造方法，在所述木質(zhì)模制品中，用熱塑性樹脂將洋麻纖維粘合在一起。
背景技術(shù)：
板材之類的一些模制品是人們已知的。一種已知的模制品是通過使用可生物降解的熱塑性樹脂(例如乙酰纖維素基樹脂、化學(xué)變性淀粉基樹脂或脂族聚酯基樹脂(例如參見專利文獻(xiàn)1))將洋麻纖維之類的木質(zhì)材料粘合起來而形成的。可生物降解的樹脂具有能夠減少石油資源消耗的優(yōu)點(diǎn)。具體來說，由于聚乳酸可以通過生物合成大規(guī)模地制備，因此已經(jīng)開發(fā)出了使用聚乳酸的方法。
專利文獻(xiàn)1JP 2003-55871 A發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明將要解決的問題同時，洋麻纖維具有高吸水性和溶脹性。因此，當(dāng)包含洋麻纖維的模制品暴露于高濕度的環(huán)境時，可能會由于洋麻纖維的溶脹而使得模制品厚度增大。模制品的彎曲強(qiáng)度或其他諸如此類的性質(zhì)也可能會降低。具體來說，當(dāng)暴露于高溫和高濕度環(huán)境的時候，包含可生物降解樹脂作為粘合樹脂或粘合劑的模制品要比包含其他樹脂作為粘合劑的模制品更容易降解。人們認(rèn)為，這種高可降解性是由于受到洋麻纖維吸收的水分促進(jìn)的水解造成的。另外，在使用聚乳酸基樹脂之類的聚酯作為粘合劑的模制品中，模制品在暴露于高溫和高濕度環(huán)境時會發(fā)生顯著的降解。人們認(rèn)為這種顯著的可降解性是由于聚酯對洋麻纖維的親合性減弱而造成的。為了提高這種模制品對濕氣的耐久性(即耐濕性)，可以增大模制品中的粘合劑樹脂的加入比。但是由于這種方法會增大模制品的重量，還會增加模制品的制造成本，因此是不希望采用的方法。
因此，本發(fā)明的一個目的是提供包含洋麻纖維的模制品的制造方法，所述模制品的耐濕性獲得提高，而且粘合劑樹脂的加入比沒有顯著增大。本發(fā)明的另一個目的是提供包含洋麻纖維的模制品，所述模制品的耐濕性獲得提高，而且粘合劑樹脂的加入比沒有顯著增大。
解決問題的方法為達(dá)到上述目的，本發(fā)明一個方面是提供包含洋麻纖維和聚乳酸的模制品，所述模制品的表觀密度不大于0.7克/厘米3，所述模制品在溫度50℃、相對濕度95％的環(huán)境下暴露1200小時之后，其彎曲強(qiáng)度不小于模制品暴露前彎曲強(qiáng)度的60％。該模制品重量較輕，而且耐濕性增強(qiáng)。
本發(fā)明另一個方面是提供制造模制品的方法，該方法包括對模制前材料進(jìn)行壓制的步驟，所述模制前材料是通過將聚乳酸基脂族聚酯和相容性共聚物分散入洋麻纖維而制得的。所述相容性共聚物包含第一可聚合單體和第二可聚合單體作為原料。所述壓制步驟在能夠使得所述聚乳酸基脂族聚酯變?yōu)檐浕癄顟B(tài)或熔融態(tài)的溫度下進(jìn)行。該方法的特征是，所述第一可聚合單體具有可聚合的雙鍵部分和親水基團(tuán)，所述第二可聚合單體具有可聚合雙鍵部分和環(huán)氧基團(tuán)。根據(jù)該方法，所述相容性共聚物由于源自所述第一可聚合單體的親水基團(tuán)而對洋麻纖維具有親合性。由于源自第二可聚合單體的環(huán)氧基團(tuán)，所述相容性共聚物還對聚乳酸基脂族聚酯具有親合性。因此，在壓制步驟中，相容性共聚物與洋麻纖維和聚乳酸基脂族聚酯都充分結(jié)合，從而增大了洋麻纖維和聚乳酸基脂族聚酯之間的粘合強(qiáng)度。另外，在不低于所述聚乳酸基脂族聚酯熔點(diǎn)的溫度下，所述相容性共聚物可以在水分或其他諸如此類的組分的影響下與聚乳酸基脂族聚酯適當(dāng)?shù)亟Y(jié)合。這種結(jié)合會增大聚乳酸基脂族聚酯的分子量或提供三維結(jié)構(gòu)。因此，可以在不需提高粘合劑樹脂加入比的前提下提高所得模制品的耐濕性。
在所述方法的優(yōu)選實(shí)施方式中，第一可聚合單體包含環(huán)氧烷(alkyleneoxide)基作為親水基團(tuán)。根據(jù)該方法，第一可聚合單體的親水基團(tuán)不會促進(jìn)聚乳酸基脂族聚酯的水解。因此，在制得的模制品中，高分子量的聚乳酸基脂族聚酯可以可靠地保持在其中。
