CN104695680A - 一种热塑性复合材料地板及其制备方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明属于复合材料技术领域，涉及一种热塑性复合材料地板及其制备方法和设备。所述的热塑性复合材料地板，由热塑性树脂和沿地板水平方向呈层状平行分散在热塑性树脂中的连续纤维组成。与现有技术相比本发明的制备方法工艺简单、操作容易、地板可直接成型、成型容易、成型周期短；并且与传统的实木地板和木塑复合地板易变性不耐磨损等缺点相比，本发明得到的地板耐变形性更加优异，无永久形变的产生、耐久性更好、具有很好的耐候性和耐腐蚀的能力。

Description

一种热塑性复合材料地板及其制备方法和设备

技术领域

本发明属于复合材料技术领域，涉及一种热塑性复合材料地板及其制备方法和设备。

背景技术

目前市场上销售的地板主要是各种木质地板，如实木地板、强化地板、木塑复合地板等等。它们要使用到大量的木材，木材是稀缺资源，其价格呈逐年上涨趋势，木质地板的原材料成本越来越高。同时大量使用木材也不利于保护有限的森林资源。此外，木质地板也存在许多性能上的缺陷。例如容易干缩湿胀，产生翘曲变形。容易被腐蚀，容易生虫被虫蛀。强化地板和木塑复合地板在生产制造过程中产生甲醛等大量有毒气体对人体健康影响极大。并且在安装地板后较长的一段时间内仍然释放大量的有毒气体，对居住在房屋内的人产生健康危害。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种无毒无害、耐变形性更加优异，无永久形变的产生、耐久性更好、具有很好的耐候性和耐腐蚀性、维护方便的热塑性复合材料地板及其制备方法和实现设备。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种热塑性复合材料地板，由热塑性树脂和沿地板水平方向呈层状平行分散在热塑性树脂中的连续纤维组成。

所述的复合材料地板中，相邻的两层连续纤维的取向方向不同，优选取向方向夹角为0°/90°或0°/45°。

所述的复合材料地板中连续纤维的含量为30～55wt％，优选为40～55wt％，进一步优选为50～55wt％。

所述的连续纤维选自连续有机纤维、连续无机纤维中的一种或一种以上；

所述的连续有机纤维选自聚丙烯纤维或芳纶纤维中的一种或一种以上；

所述的无机纤维选自玻璃纤维、碳纤维或玄武岩纤维中的一种或一种以上；

优选的，所述的连续纤维为两种或两种以上不同种类的连续纤维混编而成；

所述的热塑性树脂选自聚烯烃、聚酰胺、热塑性聚酯、丙烯晴-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)或聚氯乙烯(PVC)中的一种或一种以上。

所述的聚烯烃为均聚聚乙烯、共聚乙烯(PE)、均聚聚丙烯或共聚聚丙烯(PP)；

所述的聚酰胺包括尼龙6或尼龙66；

所述的热塑性聚酯为聚对苯二甲酸二乙醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)或聚碳酸酯(PC)。

一种上述热塑性复合材料地板的制备方法，包括以下步骤：

（1）铺放多层连续纤维增强热塑性片状原料，形成坯料；

（2）将步骤（1）中铺好的坯料进行加热，使连续纤维增强热塑性片状原料中的热塑性树脂熔融；

（3）然后通过传送装置送入预热的模具中，加压冷却成型后取出修边制得所述热塑性复合材料地板。

步骤（1）中所述的连续纤维增强热塑性片状原料选自连续纤维增强热塑性树脂预浸带或有机纤维与无机纤维编织的片状混纱材料或两种无机纤维编织成的片状混纱增强的热塑性树脂片材。

