专利名称：：木质纤维素基模制产品及其制造工艺的制作方法
技术领域：
：本发明涉及木质纤维素基模制产品及其制造工艺。技术背景通常，将源自石油的热塑性和热硬性树脂用于汽车的模制树脂零件等。例如，汽车烟灰缸由混合有木屑、木质纤维等的酚醛树脂等模制而成。然而，由诸如酴醛树脂的源自石油的材料而模制的产品在燃烧时增加了地球的二氧化碳。此外，酚醛树脂等含有游离酚和甲醛，并因此可以产生危害人体的物质。因此，已经研发了一种技术，根据该技术，通过使源自植物的木质纤维素基材料经受蒸汽处理，接着进行烘干和粉碎，并随后通过施加热和压力模制它，来获得类似于热硬性树脂产品的模制产品(例如，见曰本的未审查专利申请No.2003-165844)。然而，仅由木质纤维素基材料才莫制的产品在耐吸水性能方面较差，并且耐湿性低，并因此不适合作为汽车的模制树脂零件，因为它们在被用作汽车产品时会经历诸如膨胀的变形。进一步，木质纤维素基材料具有这样的问题它不能模制成复杂的形状，因为施加到粉末形式的木质纤维素基材料上的热量仅仅使它的一'J、部分变成液体形式。此外，》于于由混合有其它普通热塑性、热石更性或生物可降解的树脂的木质纤维素基材料模制的产品，有这样的问题普通热塑性和热硬性树脂源自石油，并且热塑性和生物可降解的树脂不与木质纤维素基材料反应，这说明了混合材料的较差的机械性能以及模制产品的较差的耐久性。
发明内容本发明致力于解决上述问题。本发明的主要目的是提供一种木质纤维素基^t制产品，它的耐吸水性能和耐湿性得到纟是高，对环境和人体造成较少的负担，并且可以具有复杂的外形，此外还提供一种制造该木质纤维素基^t制产品的工艺。为了实现上述目的，根据本发明的木质纤维素基模制产品的特征在于由混合有呋喃树脂的经蒸汽处理的木质纤维素基材料才莫制而成。理想地，木质纤维素基材料与呋喃树脂之间的重量混合比应该在100/3至100/45的范围中。对木质纤维素基材料的蒸汽处理分解半纤维素和木质素，因而产生热塑性成分。进一步，与木质纤维素基材料混合的呋喃树脂(液体形式时为自然热硬性的)导致流动性和交联密度的增加。此外，因为呋喃树脂是通过使玉米的穗轴经受碳化处理而获得的源自植物的材料，因此将它燃烧等不会导致二氧化碳的增加，并JU吏用它可以减少乂十人体的负4旦。因此，根据本发明的木质纤维素基冲莫制产品提高了耐吸水性能和耐湿性，并且对环境和人体施加较少的负4旦。理想地，制造木质纤维素基模制产品的工艺应该包括通过利用剪切力的混合器将经蒸汽处理的木质纤维素基材料和呋喃树脂混合的步骤。特别地，通过利用剪切力的混合器(诸如双轴4齐压才几或搅拌机)将木质纤维素基材料和呋喃树脂混合，可以使交联密度进一步增加，这导致木质纤维素基才莫制产品的耐吸水性和耐湿性进一步才是高。理想地，制造木质纤维素基才莫制产品的工艺应该包括以下步骤将经蒸汽处理的木质纤维素基材料和呋喃树脂混合，并通过注模机对木质纤维素基材料和呋喃树脂的混合物进行注射模制。通过注模机进行注射模制，可以容易地将木质纤维素基材料和呋喃树脂的混合物模制成三维形状。附图^兌明通过下文给出的详细描述和仅仅通过示例方式给出的附图(附图不限制本发明)，将会更全面地理解本发明，其中图l是根据本发明的木质纤维素基模制产品的实例的透视图；以及图2是示出了制造根据本发明的木质纤维素基模制产品的工艺实例的工艺流^E图。具体实施方式图1示出了根据本发明的木质纤维素基模制产品的实例的透视图。图1中所示的木质纤维素基模制产品l是汽车的模制树脂零件(烟灰缸)，它是通过将热和压力施加至混合有呋喃树脂的木质纤维素基材料来模制的。