CN106188934A - 一种具有韧性纤维层的圆柱木塑结构 - Google Patents

一种具有韧性纤维层的圆柱木塑结构 Download PDF

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Abstract

一种具有韧性纤维层的圆柱木塑结构，其特征在于，包括圆柱木塑本体，所述圆柱木塑本体由木塑表层和位于木塑表层内的韧性纤维层组成。所述韧性纤维层为麻纤维层。所述麻纤维为短切剑麻纤维，长度为5‑8mm。本发明通过在木塑表层内部设置韧性纤维层，提高木塑材料的韧性，即使受强力撞击，木塑结构不易断成两段；提升木塑材料的使用性能。

Description

一种具有韧性纤维层的圆柱木塑结构
技术领域
本发明涉及一种木塑材料结构，尤其涉及的是一种具有韧性纤维层的圆柱木塑结构。
技术背景
木塑复合材料(WPC)是采用木纤维或植物纤维混合,经热压复合、熔融挤出等不同加工方式制成的改性热塑性材料。木塑复合材料既能发挥材料中各组分的优点,克服因木材强度低、变异性大及有机材料弹性模量低等造成的使用局限性,又能充分利用废弃的木材和塑料，减少环境污染，因此被广泛应用在生活的各个领域中，例如用于户外建筑建造、家用装饰。由于木塑材料是利用木粉或塑料粉末混合挤压成型的，因此木塑材料是一种离散的短纤维结构，其韧性很差,在受强力冲击时，容易脆断。
圆柱形木素复合材料的用途较广，例如横梁、立柱等，但木塑材料的共性就是韧性差，抗压缩性能差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有韧性纤维层的圆柱形木塑结构，旨在解决传统的木塑材料结构韧性差，容易脆断的技术问题。
本发明的技术方案如下：
一种具有韧性纤维层的木塑结构，其特征在于，包括圆柱木塑本体，所述圆柱木塑本体由木塑表层和位于木塑表层内的韧性纤维层组成。
进一步，所述韧性纤维层为麻纤维层。
进一步，所述麻纤维为短切剑麻纤维，长度为5-8mm。
一种如上所述具有韧性纤维层的木塑结构加工方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)取剑麻，去除水分；
2)将剑麻用15％氢氧化钠浸泡1.5h，预处理温度为110℃，放入60℃下脱水烘干，得到麻纤维预料；
3)向麻纤维预料中加入占预料质量分数5％的酚醛树脂，浸润；
4)将麻纤维预料挤压成型，得到麻纤维块；
4)加工木塑表层，所述木塑表层设有空腔，将麻纤维块置于空腔中，再对木塑表层进行挤压使木塑表层与麻纤维块固定结合，利用树脂密封木塑表层两端口，得到所述木塑结构。
进一步，所述木塑表层为仿木纹共挤木塑材料，按质量比由如下组分构成，木塑基料50-80wt％，木塑色料20-50wt％；
所述木塑基料主要成分为(质量分)：聚氯乙烯PVC(SG-8)，90-110份；生物质纤维，30-100份；偶联剂，0.5-10份；光稳定剂,3-8份；相容剂，1-10份；润滑剂，1-5份；抗氧剂，0.2-0.4份；发泡剂，0.3-0.5份。
所述木塑色料主要成分为(质量分)：聚氯乙烯PVC(SG-3)，50-100份；聚氯乙烯PVC(SG-5)，50-100份；光稳定剂，4份；润滑剂，2份；颜料，1-5份。
本发明有益效果体现在：
1、本发明通过在木塑表层内部设置韧性纤维层，提高木塑材料的韧性，即使受强力撞击，木塑结构也不易断成两段。
2、本发明方法木塑表层材料通过发泡工艺加工而成，不仅节约塑料的使用量，而且降低木塑材料的密度。