步骤（1）中所述的连续纤维增强热塑性片状原料为15-20层，叠放高度为5～8mm；

步骤（2）中所述的加热温度为160～220℃；

步骤（3）中所述的加压压力为5-20MPa，模具的预热温度为50～110℃，保压时间为3～10min。

所述的烘箱的加热方式为红外加热或电阻丝加热；

所述的模具的加热方式为循环导热油加热，压力控制方式为液压控制。

一种述热塑性复合材料地板的生产设备，包括依次排列的铺料平台、传送装置、烘箱和模具，还包括控制台，其中传送装置穿过烘箱，传送装置的两端分别靠近铺料平台和模具。

所述的铺料平台与传送装置的高度相同。

一种上述热塑性复合材料地板的制备方法，包括以下步骤：

（1）将多层连续纤维增强热塑性片状原料铺放在铺料平台1上，形成坯料；

（2）将步骤（1）中铺好的坯料通过传送装置2送入烘箱3中进行加热，使连续纤维增强热塑性片状原料中的热塑性树脂熔融；

（3）然后通过传送装置送入预热的模具4中，加压冷却成型后取出修边制得所述热塑性复合材料地板。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1）本发明制备出来的地板具有很好的韧性，这样由于外力造成的变形，在外力撤掉后又得到很好的回复，完全可以解决实木地板存在的由于外力而导致的实木不可恢复变形，容易损坏不可修复的问题。

2）本发明制备出来的地板具有很好的耐久性，能够耐腐蚀，与传统的木质地板和木塑地板相比，其耐变形性更加优异，无永久形变的产生、耐久性更好、具有很好的耐候性。

3）本发明制备出来的地板具有无毒无害等特性，并且在整个地板的制备安装和使用过程中不存在任何有害人身体健康的有毒物质出现，并且在制备过程中不使用木材，体现了国家节能环保，保护资源的目的。

4）本发明制备方法工艺简单、操作容易、地板可以直接成型、成型容易、成型周期短。

附图说明

图1为生产热塑性复合材料地板的生产装置示意图。

附图标注：

1铺料平台，    2传送装置，

3烘箱，        4模具，

5控制台。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应该理解，这些实施例仅用于说明本发明，而不用于限定本发明的保护范围。在实际应用中本领域技术人员根据本发明做出的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。

本发明一种热塑性复合材料地板的制备方法，制备热塑性复合材料地板所用的生产装置示意图见图1，该生产装置包括：铺料平台1，用于铺至多层连续纤维增强热塑性片状原料，形成坯料；传送装置2，用于铺好的坯料进入烘箱和模具以及出模；烘箱3，用于加热坯料中的的热塑性树脂，烘箱3的温度根据热塑性树脂而设定，以能使热塑性树脂达到熔融状态为准，较优的为160℃-220℃，烘箱3的加热方式为红外加热或电阻丝加热；模具4，用于坯料的冷却定型，形成最终产品地板，其中模具温度控制在50-110℃合模，模具压力保持在5-20MPa，模具4的加热方式为循环导热油加热，压力控制方式为液压控制，保压3-10分钟冷却定型；控制台5，用于控制整个流程的各类工艺参数，包括烘箱的温度、加热时间、模具的温度、压力、时间。

实施例1

本发明一种热塑性复合材料地板的制备方法，利用如图1所示的生产装置进行制备，包括以下步骤：

（1）将单向连续碳纤维增强聚乙烯预浸带(辽宁辽杰科技有限公司生产)按照0/90铺层20层,厚度为5mm,其中碳纤维含量为30wt%，聚乙烯含量为70wt%，放置于铺料平台1；

（2）将铺好的材料通过传送装置2进入到红外烘箱3中加热，加热约4分钟使树脂熔融，烘箱3的温度控制160℃；

（3）然后迅速的通过传送装置2将熔融的复合材料转移到模具4中，加压并保压冷却3分钟，模具4温度控制在50℃，压力控制在5MP；

（4）保压时间结束模具4开模，通过传送装置2将成型后的地板取出，修边，得到全热塑性复合材料地板；

（5）整个制备流程所需工艺参数均在控制台5进行设置，包括烘箱的温度、加热时间、模具的温度、压力、时间。

将制得的地板进行性能测试，测试结果见下表1。

实施例2

本发明一种热塑性复合材料地板的制备方法，利用如图1所示的生产装置进行制备，包括以下步骤：

（1）将由OCV的Twintex{聚丙烯纤维（江苏恒力集团生产）和玻璃纤维（浙江巨石集团生产）混纤纱}编织的混杂纤维布15层叠放，厚度为8mm,其中聚丙烯纤维含量为50wt%，玻璃纤维含量为50wt%，放置于铺料平台1；

