專利名稱：含纖維素的物質(zhì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)含纖維素的物質(zhì)的方法、根據(jù)權(quán)利要求15 所述的含纖維素的物質(zhì)、根據(jù)權(quán)利要求16所述的生產(chǎn)復(fù)合材料的方法、根據(jù)權(quán)利要求21所述的復(fù)合材料和根據(jù)權(quán)利要求22所述的產(chǎn)品。所述方法可用于多種實(shí)際用途。例如，由谷物(例如玉米、黑麥、小麥、燕麥、大麥、 高粱、蕓苔、水稻等及其組合)、切斷纖維(棉花、亞麻、大麻等)的農(nóng)場(chǎng)廢物生產(chǎn)新建筑材料、不同人造器具、裝飾材料、內(nèi)飾、各種高抗性和堅(jiān)牢度的面層等，這使得所述生產(chǎn)由于投入料的低成本而在經(jīng)濟(jì)上合適。
背景技術(shù)：
目前存在例如適于包裝和建筑應(yīng)用的多種已知有機(jī)來源的復(fù)合材料。盡管木纖維很常見，然而來自作物或谷物的其他天然纖維偶爾也用作纖維填料。US 2006043629A提出通過使用偶聯(lián)劑，即官能性單體改性聚合物，以大豆基的生物塑料為基質(zhì)加工天然纖維(例如草、稻秸、麥秸、工業(yè)大麻、菠蘿葉纖維)來生產(chǎn)強(qiáng)化生物復(fù)合材料。此外就用官能性單體改性的大豆粉在工業(yè)應(yīng)用例如反應(yīng)性擠塑和注模方面的用途進(jìn)行了闡述。US 2008/181969A解決了包含纖維素組分例如木纖維、秸稈、草和其他有機(jī)材料的復(fù)合材料的變色和結(jié)構(gòu)(即化學(xué)或機(jī)械)降解，所述纖維素組分借助偶聯(lián)劑與聚合物組分交聯(lián)。所述偶聯(lián)劑，例如接枝-馬來酸酐聚合物或共聚物，具有能夠在所述聚合物與纖維素組分內(nèi)部或之間形成共價(jià)鍵的官能團(tuán)。技術(shù)問題本發(fā)明的目的是提供生產(chǎn)含纖維素的物質(zhì)的改進(jìn)方法，提供所述含纖維素的物質(zhì)和提供生產(chǎn)包含有機(jī)材料——優(yōu)選來自高等植物(higher plant)——的原結(jié)構(gòu)的高強(qiáng)度復(fù)合材料的方法，所述高等植物通過不同聚合物和/或所述聚合物的不同部分、官能團(tuán)、側(cè)鏈和/或其他部分之間的細(xì)胞內(nèi)和細(xì)胞間結(jié)構(gòu)連接形成其自然形式(例如莖)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及由廉價(jià)有機(jī)原材料制成，優(yōu)選由高等植物的莖部分、含有足量纖維素 (即高分子多糖或由β-1，4-連接的D-葡萄糖構(gòu)成的葡聚糖)或甲殼質(zhì)(由β-1，4-連接的N-乙酰基-D-葡萄糖胺構(gòu)成的聚糖)的細(xì)胞壁或細(xì)胞膜制成的高強(qiáng)度復(fù)合材料及多種物品的生產(chǎn)。在本申請(qǐng)中，術(shù)語含纖維素的物質(zhì)、投入料和/或復(fù)合材料也應(yīng)包括含甲殼質(zhì)的物質(zhì)、投入料和/或復(fù)合材料，或者含纖維素與甲殼質(zhì)的混合物的物質(zhì)、投入料和/或復(fù)合材料。纖維素——地球上最常見的有機(jī)化合物——是構(gòu)造為葡萄糖單元的聚合物鏈的分子式為[C6H7O2(OH)Jn的高分子多糖(聚糖)，其中η的范圍從數(shù)百到數(shù)千。本發(fā)明可在無需使用令所述有機(jī)材料例如植物顆粒相互結(jié)合的外源聚合組分的情況下生產(chǎn)復(fù)合材料。在本發(fā)明的上下文中，術(shù)語外源指的是所述聚合組分并非源于所加工的有機(jī)原材料。