在所述方法的另一優(yōu)選實(shí)施方式中，所述第一可聚合單體和第二可聚合單體重量之和與聚乳酸基脂族聚酯的重量比為0.1-10重量％。根據(jù)該方法，可以可靠地保持洋麻纖維和聚乳酸基脂族聚酯所提供的性質(zhì)，同時抑制由于第一和第二可聚合單體造成的模制品增重。因此，在制得的模制品中，洋麻纖維和乳酸基脂族聚酯之間的粘合強(qiáng)度增大，耐濕性獲得提高。
在所述方法的另一優(yōu)選實(shí)施方式中，所述第一可聚合單體是甲氧基聚乙二醇單(甲基(meta))丙烯酸酯，所述第二可聚合單體是(甲基)丙烯酸縮水甘油酯。根據(jù)該方法，所述可聚合單體可具有以下兩個極佳的性質(zhì)，即可聚合性，以及與洋麻纖維和聚乳酸基脂族聚酯的粘合性。因此，可以可靠地提高洋麻纖維和聚乳酸基脂族聚酯之間的粘合強(qiáng)度。
在所述方法的另一優(yōu)選實(shí)施方式中，該方法還包括對洋麻纖維施用所述聚乳酸基脂族聚酯和相容性共聚物的水分散體，從而形成模制前材料的步驟。根據(jù)該方法，可以在分散的條件下，很容易地以所需的比例對洋麻纖維施用聚乳酸基樹脂以及第一和第二可聚合單體。
在所述方法的另一優(yōu)選實(shí)施方式中，該方法包括將洋麻纖維與粘合劑纖維混合，從而形成模制前材料的步驟，所述粘合劑纖維包含聚乳酸基脂族聚酯和相容性共聚物。根據(jù)該方法，可以在一定的條件下使得第一和第二可聚合單體分散在所述洋麻纖維中，在所述條件下，這些單體與聚乳酸基脂族聚酯更緊密地接觸。因此，這些單體可以有效地定位在洋麻纖維與聚乳酸基脂族聚酯之間，以增大洋麻纖維和聚乳酸基脂族聚酯之間的粘合強(qiáng)度。
本發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明，可以制得模制品，該模制品的增重受到抑制，可以在高濕度環(huán)境下使用。
附圖簡述

圖1是顯示實(shí)施例1-3和比較例1-4的彎曲強(qiáng)度隨時間變化的折線圖。
本發(fā)明最佳實(shí)施方式下文中將描述本發(fā)明的最佳實(shí)施方式。通過本發(fā)明制造的木質(zhì)模制品通常是(但不限于)由一個或多個層組成的板材，該板材適用于彎曲模制或拉伸模制。所述木質(zhì)模制品優(yōu)選用于(但不限于)構(gòu)成車輛、建筑物、船只等內(nèi)表面的部件，即內(nèi)墻壁材料、地板材料、天花板材料、家具的表面覆蓋材料或其他諸如此類的材料。在車輛中，木質(zhì)模制品可用作所謂的車輛內(nèi)部部件，例如門飾材、裝置面板、梁柱覆蓋面或其他這樣的部件。
在下文中將描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式制造模制品的方法。所述模制品是通過將包含洋麻纖維、作為粘合劑的聚乳酸基脂族聚酯和相容性共聚物的模制前材料加熱至不低于所述聚乳酸基脂族聚酯的熔點(diǎn)的溫度之后，對其進(jìn)行擠壓模塑而制得的。
所述洋麻纖維是從屬于植物界錦葵科的一年生草本植物洋麻的韌皮收集的纖維。洋麻纖維的纖維長度優(yōu)選可不小于30毫米，更優(yōu)選從不小于30毫米至不大于50毫米。另外，洋麻纖維的直徑可優(yōu)選不大于1.0毫米，更優(yōu)選不大于0.1毫米。當(dāng)纖維長度小于30毫米時，可能彎曲性質(zhì)不會增大。另外，當(dāng)直徑大于1.0毫米時，彎曲性質(zhì)可能會減低。另外，根據(jù)纖維生產(chǎn)方法，也可包含尺寸在上述范圍以外的纖維。優(yōu)選的是，所述不合適的纖維的含量不超過3％。
所述洋麻纖維可任選地通過已知的機(jī)械或化學(xué)纖維分離法制得。較佳的是，所述洋麻纖維可以是通過已知的制漿法或微生物處理進(jìn)行化學(xué)纖維分離而制得的。在通過化學(xué)纖維分離的纖維中，從纖維中至少部分地除去非纖維組分，例如木質(zhì)素和半纖維素。因此，該化學(xué)纖維分離的纖維具有撓性，使得模制品可以由于纖維伸長或其他這樣的機(jī)理具有足夠的彎曲強(qiáng)度。
