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CN104626690A - 一种天然纤维复合板材及其制备方法 - Google Patents

一种天然纤维复合板材及其制备方法 Download PDF

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CN104626690A CN201310552749.2A CN201310552749A CN104626690A CN 104626690 A CN104626690 A CN 104626690A CN 201310552749 A CN201310552749 A CN 201310552749A CN 104626690 A CN104626690 A CN 104626690A
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Abstract

本发明公开了一种天然纤维复合板材，包括热熔胶胶膜材料层、层叠天然纤维网层和无纺纤维布层，所述层叠天然纤维网层位于所述热熔胶胶膜材料层和所述无纺纤维布层之间。制备方法如下：（1）将30～45份天然纤维与55～70份热塑性树脂纤维进行混合后，投入料仓，将混合物料经过开松、铺网，形成混合天然纤维薄网，交替铺层后形成层叠天然纤维网层；（2）将无纺纤维布利用张力辊进行铺放，覆于层叠天然纤维网层之上，对层叠天然纤维网层和无纺纤维布层进行针刺；（3）利用张力辊将热熔胶膜材料贴覆于步骤（2）所得材料上，将材料加热后进行热压，形成连续的天然纤维复合板材，裁切，包装。产品具有无毒，无污染，环保性能突出的优点。

Description

一种天然纤维复合板材及其制备方法
技术领域
本发明属于复合材料技术领域，尤其涉及一种天然纤维复合板材及其制备方法。
背景技术
天然纤维纤维密度小，比强度较高，作为增强材料开发，已经有大量的研究和发明。天然纤维是一种可循环利用的材料，其生长周期多为1～2年，该材料废弃后，经过一段时间可以自然降解，作为一种绿色环保材料，其应用能力的开发不断地得到拓展。欧美，日本和我国很多科研成果也已经进入实用推广阶段，显示出良好的应用前景。目前汽车内饰件的仪表板，门内板，顶棚，行李箱内衬等零部件，天然纤维复合材料均有涉及。
中国专利201010604305.5公开了一种天然纤维复合材料汽车内饰板及其生产办法，所述汽车内饰板，包含基层和层压在基层上的至少一个表面上的非织物或织物表面层。基层由聚乳酸纤维、麻纤维及玄武岩纤维组成。表面层由聚乳酸纤维组成，本发明可制成三位深拉伸的高强度汽车内饰板，当用作汽车门内板、顶棚基材时，安全坚固，绿色环保。
中国专利200610168547.8公开了一种竹纤维/棉麻纤维/聚丁二酸丁二醇酯树脂构成的汽车内饰板。
中国专利201210552797.7公开了一种利用天然纤维，聚乳酸纤维加工制备内饰用汽车复合板材，该专利采用的方法为聚乳酸纤维织物采用二次加工进行两层材料的粘结，这样导致材料的加工程序增多，而且不利于流水生产。
中国专利201010142221.4采用天然纤维与聚乳酸短纤利用开松，梳理，交叉铺网，针刺成毡生产出一种天然纤维复合材料，该材料经过浆液处理，裁剪处理，热压固化成板材。该专利采用的方法复杂并且繁琐，导致材料的成本较高，难以实现工业化应用。
中国专利200610039121.2将制作胶面层、中间基层和面料层所需的纤维，按胶面层、中间基层和面料层的顺序通过铺网、针刺成复合麻毡、再经加热辊压成型；加工形成汽车用顶棚板材。此麻纤维的使用量较大，并且经过热辊压制可以提高产品的质量，但是由于材料的中间基层添加涤纶纤维，材料没有完全粘结，导致材料的强度较低，不适宜用于强度较高的场合。
中国专利201210356586.6中以苎麻、亚麻、大麻、黄麻等植物纤维为增强体，附载膨胀型生物质树脂及生物质环氧树脂，制造得到轻质高性能复合材料泡沫板材。该方法采用热固性材料，该材料属于一次用材料，对环境危害较大。
