高強度環保波狀製品的製作方法

2023-04-22 18:56:16 2

專利名稱：高強度環保波狀製品的製作方法
技術領域：
本發明涉及可生物降解且不含甲醛的波狀製品，具體涉及一種具有大豆基樹脂 體系的波狀製品。
背景技術：
脲醛樹脂(UF)被廣泛用作粘合劑，用在定向拼合板和刨花板上。這些甲醛基樹 脂是無色的，價格低廉，能夠快速固化形成一剛性的聚合物。雖然UF樹脂有效，但刨花 板和定向拼合板常常是出名的質量差。包括質量在內，擔心的是這些複合材料暴露在水 或熱和潮溼條件下的降解速率。另一個UF樹脂粘合木製品的不足之處在於，它們慢慢地將甲醛釋放到周圍的環 境內。甲醛是一已知致癌物質，是揮發性有機化合物(VOCs)中的一種。由於甲醛從木 製品中排放相關的環境、健康、監管問題，有持續的需要選擇無甲醛粘合劑。在一個或 多個州內，最近的立法已經禁止或嚴重限制在家具和建築材料上使用甲醛。一系列無甲醛成分組合物已經被開發用作粘合劑用於製造木製品。美國專利 No.4,395,504公開了由環脲和乙二醛反應製備的無甲醛粘合系統的使用，用於製造刨花 板。然而，該系統固化相當慢，且需要酸性環境下(低pH)固化。美國專利No.5,059,488表明當用於與環脲反應時，戊二醛比乙二醛具有優勢。專 利公開了戊二醛_乙烯脲樹脂在木板製造上的使用。結果表明該樹脂比乙二醛_乙烯 脲樹脂固化快，且可以在一個較高的pH值條件下固化。然而，戊二醛基的數脂在經濟上 不可行。美國專利No.4,692,478描述了無甲醛粘結劑，用於由碳水化合物原材料製備的刨 花板和膠合板，如乳清蛋白、低蛋白乳清、澱粉和糖。過程包括碳水化合物被無機酸水 解，然後由氨中和樹脂。儘管原材料是廉價的、可再生的，但是反應必須在0.5左右實 施。pH使處理過程困難，危險，且成本高。美國專利No6,822,042還披露了碳水化合物材料(玉米糖漿)在製備價廉的木材 粘合劑上的應用。這種粘合劑的優點包括強烈的粘合力、低成本、以及可再生原材料。 然而，這種粘合劑需要使用異氰酸酯作為交聯劑來合成。異氰酸酯是有毒的，用於替代 甲醛是不受歡迎的。美國專利No.6,599,455描述了一種無甲醛粘結劑用於生產刨花板，刨花板包含可 固化的熱塑性共聚物和交聯劑，交聯劑選自環氧基樹脂、異氰酸酯、N-羥甲基和碳酸乙 烯酯化合物。當固化後，該組合物提供很好的強度和耐水性。由於材料成本高，環氧基 樹脂經濟上不可行。
美國專利No.6,348,530描述了無甲醛粘結劑用作生產成型木製品，包含羥基烷基 化聚胺和多羧酸的混合物。粘合劑的製備需要艱難的步驟得到產品，導致經濟上不可行 的。一種已有的甲醛產品替代產品為Purebond 專有製造系統 ，用於硬木、膠合板 和刨花板。但是，已被證實Purebond 包括其它有毒的化學物質，如環氧氯丙烷。雖然 Purebond 是對現有技術的改善，但它最終並不能從它的配方中消除所有危險的或存在 潛在危險的化合物。見 http://www.columbiaforestproducts.com/products/prodpb.aspx。美 國專利No7,252,735和美國專利No7,345,136 (中心地帶資源技術)也被認為是與H2H專 利產品，Soyad 相關。Soyad 被認為是在樹脂形式中包括大豆蛋白，但是並不排除使 用致癌粘合劑，與大豆蛋白結合。因此，在大量嘗試解決尿素甲醛粘合劑的問題後，需要建立一個真正的無毒的 高強度樹脂或複合體系，不含任何甲醛成分或其他的致癌物質，是地球友好和非常強勁 的。木材、植物或其它木質纖維素材料的另一個不足之處在於，它們在商業上可接 受用於製作面板，但是它們不能有效用於塑形波狀製品。Flexform技術有限公司(www.flexformtech.com)生產無紡布天然纖維如麻，或亞