（2）将铺好的材料通过传送装置2进入到红外烘箱3中加热，加热约3分钟使树脂熔融，烘箱3的温度控制170℃；

（3）然后迅速的通过传送装置2将熔融的复合材料转移到模具4中，加压并保压冷却8分钟，模具4温度控制在80℃，压力控制在10MP；

（4）保压时间结束模具4开模，通过传送装置2将成型后的地板取出，修边，得到全热塑性复合材料地板；

（5）整个制备流程所需工艺参数均在控制台5进行设置，包括烘箱的温度、加热时间、模具的温度、压力、时间。

将制得的地板进行性能测试，测试结果见下表1。

实施例3

本发明一种热塑性复合材料地板的制备方法，利用如图1所示的生产装置进行制备，包括以下步骤：

（1）将20层复合材料叠放至厚度为8mm，使用的复合材料为不同连续纤维取向的复合材料混纤纱编织物，其中连续纤维采用碳纤维（河南永煤碳纤维有限公司生产）和玄武岩纤维（浙江石金玄武岩纤维有限公司生产）的混合纤维，含量为55wt％，复合材料的基体为尼龙6和尼龙66（江苏海安化工厂生产）构成的混合热塑性树脂，含量为45wt%，放置于铺料平台1；

（2）将铺好的材料通过传送装置2进入到红外烘箱3中加热，加热约6分钟使树脂熔融，烘箱3的温度控制220℃；

（3）然后迅速的通过传送装置2将熔融的复合材料转移到模具4中，加压并保压冷却10分钟，模具4温度控制在110℃，压力控制在20MP；

（4）保压时间结束模具4开模，通过传送装置2将成型后的地板取出，修边，得到全热塑性复合材料地板；

（5）整个制备流程所需工艺参数均在控制台5进行设置，包括烘箱的温度、加热时间、模具的温度、压力、时间。

将制得的地板进行性能测试，测试结果见下表1。

表1

由上表1可以看出，实施例1-3中所制得的热塑性复合材料地板的静曲强度较高、尺寸稳定性较好，且由于材料自身的性质，与传统的实木地板和复合地板容易变形，和释放有毒气体甲醛相比，本发明提供的热塑性复合材料制成的无毒无害、耐变形性更加优异，无永久形变的产生、耐久性更好、具有很好的耐候性和耐腐蚀的能力、维护方便的热塑性复合材料地板。

实施例4

本发明一种热塑性复合材料地板的制备方法，利用如图1所示的生产装置进行制备，包括以下步骤：

（1）将15层复合材料叠放至厚度为6mm，使用的复合材料为不同连续纤维取向的复合材料混纤纱编织物，其中连续纤维采用芳纶纤维（东莞市索维特特殊线带有限公司生产）和玻璃纤维（浙江巨石集团生产），含量为40wt％，复合材料的基体为共聚乙烯(PE华锦集团生产)，含量为60wt%，放置于铺料平台1；

（2）将铺好的材料通过传送装置2进入到烘箱3中加热，加热约6分钟使树脂熔融，烘箱3的温度控制165℃；

（3）然后迅速的通过传送装置2将熔融的复合材料转移到模具4中，加压并保压冷却6分钟，模具4温度控制在65℃，压力控制在15MP；

（4）保压时间结束模具4开模，通过传送装置2将成型后的地板取出，修边，得到全热塑性复合材料地板；

（5）整个制备流程所需工艺参数均在控制台5进行设置，包括烘箱的温度、加热时间、模具的温度、压力、时间。

实施例5

本发明一种热塑性复合材料地板的制备方法，利用如图1所示的生产装置进行制备，包括以下步骤：

（1）将单向连续玻璃纤维增强聚丙烯预浸带(辽宁辽杰科技有限公司生产)按照0/90铺层20层,厚度为8mm,其中玻璃纤维含量为55wt%，聚丙烯含量为45wt%，放置于铺料平台1；