模制品中洋麻纖維的含量為(但不限于)例如從不小于50重量％至不大于90重量％。當(dāng)洋麻纖維含量小于50重量％時，粘合劑樹脂的量增加，從而增大了模制品的重量，提高了模制品的生產(chǎn)成本。相反地，當(dāng)洋麻纖維含量大于90重量％時，粘合劑樹脂將不再具有充分的結(jié)合性能，從而降低模制品的強(qiáng)度，使得纖維脫膠。較佳的是，模制品中的洋麻纖維含量從不小于50重量％至不大于70重量％。
洋麻纖維可通過以下方法制得首先采用生物降解或制漿對洋麻進(jìn)行纖維分離，然后使用渦輪式進(jìn)料器或其他諸如此類的裝置對纖維分離后的洋麻進(jìn)行疏松化。所述洋麻纖維可以預(yù)先通過纏結(jié)、預(yù)成形或其他諸如此類的方法進(jìn)行處理，使其具有所需的形狀。洋麻纖維還可以所需的量聚集。例如，可以通過梳理、起絨、充氣或其他諸如此類的方法使洋麻纖維聚集，從而形成網(wǎng)狀物。另外，可以通過針穿孔或其他諸如此類的方法將網(wǎng)狀物互相結(jié)合起來，使其具有所需形狀。或者當(dāng)所用的粘合劑樹脂為纖維狀形式的時候(這將在下文中進(jìn)行描述)，可以通過預(yù)成形步驟很容易地將洋麻纖維互相粘合起來。較佳的是，將洋麻纖維預(yù)成形制成所需的形狀，例如墊狀和厚板狀，然后對其進(jìn)行擠壓成形。更佳的是，通過針穿孔將預(yù)成形的洋麻纖維互相結(jié)合起來。
作為粘合劑樹脂的聚乳酸基脂族聚酯的例子可包括以下物質(zhì)的聚合物或共聚物含氧酸，例如乳酸、馬來酸和葡糖酸；以及二元酸聚酯，例如琥珀酸聚丁二酯、琥珀酸聚乙二酯和己二酸聚丁二酯。更佳的是，粘合劑樹脂的例子可包括聚乳酸；羥基羧酸基脂族聚酯，例如聚乳酸和任意其他羥基羧酸的共聚物；聚己內(nèi)酯；己內(nèi)酯和任意其他羥基羧酸的共聚物以及聚-3-羥基丙酸酯。
可優(yōu)選盡可能減少粘合劑樹脂相對于洋麻纖維的加入比。減小粘合劑樹脂的加入比可降低制得的模制品的重量，降低由于粘合劑樹脂造成的成本。然而，如果粘合劑樹脂組分的含量過度減少，洋麻纖維之間的粘合力可能會降低，一部分洋麻纖維可能不會粘合。因此模制品的強(qiáng)度可能會降低，洋麻纖維可能會脫粘。另外，這樣過度地減少粘合劑樹脂的量可能會降低對洋麻纖維由于吸水產(chǎn)生的溶脹作用力的抵抗力，使得模制品在暴露于高濕度環(huán)境時會很容易地降解。因此，模制前材料中的粘合劑樹脂的含量可優(yōu)選為不小于10重量％至不大于50重量％，更優(yōu)選其含量不小于30重量％至不大于50重量％。更優(yōu)選該含量可提供足夠的粘合，而且可抑制模制品的增重。
可通過已知的方法將粘合劑樹脂分散在洋麻纖維中。例如，可通過已知的方法使粘合劑樹脂形成纖維。可以在對洋麻纖維進(jìn)行纖維脫離的時候，將形成纖維的粘合劑樹脂加入洋麻纖維中，并與洋麻纖維混合。因此，可通過將與粘合劑樹脂相混合的洋麻纖維制成網(wǎng)狀物，在使粘合劑樹脂能夠軟化的溫度下與網(wǎng)狀物結(jié)合或?qū)W(wǎng)狀物進(jìn)行壓制，制得其中均勻分散著粘合劑樹脂的模制前材料。
或者可以將粘合劑樹脂溶解或分散在有機(jī)溶劑或水中，以制備流體?？蓪⒃摿黧w施加到洋麻纖維上，從而將粘合劑樹脂施加到洋麻纖維中。所述溶劑或分散體介質(zhì)可優(yōu)選為水，這是由于水不會在由于干燥而蒸發(fā)的時候使工作環(huán)境惡化。所述聚乳酸基脂族聚酯通常不溶于水。因此，可使用有機(jī)溶劑來制備粘合劑樹脂的溶劑，可使用水來制備粘合劑樹脂的分散液。例如，將聚乳酸基脂族聚酯溶解在有機(jī)溶劑中。然后，將溶解的乳酸基脂族聚酯加入包含分散劑的水中，并進(jìn)行攪拌以除去溶劑，從而制得聚乳酸基脂族聚酯的水分散體?；蛘呖梢酝瑫r對混合物進(jìn)行乳液聚合，從而很容易地制備水分散體?？梢允褂靡阎氖┩糠椒ǎ鐕娡炕蜉佂?，將制得的流體形式的粘合劑樹脂施涂到洋麻纖維上?；蛘呖梢酝ㄟ^將粘合劑樹脂浸入包含粘合劑樹脂流體的浴中，從而將粘合劑樹脂施涂在洋麻纖維上。
