专利名称：合成木制品及通过多层共挤压制造其的方法
技术领域：
本发明涉及合成木制品及通过多层共挤压制造该合成木制品的方法。更具体而言，本发明涉及通过多层共挤压方法，从用于合成木材的树脂组合物制造的合成木制品，以及制造该合成木制品的方法，其中该树脂组合物包含通过从木材中除去酚类化合物而获得的天然(植物)纤维材料。本发明的合成木制品可以广泛应用，例如轻型建筑内/外装饰材料如门框、窗和门、地板、线脚等。
背景技术：
近年来，随着天然木材消费需求的增长，在世界范围内对环境保护给予了特别关注。
正在积极开展关于具有与天然木材相似的天然表面质感和图案的合成木材的研究。由于大多数用于制造合成木材的木材材料具有相对低的比重并容易获得，因而它们广泛使用。
组成木材主要成分(高达65～75％)的碳氢化合物包括纤维素、半纤维素以及少量作为多糖的果胶和淀粉。其余主要由酚类化合物组成，它占木材的20～30％。酚类化合物的实例包括木质素、丹宁、色素、木酚素等。
用于制造人造木材的常规塑性复合材料(复合树脂组合物)包括含有酚类化合物如木质素的木粉作为原料。当将复合树脂加热到190℃以上时，木粉中含有的各种挥发性组分如食用油成分、不饱和脂肪酸、棕榈酸等在熔化的树脂中蒸发，破坏成品的外观。此外，由于当木制品长期用于室外时，水和醇可以从木材中提取一些组分，木制品所特有的颜色可能由于紫外线和湿气而脱色，从而降低产品价值。
在许多专利公布中已知通过混合纸浆纤维和复合树脂材料而制备塑性复合材料的常规方法。例如，韩国专利公布第1996-16538号公开了通过混合纸和热塑性树脂形成薄片，接着干燥并造粒来制备塑性复合材料的方法。韩国专利公布第1999-78981和2002-17132号公开了用废纸和合成树脂作为原料而制备注射成型材料的方法。韩国专利公布第2001-75598号公开了含有具有预定长度的纸浆纤维的加强复合材料，其中该复合材料的伸长弹性和挠曲强度与常规无机纤维相似。然而，这些组合物方法仅限于用于注射成型材料。因此，需要这样的合成木材，它具有与天然木材类似的高质量质感和图案，表现出高伸长率和低温却贝冲击强度，并且在很多应用领域中可以替代天然木材，例如，轻型建筑内/外装饰材料，如门框、窗框、线脚等。
为了解决用木材切割时产生的木粉制造的人造木材复合材料的这些问题，本发明的发明人认真而广泛地进行研究，结果发现，包含天然纤维材料、热塑性树脂，特别是聚氯乙烯树脂、填充剂、稳定剂和其它添加剂的用于合成木材的热塑性塑性复合材料确保极好的天然表面质感和图案表达，从而完成本发明。
特别地，本发明的发明人发现，通过多层共挤压方法从该热塑性塑性复合材料制造的合成木制品表现出极好的机械性能、耐磨损性、耐划伤性、耐污染性和良好的外观，所有这些都是内/外装饰材料的基本特性。
发明内容
因此，考虑到用于合成木材的常规组合物的以上问题而做出本发明，本发明的目的是提供合成木制品，包括建筑内/外装饰材料，它从用于合成木材的树脂组合物制造，所述合成树脂组合物包含通过从木材中除去酚类化合物而获得的天然纤维材料。本发明的合成木制品可以提高挤压成型时熔化的树脂的流动性，表现出极好的伸长率和低温冲击强度，确保了挤压过程中的极好热稳定性，这在从木粉制造的常规木制品中是被忽视的性质，防止当长期暴露在环境条件下时由于湿气和紫外线造成的随时间脱色，鉴于其类似的图案和天然质感而代替天然木材。
本发明的另一个目的是提供通过多层共挤压方法制造该合成木制品的方法。
根据本发明的一个方面，提供了通过多层共挤压方法从树脂组合物制造的合成木制品，其中该树脂组合物包含通过从木材中除去酚类化合物而获得的天然纤维材料。
本发明的合成木制品确保了极好的热稳定性，这是常规木制品的缺点，它防止脱色并表现出极好的物理性质以及与天然木材类似的天然表面质感和图案。