麻，與聚丙烯一起生產粘合劑。正在出售的墊子是以未壓縮狀態出售的。它也被壓制形 成汽車門板，中、高密度板。然而，儘管墊子是有效的，但是它們不是可生物降解的。 因此，仍需要易形成波狀製品的可完全生物降解的複合材料。現有技術就是要找到一個甲醛樹脂的有效替代物。然而，需要的是提供一木 板，在強度上超過現有技術的刨花板。如果這種材料是可生物降解，實質上，如果不是 全部來自可再生能源，是環境友好的，將會是更有利的。如果材料適合用於塑形製品， 可壓成波形，且塑形完成時既剛又強，那將是有利的。希望這種可固化的組合物含有高 含量不揮發物、且同時是穩定的、可快速固化的，在固化期間和固化後不揮發任何有毒 的氣味。期望產品被堆放在填埋場時對環境是無害的。本發明公開了一個或多個這些和 其他的需要。

發明內容
本發明包括一波狀壓模製品。波狀壓模製品包括大豆基樹脂和植物基薄片。制 品的製備過程包括將薄片用大豆基樹脂浸潤的步驟。製備過程還包括預塑薄片，移除水 分以形成預塑製品的步驟。預塑製品的至少有一個區域被至少一個額外的浸潤大豆基樹 脂層增強以給予更大的強度和剛度。接著預塑製品被壓製成一波狀模塑製品，其中，波 狀模塑製品具有大於20Mpa的抗彎強度，相對於製品的其他部分，所述製品的區域具有 較大的強度和硬度。在一實例中，製造波狀製品的過程包括用大豆基樹脂浸潤植物基薄片的步驟， 浸潤薄片被預塑，移去水分，形成一預塑製品。波狀預塑製品的區域被至少一個額外的 層所增強。製造過程還包括將預塑製品壓製成波狀模塑製品的步驟、波狀模塑製品具有 三維的外形，其中，預塑製品具有大於20Mpa的抗彎強度，所述區域具有較大的強度和/ 或硬度。
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在一實例中，區域在波狀製品內限定一彎曲。在另一實例中，區域在波狀製品 內限定了一期望的較大彎曲磨損的區域。本發明的一額外的優勢在於，在一實例中，製品分解時不危害環境。在另一實例中，製備過程進一步包括將模塑製品切成所需形狀的步驟。典型 地，製備過程還包括加工模塑製品的邊緣的步驟。仍在另一實例中，製備過程還包括使用分解時不會危害環境的防水劑塗覆所述 製品的步驟。仍在另一實例中，塗覆步驟得到所需的顏色和外觀的塗層。仍在另一實例中，預塑步驟還包括在一波狀預模中預塑形成一預塑製品，其 中，波狀預模是模塑製品的常規外形。仍在另一實例中，樹脂還包括含羧基多糖共聚物。在另一實例中，樹脂實質上 不含澱粉。在一實例中，製品是交通工具如汽車、火車、輪船或飛機的門板、儀錶板、壁 板、天花板。在另一實例中，製品是椅子、沙發、桌子、架子或櫥櫃。在一優選例中， 製品是門板，所述區域臨近門把手。在另一優選例中，製品是椅子或沙發，所述區域是 連接座椅和背部的點。仍在另一實例中，製備過程包括使用分解時不會危害環境的防水劑塗覆所述制 品的額外的步驟。在一實例中，預塑步驟進一步包括在一預模內預塑形成預塑薄片，其中，預模 是模塑製品的常規外形。在另一實例中，製品的表面積大於約3ft2，優選的約4ft2，更優選的約5ft2，更加 優選的6ft2。在另一實例中，製品由兩個或多個均勻厚度的薄片壓製成，薄片分別浸染均勻 厚度的塗層，其中，樹脂和薄片的重量比最小為1 1。


圖1為本發明的一實施例的一塑形凹被椅的透視圖。圖2為塑形前模具和浸潤纖維薄片的透視圖。圖3為本發明的一實施例的具有波形桌面的桌子的側面視圖。圖4為圖3的桌子的底部視圖。圖5為沿圖4中5-5線的桌子的剖面圖。圖6為形成圖3的桌面的一個模具。圖7為本發明的一實施例的具有一個核的滑雪板的所有層的分解視圖。
具體實施例方式^X術語「生物可降解的」用在此處是指隨時間推移被大自然(例如堆肥)中的水、 微生物和/或酶降解，且不危害環境。嚴格認為可生物降解的是指材料在ASTMD790限 定的堆肥條件下180天內降解至少60%。
術語「可生物降解樹脂」和「可生物降解複合材料」用於此是指樹脂和複合材 料是可持續的，在它們使用壽命的最後時期可以被處理掉或被堆肥，不傷害環境，且實 際上有助於環境。術語「波狀」用於此是指一種形狀，不是嚴格的平面形狀。術語「在最大載荷的應力」是指在拉伸測試時，由應力_應變曲線測試得到的 加載到斷裂前的應力。力。
(位移)定。
術語「斷裂應力」是指在拉伸試驗時，由應力_應變曲線測定的斷裂時的應 術語「斷裂應變」是指在拉伸試驗時，由應力-應變曲線測定的斷裂時的應變
)