特别地，诸如木头、竹子、洋麻等的源自植物(即，源自树木或源自草本植物)的木质纤维素基材料经受所谓的蒸汽处理。特别地，在具有高温高压蒸汽的抗压容器中蒸煮木质纤维素基材料。蒸煮之后，通过快速排放到大气压力中来使木质纤维素基材料经受吹洗(blasting)。这种蒸汽处理分解组成木质纤维素基材料的一些半纤维素和木质素，因而生成了热塑性组分，并且使得木头或植物纤维更容易松弛。应注意，当进行蒸汽处理时，木质纤维素基材料还生成诸如乙酸或乙醛的酸性物质。因此，可以将诸如氧化钙的碱性物质添加至木质纤维素基材料，以作为中和剂。在高温和高压下进行的蒸汽处理杀死包含在木质纤维素基材料中的昆虫、真菌、细菌等，并且因此导致抗腐蚀性和耐久性的提高。将经蒸汽处理的木质纤维素基材料烘千，并且随后将其粉碎从而以细d、粉末的形式<吏用。另一方面，呋喃树脂是通过使玉米的穗轴等经受碳化处理而获得的自然的热硬性树脂。使用由呋喃和糠醛乙醇组成并且在常温下为液体形式的吹喃树脂。当呋喃树脂的硬化时间需要与上述木质纤维素基材料的硬化时间相同时，将硬化剂添加至呋喃树脂。例如，使用诸如对甲苯磺酰胺、乙酸或蚁酸的酸作为石更化剂。在臼研机中人工地将木质纤维素基材料和呋喃树脂混合，或者通过利用剪切力的混合器(诸如双轴挤压机或搅拌机)来混合二者。当木质纤维素基模制产品l应该具有阻燃性时，将诸如面素基(特别是溴基)阻燃剂、磷基阻燃剂、氢氧化铝、氢氧化<溪等的阻燃剂添力口至混合物。将木质纤维素基材料和呋喃树脂的混合物放入冲莫子中，并且通过热压机对其进行热压，因此获得木质纤维素基模制产品1。这里，可以用利用注模机的注射模制来替代利用热压机的模制。利用注模机的注射模制使得可以容易地将木质纤维素基混合物;漠制成三维形状。接着，将描述制造根据本发明的木质纤维素基模制产品的工艺的具体实例。图2是示出了制造根据本发明的木质纤维素基模制产品的工艺实例的工艺流程图。首先，在步骤Sl,使诸如木头、竹子、洋麻、大麻或其它源自树木或源自草本植物的材料经受蒸汽处理。在随后的步骤S2，将经蒸汽处理的木质纤维素基材料烘干并将其粉碎。同时，在步骤S3，将硬/化剂添加至呋喃树脂。随后，在步骤S4，例如通过双轴才齐压4几将4分碎的木质纤维素基材料和呋喃树脂混合。在随后的步骤S5，将木质纤维素基材料和呋喃树脂的混合物放在i殳定了70至12(TC的烘干温度的烘干才几上，以《更将混合物烘干至2%的湿度含量。随后在步骤S6，将混合物放在被加热到160至220°C的模子中，在热压机中对模子施加80至600kgf/cm2(7.8至56.8MPa)的压力30至300秒。根据木质纤维素基材料的类型以及混合物中呋喃树脂的比例来调节模子的温度、所施加的压力、压力保持时间等。接着在步骤S7，将模子冷却到12(TC或更低，并将模制产品移开。如上所述，对木质纤维素基材料的蒸汽处理分解半纤维素和木质素，因而生成了热塑性成分。进一步，混合有木质纤维素基材料的呋喃树脂(它是自然的热硬性树脂)导致交联密度的增加。进一步，因为呋喃树脂是自然材料，因此将它燃烧等不会导致二氧化,灰的增力口，并且使用它可以减少对人体的负担。因此，生成的木质纤维素基模制产品的耐吸水性和耐湿性提高了，并且此产品对环境和人体带来4交少的负4旦。尽管在上述的工艺中，提前在步骤S3中将硬化剂添加至呋喃树脂，但是可以在步骤S4将硬化剂与木质纤维素基材料和呋喃树脂混合。可替换地，可以不添加硬化剂来进行模制。进一步，在步骤S6和S7的模制可以是注射模制。实例实例1至实例3将吹喃树脂(由HitachiChemicalCo.,Ltd.