CN103073860B - 一种用于汽车饰件的环保复合材料及其构造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种环保复合材料，包括占环保复合材料45-70wt％的聚乳酸纤维和占环保复合材料55-30wt％的天然纤维；天然纤维包括占天然纤维60-85wt％的麻纤维和由竹纤维、木纤维和椰壳纤维组成的组中选取的至少一种非麻天然纤维。本发明提供环保复合材料的构造方法，包括提供聚乳酸纤维；提供天然纤维，天然纤维包括麻纤维和由竹纤维、木纤维和椰壳纤维组成的组中选取的至少一种非麻天然纤维；将聚乳酸纤维和天然纤维混合后进行针刺形成毡材。本发明提供的环保复合材料可满足汽车饰件基材对耐温性和刚度的要求。另外，由于本发明提供的环保复合材料使用天然生物材料替代石油产物，且仅进行纯物理加工，有利于保护地球环境。
Description
技术领域
本发明涉及汽车饰件领域，更具体地涉及一种用于汽车饰件的环保复合材料及其构造方法。
背景技术
当前汽车饰件使用的基材基本都来源于石油后续产物，对环境造成较大影响，因此汽车行业越来越多开始使用天然复合材料，例如聚乳酸麻纤维材料。国内现有技术中使用的聚乳酸麻纤维材料需要添加一些添加剂如增粘剂和阻燃剂等来稳定材料的性能，这些添加剂使得聚乳酸麻纤维环保作用大为降低了。另外常规聚乳酸麻纤维材料由于存在耐温低和刚度较低等弱点，大大地限制了其在汽车饰件上的应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于汽车饰件的环保复合材料及其构造方法，克服现有技术中的聚乳酸麻纤维材料的耐温低和刚度较低等问题。
本发明提供一种用于汽车饰件的环保复合材料，包括占所述环保复合材料45-70wt％的聚乳酸纤维和占所述环保复合材料55-30wt％的天然纤维；所述天然纤维包括占天然纤维60-85wt％的麻纤维和由竹纤维、木纤维和椰壳纤维等组成的组中选取的至少一种非麻天然纤维。
所述聚乳酸纤维或天然纤维分别占所述环保复合材料的50wt％。
所述聚乳酸纤维为耐高温聚乳酸纤维。
所述麻纤维包括由苎麻纤维、亚麻纤维、黄麻纤维、剑麻纤维、槿麻纤维、大麻纤维、茼麻纤维和罗布麻纤维组成的组中选取的至少一种纤维。
本发明还提供一种用于汽车饰件的环保复合材料的构造方法，包括：提供占所述环保复合材料45-70wt％的聚乳酸纤维；提供占所述环保复合材料55-30wt％的天然纤维，所述天然纤维包括占天然纤维60-85wt％的麻纤维和由竹纤维、木纤维和椰壳纤维组成的组中选取的至少一种非麻天然纤维；将所述聚乳酸纤维和天然纤维混合后进行针刺形成毡材。
进一步包括将所述毡材经过热处理加热到150℃以上形成板材。
在将所述聚乳酸纤维和天然纤维混合之前，分别对所述聚乳酸纤维和天然纤维进行开松操作。
将所述聚乳酸纤维和天然纤维混合的步骤包括：在将所述聚乳酸纤维和麻纤维混合后，在所述开松操作中加入非麻天然纤维。
在将所述聚乳酸纤维和天然纤维进行针刺之前，进行空气铺层和空气梳理操作。
将所述聚乳酸纤维和天然纤维混合的步骤包括：在将所述聚乳酸纤维和麻纤维混合后，在所述空气铺层操作中加入非麻天然纤维。
本发明提供的环保复合材料可运用于汽车饰件中顶棚、门内饰板、衣帽架和行李箱饰件等，满足汽车饰件基材对耐温性和刚度的要求。对本发明提供的环保复合材料的耐温性和刚度的检测可根据本领域公知的方法进行。其中，该环保复合材料的耐温性优选为其热变形温度大于100℃，并且进一步优选为能够在110℃下存放168小时都不会发生形状与尺寸、外观、颜色和表面特性的变化。另外，由于本发明提供的环保复合材料使用天然生物材料替代石油产物，且仅进行纯物理加工，有利于保护地球环境。
具体实施方式
为使进一步深入了解本发明的技术手段与特征，具体说明如下。