術語「模量」意味著剛度，在拉伸試驗時，由應力-應變曲線的初始斜率測
術語「韌性」是指應力應變曲線下的面積測定的用於斷裂材料的能量。 術語「拉伸試驗」是指使用Instran或類似的測試裝置根據ASTM No.882的步驟 對樹脂層實施的以及根據D3039對複合材料實施的測試。測試在材料置於21°C、65%相 對溼度條件下3天後被實施。術語「增強劑」用於此描述了一種材料，包含在本發明的可生物降解的聚合 複合物中，導致了由複合物固化形成的固體製品的「在最大載荷的應力」 「斷裂應 力」 「斷裂應變」 「模量」和「韌性」的提高，與缺乏增強劑的相似成分得到的固化 製品的相應特徵相比。術語「固化」用於此描述本發明的組合物承受溫度條件和有效形成一具有水分 含量，優選的小於約0.5wt%的固體製品。短語「沒有甲醛的」或「無甲醛的」是指使用的材料不含甲醛或化合物在加工 過程或在產品的有效生命中不會釋放甲醛。纖維墊子或薄片根據本發明，大豆浸潤的纖維墊子層是由可生物降解的纖維墊子或薄片和包括 大豆蛋白的可生物降解的高分子樹脂製成。優選的，墊子和薄片是生物可降解的，由可 再生的自然資源製成。在一個實施例中，墊子或薄片是可紡的或無紡的織物，由可生物降解的材料制 成，材料具有纖維，利於製備織物、繩索或線。在一實施例中，可生物降解的纖維是由 棉、蠶絲、蜘蛛絲、麻、薴麻、洋麻、粗麻布、亞麻、劍麻、高粱、木棉、香蕉、菠蘿 棉、頭髮或皮、黃麻、聚乳酸、粘膠人造絲、萊賽爾、或混合物製成。在一個實施例中，優選的，纖維織物是麻、薴麻、高粱、洋麻、粗麻布、黃 麻、亞麻、劍麻、木棉、香蕉或鳳梨纖維。在一個實施例中，纖維是紗線、織物的、無紡的、針織的或編織的。優選的， 墊子具有均勻的厚度和吸水能力利於大豆基樹脂的滲入。在一個實施例中，墊子是無紡 的，其單位面積質量最小約為lOOg/m2，約200g/m2或約300g/m2和/或最大為500g/ m2，約為 600g/m2 或約為 800g/m2。在一個優選實施例中，墊子是無紡的，是由天然纖維(如洋麻纖維)製成，與粘結纖維共混，在溫度和壓力條件下與天然纖維粘結。粘結纖維的一實例是聚乳酸。聚乳 酸纖維與天然纖維混合。混合後的纖維被熱擠壓。聚乳酸在熱壓階段容易融化與洋麻纖 維粘結在一起。能夠粘結天然纖維形成一種可使用的墊子的可降解的纖維包括羊毛、粘 膠人造絲、萊賽爾纖維、聚乳酸和它們的混合物。在一個實施例中，無紡布墊包括，在浸潤之前，粘結纖維，其量最小約 Iwt. %，約 2wt. %，約 5wt. %，約 7wt. %,和 / 或最高約 20wt. %，約 17wt. %，約 15wt.%,約12wt.%或約lOwt.%。選擇性地，無紡布墊包括，在浸潤之前，天然纖維最 小量約 80wt.%，約 82wt.%，約 85wt.%，約 87wt. % 或約 90wt. %。MM在一個實施例中，樹脂包括大豆蛋白和可溶性增強劑(如，在pH值約7.0或更 高時在水中大體可溶)。在一個實施例中，可溶性增強劑是一種多糖。優選的，多糖是 含羧基多糖。在一個優選的實施例中，可溶性增強劑選自洋菜粉，瓊脂，結冷膠和它們 的混合物。大豆蛋白是本發明的樹脂的基礎。大豆蛋白可以從大豆蛋白粉、大豆蛋白濃縮 物和大豆分離蛋白中得到。每一種來源已增加大豆蛋白的濃度。優選的，權衡成本和大 豆蛋白的濃度，使用大豆蛋白濃縮物。加入到纖維墊、纖維織物、或紗線中的大豆蛋白的量導致複合板具有基於成品 板最終重量的最少約30wt.%大豆蛋白，約35wt.%大豆蛋白，約40wt.%大豆蛋白、約 50wt.%大豆蛋白和/或最大約70wt.%大豆蛋白，約65wt.%大豆蛋白，約60wt.%大豆蛋 白，約55wt.%大豆蛋白或約50wt.%大豆蛋白。大豆蛋白在過去已經以各種不同的方式被修飾且作為樹脂，如，舉例來說， Netravali, A.N.and Chabba, S., Materials Today, pp.22-29, April 2003 ； Lodha, P.andNetravali, A.N., Indus.Crops and Prod.2005, 21, 49; Chabba, S.and Netravali, A.N., J.Mater.Sci.2005, 40, 6263 ； Chabba, S.and Netravali, A.N., J.Mater.Sci.2005, 40，6275 ；以及 Huang，X.and Netravali，A.N., Biomacromolecules，2006，7，2783.