所述生產(chǎn)含纖維素的物質(zhì)的新方法的一個(gè)必要特征是使所述有機(jī)材料暴露于人工電磁場(chǎng)的有效區(qū)。生產(chǎn)可用于生產(chǎn)適于高強(qiáng)度產(chǎn)品的復(fù)合材料的含纖維素的物質(zhì)的新方法包括至少以下步驟a)制備包含有機(jī)材料和液體內(nèi)含物的投入料；和b)使所述投入料暴露于人工電磁場(chǎng)的有效區(qū)。根據(jù)優(yōu)選實(shí)施方案，在制備過程中，投入料的天然形式以及其細(xì)胞內(nèi)和細(xì)胞間結(jié)構(gòu)的有機(jī)連接遭到破壞，直至生產(chǎn)出液體和/或漿狀物質(zhì)。此物質(zhì)被進(jìn)一步用作模塑砂 (molding sand)其以新的幾何形狀重塑，并且結(jié)構(gòu)連接在此漿狀體固化的同時(shí)恢復(fù)。固化的漿狀體成為最終使用的物品。下文中，術(shù)語投入料用于指暴露于所述電磁場(chǎng)的起始物質(zhì)或物質(zhì)的混合物，而術(shù)語含纖維素的物質(zhì)是指通過本發(fā)明的上述方法生產(chǎn)的產(chǎn)品。所述產(chǎn)品被認(rèn)為是中間產(chǎn)品 (也稱為產(chǎn)出料)，因?yàn)槠溥€用于多種產(chǎn)品的生產(chǎn)。所述方法的要點(diǎn)在于以下事實(shí)在制備過程中，投入料的天然形式以及其細(xì)胞內(nèi)和細(xì)胞間結(jié)構(gòu)的有機(jī)連接遭到破壞，直至生產(chǎn)出均勻的液體和/或漿狀物質(zhì)。此含纖維素的物質(zhì)被進(jìn)一步用作模塑砂其以新的幾何形狀重塑，并且結(jié)構(gòu)連接在此漿狀體固化的同時(shí)恢復(fù)。固化的漿狀體成為最終使用的物品。在本專利申請(qǐng)中，術(shù)語有機(jī)材料應(yīng)理解為包含任何含纖維素的物質(zhì)。優(yōu)選地，所述投入有機(jī)材料包含纖維素分子混合的纖維。有利的是，所述有機(jī)材料來自高等植物，優(yōu)選來自禾本科(Poaceae)真草類例如谷類作物或者來自棉花、亞麻或大麻或其混合物。使用谷類秸稈或稻秸的至少一種或其混合物作為所述有機(jī)材料已經(jīng)在試驗(yàn)中獲得了良好結(jié)果。優(yōu)選地，在暴露于電磁場(chǎng)之前，在一個(gè)預(yù)處理步驟中將所述有機(jī)材料減小成小顆粒或者甚至漿體。優(yōu)選地根據(jù)所述投入料的有機(jī)材料的類型和條件對(duì)所述材料進(jìn)行預(yù)加工 /預(yù)處理。這些條件為水分、清潔度、不相關(guān)的天然或人工部分的存在、微生物群落、用于生成超細(xì)原纖維形式的膠束的純投入料中纖維素的百分比。初步確定原纖維和將所述原纖維凝集成最硬纖維的纖維素之間的有機(jī)組分含量被證明是有利的。通常，含有凝集或成膠物質(zhì)(例如果膠)的有機(jī)材料是合適的，但含有例如軟木質(zhì)或角質(zhì)等更具疏水性的有機(jī)材料也是合適的?；蛘咭部墒褂煤心舅氐挠袡C(jī)材料。產(chǎn)品或所生產(chǎn)物品的基本特征或性質(zhì)可通過改變這些及其他次生物質(zhì)在所述含纖維素的物質(zhì)中的相互關(guān)系來預(yù)先確定。所述有機(jī)材料的預(yù)處理包括浸漬，輔以機(jī)電、水力和超聲暴露，以及煮沸、汽蒸和其他已知的處理植物原材料的方法。纖維素纖維的顯著特征是幾乎近似于鋼的高耐斷裂性，以及耐機(jī)械和物理暴露的變化的特性。對(duì)于所述有機(jī)材料為秸稈例如水稻或小麥或黑麥秸稈的情況，可使用PH值約為8或更高、更優(yōu)選約8. 4或更高的液體用于浸漬，同時(shí)或者浸漬后進(jìn)行機(jī)電暴露、水力暴露、超聲暴露、煮沸、汽蒸或其組合。