本发明提供一种用于汽车饰件的环保复合材料，包括：占所述环保复合材料45-70wt％的聚乳酸纤维和占所述环保复合材料55-30wt％的天然纤维。在通常情况下，聚乳酸纤维或天然纤维优选为分别占所述环保复合材料的50wt％。
本发明的聚乳酸纤维是由以丙交酯的环化二聚体经开环本体聚合生成的聚乳酸为原料，再经熔体纺丝所制得的纤维。优选地，该聚乳酸纤维可通过对木薯和甜菜等农作物提炼加工而成。更优选地，该聚乳酸纤维可选择为耐高温聚乳酸纤维。该耐高温聚乳酸纤维的热变形温度大于100℃，并且进一步优选为能够在110℃下存放168小时都不会发生形状与尺寸、外观、颜色和表面特性的变化。
本发明的天然纤维是指植物的原始的表面麻皮、椰壳、竹原纤维和木纤维等。优选地，该天然纤维包括麻纤维和由竹纤维、木纤维和椰壳纤维组成的组中选取的至少一种非麻天然纤维。麻纤维包含苎麻纤维、亚麻纤维、黄麻纤维、剑麻纤维、槿麻纤维、大麻纤维、茼麻纤维、罗布麻纤维等。优选地，麻纤维占天然纤维的60-85wt％，以保持天然纤维的长纤维的性能。该麻纤维可通过对苎麻、亚麻、黄麻、剑麻、大麻、茼麻、槿麻和罗布麻等麻作物经过物理加工得到，该物理加工过程包括前处理、预分解、分解和梳理等工序。
在本发明提供的用于汽车饰件的环保复合材料中，由于聚乳酸纤维是加热可塑化的纤维，当将该环保复合材料加热到150℃以上时，该聚乳酸纤维的表面开始熔化，并包裹与之混合的天然纤维，使得聚乳酸与天然纤维结合得更紧密。天然纤维中的麻纤维属于长纤维，多股麻纤维之间存在一定的间隙，通过在天然纤维中添加其他非麻天然纤维，例如选自竹纤维、木纤维和椰壳纤维中的至少一种，可以使多股麻纤维之间的间隙减小，从而使得天然纤维分布更均匀。
其中值得注意的是，并不是随意添加任何的天然纤维到复合材料中都可以达到本发明的目的。其对非麻天然纤维本身的性能具有很高的要求，需要针对具体的应用进行适当的选择。优选的，该非麻天然纤维为竹纤维、木纤维或椰壳纤维，或者优选为竹纤维和木纤维，木纤维和椰壳纤维，竹纤维和椰壳纤维，或者竹纤维和木纤维和椰壳纤维。其他的纤维，如秸秆纤维等，是远远不能达到本发明所要求的刚度的要求的。进一步的，该非麻天然纤维的添加比例也并不是随意的，优选的，该非麻天然纤维占天然纤维(麻纤维+非麻天然纤维)总重量的15％-40％，更优选为25％-30％，最优选为27％-28％。如果所选择非麻天然纤维的比例占到天然纤维40％以上，刚度反而有所下降。同理，如果所选择的非麻天然纤维的比例小于天然纤维15％或者更低，刚度效果也不能得到提升。
令人意外的是，通过选择耐高温聚乳酸纤维，最终获得环保复合材料保持其耐高温的特性，从而满足汽车饰件基材对耐温性的要求。即通过选择热变形温度大于100℃的聚乳酸纤维与天然纤维混合，最终获得的本发明的环保复合材料的热变形温度依然大于100℃，其并不受到麻纤维或者非麻天然纤维的影响。进一步的，该环保复合材料能够在110℃下存放168小时都不会发生形状与尺寸、外观、颜色和表面特性的变化。
本发明提供一种用于汽车饰件的环保复合材料的构造方法，包括提供占所述环保复合材料45-70wt％的聚乳酸纤维；提供占所述环保复合材料55-30wt％的天然纤维，所述天然纤维包括：占天然纤维60-85wt％的麻纤维和由竹纤维、木纤维和椰壳纤维组成的组中选取的至少一种非麻天然纤维；将所述聚乳酸纤维和天然纤维混合后进行针刺形成毡材。
优选地，在将所述聚乳酸纤维和天然纤维混合之前，分别对所述聚乳酸纤维和天然纤维进行开松操作，因为工业化作业提供的相应的原材料的纤维一般过于紧密，不利于后续的混合和针刺操作。
优选地，在将所述聚乳酸纤维和天然纤维进行针刺之前，进行空气铺层和空气梳理操作。
优选地，将聚乳酸纤维和天然纤维混合的步骤包括将聚乳酸纤维和麻纤维混合后加入非麻天然纤维进行混合。例如非麻天然纤维可以按照纤维长度在不同的加工操作过程中加入。如果非麻纤维的天然纤维属于长纤维，如竹纤维，则可以在开松操作过程中和原有的属于长纤维的麻纤维和聚乳酸纤维一起加入；如果非麻天然纤维属于短纤维，如木纤维等短纤维由于没法直接成网则可以在空气铺层的过程中加入。