根据本发明的另一方面，提供了通过多层共挤压方法以改善机械性能和表面性质的制造至少由三层组成的合成木制品的方法，其中至少一层由用于合成木材的树脂组合物形成，所述树脂组合物包含通过从木材中除去酚类化合物而获得的天然纤维材料，该多层共挤压方法通过将从至少三个挤出机送入一个挤压模具中的彼此相同或不同的树脂粘合起来而进行。
为了代替天然木材而通过常规挤压方法制造的常规合成木制品在图案和天然质感方面存在问题，它们不能满足平滑地开关滑动窗所需要的轨道部分的结构强度，和制造窗所必需的机械性能，即抗张强度、伸长率、挠曲强度和挠曲弹性模量。
另外，通过单螺杆挤压方法混合木粉和其它添加剂以获得与天然木材相似的表面质感和图案表达而制造的产品在轨道部分周围非常易坏，并且其物理性质如耐磨损性、抗张强度、伸长率、冲击强度和挠曲强度差，不适于制造产品。
图1是示意性地显示根据本发明的一个实施方案，通过三层共挤压方法制造的用于双层窗或门的产品的横断面视图。参考图1，通过三层共挤压方法制造的本发明的合成木制品由物理性质加强内层1、木纹中间层2和具有立体感、功能性或表面电阻的面层3组成。
用于制造本发明的合成木制品的用于合成木材的树脂组合物包含作为基础树脂的热塑性树脂、通过从木材中除去酚类化合物而获得的天然纤维材料，以及用于改善该组合物的机械性能的其它添加剂。具体而言，该树脂组合物包含70～80重量％的热塑性树脂，5～10重量％的抗冲击改性剂，5～15重量％的填充剂，3～7.5重量％的稳定剂复合物，2～8重量％的色素和3～20重量％的无酚类化合物的天然纤维材料。
当加入的天然纤维材料的量超过20重量％时，该合成木制品表现出良好的表面外观，但机械性能差。当加入的天然纤维材料的量少于3重量％时，不能获得与天然木材相似的图案和天然质感。因此，该天然纤维材料的加入量优选在这一范围内。作为热塑性树脂，优选使用聚氯乙烯树脂。稳定剂复合物包含热和紫外线稳定剂。作为热稳定剂，主要使用铅(Pb)-和锡(Sn)基稳定剂。作为紫外线稳定剂，主要使用苯并三唑基紫外线吸收剂。耐磨损改性剂包括丙烯酸和MBS(甲基丙烯酸甲酯丁二烯苯乙烯)基化合物。填充剂包括无机材料如CaCO3和二氧化硅。该树脂组合物可以进一步包含添加剂如物理性质改进剂、金属氧化物，以及耐磨损和划伤改进剂。
用于本发明的天然纤维材料不含任何酚类化合物，它是纸浆纤维，其平均纤维长度为100μm或小于100μm，纤维素含量为90重量％或90重量％以上。天然纤维材料越长，抗张强度和伸长率越高。然而，如果天然纤维材料长得足以引起纤维素排列不均匀，物理性质差，并且外观变糙。因此，天然纤维材料的长度优选为100μm或小于100μm。由于天然纤维材料不含任何酚类化合物如木质素，与天然木粉相比，其纤维素含量相对高，并且热稳定性极好。因此，可能在190℃或190℃以上的温度下进行挤压操作。
为了从木材中除去酚类化合物，首先使用中性溶剂和蒸汽从木材中除去可溶的挥发性提取物和不挥发物质(约5％)。此后，用一乙醇胺、亚氯酸盐和过乙酸对木材进行轻度氧化，获得综纤维素，接着用碱处理综纤维素，获得纤维素。这时，半纤维素溶解，而木质素分解并洗提。木质素是代表性酚类化合物，它组成木材的20～30％。木质素是聚合物，其中丙苯单元是脱氢和缩合的，木质素在常规有机溶剂中溶解性差，但在碱、亚硫酸盐或硫化物水溶液中可高度溶解。因此，使用碱、亚硫酸盐或硫化物水溶液从木材中提取木质素。由于纸浆蒸煮时木质素得到洗提并且在废液中以固体形式保留，因此可能除去提取的木质素。
本发明的合成木制品包括选自门框、窗和门、地板、线脚等的建筑内/外装饰材料，并且可以在多种应用中代替天然木材。线脚包括天花板线脚、角线脚、门线线脚、装饰线脚、墙盖基(wall cover base)、灯盒、画框等。