根據(jù)所需的含纖維素物質(zhì)(即產(chǎn)出料)的性質(zhì)和/或所述預(yù)處理準(zhǔn)備過程，所述外源液體內(nèi)含物(即由所述有機(jī)原材料自身提供的或源自所述有機(jī)原材料的液體內(nèi)含物) 是足量的從而不需加入外源或額外的液體。在其最簡(jiǎn)單的實(shí)施方案中，所述液體內(nèi)含物由水形成。然而，根據(jù)可制造性的需要和在晚些時(shí)候由所述復(fù)合材料構(gòu)成的物品的特性，其他液體如有機(jī)溶劑或氣體或其他流體也可適合作為液體內(nèi)含物。然而，重要的是所述液體內(nèi)含物與所述有機(jī)材料的合適關(guān)系是可實(shí)現(xiàn)的。對(duì)于水以外的液體，對(duì)于本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案重要的是，在生產(chǎn)出所述含纖維素的物質(zhì)之后，在必要時(shí)通過合適的方式過量的液體內(nèi)含物是可提取的。根據(jù)預(yù)期用途和預(yù)定處理方法，所述液體內(nèi)含物優(yōu)選地包含溶劑，例如用于使所述有機(jī)材料成熟(mellow)。當(dāng)均一的物質(zhì)在新模子中固化時(shí)出現(xiàn)結(jié)構(gòu)連接恢復(fù)的過程；這種過程實(shí)際上是η 個(gè)β-葡萄糖分子的剩余部分結(jié)合成聚合物式通常為[C6H7O2 (OH)Jn的分子化合物的過程。 已知每個(gè)剩余部分中有3個(gè)羥基基團(tuán)[(OH)3基團(tuán)]的葡萄糖分子的存在使得以下顯而易見每?jī)蓚€(gè)葡萄糖分子剩余部分通過側(cè)面的羥基基團(tuán)從其中消去水分子而相互連接。因此， 當(dāng)該物質(zhì)脫水時(shí)，在均一物質(zhì)中不經(jīng)意間發(fā)生結(jié)構(gòu)連接恢復(fù)，并導(dǎo)致其固化。試驗(yàn)已經(jīng)表明，當(dāng)暴露于電磁場(chǎng)有效區(qū)的投入料包含一定量的鐵磁性顆粒時(shí)，所述含纖維素的物質(zhì)(下文也稱為產(chǎn)出料)的性質(zhì)得以增強(qiáng)。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，所述鐵磁性顆粒的平均長(zhǎng)度在約0. 3到約25mm的范圍內(nèi)，優(yōu)選在約3-5mm的范圍內(nèi)，并且直徑在約0. 1到約5mm的范圍內(nèi)，優(yōu)選約0. 1到約 2.5mm。已經(jīng)證明所述顆粒的直徑和長(zhǎng)度之間的比例為1 3到1 5特別有利。根據(jù)優(yōu)選實(shí)施方案，所述顆粒是圓柱形的。基于本發(fā)明的教導(dǎo)，本領(lǐng)域技術(shù)人員會(huì)知曉所述鐵磁性顆粒倚賴所述投入材料并可根據(jù)所述投入材料優(yōu)化，從而所述大小可不在上述范圍內(nèi)。所述鐵磁性顆粒的大小和形狀可根據(jù)所述含纖維素物質(zhì)的性質(zhì)、其可加工性和/ 或其可生產(chǎn)性進(jìn)行選擇。因此其他大小的鐵磁性顆粒也可適于實(shí)施本發(fā)明。試驗(yàn)已經(jīng)表明，當(dāng)所述鐵磁性顆粒與所述投入料的比例為約1重量％到約20重量％時(shí)，會(huì)獲得高質(zhì)量的含纖維素的物質(zhì)。所述投入料的液體含量為0到約40%。然而，在所述方法的其他實(shí)施方案中，可根據(jù)對(duì)所述含纖維素的物質(zhì)的可加工性和/或其可生產(chǎn)性的具體需要選擇其他比例。它們倚賴處理方法的類型(間歇或連續(xù))以及實(shí)施所述處理方法的容器的容積。在秸稈作為投入料的優(yōu)選實(shí)施方案中，2-區(qū)容器的工作容積為180毫升并且所述鐵磁性顆粒的量為14克/區(qū)。所述顆粒的直徑為平均250微米，長(zhǎng)度為平均1500 微米。