优选地，该构造方法进一步包括将所述毡材经过热处理形成板材。该热处理过程是将所述毡材加热到150℃以上，从而使得聚乳酸纤维的表面开始熔化，并包裹与之混合的天然纤维，使得聚乳酸与天然纤维结合得更紧密。
在一个实施例中，毡材经过热压机预压形成板材。在另一个实施例中，毡材经过加热辊直接辊压成板材。
本发明所提供的环保复合材料制成汽车饰件产品，例如运用于汽车内饰件中的顶棚、门内饰板、衣帽架和行李箱饰件等，满足汽车饰件基材对耐温性和刚度的要求。由于该环保复合材料使用天然生物材料替代石油产物，例如聚乳酸麻纤维环保复合材料全部来源于自然生长的植物，而且加工过程中不添加化学剂，仅进行纯物理加工，保护地球环境。
以上所述的，是根据本发明的较佳实施例，并非用以限定本发明的范围，本发明的上述实施例还可以做出各种变化。即凡是依据本发明申请的权利要求书及说明书内容所作的简单、等效变化与修饰，皆落入本发明的权利要求保护范围。
Claims (9)
1.一种用于汽车饰件的环保复合材料的构造方法，包括：
提供占所述环保复合材料45-70wt％的聚乳酸纤维，所述聚乳酸纤维是由以丙交酯的环化二聚体经开环本体聚合生成的聚乳酸为原料，再经熔体纺丝所制得的纤维，所述聚乳酸纤维是热变形温度大于100℃的耐高温聚乳酸纤维；
提供占所述环保复合材料55-30wt％的天然纤维，所述天然纤维包括占天然纤维60-85wt％的麻纤维和15-40wt％的由竹纤维、木纤维和椰壳纤维组成的组中选取的至少一种非麻天然纤维，所述天然纤维中的麻纤维之间存在间隙，所述非麻天然纤维使所述间隙减小，从而使得天然纤维分布更均匀；
将所述聚乳酸纤维和天然纤维混合后进行针刺形成毡材；以及
将所述毡材经过热处理加热到150℃以上形成板材，从而使得所述聚乳酸纤维的表面开始熔化，并包裹与之混合的所述天然纤维，使得所述聚乳酸纤维与所述天然纤维结合得更紧密。
2.如权利要求1所述的用于汽车饰件的环保复合材料的构造方法，其特征在于，在将所述聚乳酸纤维和天然纤维混合之前，分别对所述聚乳酸纤维和天然纤维进行开松操作。
3.如权利要求2所述的用于汽车饰件的环保复合材料的构造方法，其特征在于，将所述聚乳酸纤维和天然纤维混合的步骤包括：在将所述聚乳酸纤维和麻纤维混合后，在所述开松操作中加入非麻天然纤维。
4.如权利要求1所述的用于汽车饰件的环保复合材料的构造方法，其特征在于，在将所述聚乳酸纤维和天然纤维进行针刺之前，进行空气铺层和空气梳理操作。
5.如权利要求4所述的用于汽车饰件的环保复合材料的构造方法，其特征在于，将所述聚乳酸纤维和天然纤维混合的步骤包括：在将所述聚乳酸纤维和麻纤维混合后，在所述空气铺层操作中加入非麻天然纤维。
6.一种根据上述权利要求1-5中的任意一项所述的构造方法得到的环保复合材料，包括占所述环保复合材料45-70wt％的聚乳酸纤维和占所述环保复合材料55-30wt％的天然纤维；其特征在于，所述聚乳酸纤维是由以丙交酯的环化二聚体经开环本体聚合生成的聚乳酸为原料，再经熔体纺丝所制得的纤维，所述聚乳酸纤维是热变形温度大于100℃的耐高温聚乳酸纤维，所述天然纤维包括占天然纤维60-85wt％的麻纤维和由竹纤维、木纤维和椰壳纤维组成的组中选取的至少一种非麻天然纤维，所述天然纤维中的麻纤维之间存在间隙，所述非麻天然纤维使所述间隙减小，从而使得天然纤维分布更均匀。
7.如权利要求6所述的环保复合材料，其特征在于，所述聚乳酸纤维或天然纤维分别占所述环保复合材料的50wt％。
8.如权利要求6所述的环保复合材料，其特征在于，所述聚乳酸纤维为耐高温聚乳酸纤维。
9.如权利要求6所述的环保复合材料，其特征在于，所述麻纤维包括由苎麻纤维、亚麻纤维、黄麻纤维、剑麻纤维、槿麻纤维、大麻纤维、茼麻纤维和罗布麻纤维组成的组中选取的至少一种纤维。
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