本发明的合成木制品是多层结构，其包括从上述用于合成木材的树脂组合物形成的层，并且优选地，多层结构由物理性质加强内层、从用于合成木材的树脂组合物形成的木纹中间层，以及面(表)层组成。
物理性质加强内层的厚度优选为1.0～5.0mm，木纹中间层的厚度优选为0.1～0.5mm，面层厚度优选为100μm或100μm以下。当物理性质加强内层的厚度大于5.0mm时，冷却效率下降，因此不能获得预期的形状和尺寸。当木纹中间层太薄时，不能连续表达预定的图案。当木纹中间层和面层太厚时，成品的物理性质受到负面影响。
物理性质加强内层的成分包含50～150重量份的聚合度为500～1500的聚氯乙烯树脂，5～15重量份的丙烯酸冲击改性剂，2～4重量份的热稳定剂，1.5～4.5重量份的润滑剂，1.5～4.5重量份的白色色素和4～12重量份的填充剂。
面层由100重量份的具有极好耐热和耐候性的热塑性树脂组成，或者包含50～100重量份的热塑性树脂，4～10重量份的具有高白度的涂有硬脂酸的填充剂或具有高硬度和极好耐化学性的熔融石英以改善耐磨损和划伤性，2～5重量份的色素和1.5～4.5重量份的蜡。
热塑性树脂是透明的，它选自诸如聚甲基丙烯酸甲酯的丙烯酸酯、聚苯乙烯、丙烯腈-丁二烯苯乙烯、聚碳酸酯、苯乙烯丙烯腈、聚氯乙烯树脂及它们的混合物。
如图1所示，如果本发明的合成木制品是窗或门，考虑到滚轮引起的连续磨损，物理性质加强内层在轨道部分优选不被木纹中间层覆盖。更优选地，将耐磨损铺轨机(rail layer)层压到物理性质加强内层上。铺轨机的颜色优选与木纹中间层相似。铺轨机的成分与物理性质加强内层的相似，并进一步包含0.5重量份的UV稳定剂。
本发明的以上和其它目的、特征和其它优点将通过以下结合附图的详细描述得到更清楚的理解，附图中图1是示意性地显示根据本发明的一个实施方案的通过三层共挤压方法制造的双层窗或门的产品的横断面视图，并且图2是示意性地显示用于通过多层共挤压方法制造本发明的合成木制品的设备布置的图。
具体实施方案现在将通过以下实施例和附图更详细地描述本发明。然而，这些实施例并不限制本发明的范围。
图1是示意性地显示根据本发明的一个实施方案的通过三层共挤压方法制造的双层窗或门的产品的横断面视图。如图1所示，本发明的合成木制品由从聚氯乙烯树脂基组合物形成的具有极好机械强度的物理性质加强内层1、从包含天然纤维材料的组合物形成的木纹中间层2，以及具有立体感、功能性和抵抗环境因子的透明层3组成。
考虑到由滚轮引起的磨损问题，物理性质加强内层1仅形成在轨道部分周围。为了改善由缺少木纹中间层2引起的不均匀外观并进一步加强物理性质加强内层1，在轨道部分的物理性质加强内层1上形成铺轨机。铺轨机优选具有极好的耐磨损性和与木纹中间层2相似的颜色。
图2是示意性地显示用于通过多层共挤压方法制造本发明的合成木制品的设备布置的图。具体而言，本发明的合成木制品通过包括以下步骤的方法制造使用加热和冷却高速旋转混合器混合在聚氯乙烯树脂中的3～20重量％的长度为100μm或小于100μm的纸浆纤维，5～15重量％的填充剂，3～7.5重量％的稳定剂复合物，5～10重量％的冲击改性剂，2～8重量％的色素和其它操作助剂以及辅助试剂，获得粉末状树脂(第一步)；使用啮合反向旋转双推进器挤出机(intermeshing counter rotating twin screw extruder)将粉末状树脂形成球形树脂(第二步)；通过多层共挤压方法挤压作为原料的球形树脂，形成物理性质加强内层、木纹中间层、用于改善耐候、磨损和划伤性的透明层(第三步)，以及任选的用于改善窗或门的滑动性的铺轨机(第三步)；接着冷却、绘图、切割并包装。
在下文中，使用纤维素纸浆纤维，用于制造合成木材的聚氯乙烯树脂基组合物，以及由该组合物制造的本发明的合成木制品将参照实施例进行更详细的描述。