液體與投入料的比例為1-3。所述容器為連續(xù)型。暴露時(shí)間為最多20秒。所述鐵磁性顆粒支持所述有機(jī)材料超細(xì)胞和亞細(xì)胞水平的分解，以及細(xì)胞內(nèi)和/ 或細(xì)胞間結(jié)構(gòu)的有機(jī)連接的斷裂。鐵磁性顆粒的攪動(dòng)流化床帶有電能，并較現(xiàn)有技術(shù)具有提高的容量以破壞全部范圍的有機(jī)材料。通過機(jī)械壓碎、破碎和/或研磨直至產(chǎn)生更均勻的含纖維素的物質(zhì)。所述有機(jī)材料的分解是本發(fā)明的關(guān)鍵點(diǎn)。本發(fā)明方法的另一優(yōu)點(diǎn)在于所述鐵磁性顆粒的機(jī)械攪拌效果。所述鐵磁性顆粒有助于所述液體內(nèi)含物、所述溶劑(如果有的話)和所述有機(jī)材料的混合效果從而進(jìn)一步提高所述含纖維素的物質(zhì)的質(zhì)量。所述含纖維素的物質(zhì)構(gòu)成具有廣泛形狀、形式和設(shè)計(jì)的多種復(fù)合物產(chǎn)品的基材。 所述復(fù)合產(chǎn)品可通過直接成形方法如鑄造、模塑、壓制或擠出生產(chǎn)，或通過對(duì)上述產(chǎn)品的后續(xù)機(jī)加工生產(chǎn)。所述電磁場(chǎng)的有效區(qū)位于至少兩個(gè)通過約Imm到約5m、優(yōu)選約50mm到約Im的縫
隙相互分離的線性電磁感應(yīng)器之間。根據(jù)所述含纖維素的物質(zhì)和/或所述復(fù)合物品必須滿足的要求，在將投入料暴露于所述電磁場(chǎng)之前或在暴露期間將非記憶性的鐵磁性顆粒即低強(qiáng)制性材料加入所述投入料中。根據(jù)將生產(chǎn)設(shè)定為分批模式的優(yōu)選實(shí)施方案，非鐵磁性混合容器可用作將所述投入料暴露于所述電磁場(chǎng)的過程中的容器。根據(jù)要求，所述混合容器可在所述感應(yīng)器之間的整個(gè)距離上延伸從而產(chǎn)生在所述區(qū)的整個(gè)空間中的攪動(dòng)的流化床。用于連續(xù)生產(chǎn)的其他容器或管路也適于實(shí)施本發(fā)明。在所述有效區(qū)中處理的投入料中存在非記憶性的鐵磁性顆粒即低強(qiáng)制性材料在大規(guī)模操作——其中所述感應(yīng)器之間的距離為約1米或甚至幾米——中特別有利。對(duì)于所述感應(yīng)器之間的如此大的距離，優(yōu)選相應(yīng)增加鐵磁性顆粒的量。所述線性鐵磁性感應(yīng)器產(chǎn)生從相反方向朝向彼此的交變電磁場(chǎng)。在所述有效區(qū)中的每個(gè)點(diǎn)上，所述感應(yīng)器激發(fā)共同的交變電磁場(chǎng)，所述電磁場(chǎng)具有圍繞位于感應(yīng)器之間的共同軸旋轉(zhuǎn)的磁分量強(qiáng)度的圓形或橢圓形的速矢線。在所述軸的每一點(diǎn)上磁分量的大小等于零，但在每個(gè)其他方向和/或其他點(diǎn)上，磁分量上升至所述感應(yīng)器中預(yù)定的幅值。試驗(yàn)證明在以下條件下獲得良好結(jié)果在所述感應(yīng)器之間的50mm縫隙的中心處的幅值為約0. 2泰斯拉(國(guó)際單位T)到0. 25Τ，在180ml容器中存在14g鐵磁性顆粒，感應(yīng)器之間的有效區(qū)為50X16h80mm，磁力為約0. 03T。所述投入料暴露于所述磁場(chǎng)的持續(xù)時(shí)間為約20秒。下面更詳細(xì)地解釋所述鐵磁性顆粒在所述有效區(qū)中對(duì)所述有機(jī)材料顆粒的破壞性影響。所述鐵磁性顆粒借助其磁分量A(A是磁場(chǎng)的矢量勢(shì))和B(B是磁場(chǎng)感應(yīng);A和B 通過式B = rotA相關(guān))對(duì)細(xì)胞內(nèi)和細(xì)胞間結(jié)構(gòu)的影響通過所述有效區(qū)內(nèi)的磁阻R的下降 (導(dǎo)致此有效區(qū)中的磁通量增加)而放大。