CN101439604B - 一种制造轻质gmt板材的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种制造轻质GMT板材的方法，其主要步骤为利用短切改性无碱玻璃纤维与短切改性聚丙烯纤维共混的方法制作毛毡坯，经撒粉、静电干法浸渍、复合针刺生产出浸渍均匀的玻璃纤维短切混合毡，再经烘焙塑化、融熔浸渍、复合胶膜、无纺布、连续辊压、冷却定型、裁边制成轻质GMT板材。本方法具有能耗低、产量高、浸渍均匀性好、连续性生产速度快的特点，通过控制玻纤与树脂的含量改变板材结构，可以大幅度降低成本，适合工业化生产。同时本发明制备的轻质GMT板材可替代木材或钢材，实现环保回收再利用，另外所述板材具有三明治夹芯泡沫层的特点，提高了板材的膨化、隔热、隔音性能，使之达到轻质与高刚性的统一。
Description
技术领域
本发明涉及一种轻质GMT板材的制造方法，尤其是一种利用静电干法浸渍的玻璃纤维短切毡制造轻质GMT板材的方法，涉及相关办公室隔板、车船箱板、集装箱板、建筑装饰产品及制造领域。
背景技术
国外生产GMT(Glass mat reinforced thermoplastics，GMT)的材料是在生产玻璃纤维的过程中，用聚丙烯熔融体直接将单根长丝玻璃纤维包覆住，再制成连续的玻璃纤维针刺毡直接生产GMT材料，此熔融法浸渍玻璃纤维的技术由国外专利控制。
图1为传统工艺制备的轻质GMT板材的结构示意图，如图1所示，国内生产GMT材料一般采用先制成玻璃纤维针刺毡或编织混合毡做中间层2，再铺层PP片材或通过挤出机淋膜熔融PP树脂作表面覆盖层1，底层3一般采用无纺布。通过高温熔融浸渍玻璃纤维毡，经热压工艺制作GMT材料，由于聚丙烯是非极性高聚物，与玻璃纤维毫无亲和力，造成树脂基体与玻纤的界面结合困难，因为树脂熔体粘度大、流动性差，所以热浸渍透彻更是困难，它是制约着我国对GMT材料工业化生产与市场推广使用的技术瓶颈之一。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种浸渍效果好、浸渍均匀、浸渍速度快的制造轻质GMT板材的方法。
本发明所述的一种制造轻质GMT板材的方法是通过以下步骤来实现的：
一种轻质GMT板材，包括外表面覆盖物，中间层和底层，其特征在于：还包括设置在中间层间的夹芯层，所述的夹芯层选自热塑性玻璃纤维棉、蜂窝发泡材料、薄铝片中的一种，轻质GMT板材厚度为1.5～4.5mm，克重为900～3000g/m2。
一种制造轻质GMT板材的方法，包括以下步骤：
(1)制作毛坯毡：将改性无碱玻璃纤维、改性聚丙烯纤维同时送入短切原丝毡生产机组的成型部中短切共混，然后沉降铺网，形成蓬松的混杂均匀的毛坯毡；
(2)放卷毛坯毡；
(3)撒粉：将热塑性树脂粉末导入撒粉装置对毛坯毡表面进行撒粉，使毛坯毡表面铺上一层均匀的树脂粉末；
(4)静电干法浸渍：表面铺撒热塑性树脂粉末的毛坯毡经过浸渍机内上下电极板中间的负高压静电离子区域，使树脂粉末快速浸入毛坯毡，浸渍时间为10～25s，毛坯毡的穿行速度为2～10m/min；
(5)将步骤(4)获得的混合毡进行双面针刺加固，制成无碱玻璃纤维短切混合毡；
所述的针刺过程中，针频为上下50刺/cm2，针刺深度上下各为10～25mm；
(6)检验、切边、收卷；
(7)放卷浸渍均匀的无碱玻璃纤维短切混合毡；
(8)将浸渍均匀的无碱玻璃纤维短切混合毡烘焙塑化、融熔浸渍、复合胶膜、无纺布、连续辊压、冷却定型、裁边制成轻质GMT板材。
前述一种制造轻质GMT板材的方法，其特征为步骤(1)所述的改性无碱玻璃纤维与改性聚丙烯纤维的纤维原丝直径为10～30μm，短切长度为60～90mm。
前述一种制造轻质GMT板材的方法，其特征为步骤(1)所述的改性无碱玻璃纤维原丝的重量百分比为40％～60％，改性聚丙烯纤维的原丝重量百分比相对应为60％～40％。