所 描述的。大豆蛋白包含約20種不同的胺基酸，包括那些含有活性基團 如-NH2、-COOH和-OH的胺基酸。一旦被加工，大豆蛋白本身可以形成交聯，通過 半胱氨酸的-SH以及由丙氨酸失去β-碳原子以外的側鏈而形成的脫氫丙氨酸(DHA)殘 留物。DHA能分別通過形成賴氨酸丙氨酸和硫化雙丙氨酸交聯與賴氨酸、半胱氨酸發生 反應。天冬氨酸與賴氨酸也可以反應形成醯胺型交聯物。所有這些反應都能在大豆蛋白 固化過程所用較高的溫度和壓力下發生。除了大豆蛋白本身的交聯，活性基團能被用於進一步修飾大豆蛋白得到期望的 機械和物理性能。最常見的大豆蛋白修飾包括交聯劑和內部增塑劑的加入、與其它樹 脂共混、與其他交聯體系形成互穿網絡(IPN)。未被局限於某一特定的反應機理，這些 修飾被認為是提高了大豆樹脂的機械物理性能。通過加入納米黏土粒子以及微-和納米纖維狀(MFC，NFC)的纖維素，可以進 一步提高大豆樹脂的(機械的和熱的)性能。如，舉例來說，Huang，X.andNetravali, A.N.， 「 Characterization of flax yanr and flax fabric reinforced nano-claymodified soy protein
8resin composites, 「 Compos.Sci.and Technol., in press, 2007;禾口 Netravali， A.N.； Huang, X. ； and Mizuta，K., " Advanced green Composites, " AdvancedComposite Materials, submitted, 2007.中所描述的。樹脂可以包含額外的不溶性天然增強劑，可以為粒狀物料，纖維，或混合物。 不溶性增強劑為，舉個例子，液晶(LC)纖維素納米黏土，微纖維素化纖維素，納纖維素 化纖維素。進一步根據本發明，含有瓊脂，結冷膠或洋菜粉和大豆蛋白的組合物可以選 擇性地與天然的和高強度液晶(LC)纖維素纖維一起使用形成可生物降解的複合材料。 LC纖維素纖維由將纖維素溶解在高濃度磷酸溶液中形成纖維素的LC溶液而製得，如 Borstoel, H., 「 Liquid crystalline solutions of cellulose in phosphoric acid, " Ph.D.Thesis, Rijksuniversiteit, Groningen, Netherlands, (1998)中所描述的。使用氣隙-溼紡技術將 得到的LC溶液紡絲，得到高度定向和高度結晶的纖維素纖維，強度在1700MPa範圍內。樹脂可以包含額外的不溶性天然增強劑，可以為粒狀物料，纖維，或混合物。 不溶性增強劑為，舉個例子，液晶(LC)纖維素納米黏土，微纖維素化纖維素，納纖維素 化纖維素。結冷膠，一線性四糖，含有葡糖醛酸、葡萄糖和鼠李糖單元，已知是通過在葡 糖醛酸位置利用天然存在於大多數植物組織和培養介質中的二價陽離子離子交聯形成凝 膠。在缺乏二價陽離子時，高濃度的結冷也已知通過氫鍵結合形成強膠。結冷膠和 大豆分離蛋白的結合已被證明會導致力學性能的改善。見，舉例來說，Huang，X.and Netravali, Α.Ν., Biomacromolecules, 2006, 7, 2783 禾口 Lodha, P.andNetravali, A.N., Polymer Composites, 2005, 26, 647.商業上可用的結冷膠是Sigma-Aldrich生物技術的Phytagel 。它是由細菌發酵