術(shù)語rotA是指所述矢量勢(shì)的旋度。所述鐵磁性顆粒在每點(diǎn)i處Hi =常數(shù)的條件下增大磁力Bi從而增加gradA的有效值。gradA是指梯度A。根據(jù)所述投入料和所需的所述含纖維素的物質(zhì)的特性，由至少兩個(gè)電磁感應(yīng)器產(chǎn)生的電磁場(chǎng)的磁力為約0. 01到約20T，優(yōu)選約0. 01到約10T，最優(yōu)選約0. 03T到約1. 2T。所述投入料暴露于所述電磁場(chǎng)的暴露時(shí)間取決于施加的磁力和處理的材料。當(dāng)所述暴露的持續(xù)時(shí)間為約1秒到約3小時(shí)、優(yōu)選約5秒到5分鐘、最優(yōu)選約20秒時(shí)獲得了良好的結(jié)果，即具有良好性質(zhì)的含纖維素的物質(zhì)。所述含纖維素的物質(zhì)的均勻性的程度可通過所述感應(yīng)器的電參數(shù)來調(diào)節(jié)。在所述投入料的電磁處理完成后，所述含纖維素的物質(zhì)即可用于生產(chǎn)復(fù)合材料和用于生產(chǎn)所述含纖維素的物質(zhì)的所需產(chǎn)品。因此，依照本發(fā)明生產(chǎn)產(chǎn)品的技術(shù)和工藝包括至少以下基本步驟1.包括另外的制備技術(shù)的投入料和添加劑/改進(jìn)劑(必要時(shí))的初步制備；2.電磁暴露；3.通過固化和模塑的至少一種對(duì)所述含纖維素的物質(zhì)進(jìn)行后處理直至生產(chǎn)出產(chǎn)品(最終使用的物品)。術(shù)語產(chǎn)品包括成品，例如面板，以及半成品，例如分層構(gòu)造的芯材、如夾心構(gòu)造的芯材。對(duì)于后者，所述產(chǎn)品的某些性質(zhì)可例如因?yàn)橹辽僖粚觾?nèi)襯與所述半成品粘合而得到改善。所述夾心構(gòu)造的優(yōu)點(diǎn)是可使產(chǎn)品具有不同的性質(zhì)例如結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、輕重量構(gòu)造、耐火性或其組合。根據(jù)所述產(chǎn)品的實(shí)施方案，一或數(shù)層或內(nèi)襯可由金屬、玻璃或碳纖維或網(wǎng)構(gòu)成。
所述非有機(jī)纖維甚至可加入所述投入料中或者在晚些時(shí)候加入本發(fā)明的含纖維素物質(zhì)中。或者/此外，所固化的復(fù)合材料可進(jìn)行在本說明書的后面討論的合適的表面處理。干燥和/或固化的過程是指從所述含纖維素的物質(zhì)中提取過量的液體。當(dāng)所述含纖維素的物質(zhì)——例如通過在鑄模或模子中固化——成形時(shí)，結(jié)構(gòu)連接恢復(fù)的過程出現(xiàn)。 這種過程實(shí)際上是η個(gè)葡萄糖分子的剩余部分結(jié)合成聚合物式通常為[C6H7O2(OH)Jn 的分子化合物的過程。每個(gè)剩余部分中有3個(gè)羥基基團(tuán)[(OH)基團(tuán)]的葡萄糖分子的存在使得有助于所述剩余部分之間通過側(cè)面的羥基基團(tuán)從中消去水分子而形成連接。因此，一旦——例如對(duì)于水來說通過干燥——提取出所述含纖維素的物質(zhì)中的液體，所述含纖維素的物質(zhì)中的有機(jī)材料的結(jié)構(gòu)連接恢復(fù)就發(fā)生，導(dǎo)致固化過程。對(duì)于使用水作為所述液體內(nèi)含物的情況，所述脫水過程通過任一已知的合適技術(shù)在預(yù)定溫度下進(jìn)行。所述技術(shù)包括和/或結(jié)合壓縮、擠出和過濾以及在鼓風(fēng)機(jī)和其他干燥方法下的吸收、真空干燥、吹干、加熱、照射、拍打、蒸發(fā)，包括例如自然風(fēng)干。