TW201628836A - 由再循環和可再循環材料製成的負重載體 - Google Patents
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Abstract
本發明係針對至少部分地由非織複合材料板製成的負重載體，所述非織複合材料板包含：被拆散的天然纖維和/或玻璃纖維，以及塑膠纖維。此外，本發明係針對用於製造負重載體之方法，該方法包括使被拆散的天然纖維和/或玻璃纖維與塑膠纖維混合，並且將所述混合物加熱成形非織複合材料層。應清楚的是本發明應用於任何類型的負重載體，如盒子、甲板、箱子、條板箱、以及類似物，並且特別是托架。
Description
本發明係關於至少部分地由非織複合材料板製成的負重載體。
此外，本發明係關於用於製造至少部分地由非織複合材料板製成的負重載體之方法。
在本發明的背景中，托架係一扁平的運輸結構，該結構以穩定的方式支撐物品同時被鏟車、托架搬運車、前端裝載機、操作節約裝置(work saver)或其他升降裝置提升。托架係允許裝卸和存儲效率的負載單元之結構基礎。
習知托架係為木制，但是根據使用領域還可以由塑膠、金屬、紙、以及再循環材料製成。
特別地在使用用於托架之再循環材料中，做出了很多嘗試，其目的在於降低環境影響。例如，TW201113197係關於用於製造環境友好托架之方法，其中使農業廢物或廢物木材纖維化並且與廢紙漿料摻混並且壓碎廢塑膠。隨後，將這種摻混物注塑模製成一托架。
然而，通常已知注塑模製對於生產相對低體積的相對簡單之設計係為相當昂貴之一技術。
另一個實例係BE901742，其中使用工業廢物物料生產一次性使
用的不可回收的運輸托架、條板箱等，該等結合的廢物物料係廢物塑膠和文件產品物品，來自被損壞或使用過的盒子、管筒之廢卡紙板，以及來自模板、次品托架、或花園剪枝之廢木材並且將纖維素纖維切碎並混合。然後，添加一乾燥黏接化合物，將該混合物加熱並且進料至一壓力機中以生產該等托架。
然而，明顯一缺點係該等托架僅僅旨在用於一次性使用並且不具有對於若干次使用循環所要求的特徵，如例如在一托架共用系統中。
創造一托架或負重支承裝置之其他實例係WO2014058665，WO2004011337，描述了被頂部和底部表層包圍的泡沫和/或多孔芯之構造。此外，US2005040307描述了藉由模製塑膠(擠出、注塑模製、...)製成的負重載體，並且由此該最終結構的強度產生於該材料的一呈肋狀結構。所描述之托架或負重載體均要求複雜的加工和/或複雜結構的組合以便獲得所要求機械特性。
因此本發明的一目的係提供具有對於在多次使用循環(例如，在托架共用系統中、以及在重載應用中)中使用所要求特徵之負重載體，特別是托架，並且該負重載體具有一簡單結構組合而沒有複雜加工步驟。衝擊強度、膨脹、耐熱性、熱阻滯性、尺寸穩定性、吸水性、或傳動(racking)能力可以與習知的托架是至少可比的或者相對於習知托架係有改進的。
在本發明的另一個目的中，提供了一負重載體，該負重載體具有與習知木制托架之特徵可比較的衝擊強度和負重特徵，此類有顯著更低重量之結合，導致顯著的降低運輸成本。
本發明的另一個目的係提供由可再循環和/或再循環的材料製成的負重載體。
此外，本發明的一目的係提供用於允許使用再循環和可再循環
的材料製造負重載體之改進方法。
此外，本發明提供了允許在耐用、可重複使用、並且尺寸穩定的負重載體的製造中使用多孔的、吸水的、黏-彈性(visco-elastic)原料作為基體材料之方法。
