CN102837478B - 一种pp纤维复合板材及生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种PP纤维复合板材及生产方法，基材层(1)和所述的表面层(2)是由基材层和表面层熔融熟化的物料通过双层共挤分配器至模头，经模头完成PP纤维板材的挤出，挤出物料经三辊完成表面的皮纹及无纺布的复合定型，板材经冷却、牵引、剪切、包装完成PP纤维复合板材的制备而成。本发明是一种不易受潮霉变、不会翘曲的PP纤维复合板材，其生产成本低、质量可靠。
Description
技术领域
本发明具体指一种PP纤维复合板材及生产方法。
背景技术
目前用于汽车内饰件的装饰板材，均采用麻毡板材、GMT板材、PP木粉板材、中纤板等，通过二次热压成型或人工糊制，完成装饰表层PVC、无纺布面料的热压复合和手工糊制复合，二次加工不仅增加饰件的加工成本，加工的压机及平板模具投入较大，且加工复合后板材受温度变化易产生翘曲、变形，麻毡板和中纤板材表面受潮易产生霉变。另随着汽车工业的快速发展，汽车内饰件加工中产生的边角回料也越来越来多，对于以上的板材的边角回料没有好的回收再利用方法，PP纤维复合板材不仅解决了目前以上内饰板材的缺陷，同时解决了加工中麻毡、麻毡板材、GMT板材、PP木粉板材、中纤板等板材边角回料的再利用，对促进汽车工业的发展具有积极意义。
发明内容
本发明所要解决的第一个技术问题是提供一种不易受潮霉变、不会翘曲的PP纤维复合板材。
本发明所要解决的第二个技术问题是提供一种生产成本低、质量可靠的PP纤维复合板材的生产方法。
为了解决上述第一个技术问题，本发明提供的PP纤维复合板材，包括基材层和表面层，所述的基材层和所述的表面层是由基材层和表面层熔融熟化的物料通过双层共挤分配器至模头，经模头完成PP纤维板材的挤出，挤出物料经三辊完成表面的皮纹及无纺布的复合定型，板材经冷却、牵引、剪切、包装完成PP纤维复合板材的制备而成。
为了解决上述第二个技术问题，本发明提供的PP纤维复合板材的生产方法，采用双层共挤制板，所述的双层共挤制板的工艺是：依据板材的增强、增韧、阻燃、耐寒功能需求，分别进行板材基材层、表面层的物料配方设计，基材层PP料、团粒料、填料、助剂按配方要求称量并进行混合，混合均匀的物料经主挤出机完成物料的排湿、熔融、熟化工序，表面层PP料、色母料按配方要求称量并进行混合，混合均匀的物料经铺助挤出机完成物料的排湿、熔融、熟化工序，基材层和表面层熔融熟化的物料通过双层共挤分配器至模头，经模头完成PP纤维板材的挤出，挤出物料经三辊完成表面的皮纹及无纺布的复合定型，或挤出物料经三辊完成了PVC革或无纺布面料、基材、无纺布的复合定型，板材经冷却、牵引、剪切、包装完成PP纤维复合板材的制备。
所述的团粒料的制备工艺是：依据板材强度要求将纤维经剪切为一定长度，并与经破碎后的纤维板材回料及PP、PE、助剂按比例称量，以上混合物料在团粒机的高速运转下，随动刀与定刀间摩擦的逐渐升温，使混合物料得到均匀混合、熔融、结团成块状料，块状团料遇水后形成粒料状，经冷却、分级破碎制备成挤出机所需的团粒料。
所述的纤维包含：麻纤维、玻璃纤维、木纤维及其混合物。
所述纤维板材回料包含：麻纤维下角料、麻毡板和麻毡回料、轻质GMT板材回料、PP木粉板回料。
所述的高分子材料主要指：聚丙烯、聚乙烯、聚烯烃弹性体、乙烯-醋酸乙烯共聚物。
所述的填料包含：碳酸钙、滑石粉、高岭土填料。
所述的助剂包含：增强、增韧、阻燃、耐寒、润滑助剂。
所述的纤维剪切长度为15mm～80mm。
所述的团粒料的制备工艺温度在170～195度。
所述的团粒料破碎分级的粒径在1～12mm。
团粒造粒工艺中纤维、纤维板材回料、PP、PE的质量比例为30～35：35～30：15～20：15～10。
基材层的挤出物料质量比例为团粒、PP、PE、POE、助剂的质量比例为：60～75：10～15：5～10：3～8：3～5。