具體脫水方法的選擇倚賴對(duì)方法和/或要模塑的物品的具體要求。根據(jù)所述含纖維素的物質(zhì)的特性和/或?qū)σ闷渖a(chǎn)的復(fù)合材料或產(chǎn)品的要求， 所述含纖維素的物質(zhì)通過模塑、壓模、注模的至少一種進(jìn)行后處理。然而，用于生產(chǎn)所述產(chǎn)品的其他成形技術(shù)也可適用。對(duì)于通過壓模進(jìn)行后處理的情況，所述混合容器或其一部分同時(shí)成為所述模子的一半是可以想到的。因?yàn)槌Ｒ?guī)模塑技術(shù)對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員是已知的，因此省略細(xì)節(jié)描述。根據(jù)要求和可制造性，共同或依次進(jìn)行模塑和固化操作?？蛇M(jìn)行進(jìn)一步的后處理，例如以提高由所述復(fù)合材料制成的物品的耐濕性或耐水性，或增強(qiáng)所述物品對(duì)化學(xué)侵蝕環(huán)境的耐受性、耐微生物性，或使所述復(fù)合材料和/或所述產(chǎn)品具有基于特殊類型的抗性、特定顏色、特別氣味或其組合的所需特性。為此目的，可將特定的改性劑和/或添加劑加入到所述投入料和/或所述含纖維素的物質(zhì)中，然而再提取任何過量的液體內(nèi)含物。根據(jù)需要，所述特定的改性劑和/或添加劑可用于使所述含纖維素的物質(zhì)和/或所述復(fù)合材料特別均勻。應(yīng)特別關(guān)注以下事實(shí)數(shù)種類型的植物細(xì)胞被包覆以或者含有化合物例如無機(jī)礦物質(zhì)如硅酸鹽或者有機(jī)礦物質(zhì)例如草酸鹽?？衫弥苯舆x擇含有一定量所述化合物例如礦物質(zhì)的有機(jī)材料，提供具有最終用戶需要的某些性質(zhì)的本發(fā)明的含纖維素的物質(zhì)和復(fù)合材料。例如，通過選擇原材料以及采用所述材料的能力，可獲得或顯著改善例如下面的性能特征導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性(即熱傳導(dǎo)性)、隔音性、耐潮濕變形的特性、耐化學(xué)和微生物暴露特性等。此外，如果所述含纖維素的物質(zhì)不滿足對(duì)所述復(fù)合材料的要求，可加入外源改性劑。具有預(yù)定性質(zhì)(抗性、親水性、對(duì)化學(xué)侵蝕環(huán)境的耐受性、微生物抗性、其他和/或特殊類型的抗性、顏色、氣味等)的材料的生產(chǎn)，包括為消費(fèi)者的喜好所需的材料的生產(chǎn)， 通過在脫水前向均一物質(zhì)中加入特別的改性劑，和/或在制備均一物質(zhì)的同時(shí)使用特殊的輔助技術(shù)進(jìn)行固化來實(shí)現(xiàn)?，F(xiàn)在，簡(jiǎn)單介紹進(jìn)行表面處理的若干可能性。根據(jù)對(duì)由所述復(fù)合材料制成的產(chǎn)品的要求，可例如通過以浸漬例如借助浸沒來涂覆一或多層涂層而獲得某些特性。此外，具有特定顏色的涂層同樣適用。上面描述中的所有說明同樣適用于所述含纖維素的物質(zhì)、用于生產(chǎn)所述復(fù)合材料的方法、所述復(fù)合材料本身及由其生產(chǎn)的產(chǎn)品。
實(shí)施例選擇谷物的莖部分作為有機(jī)原材料。優(yōu)選地，去除所述作物的穗。優(yōu)選地，在收割后獲取秸稈。在此實(shí)施例中使用小麥秸稈。通過剁碎秸稈的莖對(duì)秸稈進(jìn)行預(yù)處理，直至秸稈碎片的平均大小為約5-7毫米， 將所述碎片與水混合并浸泡，直至所述投入料中的有機(jī)顆粒的平均直徑為約0. 8-lmm。在此實(shí)施例中，將水性混合物的PH值調(diào)節(jié)至大于8. 4并浸泡1. 5-2小時(shí)。在其他實(shí)施例中，浸泡時(shí)間縮減為1. 5-2分鐘。1份水加入3份秸稈中(重量/重量)。