本發明的另一個通用目的係允許製造為單次使用以及多次使用、為輕型應用以及重型應用定制的不同品質水準和最終用途之負重載體。
本發明係針對至少部分地由非織複合材料板製成的負重載體，該非織複合材料板包含：- 被拆散的(unraveled)天然纖維和/或玻璃纖維，以及- 塑膠纖維。
此外，本發明係針對用於製造負重載體之方法，該方法包括使被拆散的天然纖維和/或玻璃纖維與塑膠纖維混合，並且將所述混合物加熱成形一非織複合材料層。
應清楚的是本發明應用於任何類型的負重載體，如盒子、箱子、條板箱、甲板、以及類似物，並且特別是托架。
在根據本發明的一實施方式中，提供了至少部分地由非織複合材料板製成的負重載體，所述非織複合材料板包含：- 被拆散的天然纖維和/或玻璃纖維，以及- 塑膠纖維。
在本發明的上下文中，藉由韌皮纖維開鬆機或開布機處理原天然材料如黃麻、大麻、可可等以拆散成纖維階段。被拆散的天然纖維還被稱為韌皮纖維並且可以長達若干公分長。該等被拆散的天然纖維可包括任何天然纖維，如例如，黃麻、亞麻、大麻、瓊麻、可可、或竹子、或者動物纖維。
可替代地，或者與被拆散的天然纖維結合還可以使用玻璃纖維。
在根據本發明負重載體中使用的天然纖維的最重要類型係亞麻、大麻、黃麻、洋麻、可可和瓊麻(由於它們的特性和可用性)。使用黃麻纖維具有很多優點。首先它具有像木材的特徵，因為它係韌皮纖維。黃麻具有高特定特性、低密度、對於加工設備較小的磨損行為、良好的尺寸穩定性以及無害性。該纖維具有高長徑比、高強度與重量比，並且具有良好絕緣特性。黃麻係低成本環保產品並且是大量可獲得的，易於運輸。
在本發明的上下文中，該等塑膠纖維可以是新鮮生產的纖維或者可以源自任何類型的廢物或再循環的塑膠纖維片材，如紡織品、織物、地毯、衣服、或大袋(即柔性中型散裝容器(FIBC))。在再循環的塑膠纖維情況下，它們可以藉由拆散或撕裂，並且可隨意地隨後梳理再循環的塑膠纖維材料、織物和非織物獲得。塑膠纖維材料可以是在塑膠纖維材料、織物或非織物生產中使用的任何類型的塑膠，如例如聚丙烯纖維、聚乙烯基纖維、聚乙烯纖維、聚酯纖維等。
根據本發明之負重載體包括嵌入在塑膠基體中纏繞的被拆散的天然纖維和/或玻璃纖維的芯，該芯具有呈現的強度和剛度而不需要附加的增強材料或結構來產生所設想的機械特性。該等改進的機械特性由所使用的原料和塑膠纖維藉由非織物纏結的機械纏結並且加熱成形所纏繞的結構產生。
在根據本發明的一實施方式中，提供了負重載體，該負重載體包含至少40%重量、至少50%重量、或至少60%重量、或至少80%重量、或至少90%重量的被拆散的天然纖維和/或玻璃纖維。
在根據本發明的另一個實施方式中，提供了負重載體，該負重載體包含小於60%重量、或小於50%重量、或小於40%重量、或小於20%重量或小於10%重量、或小於5%的塑膠纖維。
不被任何理論所束縛，一般相信使用如以上描述的被拆散的纖維導致嵌入在塑膠基體中的具有三維網結構的非織複合材料，從而提供了根據本發明之負重載體，對於在多重使用循環中(例如，在托架共用系統中)使用所要求的特徵。例如，衝擊強度、傳動能力、膨脹(即吸水性)和耐熱性(在洗滌循環過程中)係重要特徵。
此外，衝擊強度和負重特徵可以與習知木制托架之特徵可比較，此類有顯著更低重量的結合，導致顯著的降低運輸成本。例如，典型的重量20-25kg的木制托架可以被重量小於15kg、或者甚至小於12kg的托架代替。
另一個好處係該等負重載體由可再循環和/或再循環的材料製成的。
