可生物降解的组合物以及由其制备的产品制造技术

本发明专利技术涉及一种可用于形成木材替代品的组合物。该组合物包括３０～７０％体积的高分子量脂族聚酯和粉碎的含纤维素的植物材料，其中所述的脂族聚酯包括与己二酸和／或琥珀酸缩合的１，４－丁二醇。本发明专利技术还涉及由该组合物生产木材替代品的方法。木材的替代品具有天然木材的特性。由木材替代品制成的制品可生物降解并且当燃烧时不产生有毒的烟雾。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及可用作木材替代品的合成材料。更具体地说，本专利技术涉及可模塑成木状材料的聚合物/纤维素组合物。
技术介绍
在历史上木材或木料是最丰富的可用自然资源之一。木材为人类并还在继续为我们提供作为建筑的材料，作为其它材料例如纸的原料和作为燃料。的确没有木材的地方就几乎不会有人类的活动。人类利用木材是与对森林的破坏紧密联系在一起的，它导致某些类型树木的短缺或完全匮乏。连续的使用极有可能导致几乎所有的木材供应短缺。因此，更有效的使用建筑上的木材是人们要考虑的重点。例如，不同于将树木加工成木料的传统方法，现在通常是“切削”整棵树，所得到的碎料用于制造木板等。由木材的碎料制成的木板通常称为“碎料板(clip board)”，它需要使用粘结剂将板成形为一个整体。生产这种碎料板的木制产品的缺点在于当材料燃烧时，有毒的烟雾会释放出来。而且不是所有制造的木制品都很容易生物降解或者生物降解会导致有毒残余物的形成。因此，人们需要得到一种木材的替代品，在强度和耐用性方面它基本上与天然的木材性能相同，而它却是可生物降解的并且不会留下有毒的残余物，在燃烧时它也不会释放出有毒的烟雾。专利技术概述本专利技术的目的是提供一种木材的替代品，它保留了天然木材用于建筑物的性能，它能生物降解成无毒的残余物或者在燃烧时不会释放出有毒的烟雾。本专利技术的另一个目的是提供一种生产该木材替代品的组合物，本专利技术还提供生产这种木材替代品的方法。在一个实施方案中，本专利技术提供一种用于形成木材替代品的组合物，该组合物含有30～70％(体积，以体积计)的高分子量脂族聚酯和剩余为粉碎的含纤维素的植物材料，其中所述的脂族聚酯包括与己二酸和/或琥珀酸缩合的1，4-丁二醇。在另一实施方案中，本专利技术提供一种生产木材替代品的方法，该方法包括如下步骤a)在110～180℃下加热组合物以得到可流动的材料，所述的组合物包括30～70％(体积，以体积计)的高分子量脂族聚酯和剩余为粉碎的含纤维素的植物材料，其中所述的脂族聚酯包括与己二酸和/或琥珀酸缩合的1，4-丁二醇。b)将由步骤(a)得到的加热材料成形成所需的制品；和c)让所述制品冷却到至少为室温。在本专利技术的其它实施方案中，提供了用本专利技术的组合物形成的木材的替代品。专利技术人发现，由含有粉碎的植物材料和作为粘合剂的特定高分子量脂族聚酯的组合物制备的材料具有木材的所有性能。由该组合物形成的产品是生物降解的并且在燃烧时不会产生有毒的烟雾。组合物中的关键成分是高分子量脂族聚酯。所谓“高分子量”指的是聚酯的数均分子量(Mn)至少为5000，重均分子量(Mw)至少为30000。脂族聚酯的分子量(Mw)一般在40000～300000的范围内。正如上面本专利技术实施方案所述，脂族聚酯包括1，4-丁二醇和脂族二羧酸，例如琥珀酸和己二酸。这些聚酯以及制备它们的方法公开在US5310782和US5436056中，其内容在这里作为参考被引入。聚酯的性能包括它们的生物降解性在Takashi Fujimaki的文章PolymerDegradatiion and stability，第59卷，第209-214页，1998年中讨论，其内容在这里也作为参考资料被引入。前面出版物中提到的聚酯可由日本，东京Showa Highpolymer Co.，Ltd制造，其销售的商品名为“Bionolle”。两种系列的聚酯均可商购，它们是聚琥珀酸丁二醇酯聚酯，代码为#1000系列和聚琥珀酸己二酸丁二醇酯共聚物，代码为#3000系列。本专利技术组合物中含纤维素的植物材料可以是任何合适的植物材料，它们包括但不限于，植物的表皮和外皮，以及其它材料，例如种皮。