制造的"Hitafuran")与经蒸汽处理的枫木粉末混合，其中在例1中呋喃树脂的比例是9wt%(重量百分比)，在例2中是18wt。/。以及在例3中是27wt%。应注意，将利用9倍的水稀释的对甲苯磺酰胺(例如，由HitachiChemicalCo.，Ltd.制造的"HitafuranhardenerA3")作为硬化剂添加至呋喃树脂，其中对曱苯碌酰胺相对于呔喃树脂的比例约为10wt%，并且因此，在例1中硬化剂相对于才莫制产品整体重量的比例是0.1wt%,在例2中是0.2wt%,并且在例3中是0.3wt%。在臼研机中人工混合枫木粉末和添加有硬化剂的呔喃树脂。将所得到的混合物;改入被加热到20(TC的模子中，并且通过热压才几对其进4亍热压，其中施加122kgf/cm2(12.0MPa)的压力2分钟。比4交实例1《又将经蒸汽处理的4风木粉末^:入被加热到20(TC的才莫子中，并且通过热压才几进4亍热压，其中施加122kgf/cm2(12.0MPa)的压力2分钟。比4交实例2，3将呋喃树脂(HitachiChemicalCo.,Ltd.制造的"Hitafuran")与经蒸汽处理的枫木粉末混合，其中在比较实例2中呋喃树脂的比例是3wt%(重量百分比)，而在比專交实例3中是45wt%。应注意，将用9倍的水稀释的对曱笨绩酰胺(例如，由HitachiChemicalCo.,Ltd.制造的"HitafuranhardenerA3")作为石更化剂添加至呋喃树脂，其中对曱苯磺酰胺相对于呋喃树脂的比例约为10wt%，并且因此，在比较实例1中硬化剂相对于才莫制产品整体重量的比例是0.04wt%，并且在比4交实例3中是0.5wt%。在臼研机中人工混合4风木粉末和添加有石更化剂的呋喃树脂。将所得到的混合物放入被加热到200。C的模子中，并且通过热压机进4亍热压，其中施力口122kgf/cm2(12.0MPa)的压力2分4中。将在实例1至3以及比较实例1和2(在比较实例3中才莫制失败了，其将在随后描述)中获得的模制产品在水中浸泡，并且在24小时、48小时、和72小时后测量吸水百分数。结果在表l中示出。应注意，吸水百分数是在特定小时后模制产品的重量相对于净皮浸泡在水中之前的重量增加的百分凄t。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>如表1所示，在呋喃树脂被混合的实例1至3中，在任刊-阶段中，吸水百分数与比较实例1和2相比都更低。这表明呋喃树脂的混合导致耐吸水性能和耐湿性的提高。特别是在实例2和3中，其中分别以18wt。/。和27wto/o的比例混合呋喃树脂，相对于其中没有添加呋喃树脂的比较实例1，实例2和3的吸水百分凄史降低至少一半。这表明18wt。/。与27wt。/。之间的呋喃树脂的比例是令人满意的。如比较实例2所示，以小于3wt。/。的比例混合的呋喃树脂没有显著的凌文果。另一方面，如比4交实例3所示，以45wt。/o或更高比例混合的吹喃树脂超过了正常量，并且导致过大的混合物流动性，使得混合物通过模子中的缝隙流出并且不能祐^莫制。这表明3wt。/o与45wt。/。之间的呋喃树脂比例是合适的。实例4利用双轴才齐压才几将经蒸汽处理的楓木4分末和没有添加石更化剂的11wt。/o的呋喃树脂(HitachiChemicalCo.,Ltd.制造的"Hitafuran")200810085761.6说明书第9/10页混合。将所得到的混合物放入被加热到20(TC的才莫子中，并且通过热压机进行热压，其中施力口295kgf/cm2(28.9MPa)的压力2分钟。