前述一种制造轻质GMT板材的方法，其特征为步骤(3)所述的热塑性树脂粉末的粒径为小于20μm。
前述一种制造轻质GMT板材的方法，其特征为步骤(4)所述的毛坯毡的厚度为20～80mm。
本发明的有益效果是：所述制造轻质GMT板材的方法具有能耗低、产量高、浸渍均匀性好、连续生产速度快的特点，可以大幅度降低成本，适合组织工业化生产，同时本发明制备的轻质GMT板材具有三明治夹芯泡沫层的特点，提高了板材的膨化、隔热、隔音性能使之达到轻质与高刚性的统一，对生产GMT材料提供了新的生产工艺路线，技术优势明显，根据本发明的方法制备的两个板材的性能参数见表1。
表1：例1与例2的性能参数
| 典型性能参 数 | 测试标准 | 例1 | 例2 |
| 面密度/ m2 | 1150 | 1750 | |
| 拉伸强度 Mpa | GB/T1040-1992 | 9.5～28.5 | 27.5～40 |
| 拉伸模量 Mpa | GB/T1040-1992 | 1600～2800 | 2000～4600 |
| 弯曲强度 Mpa | GB/T9341-2000 | 15～25 | 18～36 |
| 弯曲模量 Mpa | GB/T9341-2000 | 1450～2000 | 2500～3500 |
| 冲击强度 (落锤冲击) J | ASTM D790-08 | 5 | 6 |
附图说明
图1为传统工艺制备的轻质GMT板材的结构示意图；
图2为本发明制备的轻质GMT板材的结构示意图；
具体实施方式
下面将结合附图，详细说明本发明的具体实施方式：
图2为本发明制备的轻质GMT板材的结构示意图，参照图2，轻质GMT板材包括：表面覆盖层4，中间层5a、5b，夹心层6，底层7，其中中间层为静电干法浸渍的玻璃纤维短切毡(混合毡)，夹心层选自热塑性玻璃纤维棉、蜂窝发泡材料、薄铝片等卷材中的一种，底层为无纺布。
具体实施过程见以下实施例：
实施例1
生产轿车顶棚用轻质GMT板材。
(1)备料：①按上述产品要求生产静电干法浸渍均匀的无碱玻璃纤维短切混合毡1卷(规格：1050g/m2、60m长、幅宽1.32m)、②PP胶膜60m(50g/m2、幅宽1.3m)、③涤纶无纺布60m(100g/m2、幅宽1.3m)；
(2)放卷静电干法浸渍均匀的无碱玻璃纤维短切混合毡；
(3)将静电干法浸渍均匀的无碱玻璃纤维短切混合毡通过烘箱进行低温(120～140℃)、中温(140～170℃)、高温(170～210℃)进行烘焙塑化、融熔浸渍。在烘箱中玻纤混合毡运行线速度为≤8m/min，在高温区出口处将排湿风口打开排除烟雾，玻璃纤维混合毡出烘箱后通过连续辊压和复合装置将胶膜、涤纶无纺布从上面和下面同时复合在塑化好的毡体上面，再经辊压、冷却定型、按尺寸裁边制成轻质GMT板材70kg左右。
上述方法制备轻质GMT板材克重为1150g/m2、幅宽1.26m、厚度2mm，用于制作轿车顶棚。
实施例2
生产轿车隔物架用的轻质GMT板材。
(1)备料：①静电干法浸渍均匀的无碱玻璃纤维短切混合毡2卷各60m(规格：600g/m2、幅宽1.1m)、②PP胶膜60m(50g/m2、幅宽1m)、③涤纶无纺布60m(50g/m2、幅宽1m))；④热塑性玻璃纤维棉60m(500g/m2、幅宽1m))；
(2)放卷静电干法浸渍均匀的无碱玻璃纤维短切混合毡；
(3)根据产品结构在上述放卷的浸渍均匀的无碱玻璃纤维短切毡上放卷热塑性玻璃纤维棉；
(4)再在上述的产品上放卷静电干法浸渍均匀的无碱玻璃纤维短切混合毡；
(5)将三层材料进行复合双面针刺，使材料缠结成一体；