3、本发明木塑表层材料可丰富木塑材料的表面装饰，提高木塑材料的视觉性能，进而提升木塑材料的使用性能。
4、本发明分别将木塑基料和木塑色料分别根据不同的配比配好混合后造粒,再将两种组分混合后共挤,挤出的纹路清晰自然,仿木效果好。
附图说明
图1是具有麻纤维层或麦秸秆层的木塑结构的横截面结构示意图。
图中标号：1 木塑表层，2 韧性纤维层。
具体实施方式
以下实施例中所使用的木粉、甘蔗渣、稻糠、锯屑均为工业或农业生产中的废料，聚氯乙烯PVC(SG-8/5/3)，偶联剂(铝酸酯、硅烷)，光稳定剂(氯化聚乙烯CPE),相容剂(马来酸醉接枝聚丙烯共聚物MAH-g-PP)，润滑剂(石蜡)，抗氧剂(抗氧剂1010)，发泡剂(AC)，颜料(可聚合黄色偶氮染料、氧化铁、铁锌铬棕染料，碳黑，钛白粉)等均为市售产品。
本实施例公开了一种具有麻纤维层的木塑结构，包括圆柱木塑本体，如图1所示，所述圆柱木塑本体由木塑表层1和位于木塑表层内1的韧性纤维层2组成。
作为优选，韧性纤维层为麻纤维层；材料为短切剑麻纤维，长度为5-8mm。
剑麻纤维具有很强的韧性，麻纤维受冲击时，不会脆断，因此在木塑表层内部设置剑麻纤维层，巧妙的克服了木塑结构容易脆断的问题，提高了木塑结构的安全性能。
木塑结构的制作方法包括以下步骤：
1)取剑麻，去除水分；
2)将剑麻用15％氢氧化钠浸泡1.5h，预处理温度为110℃，放入60℃下脱水烘干，得到麻纤维预料；
3)向麻纤维预料中加入占预料质量分数5％的酚醛树脂，浸润；
4)将麻纤维预料挤压成型，得到麻纤维块；
4)加工木塑表层，所述木塑表层设有空腔，将麻纤维块置于空腔中，再对木塑表层进行挤压使木塑表层与麻纤维块固定结合，利用树脂密封木塑表层两端口；
5)对木塑材料外表面粗糙处理后均匀涂上1mm的UV树脂胶
6)在辊压机上粘贴三聚氰胺浸渍胶膜纸。
所得样品尺寸规格为长度为2.5m，直径为5cm，韧性纤维层截面为正方形，截面边长为3.5cm；利用挤压机挤压测试样品的中部，受压面积约为60cm2，持续增加压力，直到测试样品断裂，记录测试结果。该样品断裂压力为1758N。
作为优选，本发明木塑表层为仿木纹共挤木塑材料，按质量比由如下组分构成，木塑基料50-80wt％，木塑色料20-50wt％；
所述木塑基料主要成分为(质量分)：聚氯乙烯PVC(SG-8)，90-110份；生物质纤维，30-100份；偶联剂，0.5-10份；光稳定剂,3-8份；相容剂，1-10份；润滑剂，1-5份；抗氧剂，0.2-0.4份；发泡剂，0.3-0.5份。
所述木塑色料主要成分为(质量分)：聚氯乙烯PVC(SG-3)，50-100份；聚氯乙烯PVC(SG-5)，50-100份；光稳定剂，4份；润滑剂，2份；颜料，1-5份。
加工方法1
1)将木料、甘蔗渣、稻糠、锯屑以15:2:4:8的质量比混合放入磨粉机中磨成纤维，经过筛分处理后得到20-60目颗粒，然后在质量分数20％的氢氧化钠中110℃条件下预处理2h，然后60℃下脱水烘干，110℃温度条件下，干燥24小时至生物质纤维的平均含水率保持在1％以下；
2)PVC木塑基料制备：
(1)根据PVC木塑基料配方，称取聚氯乙烯PVC(SG-8)，100份；生物质纤维，30份；偶联剂，0.5份；光稳定剂,3份；相容剂，4份；润滑剂，5份；抗氧剂，0.2份；将其放入HM40KM120高速混合机中,在180℃下以2200r/min的转速下热混15分钟,待温度降至常温下,得到凝聚的颗粒。