适合的植物材料的具体实例是坚果壳，例如山核桃壳，花生壳等以及其它含纤维素的废弃物，例如甘蔗渣。植物材料用本领域技术人员已知的任何工序来粉碎。粉碎的颗粒大小在至多约5mm的细粉的范围内。考虑到视觉效果以及使重量降低到最小程度，组合物可包括其它的添加剂。例如飞灰，滑石，颜料等化合物可加入以改善视觉效果，同时微球，中空玻璃球，发泡剂等也可包含在组合物中用以使重量降低到最小程度。添加剂可占最终组合物的2～5％体积，而不会影响生物降解性能。在一种应用中，木材的替代品用作植物容器，例如籽苗托盘或盆栽植物。在这种应用中，木材替代品组合物可与植物生长化合物(合成的或天然的)和/或植物纤维相结合。由本专利技术木材替代品组合物制成的植物容器具有如下优点它们象塑料植物容器一样硬同时也是易于生物降解的。它们还适合于自动化栽培。脂族聚酯和粉碎的植物材料的混合可用任何合适的方法来实施。例如，原料聚合物，粉碎的植物材料以及任何其它的添加剂可用双螺杆挤出机进行混合。挤出法通常是在160～240℃的聚酯液化的温度范围内进行的。之后将挤出机的熔融产物压实并形成合适的大小以用于形成木材的替代品。或者，木材的替代品组合物通过将聚酯材料预研磨来制备，所述的聚酯材料一般是用液氮通过低温处理而得到的颗粒形式。之后将粉状的聚酯与粉碎的植物材料和任何其它的添加剂用适合混合干材料的机器相结合。在组合物混合后，所形成的材料被分隔成适当的大小用以最终制备木材的替代品。上述第一实施方案的组合物可在加工成木材替代品之前进行储存，只要储存是在干燥的环境下就行。在生产木材替代品的过程中，被认为与热固性塑料材料相类似的组合物受到充分的加热以得到高分子整体(polymeric whole)。在上面描述的成形步骤(b)可以是本领域技术人员所熟知的任何方法。例如，压塑，真空成型，注射，挤出或滚塑均可用来形成产品。产品也可以为片材用于接下来的成型模塑或者也可以为粉末用于接下来的滚塑。如果需要的话，步骤(c)的冷却可在低于室温下进行。在此情况下，冷却是机械辅助的。由机械辅助的冷却还可以将产品的温度快速的降低到室温或所需要的更低温度。使用本专利技术的木材替代品可形成由木材制成的普通产品，例如家具部件，农用模制品，包括板，装饰制品在内的建筑构件以及家用或办公用品例如灰盘，储存容器，托盘等。木制替代品可通过挤出法形成适于包装的波纹材料板。这些木制替代品的板或固体板还可用作建筑模板。木材替代品特别适合用于生产丧葬品，例如棺材或骨灰盒，骨灰坛，墙板和棺材装饰物。该材料之所以适合于生产丧葬品是因为它易于生物降解并且在燃烧时不产生有毒烟雾。为了更好的描述本专利技术现提供组合物和该方法应用的非限制性实施例。本专利技术的最佳实施方式实施例1在该实施例中，我们描述本专利技术的组合物。加热总共402g来自于Showa Highpolymer Co.Ltd的Bionolle#3020直至液化，之后加入125g粉碎的山核桃壳并通过手工混合形成均匀的混合物。山核桃壳用电动混合器粉碎成粉末。所形成的组合物为红褐色的橡皮泥状糊。实施例2 在该实施例中，我们描述一下由实施例1所述的组合物生产简单的碗的过程。将500g前述实施例的组合物立即压塑成约直径70mm的碗，模塑品在流水下冷却到室温。产品具有木材一样的外观，手感和重量，并且比澳大利亚硬木还要结实。当产品掩埋或暴露于土壤和其它堆肥材料中时，发现其可生物降解。当其燃烧时，它不会释放出有毒的烟雾或者任何有害的产物到环境中。实施例3用双螺杆挤出机在160～220℃下混合等体积的来自ShowaHighpolyme本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于形成木材替代品的组合物，该组合物包括３０～７０％体积的高分子量脂族聚酯和剩余为粉碎的含纤维素的植物材料，其中所述的脂族聚酯包括与己二酸和／或琥珀酸缩合的１，４－丁二醇。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：RA莱基，ALS希尔，AJ雷克尔，
申请(专利权)人：生物降解模塑品控股公司，
类型：发明
国别省市：AU[澳大利亚]