所述相容性聚合物是對洋麻纖維和聚乳酸基脂族聚酯都具有親合性的聚合物。洋麻纖維主要由纖維素組成，包含許多羥基。因此，洋麻纖維具有高度極化的或親水性的表面。因此，洋麻纖維可以與具有高度極化或親水性表面的材料高度相容。相反地，聚乳酸基脂族聚酯是以烷基鏈和烷氧羰基鏈作為主要組成基團(tuán)的聚合物，其具有高親油性。因此，所述聚乳酸基脂族聚酯與具有高極性的洋麻纖維的相容性或親合性較低，可以與具有較低極性表面的材料高度相容。
因此，相容性聚合物是具有能夠與洋麻纖維相親合的親水性部分和能夠與聚乳酸基脂族聚酯相親合的親油性部分的聚合物。所述相容性聚合物可以優(yōu)選是親油性部分和親水性部分分散在聚合物鏈中的聚合物。在這樣的聚合物中，洋麻纖維和聚乳酸基脂族聚酯互相結(jié)合，使得洋麻纖維和聚乳酸基脂族聚酯之間的粘合強(qiáng)度穩(wěn)固地增大。這種相容性聚合物通常可以是包含親水性基團(tuán)和親油性基團(tuán)作為側(cè)鏈的聚合物。這些聚合物可通過包括以下物質(zhì)的原料聚合制得包含可聚合雙鍵和親水性基團(tuán)的第一可聚合單體，包含可聚合雙鍵和親油性基團(tuán)的第二可聚合單體。
第一可聚合單體具有可聚合雙鍵部分和親水性基團(tuán)。所述可聚合雙鍵通常是乙烯基，或其中氫原子被甲基或其他諸如此類基團(tuán)取代的乙烯基。例如，可使用丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯。另外，親水性基團(tuán)的例子包括但不限于羥基、環(huán)氧烷鏈、季銨基以及磺酸基或其鹽。第一可聚合單體的例子可包括乙烯醇、(甲基)丙烯酸-2-羥乙酯、(甲基)丙烯酸二羥丙酯、二(甲基)丙烯酸甘油酯、單(甲基)丙烯酸聚乙二醇酯、甲氧基聚乙二醇單(甲基)丙烯酸酯、聚丙二醇單(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇聚丙二醇單(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸-2-磺基乙酯、氯化(甲基)丙烯酰氧基三甲基銨、氯化(甲基)丙烯酰氧基羥丙基三甲基銨、氯化(甲基)丙烯酰氧基三乙基銨、甲基硫酸(甲基)丙烯酰氧基三甲基銨、氯化三甲基-3-甲基丙烯?；０被@、乙烯基磺酸鈉鹽、烯丙基磺酸銨鹽和甲基烯丙基磺酸三乙基銨鹽。這些化合物可以單獨(dú)使用或者互相結(jié)合使用。為了抑制粘合物樹脂的水解，第一可聚合單體可優(yōu)選為不含活性氫或無法很容易地產(chǎn)生活性氫的親水性基團(tuán)。例如，優(yōu)選環(huán)氧烷鏈。優(yōu)選環(huán)氧乙烷鏈和環(huán)氧丙烷鏈，更優(yōu)選甲氧基聚乙二醇單(甲基)丙烯酸酯。
所述第二可聚合單體具有可聚合的雙鍵部分和親油性基團(tuán)。所述親油性基團(tuán)優(yōu)選可為環(huán)氧基團(tuán)，這是由于環(huán)氧基團(tuán)與脂族聚酯有極高的相容性。另外，環(huán)氧基團(tuán)具有在聚乳酸基脂族聚酯的軟化溫度下(包括不低于熔點(diǎn)的溫度)與聚乳酸基脂族聚酯發(fā)生粘合反應(yīng)的活性，因此有助于提高聚乳酸基脂族聚酯在高溫度和濕度下的耐久性。與第一可聚合單體類似，所述第二可聚合單體的可聚合雙鍵部分通常是乙烯基或其中一個氫原子被甲基或其他諸如此類的基團(tuán)取代的乙烯基。例如，可使用丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯。優(yōu)選可為(甲基)丙烯酸縮水甘油酯。
所述相容性聚合物中的第一可聚合單體與第二可聚合單體的比例并無特別限制。因此，可以在1∶9至9∶1以內(nèi)的所需重量比將第一可聚合單體和第二可聚合單體混合。較佳的是，調(diào)節(jié)所述比例，使得相容性聚合物與洋麻纖維的親合性基本和該聚合物與聚乳酸基脂族聚酯的親合性相同。因此，第一可聚合單體和第二可聚合單體之間的比例優(yōu)選為1∶1。該比例可以使相容性聚合物和洋麻纖維之間的親合性與該相容性聚合物和聚乳酸基脂族聚酯之間的相容性相等，從而提供極佳的粘合力。