根據本發明的負重載體可進一步包含一熱硬化劑(thermoharder)。此類熱硬化劑可以是任何類型的允許與被拆散的天然纖維和/或
玻璃纖維與塑膠纖維之摻混物混合的熱硬化劑材料。此類熱硬化劑可以處於粉末形式或者處於液體形式，例如，聚酯基粉末、或環氧基粉末或液體、或甲醛基粉末或液體、或聚氨酯液體樹脂、或水玻璃基黏合劑(如在WO2013079635中描述的，藉由引用結合在此)、或包括天然和/或合成的生物物質的生物黏合劑、它們的結合物(conjugate)、或包括它們的聚合物的衍生物。實例可以是一多糖基黏合劑。
使用熱硬化劑可導致增強該塑膠纖維基體並且可增強甚至更耐用，並且剛性的非織複合材料板結構的形成。
根據本發明之負重載體可包含小於50%重量、或小於25%重量、或小於20%重量或小於10%重量、或小於5%的所述熱硬化劑。
在本發明的一具體實施方式中，負重載體可包含在40%與90%重量之間的被拆散的天然纖維和/或玻璃纖維、在40%與5%重量之間的塑膠纖維以及在40%與5%重量之間的熱硬化劑。
在本發明的另一個具體實施方式中，負重載體可包含在50%與75%重量之間的被拆散的天然纖維和/或玻璃纖維、在10%與40%重量之間的塑膠纖維以及在10%與40%重量之間的熱硬化劑。
在本發明的另一個具體實施方式中，負重載體可包含在50%與75%重量之間的被拆散的天然纖維和/或玻璃纖維、在15%與40%重量之間的塑膠纖維以及在10%與30%重量之間的熱硬化劑。
此外，本發明之負重載體可進一步包含雙組份纖維，較佳的是小於25%重量、或小於20%重量或小於10%重量、或小於5%重量。
雙組份纖維係由兩種不同的聚合物藉由以下方式製造的，在一
同時過程中由一個噴絲頭紡紗並且連接它們，例如產生具有聚對苯二甲酸乙二酯芯和聚丙烯外層之纖維。
在本發明的上下文中，該等雙組份纖維可以由兩種具有對於該外層至少80℃、或至少110℃並且對於該芯至少140℃或至少170℃的熔點的組份製成。
不被任何理論所束縛，一般相信因為該芯纖維由於其高熔點在加工過程中保持完整並且與該等被拆散的天然纖維和/或玻璃纖維混合，而該外層變成該塑膠基體的部分，可以獲得甚至更牢固並且剛性的一結構。
此外，根據本發明之負重載體可以至少部分地由非織複合材料板製成，所述非織複合材料板由加熱成形並且壓製的非織複合材料的單層製成、或者由在彼此上壓製的加熱成形的非織複合材料層的多層製成。
可替代地，在非織複合材料層的多層內，若干層單層可以與可替代材料的層交替。
根據本發明之負重載體可以至少部分地由非織複合材料板製成，該非織複合材料板具有至少一個或多個側面，用於噴塗或其他最終處理步驟所處理的外層。
此外，根據本發明之負重載體可以至少部分地由非織複合材料板製成，該非織複合材料板具有至少一個或多個側面，一個或多個最終處理層，例如像塗覆層。
此外，本發明提供了用於製造負重載體之方法，該方法包括使被拆散的天然纖維和/或玻璃纖維與塑膠纖維混合，並且將所述混合物加熱成形一非織複合材料層。
在本發明之上下文中，加熱成形可以是任何類型的適合於複合板形成的加熱成形(例如，熱黏合、熱壓製、模製、真空模製等)，並且可包括任何類型的在加熱成形過程中具有足夠升高在該複合材料混合物的芯內的溫度的能力的加熱，例如像蒸汽加熱或蒸汽注入加熱或微波加熱或空氣加熱(即，吹熱空氣穿過和/或通過該材料)。
在加熱成形過程中在該複合材料混合物的芯內的溫度可以是至少100℃、或至少120℃、或甚至至少140℃。
根據本發明之方法可包括使在40%與90%重量之間的被拆散的天然纖維和/或玻璃纖維與在10%與60%重量之間的塑膠纖維混合。