基材层的挤出物料的厚度为1～5mm。
表面层的挤出物料的质量比例为PP、色母料的质量比例为95：5。
表面层的挤出物料的厚度为20～80丝。
基材低层复合的无纺布为水刺无纺布40～60g/m2、针刺无纺布70～90g/m2。
表层复合的PVC革的厚度为0.5～1.2mm。
表面层挤出机的的长径比为33：1，螺杆温度为160～195度；基材挤出机的长径比为38：1，螺杆温度为165～210度；共挤分配器为A+B的结构形式，模头为衣架式挤出模具，模头温度为190～210度。
采用上述技术方案的PP纤维复合板材及生产方法，通过采用团粒造粒、双层共挤、复合定型等工艺流程，一次完成PP纤维复合板材的无纺布、基材层、表面层皮纹或PVC革的热复合，不需用任何胶粘剂，是绿色环保的纤维材料，同时解决了纤维板材加工中边角回料的再造粒利用。团粒造粒工序，使长切的纤维能与聚丙烯、聚乙烯随温度均匀浸润混合、密实结团，与常规的挤出造粒工艺相比较，减少了纤维的剪切损伤和植物纤维的碳化，降低粒料中的水分，提高纤维对板材的增强效果，同时解决了内饰件二次加工中的边角料回收再利用；双层共挤工序，板材的基材层采用长径比较大的单螺杆主机挤出，以降低对植物纤维剪切、碳化的同时满足高分子材料的完全熟化，板材的表面层采用铺机挤出，物料通过双层分配器实现基材层与表层共挤，可依据客服的需求实现板材表层的颜色和皮纹与基材层一次成型，通过该方法不仅解决了纤维板材易受潮霉变、翘曲等问题，同时可降低纤维板材的二次成型成本和设备投入；复合定型工序，采用三辊复合定型完成板材表面的皮纹压制和PVC表皮、无纺布的复合。采用该工艺生产的PP纤维复合板材轻质、环保、强度高、可回收重复使用。
综上所述，本发明是一种不易受潮霉变、不会翘曲的PP纤维复合板材，其生产成本低、质量可靠。
附图说明
图1是本发明的PP纤维复合板材结构示意图。
图2为团粒料造粒工艺流程图。
图3为双层共挤制板工艺流程图。
图4为共挤分配器俯视剖视图。
图5为共挤分配器左视剖视图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
参见图1，PP纤维复合板材，包括基材层1和表面层2，基材层1和表面层2是由基材层和表面层熔融熟化的物料通过双层共挤分配器3至模头4，经模头4完成PP纤维板材的挤出，挤出物料经三辊完成表面的皮纹及无纺布的复合定型，板材经冷却、牵引、剪切、包装完成PP纤维复合板材的制备而成。
由图2、图3、图3、图4和图5可见，本发明的PP纤维板材制备工艺包含：团粒造粒工艺、双层共挤制板工艺。
团粒造粒工艺，分别将剪切定长的纤维、破碎好的板材回料、PP、PE等按比例称量放入团粒机混合室内，启动电机运行，当混合物料达到均匀混合、熔融、结团成块状料，适量喷撒水使其形成粒料状，然后打开混合室出料口放料，粒料经冷却、分级破碎制备成挤出机所需的团粒料。
双层共挤制板，分别将PP料、PE料、团粒料、填料、助剂等按配方要求称量并放入混合搅拌机内，混合均匀的物料经主挤出机完成物料的排湿、熔融、熟化等工序，表面层PP料、色母料等按配方要求称量并进行混合，混合均匀的物料经铺助挤出机完成物料的排湿、熔融、熟化等工序，基材层和表面层熔融熟化的物料分别通过双层共挤分配器3至模头4，经模头4完成PP纤维板材的双层挤出，挤出物料经三辊一次完成表面的皮纹及无纺布的复合定型，板材经冷却、牵引、剪切、包装等完成PP纤维复合板材的制备。另可通过三辊复合工序，完成了PVC革或无纺布面料、基材、无纺布的一次复合定型，制备表面层为无纺布面料、PVC革面料的PP纤维复合板材。
纤维包含：麻纤维、玻璃纤维、木纤维及其混合物。
纤维板材回料包含：麻纤维下角料、麻毡板和麻毡回料、轻质GMT板材回料、PP木粉板回料。
高分子材料主要指：聚丙烯、聚乙烯、聚烯烃弹性体、乙烯-醋酸乙烯共聚物。
填料包含：碳酸钙、滑石粉、高岭土填料。
助剂包含：增强、增韧、阻燃、耐寒、润滑助剂。