上述专利文献中采用天然纤维为原料制备了天然纤维复合材料存在以下缺陷：1、天然纤维复合材料的加工工序复杂，导致材料的成本增加；2、天然麻纤维使用量过高，导致天然纤维增强材料的强度较低，没有体现天然纤维增强的效果；3、材料外观单一，不利于实现产品的多元化。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种无毒，无污染，并且加工工艺简单，能源损耗小，环保性能突出的天然纤维复合板材。
本发明的另一个目的是提供一种上述天然纤维复合板材的制备方法。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：
本发明提供了一种天然纤维复合板材，包括热熔胶胶膜材料层、层叠天然纤维网层和无纺纤维布层，所述层叠天然纤维网层位于所述热熔胶胶膜材料层和所述无纺纤维布层之间。
所述热熔胶胶膜材料层的材料选自PP膜、EVA膜、PE膜、聚氨酯膜材料中的一种或一种以上。
所述层叠天然纤维网层由包含以下重量份的组分组成：天然纤维30～45份，热塑性树脂纤维55～70份。
所述天然纤维选自黄麻纤维、大麻纤维、亚麻纤维、竹原纤维、剑麻纤维、椰棕纤维、苎麻纤维中的一种或一种以上。
所述热塑性树脂纤维选自PP短切纤维、PE短切纤维、ES短纤、PLA短切纤维、PET短切纤维、氨纶短切纤维中的一种或一种以上。
所述无纺纤维布为PET无纺布或PP无纺布。
所述无纺纤维布的面密度为150～400g/m2。
本发明还提供了一种上述天然纤维复合板材的制备方法，包括以下步骤：
（1）将30～45份天然纤维与55～70份热塑性树脂纤维进行混合后，投入料仓，将混合物料经过开松、铺网，形成混合天然纤维薄网，交替铺层后形成层叠天然纤维网层；
（2）将无纺纤维布利用张力辊进行铺放，覆于层叠天然纤维网层之上，对层叠天然纤维网层和无纺纤维布层进行针刺；
（3）利用张力辊将热熔胶膜材料贴覆于步骤（2）所得材料上，将材料加热后进行热压，形成连续的天然纤维复合板材，裁切，包装。
所述热压的温度为180～210℃。
所述热压的压力为1～3MPa。
本发明同现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
1、本发明可以将三层材料一次成型形成一张天然纤维复合板材，这样可以减少加工工序，提高生产效率。
2、本发明所选用的材料均为安全无毒，环境友好型，使人体舒适的材料。
3、本发明采用的是热塑性树脂纤维的混合纤维，由于不同纤维的性能不同，利用热塑性树脂纤维的混合纤维，可以改善材料的性能，提高材料的吸音性，导热性。
4、本发明对现有加工设备进行一些改进，经过改进后，板材的加工出的产品其表面更加丰富，适合多种场合使用。相比较专利200610039121.2来说，该专利无需另外制备上下两个表面层，可以直接使用现有产品，降低产品的加工成本，更加有利于大规模生产；可以直接添加热熔胶膜材料，而不是选用纤维毡。
5、本发明采用的一体化成型设备，该设备可以直接成型天然纤维复合板材，该板材可以直接应用；另外该设备可以分割，只利用设备一部分可以加工形成天然纤维毡。而天然纤维可以作为航海用，火车用吸音材料。
6、本发明利用张力辊对无纺布面料进行铺层，可以保证无纺布面料平整的铺在层叠网上面，不形成褶皱，保证板材表面整洁。
附图说明
图1是本发明提供的天然纤维复合板材的加工示意图。
图2是本发明提供的天然纤维复合板材的结构示意图。
其中，1为天然纤维混合薄网，2为梳网机，3为第一张力辊，4为无纺纤维布，5为针刺机，6为烘箱，7为热压辊，8为天然纤维复合板材，9为支架，10为第二张力辊，11为热熔胶胶膜，12为层叠天然纤维网，13为底帘，14为热熔胶胶膜材料层，15为层叠天然纤维网层，16为无纺纤维布层。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
下面实施例中，如无特殊说明，所用原料的含量为重量份。
实施例1