生成、由葡糖醛酸、葡萄糖和鼠李糖組成，通常用作電泳膠凝劑。根據其化學性能，固 化的Phytagel 完全降解。在製備本發明的複合物中，固化的結冷膠是唯一增強劑，取 決於濃度，Phytagel 溶於水形成溶液或弱凝膠。得到的溶液或凝膠被添加到最初的大豆 分離蛋白粉懸液中，混有或沒有增塑劑如丙三醇，在有效條件下使所有成分溶解形成一 均一的組合物。優選的，本發明的樹脂中大豆蛋白與增強劑的重量比最小約20 1，約 15 1，約10 1，約8 1，約4 1，約3 1和/或最大約1 1，約2 1，約 2.5 1，約 3 1 和約 4 1。組合物還包括增塑劑。本發明的增塑劑包括丙三醇、山梨醇、甘露醇、丙二 醇以及任何油或脂肪酸。增塑劑在現有技術中是已知的。優選的，增塑劑是可生物 降解的，源自可再生資源且無毒。增塑劑在樹脂(包括水)中的重量百分比最小約為 5wt%,約為8wt%，約為10wt%，約為12wt%或約或最大約為20wt%，約為 18wt%,約為 15wt%，約為 12wt%或約為 10wt%。本發明優選的可生物降解的聚合物基本上不含澱粉添加劑成分。可生物降解的 聚合物基本上無附加的交聯劑如，舉例來說，酸酐，異腈和環氧化合物。樹脂製備方法本發明的可生物降解樹脂通過以下步驟製備
在一混合容器中，在70 85°C，加入50 150份水，1 5份丙三醇，10份大 豆蛋白濃縮物或大豆分離蛋白，和1 3份結冷膠、洋菜粉、瓊脂或它們的混合物。強 力攪拌混合物，加入充足量的氫氧化鈉溶液將混合物的pH調節到約11。得到的混合物 攪拌10 30min，接著過濾除去殘留的粒子。可選擇地，粘土納米粒子和/或纖維素納 米纖維，納米原纖維(NFC)或微米原纖維(MFC)作為額外的增強劑加入到樹脂溶液中。樽塑製品的製備方法樹脂溶液被用於浸潤、塗覆一個或多個纖維墊或織物薄片。墊子包括，舉例 來說，洋麻、粗麻布、高粱、亞麻、薴麻、劍麻、木棉、香蕉、菠蘿、大麻纖維或組合 物。在一實施例中，優選的織物薄片是亞麻。優選的墊子是黃麻或洋麻。以每15g纖維約50 IOOml樹脂溶液的量將樹脂溶液用於纖維墊或薄片，以致 能完全滲潤墊或薄片且塗在它們表面。經處理的墊子或薄片在一乾燥箱內在約35 70°C 預塑化形成被稱為是半固化片或預塑製品。在一實施例中，半固化片或預塑製品在最大 壓力為0.9atm的壓力下下乾燥。低氣壓助於快速從浸潤薄片中移去水分。根據需要，半 固化片經第二次浸潤，根據一個或多個以上描述的條件進行乾燥。半固化墊子被排列成具有足夠的尺寸(厚度)的片，排列在彼此之上。在一個 實施例中，第一組半固化墊子和第二組半固化墊子需要最少約兩個半固化片，約三個半 固化片，約四個半固化片，約五個半固化片和/或最大約十個半固化片，約八個半固化 片，約七個半固化片，約六個半固化片。當堆放多個半固化片時，需要注意的是防止片 摺疊。半固化片依尺寸在長度和寬度上超過所需物品的推薦尺寸最小1cm。通過實驗 已經發現，製造尺寸大於約4英尺長2英尺寬的具有均勻厚度的複合板需要組裝尺寸稍大 的片。否則，複合板的邊緣不能被製作成建築物內所需要的平均厚度。在一個實施例中，半固化板在波狀預塑形框架或預塑形模具內固化。波狀預塑 形框架是一三維形狀，三維形狀是模具的一般形狀。當用樹脂滲潤時，片或墊子是溼 的，更易於拉伸或保持期望的形狀。織物片被切成期望的形狀確保當被擠壓時全部的制 品具有期望的厚度和形狀。通過加入織物片，部分織物可以被增強，織物的厚度通過在 預塑形框內形成可被減輕。部分三維半固化片具有多餘的可切割、成形和分層堆積的材 料以致最終產品不具備褶皺、皺紋或過厚的部分。成捆織物的摺疊或皺褶被認為是導致 最終模塑產品劣勢的原因。此外，，製品厚度從面板部分到另一部分的大量的變化在某 些應用中在審美上是不受歡迎的。意味著是一個當被塑形能夠在最終的塑形過程中阻止 織物摺疊或皺褶的形狀。在一個實施例中，一個預塑形框架被描述形成一個波狀製品如一凹被椅10，如 圖1所示。凹被椅10有一個圓形靠背部分12，和一彎曲的就座部分14，輪廓符合使用 椅子10的人的背部和大腿的輪廓。此外，一彎邊16環繞椅子外周以提高舒適度、增加 強度。椅子10被涉及安裝在長凳或單椅支柱上(未顯示)。凹被椅的邊18和20被提高 以支持靠背12。