纤维剪切长度为15mm～80mm。
团粒料的制备工艺温度在170～195度。
团粒料破碎分级的粒径在1～12mm。
团粒造粒工艺中纤维、纤维板材回料、PP、PE的质量比例为30～35：35～30：15～20：15～10。
基材层的挤出物料质量比例为团粒、PP、PE、POE、助剂的质量比例为：60～75：10～15：5～10：3～8：3～5。
基材层的挤出物料的厚度为1～5mm。
表面层的挤出物料的质量比例为PP、色母料的质量比例为95：5。
表面层的挤出物料的厚度为20～80丝。
基材低层复合的无纺布为水刺无纺布40～60g/m2、针刺无纺布70～90g/m2。
表层复合的PVC革的厚度为0.5～1.2mm。
表面层挤出机的的长径比为33：1，螺杆温度为160～195度；基材挤出机的长径比为38：1，螺杆温度为165～210度；共挤分配器为A+B的结构形式，A为主机挤料入口即基材料入口，B为辅机挤料入口即表面料入口，模头4为衣架式挤出模具，模头4温度为190～210度。
采用本工艺制备的PP纤维复合板材，经测试，该轻质板材拉伸强度、拉伸模量、弯曲强度、弯曲模量等物理指标优越。
以下通过实施例对本发明的相关内容进一步说明。
实施例1：
团粒料制备，黄麻剪切长度60mm、毡板回料破碎料、150#PP粉、2426PE粒料、助剂等，分别按35：35：18：10：2比例进行团粒料制粒，分级破碎粒径8mm。
挤出备料，基材层主挤出机物料：团粒料、F401PP、8101PP、5000SPE、通用级POE、助剂等，分别按70：8：10：6：5：1比例倒入混合搅拌机内进行混合；表面层铺助挤出机物料：8101PP、色母料等分别按95：5进行混合，混合后的物料倒入铺助挤出机料仓内；板材布基水刺无纺布40g/m2。
板材挤出成型，表面层铺助挤出机螺杆温度为160～195度、基材层主挤出机螺杆温度为165～195度、共挤分配器和模头温度为190～210度，基材层和表面层的混合物料分别经主挤出机、铺助挤出机完成物料排湿、熔融、熟化，熟化后的物料分别经双层共挤分配器被送至模头，经模头完成PP纤维板材的双层挤出，挤出物料经三辊完成表面的皮纹成型及水刺无纺布的复合定型，板材经冷却、牵引、剪切、包装等完成PP纤维复合板材的制备，板材密度0.89g/cm3、板材厚度δ2.95mm，板材表面层0.04mm，经测试，板材纵向拉伸强度16.9Mpa、横向拉伸强度12.6Mpa；纵向弯曲强度26.3Mpa、横向弯曲强度16.4Mpa；断裂伸长率9.6%。
实施例2：
团粒料制备，毡板回料破碎料、50#PP粉、2426PE粒料、助剂等，分别按70：18：10：2比例进行团粒料制粒，分级破碎粒径10mm。
挤出备料，基材层主挤出机物料：团粒料、F401PP、8101PP、5000SPE、通用级POE、助剂等，分别按65：8：10：8：6：3比例倒入混合搅拌机内进行混合；表面层物料：0.8水刺布基PVC革；板材布基针刺无纺布80g/m2。
板材挤出成型，表面层铺助挤出机螺杆温度为160～195度、基材层主挤出机螺杆温度为165～195度、共挤分配器和模头温度为190～210度，基材层的混合物料经主挤出机完成物料排湿、熔融、熟化，熟化后的物料被送至模头，经模头完成PP纤维板材的挤出，挤出物料经三辊完成表面PVC革及针刺无纺布的复合定型，板材经冷却、牵引、剪切、包装等完成PP纤维复合板材的制备，板材密度0.96g/cm3、板材厚度δ3.1mm，经测试，板材纵向拉伸强度17.5Mpa、横向拉伸强度10.65Mpa；纵向弯曲强度22.3Mpa、横向弯曲强度13.4Mpa；断裂伸长率10.2%。
实施例3：
团粒料制备，黄麻剪切长度60mm、毡板回料破碎料、50#PP粉、2426PE粒料、助剂等，分别按40：20：18：10：2比例进行团粒料制粒，分级破碎粒径8mm。