當(dāng)然，可以通過使任何其他可聚合單體與所述第一和第二可聚合單體一起聚合來制備相容性聚合物。例如，所述相容性聚合物可包含具有直鏈烷氧基的(甲基)丙烯酸，例如丙烯酸月桂酯。還可例如通過向其中加入任意的其他可聚合單體來控制相容性聚合物的立體規(guī)整性。所述相容性聚合物可以通過已知的聚合方法，例如自由基聚合反應(yīng)或加聚反應(yīng)，由具有可聚合雙鍵的單體制得。因此，本文將不再對相容性聚合物的聚合方法進(jìn)行詳細(xì)描述。
所述相容性聚合物的分子量優(yōu)選可為，但不限于從不小于5000至不大于100000，更優(yōu)選為10000-30000。當(dāng)分子量小于5000的時候，所述相容性聚合物會發(fā)生滲流，使得模制品具有較差的外觀。相反地，當(dāng)分子量大于100000的時候，所述相容性聚合物的相容性能會降低，使得模制品的彎曲性能降低。更優(yōu)選相容性聚合物的分子量為10000-30000，這是由于這樣的聚合物不易滲流，而且具有良好的相容性。
所述相容性聚合物相對于洋麻纖維的加入比可以(但不限于)優(yōu)選小到使得相容性聚合物能夠提供所需的效果。這樣減小相容性聚合物的比例可以很穩(wěn)固地保持由洋麻纖維和聚乳酸基脂族聚酯所得的性質(zhì)。另外，這樣減小相容性聚合物的比例可以抑制模制品的增重和模制品成本的升高。例如，所述相容性聚合物與粘合劑樹脂的加入比優(yōu)選為1.0-10.0重量％。
所制得的相容性聚合物可以為粉末形式、液體形式、纖維形式或其他諸如此類的形式，可以通過混合或涂敷的方法施加到所述洋麻纖維或粘合劑樹脂上。當(dāng)所述粘合劑樹脂為纖維形式的時候，所述相容性聚合物可通過浸漬施加。較佳的是，將相容性聚合物與粘合劑樹脂混合形成混合物。所形成的混合物是液體形式或纖維形式，以便施用于洋麻纖維。根據(jù)本方法，所述相容性聚合物可以在一定的條件下施加于洋麻纖維，在所述條件下能夠使得相容性聚合物可靠地與聚乳酸基脂族聚酯(即粘合劑樹脂)緊密接觸。另外，可以將減少量的相容性聚合物均勻地分散在洋麻纖維中。
當(dāng)然，可以在預(yù)先模塑的材料中加入任何其它的補(bǔ)充材料。具體來說，可以加入預(yù)期能夠促進(jìn)所述第一可聚合單體和第二可聚合單體聚合的其他組分，具體來說是能夠促進(jìn)與聚乳酸基脂族聚酯聚合的組分。例如，可以加入能夠促進(jìn)脫氫反應(yīng)的試劑(催化劑)，例如二環(huán)己基碳二亞胺之類的碳二亞胺。碳二亞胺與粘合劑樹脂的加入比可為(但不限于)1.0重量％。
可以在一定的條件下(在所述條件下，聚乳酸基脂族聚酯為軟化態(tài)或熔融態(tài))通過已知的方法對這樣制得的模制前材料進(jìn)行壓制，從而模制成所需的形狀。例如，使用烘箱之類的已知加熱裝置對模制前材料進(jìn)行加熱，直至所含的作為粘合劑樹脂的聚乳酸基脂族聚酯達(dá)到熔點(diǎn)。接下來，將加熱的模制前材料夾在常溫的模塑模具(例如上部模具和下部模具)之間，冷卻至使得聚乳酸基脂族聚酯能夠固化的溫度。然后，對所得的物質(zhì)適當(dāng)進(jìn)行已知的后處理(例如清理毛刺)，形成模制品。
在加熱條件下，所述模制前材料中的聚乳酸基脂族聚酯軟化并熔融。另外，相容性聚合物的環(huán)氧基團(tuán)和聚乳酸基脂族聚酯的酯基部分可互相發(fā)生反應(yīng)和聚合，從而增大分子量或形成三維結(jié)構(gòu)。另外，所設(shè)置的相容性聚合物的親水性基團(tuán)和環(huán)氧基團(tuán)分別對洋麻纖維和聚乳酸基脂族聚酯具有親合性，從而使整個體系穩(wěn)定。結(jié)果可以分別在洋麻纖維和相容性聚合物之間以及相容性聚合物和聚乳酸基脂族聚酯之間形成牢固的結(jié)合。這些結(jié)合要比洋麻纖維和聚乳酸基脂族聚酯之間的結(jié)合更為牢固。因此，洋麻纖維和聚乳酸基脂族聚酯可以牢固地互相結(jié)合。
根據(jù)所述制造模制品的方法，制備了混有少量相容性聚合物的粘合劑樹脂，所述模制品通過已知的方法制得。在這樣制得的模制品中，模制品的增重受到了抑制，耐濕性獲得了提高。具體來說，當(dāng)相容性聚合物與粘合劑樹脂之比很小的時候，例如不大于5％或小于1％的時候，可以在無需顯著改變洋麻纖維和聚乳酸基脂族聚酯的量的前提下，制得具有洋麻纖維和聚乳酸基脂族聚酯的性質(zhì)、而且耐濕性獲得提高的模制品。因此，可以很容易地用來生產(chǎn)與常規(guī)用途相同的模制品。