(2)称取步骤(1)得到凝聚的颗粒加入发泡剂AC，0.3份、润滑剂1份投入到HM40KM120高速混合机中在110℃下再混合15分钟,得混合好的物料A。
(3)将混合物A在L/D为65:1的平双造粒机造粒,转速为5rpm，造粒温度为220℃，制得PVC木塑基料。
3)PVC木塑色料制备：
(1)根据PVC木塑色料配方，称取聚氯乙烯PVC(SG-3)100份，光稳定剂，4份；润滑剂，2份；颜料：可聚合黄色偶氮染料1份(中络黄)。将其放入HM40KM120高速混合机中,在180℃下以2200r/min的转速下热混15分钟,待温度降至常温下,得到混合物B。
(2)将混合物B在L/D为65:1的平双造粒机造粒,转速为50rpm，造粒温度为150℃，制得PVC木塑色料。
4)称量：称取木塑基料50％，木塑色料50wt％。
5)混合：将称取的基料和色料搅拌混合。
6)挤出成型：采用L/D为65:1的锥形双螺杆挤出机，转速为30rpm，挤出温度为200℃，制得微发泡仿木纹共挤木塑材料。
测其密度0.65/g.cm-3，冲击强度2KJ.m-3，花纹为黄色花纹，仿松木。
加工方法2
1)将木料、甘蔗渣、稻糠、锯屑以15:2:4:8的质量比混合放入磨粉机中磨成纤维，经过筛分处理后得到20-60目颗粒，然后在质量分数20％的氢氧化钠中110℃条件下预处理2h，然后60℃下脱水烘干，110℃温度条件下，干燥24小时至生物质纤维的平均含水率保持在1％以下。
2)PVC木塑基料制备：
(1)根据PVC木塑基料配方，称取聚氯乙烯PVC(SG-8)，100份；生物质纤维，100份；偶联剂，10份；光稳定剂,5份；相容剂，8份；润滑剂，5份；抗氧剂，0.4份，将其放入HM40KM120高速混合机中,在180℃下以2200r/min的转速下热混15分钟,待温度降至常温下,得到凝聚的颗粒。
(2)称取步骤(1)得到凝聚的颗粒加入发泡剂，1份、润滑剂2份投入到HM40KM120高速混合机中在110℃下再混合15分钟,得混合好的物料A。
(3)将混合物A在L/D为65:1的平双造粒机造粒,转速为5rpm，造粒温度为220℃，制得PVC木塑基料。
3)PVC木塑色料制备：
(1)根据PVC木塑色料配方，称取聚氯乙烯PVC(SG-3)50份，聚氯乙烯PVC(SG-5)50份，光稳定剂，4份；润滑剂，2份；颜料：可聚合黄色偶氮染料0.8份(中络黄)，氧化铁0.1份(宝红)。将其放入HM40KM120高速混合机中,在180℃下以2200r/min的转速下热混15分钟,待温度降至常温下,得到混合物B。
(2)将混合物B在L/D为65:1的平双造粒机造粒,转速为50rpm，造粒温度为150℃，制得PVC木塑色料。
4)称量：称取木塑基料60％，木塑色料40wt％。
5)混合：将称取的基料和色料搅拌混合。
6)挤出成型：采用L/D为65:1的锥形双螺杆挤出机，转速为30rpm，挤出温度为200℃，制得微发泡仿木纹共挤木塑材料。
测其密度0.48/g.cm-3，冲击强度3.5KJ.m-3，花纹为橙黄色花纹，仿榉木。
加工方法3
1)将木料、甘蔗渣、稻糠、锯屑以15:2:4:8的质量比混合放入磨粉机中磨成纤维，经过筛分处理后得到20-60目颗粒，然后在质量分数20％的氢氧化钠中110℃条件下预处理2h，然后60℃下脱水烘干，110℃温度条件下，干燥24小时至生物质纤维的平均含水率保持在1％以下。
2)PVC木塑基料制备：