实施例1将100重量份的聚合度为1000的聚氯乙烯树脂，10重量份的具有极好耐候性的丙烯酸冲击改性剂(AIM)，4重量份的具有极好热稳定性且相对价廉的Pb基热稳定剂，3重量份的主要用作内和外表面润滑剂的氧化聚乙烯蜡，3重量份的白色色素和8重量份的具有高白度的涂有硬脂酸的填充剂送入加热和冷却高速旋转混合器中，在100℃和1100rpm下混合25分钟，接着在500rpm下冷却到75℃持续20分钟。将所得混合物送入啮合反向旋转双推进器挤出机中，在180℃下挤压通过T-模具，制造厚度为2mm的聚氯乙烯树脂薄片。
实施例2将10重量份的平均纤维长度为40μm，厚度为20μm，纤维素含量为98％的纸浆纤维，100重量份的聚合度为1000的聚氯乙烯树脂，10重量份的具有极好耐候性的丙烯酸冲击改性剂(AIM)，4重量份的具有极好热稳定性且相对价廉的Pb基热稳定剂，0.3重量份的常规酚类抗氧化剂，0.5重量份的苯并三唑基紫外吸收剂，3重量份的主要用作内和外表面润滑剂的氧化聚乙烯蜡，2重量份的白色色素，1重量份的彩色色素和8重量份的平均粒径为10μm或小于10μm的具有高白度的涂有硬脂酸的填充剂送入加热和冷却高速旋转混合器中，在110℃和1100rpm下混合25分钟，接着在500rpm下冷却到75℃持续20分钟。将所得混合物送入啮合反向旋转双推进器挤出机中，在180℃下挤压通过T-模具，制造厚度为2mm的用于合成木材的聚氯乙烯树脂薄片。
实施例3将10重量份的平均纤维长度为40μm，厚度为20μm，纤维素含量为98％的纸浆纤维，100重量份的聚合度为1000的聚氯乙烯树脂，0.3重量份的粉末形式的新烷氧基钛酸盐基物理性质改进剂，1重量份的镁基金属氧化物和8重量份的平均粒径为10μm或小于10μm的具有高白度的涂有硬脂酸的填充剂送入加热和冷却高速旋转混合器中，在80℃和1000rpm下混合15分钟，接着向其中加入10重量份的具有极好耐候性的丙烯酸冲击改性剂(AIM)，4重量份的具有极好热稳定性且相对价廉的Pb基热稳定剂，0.3重量份的常规酚类抗氧化剂，0.5重量份的苯并三唑基紫外吸收剂，3重量份的主要用作内和外表面润滑剂的氧化聚乙烯蜡，2重量份的白色色素和1重量份的彩色色素。将混合物在110℃和1100rpm下混合10分钟，接着在500rpm下冷却到75℃持续20分钟。将所得混合物送入啮合反向旋转双推进器挤出机中，在180℃下挤压通过T-模具，制造厚度为2mm的用于合成木材的聚氯乙烯树脂薄片。
实施例4将5重量份的平均纤维长度为40μm，厚度为20μm，纤维素含量为98％的纸浆纤维，100重量份的聚合度为1000的聚氯乙烯树脂，10重量份的具有极好耐候性的丙烯酸冲击改性剂(AIM)，4重量份的具有极好热稳定性且相对价廉的Pb基热稳定剂，0.3重量份的常规酚类抗氧化剂，0.5重量份的苯并三唑基紫外吸收剂，3重量份的主要用作内和外表面润滑剂的氧化聚乙烯蜡，2重量份的白色色素，1重量份的彩色色素和8重量份的平均粒径为10μm或小于10μm的具有高白度的涂有硬脂酸的填充剂送入高速旋转混合器中，在110℃和1100rpm下混合25分钟，接着在500rpm下冷却到75℃持续20分钟。将所得混合物送入啮合反向旋转双推进器挤出机中，在180℃下挤压通过T-模具，制造厚度为2mm的用于合成木材的聚氯乙烯树脂薄片。