雖然天然纖維如黃麻等是多孔的、吸水的、黏彈性的材料，但是根據本發明之方法使其作為一在耐用且可重複使用的負重載體的製造中的基體材料之用途成為可能。
該等塑膠纖維可具有至少100℃、或至少120℃、或甚至至少140℃的熔點，使得在加熱成形過程中該等被拆散的天然纖維(或該等玻璃纖維)充分地嵌入在塑膠熔體內。
在本發明的一具體實施方式中，可以混合在40%與90%重量之間的被拆散的天然纖維和/或玻璃纖維、在40%與5%重量之間的塑膠纖維以及在40%與5%重量之間的熱硬化劑。
在本發明的另一個具體實施方式中，可以混合在50%與75%重量之間的被拆散的天然纖維和/或玻璃纖維、在10%與40%重量之間的塑膠纖維以及在10%與40%重量之間的熱硬化劑。
該等天然或玻璃纖維、以及該等塑膠纖維可以藉由任何適合於
混合纖維之習知技術(如氣流佈層、針刺、梳理、濕法佈層、水刺、或它們的組合)摻混。例如，可以使用針刺，針刺係借助於數千倒刺之刺針重複地穿進和穿出纖維混合物實現纖維機械連鎖或纏結之技術。
該等被拆散的天然纖維和/或玻璃纖維和/或塑膠纖維可以不用與被拆散的天然纖維長度或原始的塑膠纖維長度相比減少纖維長度目的之任何其他技術切碎、切割、研磨或處理。
該被拆散的天然纖維長度或玻璃纖維長度可以是至少0.5cm、或至少0.7cm，其中至少50%係至少1cm、或至少2cm，以便獲得所希望的3維的網結構。較佳的是該纖維長度係至少1.2cm、或較佳的是至少1.5cm、或甚至更較佳的是至少4cm。
該熱硬化劑可以與該等被拆散的天然纖維和/或玻璃纖維、以及該等塑膠纖維藉由任何類型的習知用於將粉末混合至纖維的摻混物中的技術混合，例如借助於吹氣或在該纖維層上鋪展。可替代地，在液體熱硬化劑的情況下，可以使用噴塗或浸入，例如可將針刺的一材料層浸入至一液體熱硬化劑浴中。
在加熱成形該非織複合材料層之後可以是冷壓製，從而形成一單層非織複合材料板。冷壓製可具有鬆弛該非織複合材料板以便減小斷裂風險的優點。可替代地，還可以使用熱壓製、或真空成形。
另一個替代方案係該加熱成形步驟可包括將該非織複合材料層直接熱壓製或真空成形為一單層非織複合材料板。
在本發明的一實施方式中，用於製造負重載體之方法可進一步包括將雙組份纖維混合至該纖維混合物內。
在本發明的一較佳實施方式中，提供了用於製造負重載體之方法，該方法包括加熱成形多層非織複合材料層並且藉由壓製、真空成形、膠合、或焊接連接它們，從而形成一多層的非織複合材料板。可替代地，在非織複合材料層的多層內，若干層單層可以與可替代材料的層交替。
然後可以將一單-或多層的複合材料板進一步進行鋸切或切割成多個用於連接成負重載體結構的一細長複合材料板。
該等細長複合材料板可以彼此膠合或釘住或者至區塊元件(如例如在區塊托架中使用的)上。
根據本發明用於製造負重載體之方法可進一步包括在該非織造複合板材料的一個或多個側上的最終處理，例如塗覆、噴塗、上蠟等。
可替代地，此類方法可進一步包括提供一個或多個最終處理層並且在該非織造複合板材料的一個或多個側上的壓製所述一個或多個最終處理層。此類最終處理層可以例如是一塗覆層。
在本發明的一實施方式中，提供了用於製造負重載體之具體方法，該方法包括：- 將被拆散的天然纖維和/或玻璃纖維、塑膠纖維、和熱硬化劑粉末混合- 在預加熱模具中預加熱該混合物- 將預加熱的纖維層運輸至一蒸汽注入烘箱中，從而形成一非織複合材料層- 冷壓製該非織複合材料層- 將若干層非織複合材料層壓製至彼此上從而形成一多層的非織造複合板- 將該多層非織造複合板鋸切/切割成細長的板- 將該等細長的板釘至區塊元件上。