當模塑該製品時，大豆基樹脂組合物的平板預塑片可變形，打摺和摺疊，產生 物體的較弱和較厚部分。參照圖2，一波狀預塑形框架30用作凹被椅。框架30不是一 個模子，而是一種預塑形模具，接收溼的、織物的或無紡的浸潤墊子34(固化前顯示)，在某種程度上更可塑，更易形成所需要的形狀，與預塑成平板形狀的浸潤墊子相比。框 架30是由線32製成，允許乾燥的空氣流動通過一個或多個浸潤墊子34。潮溼的浸潤墊 34位於預塑形框架30上。繼續參考圖2，描述預塑形框架形成一凹被椅的實施例。形成的座椅表面36是 預塑形框架30的一側。形成的背部表面38通常在預塑形框架30的另一側。在一實施 例中，預塑形框架30不是一簡單的平角構件，而是在表面36和38上形成最終產品輪廓 的至少一部分。邊緣40在預塑形框架30上形成，圍繞將要形成凹被椅處的外部邊緣。 邊緣40包含過多的浸潤纖維，後續需要被修剪成形。當常規形狀足夠複雜以致難以塑造時，一頂架42可選擇地用來幫助塑形構件塑 造常規形狀。在此實施例中，頂架42是一個線，圍繞邊緣確保邊緣充分預成型。一個 或多個浸潤片34在溼的狀態被放置在模具上。在本實施例中，溼滲透片34的重力有望 足以形成期望的凹被椅的常規形狀。根據需要，強化片(未顯示)可以被添加到被視為 需要結構加固的就座部分和靠背部分，。強化片被放置在需要提高強度和硬度的區域的 上方。不期望預塑墊子34正確符合用於壓模固化的壓模(未顯示)的形狀。但是由於 在熱壓過程中打摺或摺疊，優選的，當片被塑形時，浸潤墊子34在一定程度上預塑成熱 壓模具的常規形狀，能夠被無缺陷完成。參考圖3-5，本發明的一實施例製造了一桌面100，根據一個或更多的本發明的 實施例製造。桌面100有一常規的平整表面102，在桌子的各面具有下折的邊緣104、 106、108和110。下折的邊是壓模物，舉個例子，如是一個圓邊，當銑刀上的圓被用於 使堅實的桌子表面銳化時產生。下折的邊緣106、104、108和110被設計用來加強桌子 100的強度，通過抵抗桌子上表面102在下折邊緣104、106、108和110方向上的彎曲。 桌子設在一桌腿框架112上。圖4顯示了圖3的桌面的底部視圖。底部視圖更好地展示了桌子的輪廓和下折 邊緣104、106、108和110。桌腿框架也在視圖內。圖5顯示了沿圖4的線5_5的剖面 圖。下折邊緣104、106顯示在視圖內。圖6顯示用於製造上述圖3-5的桌子的半固化片的預塑形框架200的一個實施 例。底部框架201由數根線202製成，形成了一線框202。線202有一般平面支持部分 204，沿著邊緣206、207和208下折，與上面描述的桌子上期望的下折邊緣相同或相似。 當溼的大豆樹脂浸潤片(未顯示)被放置在框架上，它們一般會形成所期望的桌子的形 狀。線框202讓空氣流通到乾燥的浸潤墊子(未顯示)。當溼浸潤墊子(未顯示)被 放置在底部框架201上時，它們採用底部框架204的常規形式。但是，可選擇性地，一 頂部框架205可以用來提供額外的重量協助乾燥的浸潤片(未顯示)的下折邊緣的塑造。當預塑片在預塑步驟期間被乾燥後，形成平面或波狀外形的預塑片被取出放置 在模具內。在一個實施例中，波狀預塑形框架內的半固化片被分層堆積在模具內以產生 期望的厚度。在另一個實施例中，半固化片被分層堆積在預塑形框架上以便一單一的半 固化片被放置在模具內。此後，一種或更多的半固化片被以上述描述的方式被堆放，經歷高壓和高溫，進行固化。通過實例，堆在約80°C、05-lMPa被熱壓2-10min。約5分鐘休眠期後，堆 在約120-130°C、2-lOMPa被熱壓5-15min，然後移出。得到的塑形製品具有凹被椅的外 形，厚度約5mm，具有需要增強的微厚部分。然後，塑形熱固性製品的外周，典型地， 被切成所需的尺寸。一般情況下，邊緣被砂磨和拋光。也依據本發明，通過將上述可生物降解的高分子成分經歷有效溫度和壓力條件 形成熱固性塑形聚合物製品，獲得可生物降解的塑形熱固性聚合物製品，。優選的有效 的溫度和壓力條件包括溫度，最小約35°C，最大約130°C，以及壓力，最小約O.lMPa， 最大約20MPa，更優選的，溫度最小約80°C，最大約120°C，以及壓力，最小約2MPa， 最大約20MPa。