实施例5将5重量份的平均纤维长度为40μm，厚度为20μm，纤维素含量为98％的纸浆纤维，100重量份的聚合度为1000的聚氯乙烯树脂，0.3重量份的粉末形式的新烷氧基钛酸盐基物理性质改进剂，1重量份的镁基金属氧化物和8重量份的平均粒径为10μm或小于10μm的具有高白度的涂有硬脂酸的填充剂送入高速旋转混合器中，在80℃和1000rpm下混合15分钟，接着向其中加入10重量份的具有极好耐候性的丙烯酸冲击改性剂(AIM)，4重量份的具有极好热稳定性且相对价廉的Pb基热稳定剂，0.3重量份的常规酚类抗氧化剂，0.5重量份的苯并三唑基紫外吸收剂，3重量份的主要用作内和外表面润滑剂的氧化聚乙烯蜡，2重量份的白色色素和1重量份的彩色色素。将混合物在110℃和1100rpm下混合10分钟，接着在500rpm下冷却到75℃持续20分钟。将所得混合物送入啮合反向旋转双推进器挤出机中，在180℃下挤压通过T-模具，制造厚度为2mm的用于合成木材的聚氯乙烯树脂薄片。
实施例6将5重量份的平均纤维长度为60μm，厚度为20μm，纤维素含量为99.5％的纸浆纤维，100重量份的聚合度为1000的聚氯乙烯树脂，10重量份的具有极好耐候性的丙烯酸冲击改性剂(AIM)，4重量份的具有极好热稳定性且相对价廉的Pb基热稳定剂，0.3重量份的常规酚类抗氧化剂，0.5重量份的苯并三唑基紫外吸收剂，3重量份的主要用作内和外表面润滑剂的氧化聚乙烯蜡，2重量份的白色色素，1重量份的彩色色素和8重量份的平均粒径为10μm或小于10μm的具有高白度的涂有硬脂酸的填充剂送入高速旋转混合器中，在110℃和1100rpm下混合25分钟，接着在500rpm下冷却到75℃持续20分钟。将所得混合物送入啮合反向旋转双推进器挤出机中，在180℃下挤压通过T-模具，制造厚度为2mm的用于合成木材的聚氯乙烯树脂薄片。
实施例7将10重量份的平均纤维长度为60μm，厚度为20μm，纤维素含量为99.5％的纸浆纤维，100重量份的聚合度为1000的聚氯乙烯树脂，0.3重量份的粉末形式的新烷氧基钛酸盐基物理性质改进剂，1重量份的镁基金属氧化物和8重量份的平均粒径为10μm或小于10μm的具有高白度的涂有硬脂酸的填充剂送入高速旋转混合器中，在80℃和1000rpm下混合15分钟，接着向其中加入10重量份的具有极好耐候性的丙烯酸冲击改性剂(AIM)，4重量份的具有极好热稳定性且相对价廉的Pb基热稳定剂，0.3重量份的常规酚类抗氧化剂，0.5重量份的苯并三唑基紫外吸收剂，3重量份的主要用作内和外表面润滑剂的氧化聚乙烯蜡，2重量份的白色色素和1重量份的彩色色素。将混合物在110℃和1100rpm下混合10分钟，接着在500rpm下冷却到75℃持续20分钟。将所得混合物送入啮合反向旋转双推进器挤出机中，在180℃下挤压通过T-模具，制造厚度为2mm的用于合成木材的聚氯乙烯树脂薄片。
实施例8将5重量份的平均纤维长度为60μm，厚度为20μm，纤维素含量为99.5％的纸浆纤维，100重量份的聚合度为1000的聚氯乙烯树脂，10重量份的具有极好耐候性的丙烯酸冲击改性剂(AIM)，4重量份的具有极好热稳定性且相对价廉的Pb基热稳定剂，0.3重量份的常规酚类抗氧化剂，0.5重量份的苯并三唑基紫外吸收剂，3重量份的主要用作内和外表面润滑剂的氧化聚乙烯蜡，2重量份的白色色素，1重量份的彩色色素和8重量份的平均粒径为10μm或小于10μm的具有高白度的涂有硬脂酸的填充剂送入高速旋转混合器中，在110℃和1100rpm下混合25分钟，接着在500rpm下冷却到75℃持续20分钟。将所得混合物送入啮合反向旋转双推进器挤出机中，在180℃下挤压通过T-模具，制造厚度为2mm的用于合成木材的聚氯乙烯树脂薄片。
实施例9将5重量份的平均纤维长度为60μm，厚度为20μm，纤维素含量为99.5％的纸浆纤维，100重量份的聚合度为1000的聚氯乙烯树脂，0.3重量份的粉末形式的新烷氧基钛酸盐基物理性质改进剂，1重量份的镁基金属氧化物和8重量份的平均粒径为10μm或小于10μm的具有高白度的涂有硬脂酸的填充剂送入高速旋转混合器中，在80℃和1000rpm下混合15分钟，接着向其中加入10重量份的具有极好耐候性的丙烯酸冲击改性剂(AIM)，4重量份的具有极好热稳定性且相对价廉的Pb基热稳定剂，0.3重量份的常规酚类抗氧化剂，0.5重量份的苯并三唑基紫外吸收剂，3重量份的主要用作内和外表面润滑剂的氧化聚乙烯蜡，2重量份的白色色素和1重量份的彩色色素。将混合物在110℃和1100rpm下混合10分钟，接着在500rpm下冷却到75℃持续20分钟。将所得混合物送入啮合反向旋转双推进器挤出机中，在180℃下挤压通过T-模具，制造厚度为2mm的用于合成木材的聚氯乙烯树脂薄片。