具體來說，當(dāng)相容性聚合物具有作為親水性基團(tuán)的環(huán)氧烷基和作為親油性基團(tuán)的縮水甘油基的時候，所述模制品中不能包含碳、氫和氧以外的物質(zhì)。因此，在對該模制品進(jìn)行煅燒的時候，所述加入的相容性聚合物不會產(chǎn)生有害物質(zhì)。
在這樣制得的模制品中，粘合劑樹脂的量與常規(guī)模制品中的量類似，或者前者更小，以抑制增重。另外，即使所含洋麻纖維的比例很高，纖維在高濕度環(huán)境下的溶脹也會受到抑制，使得當(dāng)模制品暴露于高濕度環(huán)境的時候，該制品的降解受到抑制。例如，在通過本發(fā)明的方法制得的模制品中，當(dāng)整個模制品中的洋麻纖維含量為70重量％，表觀密度為0.7克/厘米3時，當(dāng)該模制品在50℃、相對濕度95％的環(huán)境下暴露1200小時之后，模制品的彎曲強(qiáng)度不小于暴露之前的模制品彎曲強(qiáng)度的60％。
實(shí)施例通過以下方法制備了三種本發(fā)明實(shí)施例的樣品以及四種用來與實(shí)施例相比較的比較例。
(實(shí)施例1)制備了一種共聚物，該共聚物包含第一可聚合單體甲氧基聚乙二醇單甲基丙烯酸酯、第二可聚合單體甲基丙烯酸縮水甘油酯和丙烯酸月桂酯，它們的比例為49∶50∶1(該共聚物簡稱為“共聚物A”)，以Nisshinbo Industries，Inc.生產(chǎn)的“CARBODILITE HMV-8CA”作為聚酰亞胺化合物。將共聚物A和CARBODILITE加入聚乳酸(分子量111000)中，并進(jìn)行混合和揉合。共聚物A和CARBODILITE與聚乳酸之比分別為5.0重量％和1.0重量％。然后通過已知的方法將所得的混合物制成纖維，并使纖維彎曲。然后將制得的纖維切割成51毫米長，從而形成包含相容性共聚物和聚乳酸的復(fù)合纖維。然后將該復(fù)合纖維與洋麻韌皮纖維以70∶30的重量比相混合，所述洋麻韌皮纖維已被切割至長度約為65毫米。對這樣制得的混合纖維進(jìn)行纖維分離，并制成片材。然后將片材層疊至單位面積質(zhì)量為1.6千克/米2，然后通過針穿孔連接起來，從而形成墊狀的模制前材料。將模制前材料和厚度為2.5毫米的隔板一起夾在加熱到230℃的模具之間，并在加熱和12千克/厘米2的壓力下加壓模制，從而形成預(yù)模制品。在烘箱內(nèi)，在230℃下對預(yù)模制品加熱150秒，使得預(yù)模制品的內(nèi)側(cè)被加熱至210℃。然后將預(yù)模制品和厚2.3毫米的隔板一起夾在兩個模具之間，在12千克/厘米2的壓力下加壓模制30秒，從而形成板材。
(實(shí)施例2)與實(shí)施例1類似，將洋麻韌皮纖維切割至長度約為65毫米，對其進(jìn)行纖維分離，并制成片材。然后將片材層疊至單位面積質(zhì)量為0.9千克/米2，然后通過針穿孔連接起來，從而形成墊材。共聚物A與聚乳酸之比為5.0重量％。另外，該分散體的固體含量為30％。通過噴涂將該分散體施涂在墊狀洋麻纖維上，使得分散體的固體物料與洋麻纖維的重量比為30∶70，由此得到模制前材料。將模制前材料和厚度為2.5毫米的隔板一起夾在加熱到230℃的模具之間，并在加熱和12千克/厘米2的壓力下加壓模制80秒，從而形成預(yù)模制品。在烘箱內(nèi)，在230℃下對預(yù)模制品加熱150秒，使得預(yù)模制品的內(nèi)側(cè)被加熱至210℃。然后將預(yù)模制品和厚度2.3毫米的隔板一起夾在兩個模具之間，在12千克/厘米2的壓力下加壓模制30秒，從而形成板材。
(實(shí)施例3)依照與實(shí)施例2相同的方式模制板材，其不同之處在于，將“CARBODILITEE-04”(Nisshinbo Industries，Inc.生產(chǎn))作為聚酰亞胺化合物加入聚乳酸分散體中?！癈ARBODILITE E-04”與聚乳酸之比為1.0重量％。
(比較例1)
采用與實(shí)施例1相同的方式形成板材，不同之處在于不向聚乳酸中加入共聚物A。