将30份椰棕纤维与70份ES短纤进行混合，粗略拌匀后，将其投入料仓，将混合后的纤维经过开松，梳网机铺网，形成混合椰棕/ES短纤薄网，其交替铺层后形成层叠纤维网层；将上述层叠纤维网通过针刺机进行针刺；将连续的椰棕纤维毡进行裁切，裁切后的毡进行包装。实施例2
如图1所示，图1是本发明提供的天然纤维复合板材的加工示意图。
（1）将35份黄麻纤维与65份PP短切纤维进行混合后，投入料仓，将混合物料经过开松、梳网机2铺网，形成天然纤维混合薄网1，交替铺层后形成层叠天然纤维网12，底帘13将层叠天然纤维网12运到后面的加工设备中；
（2）从第一张力辊3上将无纺纤维布4（PET无纺布）覆于层叠天然纤维网12之上，无纺纤维布4的面密度为300g/m2；对层叠天然纤维网层15和无纺纤维布层16通过针刺机5进行针刺；
（3）从第二张力辊10上将热熔胶胶膜11PP膜贴覆于步骤（2）所得材料上，将材料通过烘箱6加热，利用热压辊7进行热压，热压温度范围为195-200℃，压力为2MPa；该连续的天然纤维复合板材8置于支架9面板之上，形成连续的天然纤维复合板材8，裁切，包装。
如图2所示，图2是本发明提供的天然纤维复合板材的结构示意图。
天然纤维复合板材包括热熔胶胶膜材料层14、层叠天然纤维网层15和无纺纤维布层16，所述层叠天然纤维网层15位于所述热熔胶胶膜材料层14和所述无纺纤维布层16之间。
实施例3
（1）将20份亚麻纤维、20份苎麻纤维与60份PE短切纤维进行混合后，投入料仓，将混合物料经过开松、铺网，形成混合天然纤维薄网，交替铺层后形成层叠天然纤维网层；
（2）将PP无纺纤维布利用张力辊进行铺放，覆于层叠天然纤维网层之上，PP的面密度为200g/m2，对层叠天然纤维网层和无纺纤维布层进行针刺；
（3）利用张力辊将热熔胶膜材料PE膜贴覆于步骤（2）所得材料上，将材料加热后进行热压，热压温度范围为180-190℃，压力为1.5MPa，形成连续的天然纤维复合板材，裁切，包装。
实施例4
（1）将30份剑麻纤维、10份PET短切纤维与60份PP短切纤维进行混合后，投入料仓，将混合物料经过开松、铺网，形成混合天然纤维薄网，交替铺层后形成层叠天然纤维网层；
（2）将PET无纺纤维布利用张力辊进行铺放，覆于层叠天然纤维网层之上，PET的面密度为400g/m2，对层叠天然纤维网层和无纺纤维布层进行针刺；
（3）利用张力辊将热熔胶膜材料EVA膜贴覆于步骤（2）所得材料上，将材料加热后进行热压，热压温度范围为195-210℃，压力为3MPa，形成连续的天然纤维复合板材，裁切，包装。
实施例5
（1）将20份竹原纤维、25份大麻纤维与40份ES短纤、15份氨纶纤维进行混合后，投入料仓，将混合物料经过开松、铺网，形成混合天然纤维薄网，交替铺层后形成层叠天然纤维网层；
（2）将PET无纺纤维布利用张力辊进行铺放，覆于层叠天然纤维网层之上，PET的面密度为350g/m2，对层叠天然纤维网层和无纺纤维布层进行针刺；
（3）利用张力辊将热熔胶膜材料聚氨酯膜材料贴覆于步骤（2）所得材料上，将材料加热后进行热压，热压温度范围为190-200℃，压力为2.5MPa，形成连续的天然纤维复合板材，裁切，包装。
实施例6
（1）将40份苎麻纤维与60份PLA短切纤维进行混合后，投入料仓，将混合物料经过开松、铺网，形成混合天然纤维薄网，交替铺层后形成层叠天然纤维网层；
（2）将PET无纺纤维布利用张力辊进行铺放，覆于层叠天然纤维网层之上，PET的面密度为400g/m2，对层叠天然纤维网层和无纺纤维布层进行针刺；
（3）利用张力辊将热熔胶膜材料EVA膜贴覆于步骤（2）所得材料上，将材料加热后进行热压，热压温度范围为190-200℃，压力为3MPa，形成连续的天然纤维复合板材，裁切，包装。
实施例7
（1）将45份黄麻纤维与55份PE短切纤维进行混合后，投入料仓，将混合物料经过开松、铺网，形成混合天然纤维薄网，交替铺层后形成层叠天然纤维网层；
（2）将PET无纺纤维布利用张力辊进行铺放，覆于层叠天然纤维网层之上，PET的面密度为400g/m2，对层叠天然纤维网层和无纺纤维布层进行针刺；