比较例1将5重量份的平均纤维长度为150μm，厚度为20μm，纤维素含量为55％的木粉，100重量份的聚合度为1000的聚氯乙烯树脂，10重量份的具有极好耐候性的丙烯酸冲击改性剂(AIM)，4重量份的具有极好热稳定性且相对价廉的Pb基热稳定剂，0.3重量份的常规酚类抗氧化剂，0.5重量份的苯并三唑基紫外吸收剂，3重量份的主要用作内和外表面润滑剂的氧化聚乙烯蜡，2重量份的白色色素，1重量份的彩色色素和8重量份的平均粒径为10μm或小于10μm的具有高白度的涂有硬脂酸的填充剂送入高速旋转混合器中，在110℃和1100rpm下混合25分钟，接着在500rpm下冷却到75℃持续20分钟。将所得混合物送入啮合反向旋转双推进器挤出机中，在180℃下挤压通过T-模具，制造厚度为2mm的用于合成木材的聚氯乙烯树脂薄片。
比较例2将5重量份的平均纤维长度为150μm，厚度为20μm，纤维素含量为55％的木粉，100重量份的聚合度为1000的聚氯乙烯树脂，0.3重量份的粉末形式的新烷氧基钛酸盐基物理性质改进剂，1重量份的镁基金属氧化物和8重量份的平均粒径为10μm或小于10μm的具有高白度的涂有硬脂酸的填充剂送入高速旋转混合器中，在80℃和1000rpm下混合15分钟，接着向其中加入10重量份的具有极好耐候性的丙烯酸冲击改性剂(AIM)，4重量份的具有极好热稳定性且相对价廉的Pb基热稳定剂，0.3重量份的常规酚类抗氧化剂，0.5重量份的苯并三唑基紫外吸收剂，3重量份的主要用作内和外表面润滑剂的氧化聚乙烯蜡，2重量份的白色色素和1重量份的彩色色素。将混合物在110℃和1100rpm下混合10分钟，接着在500rpm下冷却到75℃持续20分钟。将所得混合物送入啮合反向旋转双推进器挤出机中，在180℃下挤压通过T-模具，制造厚度为2mm的用于合成木材的聚氯乙烯树脂薄片。
实施例10将在实施例1中制备的原料碾成粉末并送入如图2中所示的作为第一挤出机的啮合反向旋转双推进器挤出机中。将在实施例8中制备的原料造粒并送入如图2中所示的作为第二挤出机的单推进器挤出机中。将各原料挤压通过双挤压模具，制造用于合成木材的由1.8mm厚的内层(实施例1)和0.2mm厚的中间层(实施例8)组成的多层聚氯乙烯树脂薄板(厚度2.0mm)。
实施例11将在实施例1中制备的原料碾成粉末并送入如图2中所示的作为第一挤出机的啮合反向旋转双推进器挤出机中。将在实施例8中制备的原料造粒并送入如图2中所示的作为第二挤出机的单推进器挤出机中。将100重量份的具有极好表面加强性质和表面电阻以及良好软化和熔解流动性的作为透明热塑性合成树脂的聚甲基丙烯酸甲酯树脂送入如图2中所示的作为第二挤出机的单推进器挤出机中。将各原料挤压通过三挤压模具，制造用于合成木材的由1.8mm厚的内层(实施例1)、0.2mm厚的中间层(实施例8)和80～100μm厚的透明面层组成的多层聚氯乙烯树脂薄板(厚度2.1mm)。