(比較例2)采用與實(shí)施例1相同的方式形成板材，不同之處在于不向聚乳酸中加入共聚物A，而且所述復(fù)合纖維與洋麻纖維的混合重量比為50∶50。
(比較例3)采用與實(shí)施例3相同的方式形成板材，不同之處在于不向聚乳酸中加入共聚物A。
(比較例4)采用與實(shí)施例3相同的方式形成板材，不同之處在于不向聚乳酸中加入共聚物A，而且所述復(fù)合纖維與洋麻纖維的混合重量比為50∶50。
(耐濕性評價)首先對于實(shí)施例1-3以及比較例1-4，測量了合成樹脂的重均分子量、板厚度和彎曲強(qiáng)度。板厚度和彎曲強(qiáng)度分別施用寬50毫米、長150毫米的矩形試件測定。彎曲強(qiáng)度通過以下方法測定將試件各自支承在兩個支承點(diǎn)上，使得支承點(diǎn)之間的距離L為100毫米，在對應(yīng)于支承點(diǎn)中點(diǎn)的位置施加50毫米/分鐘的負(fù)荷。彎曲強(qiáng)度為試件即將斷裂之前測得的最大負(fù)荷P。另外，還測定了兩個支承點(diǎn)和施力點(diǎn)形成的圓弧的曲率半徑為3.2毫米。根據(jù)以下公式計(jì)算彎曲強(qiáng)度。
彎曲強(qiáng)度(兆帕)＝3PL/2Wt2P最大負(fù)荷L支承點(diǎn)之間的距離W試件寬度(50毫米)t試件厚度(2.3毫米)然后將各個試件置于溫度為50℃、相對濕度95％的室內(nèi)200小時、400小時、600小時、800小時、1000小時和1200小時。然后通過相同的方式測定彎曲強(qiáng)度。另外，放置1200小時之后，測定重均分子量和板厚度。表1顯示各個樣品在高溫和高濕度下暴露1200小時之前和之后各自的數(shù)值。另外，各種樣品的彎曲強(qiáng)度隨時間的變化列于圖1。
表1

該結(jié)果顯示實(shí)施例1-3的彎曲強(qiáng)度都與不含相容性聚合物的比較例1-4相近，或者前者高于后者。另外，如圖1所示，當(dāng)暴露于高溫和高濕度的時候，彎曲強(qiáng)度降低。然而，實(shí)施例1-3的彎曲強(qiáng)度的減少程度小于不含相容性聚合物而且包含與實(shí)施例1-3相同量的粘合劑(聚乳酸)的比較例1-3。實(shí)施例1-3的彎曲強(qiáng)度的減少程度與粘合劑含量同洋麻纖維含量相等的比較例2和4相比，前者與后者相近或者前者小于后者。在實(shí)施例1-3中，即使1200小時之后，彎曲強(qiáng)度仍保持不小于60％。具體來說，在將相容性聚合物和粘合劑以分散體形式加入的實(shí)施例2和3中，保持彎曲強(qiáng)度不小于63％。這些數(shù)值高于洋麻纖維與粘合劑之比為50∶50的比較例2和4中的數(shù)值。這說明，如果使用相容性聚合物，可以在不需要增大粘合劑用量，即不需增大模制品重量的前提下提高模制品的耐濕性。
實(shí)施例3的彎曲強(qiáng)度的減小程度小于實(shí)施例1。實(shí)施例1中的相容性聚合物與聚酰亞胺的加入比與實(shí)施例3相同。然而，在實(shí)施例1中，粘合劑、相容性聚合物和聚酰亞胺以纖維的形式加入。與之相反，在實(shí)施例3中，粘合劑、相容性聚合物和聚酰亞胺以分散體的形式加入。實(shí)施例2的彎曲強(qiáng)度的減小程度也小于實(shí)施例1。在實(shí)施例2中，相容性聚合物和粘合劑以不含聚酰亞胺的分散體形式加入。這說明，如果將粘合劑樹脂和相容性聚合物以分散體的形式加入洋麻纖維中，便可有效地提高耐濕性。
另外，在各實(shí)施例1-3中，即使1200小時之后，板厚度仍然保持在大約2.7毫米。另外，實(shí)施例1-3的膨脹系數(shù)均不大于20％。與之相反，比較例1-4的膨脹系數(shù)均大于20％，只有比較例2例外，其膨脹系數(shù)為19％。在比較例2中，粘合劑與纖維的比例為50∶50。具體來說，在粘合劑與纖維之比為30∶70的比較例1和3中，膨脹系數(shù)不小于25％。這說明在具有相同粘合劑加入比的實(shí)施例1-3中，可以顯著抑制膨脹系數(shù)。具體來說，在包含聚酰亞胺化合物的實(shí)施例1和實(shí)施例3中，板厚度膨脹系數(shù)約為10％，即不大于18％。在不含聚酰亞胺化合物的實(shí)施例2中，該數(shù)值略小于20％。該結(jié)果說明在包含聚酰亞胺化合物的樣品中，形成了能夠抑制板膨脹的結(jié)構(gòu)。另外，聚乳酸據(jù)認(rèn)為形成了更復(fù)雜的三維結(jié)構(gòu)。