（3）利用张力辊将热熔胶膜材料PE膜贴覆于步骤（2）所得材料上，将材料加热后进行热压，热压温度范围为180-190℃，压力为2.5MPa，形成连续的天然纤维复合板材，裁切，包装。
实施例8
（1）将45份椰棕纤维与55份ES短纤进行混合后，投入料仓，将混合物料经过开松、铺网，形成混合天然纤维薄网，交替铺层后形成层叠天然纤维网层；
（2）将PP无纺纤维布利用张力辊进行铺放，覆于层叠天然纤维网层之上，PP的面密度为150g/m2，对层叠天然纤维网层和无纺纤维布层进行针刺；
（3）利用张力辊将热熔胶膜材料EVA膜贴覆于步骤（2）所得材料上，将材料加热后进行热压，热压温度范围为190-200℃，压力为1MPa，形成连续的天然纤维复合板材，裁切，包装。
实施例9
（1）将40份大麻纤维与60份ES短纤进行混合后，投入料仓，将混合物料经过开松、铺网，形成混合天然纤维薄网，交替铺层后形成层叠天然纤维网层；
（2）将PET无纺纤维布利用张力辊进行铺放，覆于层叠天然纤维网层之上，PET的面密度为250g/m2，对层叠天然纤维网层和无纺纤维布层进行针刺；
（3）利用张力辊将热熔胶膜材料EVA膜贴覆于步骤（2）所得材料上，将材料加热后进行热压，热压温度范围为190-200℃，压力为1.5MPa，形成连续的天然纤维复合板材，裁切，包装。
表1
通过上述数据可以看到随着天然纤维含量的增加，材料的拉伸强度逐渐的提高，断裂伸长率变化并不明显，弯曲强度在逐渐提高。
通过比对观察可以发现对于黄麻，剑麻，苎麻，大麻，椰棕，竹原纤维，亚麻纤维来说，比较难以成网的纤维是竹原纤维和椰棕纤维，所以这两种天然纤维复合材料板材的加工时，需要添加较多的热塑性树脂纤维以方便成网。
通过厚度对比可以发现，添加了PET纤维作为热塑性树脂进去之后，纤维板的厚度增加，而且强度明显下降。可以增加产品的蓬松度，改善材料的吸音性。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种天然纤维复合板材，其特征在于：包括热熔胶胶膜材料层、层叠天然纤维网层和无纺纤维布层，所述层叠天然纤维网层位于所述热熔胶胶膜材料层和所述无纺纤维布层之间。
2.根据权利要求1所述的天然纤维复合板材，其特征在于：所述热熔胶胶膜材料层的材料选自PP膜、EVA膜、PE膜、聚氨酯膜材料中的一种或一种以上。
3.根据权利要求1所述的天然纤维复合板材，其特征在于：所述层叠天然纤维网层由包含以下重量份的组分组成：天然纤维30～45份，热塑性树脂纤维55～70份。
4.根据权利要求3所述的天然纤维复合板材，其特征在于：所述天然纤维选自黄麻纤维、大麻纤维、亚麻纤维、竹原纤维、剑麻纤维、椰棕纤维、苎麻纤维中的一种或一种以上。
5.根据权利要求3所述的天然纤维复合板材，其特征在于：所述热塑性树脂纤维选自PP短切纤维、PE短切纤维、ES短纤、PLA短切纤维、PET短切纤维、氨纶短切纤维中的一种或一种以上。
6.根据权利要求1所述的天然纤维复合板材，其特征在于：所述无纺纤维布为PET无纺布或PP无纺布。
7.根据权利要求1所述的天然纤维复合板材，其特征在于：所述无纺纤维布的面密度为150～400g/m2。
8.一种权利要求1至7任一所述的天然纤维复合板材的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）将30～45份天然纤维与55～70份热塑性树脂纤维进行混合后，投入料仓，将混合物料经过开松、铺网，形成混合天然纤维薄网，交替铺层后形成层叠天然纤维网层；
（2）将无纺纤维布利用张力辊进行铺放，覆于层叠天然纤维网层之上，对层叠天然纤维网层和无纺纤维布层进行针刺；
（3）利用张力辊将热熔胶膜材料贴覆于步骤（2）所得材料上，将材料加热后进行热压，形成连续的天然纤维复合板材，裁切，包装。
9.根据权利要求8所述的天然纤维复合板材的制备方法，其特征在于：所述热压的温度为180～210℃。
10.根据权利要求8或9所述的天然纤维复合板材的制备方法，其特征在于：所述热压的压力为1～3MPa。
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