挤出备料，基材层主挤出机物料：团粒料、F401PP、8101PP、5000SPE、通用级POE、助剂等，分别按70：8：10：6：5：1比例倒入混合搅拌机内进行混合；表面层铺助挤出机物料：8101PP、色母料等分别按95：5进行混合，混合后的物料倒入铺助挤出机料仓内；水刺无纺布40g/m2。
板材挤出成型，表面层铺助挤出机螺杆温度为160～195度、基材层主挤出机螺杆温度为165～195度、共挤分配器和模头温度为190～210度，基材层和表面层的混合物料分别经主挤出机、铺助挤出机完成物料排湿、熔融、熟化，熟化后的物料分别经双层共挤分配器被送至模头，经模头完成PP纤维板材的双层挤出，挤出物料经三辊完成表面的皮纹及无纺布的复合定型，板材经冷却、牵引、剪切、包装等完成PP纤维复合板材的制备，板材密度0.92g/cm3、板材厚度δ2.5mm，板材表面层0.055mm，经测试，板材纵向拉伸强度14.5Mpa、横向拉伸强度10.9Mpa；纵向弯曲强度20.3Mpa、横向弯曲强度12.5Mpa；断裂伸长率8.6%。
Claims (5)
1.一种PP纤维复合板材的生产方法，PP纤维复合板材包括基材层(1)和表面层(2)，所述的基材层(1)和所述的表面层(2)是由基材层和表面层熔融熟化的物料通过双层共挤分配器至模头，经模头完成PP纤维复合板材的挤出，挤出物料经三辊完成表面的皮纹及无纺布的复合定型形成板材，板材经冷却、牵引、剪切、包装完成PP纤维复合板材的制备，该方法采用双层共挤制板，所述的双层共挤制板的工艺是：依据板材的增强、增韧、阻燃、耐寒功能需求，分别进行板材基材层、表面层的物料配方设计，基材层PP料、团粒料、填料、助剂按配方要求称量并进行混合，所述的填料包含：碳酸钙、滑石粉、高岭土填料；所述的助剂包含：增强、增韧、阻燃、耐寒、润滑助剂，混合均匀的物料经主挤出机完成物料的排湿、熔融、熟化工序，表面层PP料、色母料按配方要求称量并进行混合，混合均匀的物料经辅助挤出机完成物料的排湿、熔融、熟化工序，基材层和表面层熔融熟化的物料通过双层共挤分配器至模头，经模头完成PP纤维复合板材的挤出，挤出物料经三辊完成表面的皮纹及无纺布的复合定型形成板材，板材经冷却、牵引、剪切、包装完成PP纤维复合板材的制备，其特征是：所述的团粒料的造粒工艺是：依据板材强度要求将纤维经剪切为长度为15mm～80mm，并与经破碎后的纤维板材回料及PP、PE、助剂按比例称量，所述的助剂包含：增强、增韧、阻燃、耐寒、润滑助剂，进行混合形成混合物料，以上混合物料在团粒机的高速运转下，随动刀与定刀间摩擦的逐渐升温，使混合物料得到均匀混合、熔融、结团成块状料，块状料遇水后形成粒料状，经冷却、分级破碎制备成挤出机所需的团粒料。
2.权利要求1所述的PP纤维复合板材的生产方法，其特征是：所述的纤维包含：麻纤维、玻璃纤维和木纤维，所述的纤维剪切长度为15mm～80mm，所述的团粒料分级破碎的粒径在1～12mm；所述的纤维板材回料包含：麻纤维下角料、麻毡板和麻毡回料、轻质玻纤增强热塑性塑料板材回料、PP木粉板回料；所述的团粒料的制备工艺温度在170～195度。
3.权利要求1或2所述的PP纤维复合板材的生产方法，其特征是：所述的团粒料的造粒工艺中所述的纤维、纤维板材回料、PP、PE的质量比例为30～35：35～30：15～20：15～10。
4.权利要求1或2所述的PP纤维复合板材的生产方法，其特征是：所述的表面层(2)的挤出物料的质量比例为PP、色母料的质量比例为95：5；所述的表面层(2)的挤出物料的厚度为20～80丝。
5.权利要求1或2所述的PP纤维复合板材的生产方法，其特征是：所述的表面层(2)的辅助挤出机的螺杆的长径比为33：1，螺杆温度为160～195度；所述的基材层(1)的主挤出机的长径比为38：1，螺杆温度为165～210度；双层共挤分配器为A+B的结构形式，模头为衣架式挤出模具，模头温度为190～210度。
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