（2）将铺好的材料通过传送装置2进入到红外烘箱3中加热，加热约5分钟使树脂熔融，烘箱3的温度控制180℃；

（3）然后迅速的通过传送装置2将熔融的复合材料转移到模具4中，加压并保压冷却8分钟，模具4温度控制在60℃，压力控制在8MP；

（4）保压时间结束模具4开模，通过传送装置2将成型后的地板取出，修边，得到全热塑性复合材料地板；

（5）整个制备流程所需工艺参数均在控制台5进行设置，包括烘箱的温度、加热时间、模具的温度、压力、时间。

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)

1.一种热塑性复合材料地板，其特征在于：由热塑性树脂和沿地板水平方向呈层状平行分散在热塑性树脂中的连续纤维组成。

2.根据权利要求1所述的热塑性复合材料地板，其特征在于：所述的复合材料地板中，相邻的两层连续纤维的取向方向不同，优选取向方向夹角为0°/90°或0°/45°。

3.根据权利要求1所述的热塑性复合材料地板，其特征在于：所述的复合材料地板中连续纤维的含量为30～55wt％，优选为40～55wt％，进一步优选为50～55wt％。

4.根据权利要求3所述的热塑性复合材料地板，其特征在于：所述的连续纤维选自连续有机纤维、连续无机纤维中的一种或一种以上；

优选地，所述的连续有机纤维选自聚丙烯纤维或芳纶纤维中的一种或一种以上；或所述的无机纤维选自玻璃纤维、碳纤维或玄武岩纤维中的一种或一种以上；

进一步优选地，所述的连续纤维为两种或两种以上不同种类的连续纤维混编而成。

5.根据权利要求1所述的热塑性复合材料地板，其特征在于：所述的热塑性树脂选自聚烯烃、聚酰胺、热塑性聚酯、丙烯晴-丁二烯-苯乙烯共聚物或聚氯乙烯中的一种或一种以上。

6.根据权利要求5所述的热塑性复合材料地板，其特征在于：所述的聚烯烃为均聚聚乙烯、共聚乙烯、均聚聚丙烯或共聚聚丙烯；

或所述的聚酰胺选自尼龙6或尼龙66；

或所述的热塑性聚酯为聚对苯二甲酸二乙醇酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯或聚碳酸酯。

7.一种权利要求1-6中任一所述的热塑性复合材料地板的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

（1）铺放多层连续纤维增强热塑性片状原料，形成坯料；

（2）将步骤（1）中铺好的坯料进行加热，使连续纤维增强热塑性片状原料中的热塑性树脂熔融；

（3）然后通过传送装置送入预热的模具中，加压冷却成型后取出修边制得所述热塑性复合材料地板。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于：步骤（1）中所述的连续纤维增强热塑性片状原料选自连续纤维增强热塑性树脂预浸带或有机纤维与无机纤维编织的片状混纱材料或两种无机纤维编织成的片状混纱增强的热塑性树脂片材；

或步骤（1）中所述的连续纤维增强热塑性片状原料为15-20层，叠放高度为5～8mm；

或步骤（2）中所述的加热温度为160～220℃；

或步骤（3）中所述的加压压力为5-20MPa，模具的预热温度为50～110℃，保压时间为3～10min；

或所述的烘箱的加热方式为红外加热或电阻丝加热；

或所述的模具的加热方式为循环导热油加热，压力控制方式为液压控制。

9.一种权利要求7或8中任一所述的制备方法的实现设备，其特征在于：包括依次排列的铺料平台（1）、传送装置（2）、烘箱（3）和模具（4），还包括控制台（5），传送装置（2）穿过烘箱（3），传送装置（3）的两端分别靠近铺料平台（1）和模具（4）。

10.根据权利要求9所述的生产设备，其特征在于：所述的铺料平台（1）与传送装置（2）的高度相同。