在一個優選的實施例中，塑形熱固性聚合物製品包括一波狀的半固化物體，可 以形成一波狀的塑形熱固性可生物降解的物體。優選的，可生物降解的壓型熱固性聚合物製品以至少約20MPa的最大載荷的應 力和/或至少約300MPa的模量被表徵。在一個實施例中，塑形製品具有優異的釘子和螺絲固定性能，能有效地被裝飾 且強勁。它們能夠被裁減或鑽孔，不磨損邊緣，在整個表面積在寬度上一致。在另一個 實施中，塑形製品用作交通工具的零件，如汽車。典型地，塑形製品包括，但不限於車 的側板、車身頂蓋、儀錶板、車門、形成後車廂的板。在一個實施例中，塑形製品被塗上一層防水劑。優選的，防水劑是生物可降解 的、無毒和/或不危害環境的。該產品易於被塗上任何顏色的塗層、乳液、聚氨酯或油 性漆。物體可以被塗上油，如亞麻籽油、桐油、蟲膠和其它天然塗料。在本發明的一個實施例中，波狀製品的一個或兩個表面是用飾面層壓或塗層來 改善耐水性能。飾面可以改善瓦楞紙板的外表以及耐水性能。一個飾面的實施例是一薄 木片或印刷紙板。飾面可以被層壓或塗層產生一種防水處理。根據現有技術已知的配 方，塗層的一優選的實施例包含天然乳清成份以改善其地球友好的性質。在另一個實施 例中，塗層不是一個可生物降解的塗層。比如聚氨酯或環氧塗料被用來遮蓋瓦楞紙板的 表面。在另一個實施例中，防火膠木層壓為外層。雖然可以理解從生態的角度講，非生 物降解的材料較少被期望，但是對於家具或者其他物體，在外層上使用石油產品通常是 值得的，產生一種持久耐用的產品，產品的大部分是由可再生和可生物降解材料製成。^MM #用大豆g合4勿核心 射骨S·+反的泡丨備通常採用薄木板核心夾在多層玻璃纖維中構建滑雪板。滑雪板的底部或者「基 底」通常是由各種不同構造的塑料如聚乙烯或聚丙烯製成，被一薄鋼帶環繞，被稱為
「邊緣」。頂層，印刷圖形通常位於此處，通常由丙烯酸製成。從前端到板面再到尾 部，木板核心在硬度上是不同。選擇不同密度的木板和沿著滑雪板長度的相對位置決定 了沿著滑雪板長度在特定的點的柔韌性。選擇一個輕質木板會導致高彈性。選擇一個硬 木將導致更大的強度和剛度。期望的一個應用是在滑雪板的板面具有較大的硬度，在前 端和尾部具有較好的柔韌性。參照圖7討論本發明的一個實施例，圖7顯示一個滑雪板300的分解視圖。滑 雪板300包括一底層302，典型地由擠壓或燒結聚乙烯製造。它被預塑成底層302需要 的形狀。底層302的上方是一設計印刷層304。通過底層302，設計印刷層304是可見的。設計印刷層304上是底部玻璃纖維層306。優選地，底部玻璃纖維層306有一至四 層玻璃纖維層。更優選地，玻璃纖維層306具有兩層玻璃纖維層。核308被直接放置在底部玻璃纖維層上。沿板長度的不同位置，核308限定了 相對的彎曲度或硬度。本實施例的核308是由多層編織或無紡布織物墊或片製成，浸潤 有大豆蛋白樹脂，根據本發明的一個實施例預塑成一薄片。沿滑雪板長度、期望有較好 的柔韌性的部位，相對較少的浸潤、預塑墊子和片是必需的。沿滑雪板長度、期望有較 大的硬度的部位，要使用相對較多層的浸潤墊子。現有技術中本領域技術人員可知，多 層墊子的定位是現有技術或公知常識。在本實施例中，滑雪板300的長度被分為五個區域標記為A-E。區域A是前端 區域。區域B是中前區域。區域C是板面，捆綁被加快。區域D是中後區域。區域 E是尾部。第一層310是半固化墊子，由在本應用中概述的無紡植物基纖維製成。優選 的，洋麻、大麻、黃麻或者高粱纖維被選擇用作墊子。第一層310是無紡墊。在壓制之 前，墊子大約3-5mm厚。第一層310延伸了板的長度。第二層312同樣延伸了滑雪板 300長度，由類似的材料製成。第三和第四層314、316分別延伸前端、中後部分和板面 的長度。第五層318和第六層320延伸板面的長度。安排的目的是在前端和尾部提供可 觀的柔韌性，在板面部分提供硬度。對於其它材料，如玻璃纖維，大豆蛋白樹脂具有優 良的粘結性能。但是，可以理解如果任何層需要額外的粘合劑，在本領域技術人員的能 力範圍內可從眾多粘合劑中選擇。一個頂部玻璃纖維層322，由兩玻璃纖維層構成，放置在核之上，從前端到尾部 延伸了板300的長度。一最終插圖層324放置在玻璃纖維層上。頂層是丙烯酸(未顯 示)。它是在其它層壓在一起後被應用。它提供了滑雪板300的強度和光澤。滑雪板300通過堆疊層壓裝配。壓制被配置來壓縮核以致由於提供的核層數量 的不同，板面的壓迫大於板的前端和尾部的壓迫。板被壓製成可接受的波狀外形。舉 例，具有一上翻的前端和尾部，在板面區域具有弧度。一旦滑雪板300被壓制完，它被 切成所需的形狀，且配備一個邊緣，通常是鋼做的。雖然已參考不同的具體實施方式