(6)将上述具有“三明治式”的夹芯的无碱玻璃纤维短切毡通过烘箱进行低温(120～140℃)、中温(140～170℃)、高温(170～210℃)烘焙塑化、融 熔浸渍，在烘箱中玻璃纤维混合毡运行线速度为≤5m/min，在高温区出口处将排湿风口打开排除烟雾，玻璃纤维混合毡出烘箱后通过连续辊压和复合装置将胶膜、涤纶无纺布从上面和下面同时复合在塑化好的毡体上面，再经辊压、冷却定型、按尺寸裁边制成轻质GMT板材100kg左右。
上述方法制备的轻质GMT板材的克重为1750g/m2、幅宽0.95m、厚度2.5mm，用于制作轿车衣帽架。
实施例3
生产轿车发动机的底部护板用的轻质GMT板材。
(1)备料：①静电干法浸渍均匀的无碱玻璃纤维短切混合毡2卷各60m(规格：1100g/m2、幅宽1.5m)；②涤纶无纺布二卷60m(100g/m2、幅宽1.5m))；③热塑性玻璃纤维棉60m(500g/m2、幅宽1.5m))；
(2)首先放卷第一层静电干法浸渍均匀的无碱玻璃纤维短切混合毡；
(3)根据夹芯产品结构在它的上面铺卷一层热塑性玻璃纤维棉；
(4)在热塑性玻璃棉上放卷静电干法浸渍均匀的无碱玻璃纤维短切混合毡；
(5)将涤纶无纺布分别铺设在上述三层材料的界面与底面，一起进行复合双面针刺，使材料成为缠结密实的结构毡体；
(6)将上述具有“三明治式”的夹芯的无碱玻璃纤维混合毡通过烘箱进行低温(120～140℃)、中温(140～170℃)、高温(170～210℃)烘焙塑化、融熔浸渍，在烘箱中玻纤混合毡运行线速度为≤5m/min，在高温区出口处将排湿风口打开排除烟雾，玻璃纤维混合毡出烘箱后通过连续的加压工艺辊压、经充分的冷却定型、按尺寸裁边制成可生产轿车发动机底部护板的轻质GMT板材252kg左右。
上述方法制备的轻质GMT板材的克重为2750g/m2、幅宽1.4m、厚度3mm，用于制作轿车发动机的底部护板。
以上已以较佳实施例公开了本发明，然其并非用以限制本发明，凡采用等同替换或者等效变换方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种制造轻质GMT板材的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)制作毛坯毡：将改性无碱玻璃纤维与改性聚丙烯纤维同时送入短切原丝毡生产机组的成型部中短切共混，然后沉降铺网，形成蓬松的混杂均匀的毛坯毡；
(2)放卷毛坯毡；
(3)撒粉：将热塑性树脂粉末导入撒粉装置对毛坯毡表面进行撒粉，使毛坯毡表面铺上一层均匀的树脂粉末；
(4)静电干法浸渍：表面铺撒热塑性树脂粉末的毛坯毡经过浸渍机内上下电极板中间的负高压静电离子区域，使树脂粉末快速浸渍毛坯毡，获得混合毡，浸渍时间为10～25s，毛坯毡的穿行速度为2～10m/min；
(5)将步骤(4)获得的混合毡进行双面针刺加固，针频为上下50刺/cm2，针刺深度上下各为10～25mm；
(6)检验、切边、收卷；
(7)放卷浸渍均匀的无碱玻璃纤维短切混合毡；
(8)将浸渍均匀的无碱玻璃纤维短切混合毡烘焙塑化、融熔浸渍、复合胶膜、无纺布、连续辊压、冷却定型、裁边制成轻质GMT板材。
2.根据权利要求1所述的一种制造轻质GMT板材的方法，其特征为步骤(1)所述的改性无碱玻璃纤维与改性聚丙烯纤维的纤维原丝直径为10～30μm，短切长度为60～90mm。
3.根据权利要求1所述的一种制造轻质GMT板材的方法，其特征为步骤(1)所述的改性无碱玻璃纤维原丝的重量百分比为40％～60％，改性聚丙烯纤维的原丝重量百分比相对应为60％～40％。
4.根据权利要求1所述的一种制造轻质GMT板材的方法，其特征为步骤(3)所述的热塑性树脂粉末的粒径为小于20μm。
5.根据权利要求1所述的一种制造轻质GMT板材的方法，其特征为步骤(4)所述的毛坯毡的厚度为20～80mm。
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