在實(shí)施例1-3中，模制板中所含的合成樹脂的分子量增加至超過模制前聚乳酸的分子量。通過該結(jié)果可以認(rèn)為在模制過程中進(jìn)行加熱可以引起聚乳酸與相容性聚合物的聚合反應(yīng)或相容性聚合物的聚合反應(yīng)。相反地，在不含相容性聚合物的比較例1-4中，模制板中所含的合成樹脂的分子量近似地等于模制之前的聚乳酸的分子量。另外，在高溫和高濕度下暴露1200小時之后，在實(shí)施例1-3中，未觀察到分子量降低。然而，在比較樣1-4中，分子量減小了大約20000-30000，結(jié)果合成樹脂的分子量降至低于100000。
權(quán)利要求
1.一種包含洋麻纖維和聚乳酸的木質(zhì)模制品，其中所述模制品的表觀密度不大于0.7克/厘米3，當(dāng)所述模制品在溫度為50℃、相對濕度95％的環(huán)境下暴露1200小時之后，該模制品的彎曲強(qiáng)度不小于暴露之前模制品彎曲強(qiáng)度的60％。
2.一種制造木質(zhì)模制品的方法，該方法包括以下步驟對模制前材料進(jìn)行壓制，所述模制前材料是通過將聚乳酸基脂族聚酯和相容性共聚物分散在洋麻纖維中而制得，所述相容性共聚物包含第一可聚合單體和第二可聚合單體作為原料，所述壓制步驟是在能夠使得聚乳酸基脂族聚酯變?yōu)檐浕瘧B(tài)或熔融態(tài)的溫度下進(jìn)行，其特征是，所述第一可聚合單體具有可聚合雙鍵部分和親水性基團(tuán)，所述第二可聚合單體具有可聚合雙鍵部分和環(huán)氧基團(tuán)。
3.如權(quán)利要求2所述的制造木質(zhì)模制品的方法，其特征在于，所述第一可聚合單體包含環(huán)氧烷基團(tuán)作為親水性基團(tuán)。
4.如權(quán)利要求2或3所述的制造木質(zhì)模制品的方法，其特征在于，所述第一可聚合單體和第二可聚合單體重量之和與所述聚乳酸基脂族聚酯的重量比為0.1-10重量％。
5.如權(quán)利要求2-4中任一項(xiàng)所述的制造木質(zhì)模制品的方法，其特征在于，所述第一可聚合單體包括甲氧基聚乙二醇單(甲基)丙烯酸酯，所述第二可聚合單體包括(甲基)丙烯酸縮水甘油酯。
6.如權(quán)利要求2-5中任一項(xiàng)所述的制造木質(zhì)模制品的方法，該方法包括以下步驟對所述洋麻纖維施涂所述聚乳酸基脂族聚酯和相容性共聚物的水分散體，從而形成模制前材料。
7.如權(quán)利要求2-5中任一項(xiàng)所述的制造木質(zhì)模制品的方法，該方法包括以下步驟將所述洋麻纖維與包含聚乳酸基脂族聚酯和相容性共聚物的粘合劑纖維相混合，從而形成模制前材料。
全文摘要
一種制造模制品的方法，該方法包括對模制前材料進(jìn)行壓制的步驟，所述模制前材料包含洋麻纖維以及聚乳酸基脂族聚酯和相容性共聚物的分散體，所述相容性共聚物包含第一可聚合單體和第二可聚合單體，該壓制步驟是在能夠使所述聚乳酸基脂族聚酯軟化的溫度下進(jìn)行的。所述第一可聚合單體的特征是具有可聚合雙鍵部分和親水性基團(tuán)，所述第二可聚合單體的特征是具有可聚合雙鍵部分和環(huán)氧基團(tuán)，所述相容性共聚物由于具有親水基團(tuán)而可以與洋麻纖維相容。另外，所述相容性共聚物還由于具有環(huán)氧基團(tuán)而可以與聚乳酸基脂族聚酯相容。因此，該共聚物可以與洋麻纖維和聚乳酸基脂族聚酯充分地結(jié)合。由于相容性共聚單體與聚乳酸基脂族聚酯的結(jié)合，使得分子量增大，而且形成了三維結(jié)構(gòu)。
文檔編號B29L31/10GK1946526SQ20058001218
公開日2007年4月11日 申請日期2005年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月1日
發(fā)明者羽柴正典, 川尻秀樹, 五百藏賢一, 松井耕一 申請人:豐田紡織株式會社, 日本油脂株式會社