实施例12将在实施例1中制备的原料碾成粉末并送入如图2中所示的作为第一挤出机的啮合反向旋转双推进器挤出机中。独立地，将5重量份的平均纤维长度为60μm，厚度为20μm，纤维素含量为99.5％的纸浆纤维，100重量份的聚合度为1000的聚氯乙烯树脂，10重量份的具有极好耐候性的丙烯酸冲击改性剂(AIM)，4重量份的具有极好热稳定性且相对价廉的Pb基热稳定剂，0.3重量份的常规酚类抗氧化剂，0.5重量份的苯并三唑基紫外吸收剂，3重量份的主要用作内和外表面润滑剂的氧化聚乙烯蜡，2重量份的白色色素，1重量份的彩色色素，7重量份的平均粒径为10μm或小于10μm的具有高白度的涂有硬脂酸的填充剂和3重量份的具有高硬度的用于改善耐磨损、划伤性并具有极好耐化学性的熔融石英送入高速旋转混合器中，在110℃和1100rpm下混合25分钟，接着在500rpm下冷却到75℃持续20分钟。将所得混合物送入啮合反向旋转双推进器挤出机中，造粒并送入如图2中所示的作为第二挤出机的单推进器挤出机中。将各原料挤压通过双挤压模具，制造用于合成木材的由1.8mm厚的内层(实施例1)和0.2mm厚的中间层(实施例8)组成的多层聚氯乙烯树脂薄板(厚度2.0mm)。
测试例测量了用于合成木材的聚氯乙烯树脂的物理性质。结果如下表1和2所示。
表1用于挤压模塑合成木材的聚氯乙烯树脂的物理性质
为了评价本发明的合成木制品的效果，对在实施例2至9中使用天然纤维材料制造的薄板和在比较例1和2中使用木粉制造的薄板的机械性能、热稳定性和可挤压性在上表1中进行比较。
从表1中所示的数据可以清楚地看出，实施例2至9中使用天然纤维材料制造的薄板表现出比在比较例1和2中使用木粉制造的薄板高得多的抗张强度、伸长率、冲击强度和挠曲强度。另外，物理性质改进剂和金属氧化物提高在比较例1和2中使用木粉制造的薄板的物理性质，但是对在实施例2至9中使用天然纤维材料制造的薄板几乎没有影响。
由于在实施例2至9中使用天然纤维材料制造的薄板的长度长，其伸长率提高不明显，而冲击强度下降也不明显。
表2通过多层共挤压制造的合成木制品的物理性质
在表2中对在实施例10至12中制造的具有多层挤压结构的挤压产品与在实施例1和8中制造的薄板的机械性能、热稳定性、可挤压性、耐磨损性和耐划伤性进行比较。
在实施例10中制造的两层挤压产品的物理性质加强内层(厚度1.8mm或1.8mm以上)从在实施例1中制备的树脂组合物形成，具有极好机械性能和可挤压性的中间层(厚度0.1mm～0.5mm)从在实施例8中制备的树脂组合物形成，在实施例11中制造的三层挤压产品除在实施例10中形成的物理性质加强内层和中间层以外，其透明面层(厚度100μm或小于100μm)从具有极好耐热性、耐候性、耐磨损性和耐划伤性的丙烯酸基热塑性树脂形成，从上述两种产品的结果可见，与使用木粉和其它天然纤维材料的常规挤压产品相比，本发明的多层挤压产品确保了高伸长率和极好的抗冲击性。因此，本发明的多层挤压产品可以用于广泛的应用领域，例如需要高机械强度和极好耐磨损和划伤性的门框、窗和门、地板、线脚等。
在实施例11中制造的薄板通过三层共挤压而涂有高度耐磨损和耐划伤的树脂，而实施例12中制造的薄板通过两层共挤压而用添加剂处理以改善耐磨损和划伤性。在实施例11中通过三层共挤压制造的薄板表现出更好的物理性质。
总而言之，按照多层共挤压方法使用模具中多个挤出机制造的本发明的合成木制品增强了使用木粉制造的常规门框、窗和门的差物理性质，提供了良好的图案表达，改善了挤压可加工性并减少了负面效应如由于潮湿和紫外线引起的脱色。因此，本发明的合成木制品可以在广泛的应用领域内代替天然木材，如窗和门。
从以上描述可以清楚地看出，与使用木粉制造的常规轻型建筑内/外装饰材料相比，包含天然纤维材料的用于合成木材的树脂组合物和通过多层共挤压方法从该用于合成木材的树脂组合物制造的合成木制品表现出极好的机械性能、加工稳定性和图案。因此，本发明的合成木制品满足了对天然木材日益增长的消费需求，因此对环境保护有重大贡献。
特别地，本发明的合成木制品确保了在从木粉制造的常规木制品中被忽视的性质，即挤压过程中的极好热稳定性，防止了当暴露于室外光线时由于湿气和紫外线引起的随时间脱色，改善了挤压成型时熔化的树脂的流动性，特别是机械性能如伸长率和抗冲击性。