在浸泡后，含有所述秸稈物質(zhì)的投入料倒入要置于兩個(gè)感應(yīng)器之間的有效區(qū)中的用作混合容器的不銹鋼容器中。將14g平均直徑為250 μ m、平均長(zhǎng)度為1500 μ m的圓柱形鐵磁性顆粒加入所述容器中的秸稈-水混合物中，然后將所述含纖維素的物質(zhì)暴露于每點(diǎn)i處& =常數(shù)的電磁場(chǎng)以增大磁力Bi,從而增加gradA的有效值。產(chǎn)生交變電磁場(chǎng)從而其穿透所述混合容器中的感應(yīng)器之間(縫隙寬50mm)80cm3 的有效區(qū)。所述磁場(chǎng)提供在所述感應(yīng)器之間的空間內(nèi)除中心軸外的任意i點(diǎn)處形成圓形和 /或橢圓形的速矢線的磁分量矢量，從而使Bi= μ *Hi;其中ClivBi = O,因此TOtAi = Bitj所述磁分量的強(qiáng)度在所述中心軸的任意j點(diǎn)處等于0并且滿足條件Hj = 0、Bj = 0和TOtAj =0。因此，在所述交變電磁場(chǎng)內(nèi)產(chǎn)生幅值為A^jIjAi的磁場(chǎng)的矢量勢(shì)A的活動(dòng)，從而gradA 在所述感應(yīng)器之間的空間中實(shí)現(xiàn)。施加測(cè)量值為約0. 3T的磁力。將所述投入料暴露于所述交變磁場(chǎng)20秒。所述電源的頻率為50Hz。當(dāng)施加所述磁場(chǎng)時(shí)，所述鐵磁性顆粒劇烈地?cái)噭?dòng)所述容器中的投入料。在此過程中，在所述容器內(nèi)的不同i點(diǎn)處，每個(gè)鐵磁性顆粒均由于其與不同的強(qiáng)度矢量Hi的速矢線的相互作用而發(fā)揮微型攪拌器和微型研磨機(jī)的作用。在所述投入料對(duì)所述電磁場(chǎng)的暴露結(jié)束后，具有所述有機(jī)材料的平均粒徑的顆粒留在不小于Iym的含纖維素的物質(zhì)中。然而，所述磁處理確保了所述投入料的充分分解， 從而足夠多的細(xì)胞以及細(xì)胞內(nèi)和細(xì)胞間結(jié)構(gòu)被破壞。然后，將所述含纖維素的物質(zhì)從混合容器轉(zhuǎn)入布氏漏斗形式的模子。使用吸濾來增加過濾速度，然后將所述含纖維素的物質(zhì)擱置干燥從而剩余干燥的固體復(fù)合材料片。在此實(shí)施例中，所述蒸發(fā)過程包括過濾和自然干燥相結(jié)合的方法直至所述復(fù)合材料的質(zhì)量在 30°C的溫度下恒定。通過重量測(cè)量方法控制干燥直至所述樣品產(chǎn)物經(jīng)過結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度試驗(yàn)。
權(quán)利要求
1.一種生產(chǎn)含纖維素的物質(zhì)的方法，所述方法包括以下步驟制備含有至少一種有機(jī)材料和液體內(nèi)含物的投入料；和將所述投入料暴露于電磁場(chǎng)的有效區(qū)。
2.權(quán)利要求1的方法，其中所述投入料包含多個(gè)鐵磁性顆粒。
3.權(quán)利要求2的方法，其中所述鐵磁性顆粒的平均長(zhǎng)度在約0.3到約25mm的范圍內(nèi)， 優(yōu)選在約3到約5mm的范圍內(nèi)，并且所述鐵磁性顆粒的平均直徑在約0. 1到約5mm的范圍內(nèi)，優(yōu)選在約0. 1到約2. 5mm的范圍內(nèi)。
4.權(quán)利要求2或3的方法，其中所述鐵磁性顆粒具有約1 3到1 5的直徑與長(zhǎng)度比，并且優(yōu)選為基本圓柱形。
5.權(quán)利要求2-4任一項(xiàng)的方法，其中所述鐵磁性顆粒與所述投入料的比例為約1到約 25重量％，優(yōu)選約10-15重量％。