在本發明的另一個實施方式中，提供了用於製造負重載體的可替代之方法，該方法包括：- 藉由氣流佈層、針刺、梳理、濕法佈層、水刺、或它們的組合混合被拆散的天然纖維和/或玻璃纖維、以及塑膠纖維，產生臨時的一非織造複合纖維墊- 將熱硬化劑液體噴灑在這種複合纖維氈上、或者將該氈浸漬入一熱硬化劑液浴中- 將該浸漬的氈熱壓製成一非織複合材料層- 將若干層非織複合材料層壓製至彼此上從而形成一多層的非織造複合板- 將該多層非織造複合板鋸切/切割成細長板- 將該等細長的板釘至區塊元件上。
本發明允許製造為單次使用以及多次使用、為輕型應用以及重型應用定制的不同品質水準和最終用途之負重載體。品質(和價格)水平上的差異將來自用於生產該等負重載體的原料混合物之差異、加工步驟之差異和/或複合材料板厚度之差異。
Claims (15)
- 一種至少部分地由非織複合材料板製成的負重載體，所述非織複合材料板包含：- 被拆散的天然纖維和/或玻璃纖維，以及- 塑膠纖維。
- 如請求項1所述之負重載體，包含至少40%重量、至少50%重量、或至少60%重量、或至少80%重量、或至少90%重量的被拆散的天然纖維和/或玻璃纖維。
- 如請求項1或2所述之負重載體，包含小於60%重量、或小於50%重量、或小於40%重量、或小於20%重量或小於10%重量、或小於5%的塑膠纖維。
- 如請求項1至3中任一項所述之負重載體，進一步包含一熱硬化劑。
- 如請求項4所述之負重載體，包含小於50%重量、或小於25%重量、或小於20%重量或小於10%重量、或小於5%的熱硬化劑。
- 如請求項5所述之負重載體，包含在50%與75%重量之間的被拆散的天然纖維和/或玻璃纖維、在10%與40%重量之間的塑膠纖維以及在10%與40%重量之間的熱硬化劑。
- 如請求項1至6中任一項所述之負重載體，其中該非織複合材料板進一步包含雙組份纖維。
- 用於製造負重載體之方法，該方法包括使被拆散的天然纖維和/或玻璃纖維與塑膠纖維混合，並且將所述混合物加熱成形一非織複合材料層。
- 如請求項8所述之用於製造負重載體之方法，其中加熱成形包括蒸汽加熱或蒸汽注入加熱或微波加熱或空氣加熱。
- 如請求項8或9所述之用於製造負重載體之方法，其中混合在40%與90%重量之間的被拆散的天然纖維和/或玻璃纖維、在10%與60%重量之間的塑膠纖維。
- 如請求項8至10中任一項所述之用於製造負重載體之方法，其中混合在40%與90%重量之間的被拆散的天然纖維和/或玻璃纖維、在40%與5%重量之間的塑膠纖維、以及在40與5%重量之間的熱硬化劑。
- 如請求項8至11中任一項所述之用於製造負重載體之方法，其中該混合步驟包括氣流佈層、針刺、梳理、濕法佈層、水刺、或它們的組合。
- 如請求項8至12中任一項所述之用於製造負重載體之方法，其中該混合步驟包括針刺或水刺、或它們的組合。
- 如請求項8至13中任一項所述之用於製造負重載體之方法，其中在加熱成形該非織複合材料層之後是冷壓製、熱壓製、或真空成形，從而形成一單-或多層的非織複合材料板。
- 如請求項8至13中任一項所述之用於製造負重載體之方法，包括加熱成形多層非織複合材料層並且藉由壓製、真空成形、膠合、或焊接連接它們，從而形成一多層的非織複合材料板。
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