虽然本发明的优选实施方案得到了以说明为目的的公开，但是，本领域技术人员将理解，在不背离如所附权利要求所定义的范围和实质的前提下，各种修改、添加和取代是可能的。
权利要求
1.通过多层共挤压方法以改善机械性能和表面性质的制造至少由三层组成的合成木制品的方法，其中至少一层由用于合成木材的树脂组合物形成，所述树脂组合物包含通过从木材中除去酚类化合物而获得的天然纤维材料，该多层共挤压方法通过将从至少三个挤出机送入一个挤压模具中的彼此相同或不同的树脂粘合起来而进行。
2.根据权利要求1的制造合成木制品的方法，其中用于合成木材的树脂组合物包含70～80重量％的热塑性树脂，5～10重量％的抗冲击改性剂，5～15重量％的填充剂，3～7.5重量％的稳定剂复合物，2～8重量％的色素和3～20重量％的无酚类化合物的天然纤维材料。
3.根据权利要求1的制造合成木制品的方法，其中无酚类化合物的天然纤维材料是平均纤维长度为100μm或小于100μm，纤维素含量为90重量％或90重量％以上的纸浆纤维。
4.通过权利要求1～3之任一项的方法制造的合成木制品。
5.根据权利要求4的合成木制品，它是选自窗和门、门框、地板和线脚的建筑内/外装饰材料。
6.根据权利要求4的合成木制品，它由物理性质加强内层、由用于合成木材的树脂组合物形成的木纹中间层，以及面层组成。
7.根据权利要求6的合成木制品，其中物理性质加强内层的厚度为1.0～5.0mm，木纹中间层的厚度为0.1～0.5mm，而面层的厚度为100μm或小于100μm。
8.根据权利要求6的合成木制品，其中物理性质加强内层的成分为50～150重量份的聚合度为500～1500的聚氯乙烯树脂，5～15重量份的丙烯酸冲击改性剂，2～4重量份的热稳定剂，1.5～4.5重量份的润滑剂，1.5～4.5重量份的白色色素和4～12重量份的填充剂。
9.根据权利要求6的合成木制品，其中面层成分由100重量份的透明热塑性树脂组成，或者为50～100重量份透明热塑性树脂，4～10重量份填充剂，2～5重量份色素和1.5～4.5重量份蜡。
10.根据权利要求9的合成木制品，其中透明热塑性树脂是选自包括聚甲基丙烯酸甲酯的丙烯酸酯、聚苯乙烯、丙烯腈-丁二烯苯乙烯、聚碳酸酯、苯乙烯丙烯腈、聚氯乙烯树脂及它们的混合物的聚合物。
11.根据权利要求6的合成木制品，其中如果窗或门产品有轨道，则在轨道部分木纹中间层不覆盖物理性质加强内层，以避免由滚轮引起的连续磨损。
12.根据权利要求6的合成木制品，其在轨道部分进一步包括层压在物理性质加强内层上的耐磨损铺轨机，其颜色与木纹中间层相似。
全文摘要
本文公开了可以广泛应用的合成木制品，例如轻型建筑内/外装饰材料如门框、窗和门、地板、线脚等。本发明还公开了通过多层共挤压来制造合成木制品的方法。更具体而言，该合成木制品由用于合成木材的树脂组合物制造，所述树脂组合物包含热塑性树脂，特别是聚氯乙烯树脂、通过从木材中除去酚类化合物而获得的天然纤维材料、填充剂和稳定剂。该合成木制品具有与天然木材相似的天然表面质感和图案，重量轻，并且与使用天然薄板或木材制造的常规外部装饰材料相比，表现出极好的耐久性和物理性质。该合成木制品是由用于加强机械性能的内层、具有木材天然质感和图案的中间层和具有极好耐化学性和表面保护性能的面层组成的多层结构。这些三层通过多层共挤压方法形成。如果该合成木制品是窗或门产品，则在内层上进一步形成耐磨损铺轨机(rail layer)以抵抗由滚轮引起的过度磨损。
文档编号D21H21/00GK1530493SQ20031012438
公开日2004年9月22日 申请日期2003年12月30日 优先权日2003年3月12日
发明者许燸, 车基植, 许 申请人:Lg化学株式会社