6.權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)的方法，其中所述有效區(qū)產(chǎn)生于形成從相反方向朝向彼此的電磁場(chǎng)的線性電磁感應(yīng)器之間，其中所述感應(yīng)器優(yōu)選地激發(fā)共同的交變電磁場(chǎng)，所述電磁場(chǎng)具有圍繞位于所述感應(yīng)器之間的共同軸旋轉(zhuǎn)的圓形或橢圓形的磁分量強(qiáng)度速矢線。
7.權(quán)利要求6的方法，其中所述電磁感應(yīng)器彼此分開Imm到約5m、優(yōu)選約50mm到約Im 的距離。
8.權(quán)利要求6或7的方法，其中電磁感應(yīng)器的磁力為約0.01到約20泰斯拉，優(yōu)選約 0.01到約10泰斯拉。
9.權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)的方法，其中所述暴露的持續(xù)時(shí)間為約1秒到約3小時(shí)，優(yōu)選約 5秒到約5分鐘，最優(yōu)選約20秒。
10.權(quán)利要求9的方法，其中所述有機(jī)材料包含纖維。
11.權(quán)利要求9或10的方法，其中所述有機(jī)材料來自高等植物，優(yōu)選選自禾本科 (Poaceae)真草類，特別優(yōu)選谷類作物，以及棉花、亞麻或大麻或其混合物。
12.權(quán)利要求11的方法，其中所述有機(jī)材料來自谷類秸稈或稻秸的至少一種。
13.權(quán)利要求1-12任一項(xiàng)的方法，其中所述液體內(nèi)含物包括水和溶劑的至少一種。
14.權(quán)利要求1-13任一項(xiàng)的方法，其中所述有機(jī)材料通過下述方法的至少一種進(jìn)行預(yù)處理在pH為約8、更優(yōu)選大于8、最優(yōu)選大于8. 4的液體中浸泡，機(jī)電暴露，水力暴露，超聲暴露，煮沸，汽蒸。
15.一種含纖維素的物質(zhì)，由權(quán)利要求1-14任一項(xiàng)的方法生產(chǎn)。
16.生產(chǎn)包含權(quán)利要求15的含纖維素的物質(zhì)的復(fù)合材料的方法。
17.權(quán)利要求16的方法，其中將至少一種添加劑或改性劑加入到所述投入料或所述含纖維素的物質(zhì)的至少一種中。
18.權(quán)利要求16或17的方法，其中所述含纖維素的物質(zhì)被均質(zhì)化。
19.權(quán)利要求16-18任一項(xiàng)的方法，其中通過模塑、壓模、注模的至少一種對(duì)所述含纖維素的物質(zhì)進(jìn)行后處理。
20.權(quán)利要求19的方法，其中通過干燥和固化的至少一種提取過量的液體內(nèi)含物。
21.一種復(fù)合材料，根據(jù)權(quán)利要求15-20任一項(xiàng)的方法生產(chǎn)。
22.—種產(chǎn)品，由權(quán)利要求21的復(fù)合材料生產(chǎn)。
23.權(quán)利要求22的產(chǎn)品，以浸漬——例如通過浸泡——來包覆。
24.權(quán)利要求22或23的產(chǎn)品，包括至少一層與經(jīng)后處理的含纖維素的物質(zhì)粘合的內(nèi)襯。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種生產(chǎn)包含有機(jī)材料的含纖維素的物質(zhì)的方法，所述方法包括以下步驟a)制備含有有機(jī)材料和液體內(nèi)含物的投入料；和b)將所述投入料暴露于電磁場(chǎng)的有效區(qū)。還公開了生產(chǎn)基于所述含纖維素的物質(zhì)的復(fù)合材料的方法以及由所述復(fù)合材料生產(chǎn)的產(chǎn)品。
文檔編號(hào)C08J3/28GK102239210SQ200880132212
公開日2011年11月9日 申請(qǐng)日期2008年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月3日
發(fā)明者瓦迪姆·高基柴夫 申請(qǐng)人:瓦迪姆·高基柴夫