描述本發明，但應理解，在本發明的精神和範 圍內可作出多種變化。因此，應當認識到，本發明不局限於所描述的實施例。
權利要求
1.一種波狀壓模製品，包括大豆基樹脂和植物基薄片，其中，所述製品的製備過 程包括以下步驟將所述薄片用大豆基樹脂浸潤；預塑所述薄片，移除水分以形成預塑製品，其中，所述預塑製品的至少有一個區域 被至少一個額外的浸潤大豆基樹脂層增強以便為所述區域提供更大的強度或硬度；壓制所述波狀預塑製品形成波狀模塑製品，其中，所述波狀模塑製品具有大於 20Mpa的抗彎強度。
2.如權利要求1所述的製品，其特徵在於，預塑是塑造外形，製得一波狀的預塑制 品，所述區域還在所述波狀製品內限定一彎曲。
3.如權利要求1所述的製品，其特徵在於，所述區域在成品內限定了一期望的較大彎 曲磨損的區域。
4.如權利要求1所述的製品，其特徵在於，所述製品分解時不危害環境。
5.如權利要求1所述的製品，其特徵在於，還包括將模塑製品切成所需形狀的步驟。
6.如權利要求1所述的製品，其特徵在於，還包括加工模塑製品的邊緣的步驟。
7.如權利要求1所述的製品，其特徵在於，還包括使用分解時不會危害環境的防水劑 塗覆所述製品的步驟。
8.如權利要求7所述的製品，其特徵在於，所述塗覆步驟得到所需顏色和外觀的塗層。
9.如權利要求1所述的製品，其特徵在於，所述預塑步驟還包括在一波狀預模中預塑 形成一預塑製品，其中，所述波狀預模是模塑製品的常規形狀。
10.如權利要求1所述的製品，其特徵在於，所述樹脂還包括含羧基多糖共聚物。
11.如權利要求1所述的製品，其特徵在於，所述製品是交通工具的門板、儀錶板、 壁板、天花板。
12.如權利要求1所述的製品，其特徵在於，所述製品納入到椅子、沙發、桌子、架 子或櫥櫃。
13.如權利要求11所述的製品，其特徵在於，所述製品是門板，所述區域臨近門把手。
14.如權利要求12所述的製品，其特徵在於，所述製品是椅子或沙發，所述區域是最 大承重區域。
15.—種製造波狀壓塑製品的方法，其特徵在於，包括 將植物基薄片用大豆基樹脂浸潤；預塑薄片，移除水分以形成預塑製品，其中，所述預塑製品的一個區域被至少一層 增強以給予所述區域更大的強度或硬度；壓制所述預塑製品形成一波狀模塑製品，所述波狀模塑製品具有三維外形，其中， 所述預塑製品具有大於20Mpa的抗彎強度。
16.如權利要求15所述的方法，其特徵在於，所述製品分解時不危害環境。
17.如權利要求15所述的方法，其特徵在於，所述預塑是塑造外形以製得一波狀的預 塑製品，所述區域還在所述波狀製品內限定一彎曲。
18.如權利要求15所述的方法，其特徵在於，所述區域在成品內限定了一期望的較大彎曲磨損的區域。
19.如權利要求15所述的方法，其特徵在於，所述樹脂還包括含羧基多糖共聚物。
20.如權利要求15所述的方法，其特徵在於，所述樹脂實質上不含澱粉。
全文摘要
本發明公開了一種波狀壓模製品，包括大豆基樹脂和植物基薄片，其中，所述製品採用以下步驟製備用大豆基樹脂浸潤所述薄片；預塑薄片，移除水分以形成預塑製品，其中，所述預塑製品的至少有一個區域被至少一個額外的浸潤大豆基樹脂層增強；壓制波狀預塑製品形成一波狀模塑製品，其中，所述波狀模塑製品具有大於20MPa的抗彎強度。
文檔編號C08H1/00GK102015841SQ200880125103
公開日2011年4月13日 申請日期2008年12月17日 優先權日2007年12月17日
發明者派屈克·高萬, 阿尼爾·耐特瓦利 申請人:E2E材料公司, 康奈爾大學