比丰交实例4在臼研机中人工混合经蒸汽处理的4风木粉末和没有添加石更化剂的20wt。/o的p夫喃树月旨(HitachiChemicalCo.,Ltd.制造的"Hitafumn")。将所得到的混合物放入被加热到200。C的模子中，并且通过热压机进4亍热压，其中施力o295kgf/cm2(28.9MPa)的压力2分钟。将在实例4和比较实例4中获得的^t制产品煮2小时，并随后测量吸水百分数。结果在表2中示出。表2呋喃树脂混合装置煮2小时之后实例411Wt0/o双轴挤压机2.31%比较实例420wt%臼研机4.03%如表2中所示，尽管呋喃树脂比例较低，但是与比较实例4相比，在实例4中通过使用双轴挤压机制备的混合物导致了较低的吸水百分数。这表明通过利用剪切力的混合机(诸如双轴挤压机)充分混合木质纤维素基材并牛和呋喃树脂，导致了耐吸水性能和耐湿性的提高。实例5至7混合经蒸汽处理的4风木粉末和19.4wt。/。的p夫喃树脂(HitachiChemicalCo.,Ltd.制造的"Hitaforan")。应注意，将用9倍的水稀释的硬化剂(对曱苯磺酰胺)添加至呋喃树脂，其中对甲苯石黄酰胺相对于呋喃树脂的比例为3wt%，或者换言之，硬化剂相对于模制产品整体重量的比例是0.06wt%。在臼研机中人工混合4风木粉末和添加有石更化剂的呋喃树脂。在实例5中，将所得到的混合物放入被加热到185。C的模子中，在实例6中为195°C，在实例7中为200°C,并且通过热压机对其进行热压，其中施加122kgf/cm2(12.0MPa)的压力2分4中。将实例5至7中获得的模制产品浸泡在水中，并且在24小时、48小时、和72小时后测量吸水百分数。结果在表3中示出。表3<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>如表3中所示，较高的模制温度导致较低的吸水百分数。这表明在较高温度下的模制导致耐吸水性能和耐湿性的提高。特别地，在200°C或更高温度下的模制可以生成具有足够的耐吸水性能和耐湿性的木质纤维素基模制产品。显然可以以多种方式改变所描述的本发明。这些变化并不祐L认为背离了本发明的精神和范围，并且对于本领域的技术人员显而易见的所有这些修改都将包括在权利要求的范围内。权利要求1.一种木质纤维素基模制产品(1)，其特征在于，所述木质纤维素基模制产品由混合有呋喃树脂的经蒸汽处理的木质纤维素基材料模制而成。2.根据权利要求1所述的木质纤维素基模制产品(1)，其特征在于，所述木质纤维素基材料与所述呋喃树脂之间的重量混合比在100/3至100/45的范围中。3.—种制造木质纤维素基模制产品(1)的工艺，其特征在于，所述工艺包括通过利用剪切力的混合才几混合经蒸汽处理的木质纤维素基材料和呋喃树脂的步骤。4.一种制造木质纤维素基模制产品(1)的工艺，其特征在于，所述工艺包4舌以下步骤将经蒸汽处理的木质纤维素基材并牛和呋喃树脂混合；以及利用注模机对所述经蒸汽处理的木质纤维素基材料和所述呋喃树脂的混合物进行注射模制。全文摘要本发明提供了一种木质纤维素基模制产品，其通过将呋喃树脂与经蒸汽处理的木质纤维素基材料混合，并通过加热和加压来模制所得的混合物而制成。文档编号C08H8/00GK101275034SQ20081008576公开日2008年10月1日申请日期2008年3月20日优先权日2007年3月29日发明者寺泽勇,常冈和记,村下卓也,近藤泰人,野口顺一申请人:三菱自动车工业株式会社;中日精工株式会社