(1)根据PVC木塑基料配方，称取聚氯乙烯PVC(SG-8)，90份；生物质纤维，110份；偶联剂，9份；光稳定剂,5份；相容剂，10份；润滑剂，5份；抗氧剂，0.4份。将其放入HM40KM120高速混合机中,在180℃下以2200r/min的转速下热混15分钟,待温度降至常温下,得到凝聚的颗粒。
(2)称取步骤(1)得到凝聚的颗粒加入发泡剂，1.5份、润滑剂2份投入到HM40KM120高速混合机中在110℃下再混合15分钟,得混合好的物料A。
(3)将混合物A在L/D为65:1的平双造粒机造粒,转速为5rpm，造粒温度为220℃，制得PVC木塑基料。
3)PVC木塑色料制备：
(1)根据PVC木塑色料配方，称取聚氯乙烯PVC(SG-5)100份，光稳定剂，4份；润滑剂，2份；颜料：氧化铁0.1份(宝红)，铁锌铬棕染料4份(塑料棕)，碳黑0.5份(炭黑)；将其放入HM40KM120高速混合机中,在180℃下以2200r/min的转速下热混15分钟,待温度降至常温下,得到混合物B。
(2)将混合物B在L/D为65:1的平双造粒机造粒,转速为50rpm，造粒温度为150℃，制得PVC木塑色料。
4)称量：称取木塑基料80％，木塑色料80wt％。
5)混合：将称取的基料和色料搅拌混合。
6)挤出成型：采用L/D为65:1的锥形双螺杆挤出机，转速为30rpm，挤出温度为200℃，制得微发泡仿木纹共挤木塑材料。
测其密度0.5/g.cm-3，冲击强度4.0KJ.m-3，花纹为棕红木纹，仿酸枝。
以上实施例中，若无特别说明，其组分均为市购现有技术产品。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (5)

1.一种具有韧性纤维层的圆柱木塑结构，其特征在于，包括圆柱木塑本体，所述圆柱木塑本体由木塑表层和位于木塑表层内的韧性纤维层组成。
2.根据权利要求1所述的一种具有韧性纤维层的圆柱木塑结构，其特征在于，所述韧性纤维层为麻纤维层。
3.根据权利要求1所述的一种具有韧性纤维层的圆柱木塑结构，其特征在于，所述麻纤维为短切剑麻纤维，长度为5-8mm。
4.一种权利要求1所述具有韧性纤维层的木塑结构加工方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)取剑麻，去除水分；
2)将剑麻用15％氢氧化钠浸泡1.5h，预处理温度为110℃，放入60℃下脱水烘干，得到麻纤维预料；
3)向麻纤维预料中加入占预料质量分数5％的酚醛树脂，浸润；
4)将麻纤维预料挤压成型，得到麻纤维块；
4)加工木塑表层，所述木塑表层设有空腔，将麻纤维块置于空腔中，再对木塑表层进行挤压使木塑表层与麻纤维块固定结合，利用树脂密封木塑表层两端口，得到所述木塑结构。
5.根据权利要求4所述的加工方法，其特征在于，所述木塑表层为仿木纹共挤木塑材料，按质量比由如下组分构成，木塑基料50-80wt％，木塑色料20-50wt％；
所述木塑基料主要成分为(质量分)：聚氯乙烯PVC(SG-8)，90-110份；生物质纤维，30-100份；偶联剂，0.5-10份；光稳定剂,3-8份；相容剂，1-10份；润滑剂，1-5份；抗氧剂，0.2-0.4份；发泡剂，0.3-0.5份。
所述木塑色料主要成分为(质量分)：聚氯乙烯PVC(SG-3)，50-100份；聚氯乙烯PVC(SG-5)，50-100份；光稳定剂，4份；润滑剂，2份；颜料，1-5份。
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