CN108413241A - 一种纤维内增强木塑制品 - Google Patents

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李影
刘波
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陈平绪
李玉虎
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Abstract

本发明公开了一种纤维内增强木塑制品，包括本体和设置于所述本体左右两侧的卡接凹槽，所述本体中设有截面为鱼骨状排列的纤维增强材料。本发明所述纤维内增强木塑制品，设有截面为鱼骨状排列的纤维增强材料，鱼骨状纤维增强材料的排布设计，增大了本体与纤维增强材料之间的接触面积，接触面积越大，越有利于挤出过程中的内部压力的释放；鱼骨状结构的纤维增强材料嵌入到本体中，起到“铆钉”作用，增加了本体与纤维增强材料的结合，当产品受到外力作用时，可利用结合面、减缓力的传递，来提高产品整体强度；同时，产品的抗收缩性也更好。

Description

一种纤维内增强木塑制品
技术领域
本发明涉及一种木塑制品，尤其是一种纤维内增强木塑制品。
背景技术
目前木塑制品的常用断面结构为方孔、圆孔、实心等，存在如下问题：常规木塑制品的力学性能相比实木的力学性能存在巨大的差距，其强度和模量与实木相差甚远，因而常规木塑制品作为结构件用受到严重限制，在家具、户外栈道等领域中的使用存在严重的安全隐患；另外，由于常规木塑制品含有大量的树脂基材，因此制品的耐热性能非常差，在高温使用环境中容易翘曲变形，其尺寸稳定性具有严重的缺陷，较通用产品的强度也就在20MPa左右。
发明内容
基于此，本发明的目的在于克服上述现有技术的不足之处而提供一种纤维内增强木塑制品。
为实现上述目的，本发明所采取的技术方案为：一种纤维内增强木塑制品，包括本体和设置于所述本体左右两侧的卡接凹槽，所述本体中设有截面为鱼骨状排列的纤维增强材料。
本发明所述纤维内增强木塑制品，设有截面为鱼骨状排列的纤维增强材料，鱼骨状纤维增强材料的排布设计，增大了本体与纤维增强材料之间的接触面积，接触面积越大，越有利于挤出过程中的内部压力的释放；鱼骨状结构的纤维增强材料嵌入到本体中，起到“铆钉”作用，增加了本体与纤维增强材料的结合，当产品受到外力作用时，可利用结合面、减缓力的传递，来提高产品整体强度；同时，产品的抗收缩性也更好。
优选地，所述纤维增强材料的截面为鱼骨状结构，所述鱼骨状结构包括骨架、与所述本体左侧卡接凹槽形状相适配的左U形结构及与所述本体右侧卡接凹槽形状相适配的右U形结构，所述骨架包括连接左U形结构、右U形结构的横向骨架、及多个与所述横向骨架垂直且贯穿所述横向骨架的竖直骨架。
更优选地，所述相邻竖直骨架之间的间距不大于15cm。这样可以更好的保证产品的整体强度。
优选地，所述纤维增强材料的厚度大于3mm。本申请发明人经过大量探索发现，上述厚度的纤维增强材料对木塑制品的增强效果更好。
优选地，在所述纤维内增强木塑制品的纵截面上，所述纤维增强材料截面面积的占比大于20％。本申请发明人经过大量探索发现，上述截面占比的纤维增强材料能在进一步降低纤维增强材料用量，进一步节省成本的基础上，对木塑制品的增强效果更好。
优选地，所述纤维增强材料与所述本体表层的最短距离不小于3mm。
纤维增强材料的位置越靠近本体表层，支撑增强效果越明显；但同时若纤维增强材料过分靠近本体上表面或者本体下表面时，所述木塑制品表面容易出现边缘部分缺料、凹陷、有白线等问题。本申请发明人经过大量研究发现，当所述纤维增强材料与所述本体表层的最短距离不小于3mm时，引起木塑制品外观品质下降的可能性高的部位的比例抑制在低水平，作为成型品整体，能够确保良好的装饰面，能够实现良好的外观装饰性。
优选地，所述本体下表层设有多个齿状小脚。齿状小脚的设计，可以确保材料安装牢固。
优选地，所述横向骨架设于所述本体左右两侧的中轴线位置。
优选地，所述纤维增强材料为纤维增强聚合物树脂；其中，所述聚合物树脂为PBT、PET、AS、ABS、PA、PVC、PE、PP中的至少一种；所述纤维为玻璃纤维、碳纤维、凯夫拉、玄武岩纤维、植物纤维、钢纤维中的至少一种。
更优选地，所述聚合物树脂为AS，所述纤维为玻璃纤维或碳纤维。
相对于现有技术，本发明的有益效果为：
本发明所述纤维内增强木塑制品，设有截面为鱼骨状排列的纤维增强材料，鱼骨状纤维增强材料的排布设计，增大了本体与纤维增强材料之间的接触面积，接触面积越大，越有利于挤出过程中的内部压力的释放；鱼骨状结构的纤维增强材料嵌入到本体中，起到“铆钉”作用，增加了本体与纤维增强材料的结合，当产品受到外力作用时，可利用结合面、减缓力的传递，来提高产品整体强度；同时，产品的抗收缩性也更好。
附图说明
图1为本发明所述纤维内增强木塑制品的一种纵截面结构图；
图2为普通木塑地板的一种纵截面结构图；
图3为对照组中木塑制品的一种纵截面结构图；
其中，1、本体；2、卡接凹槽；3、纤维增强材料；4、左U形结构；5、右U形结构；6、横向骨架；7、竖直骨架；8、齿状小脚。
具体实施方式
为更好的说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
本发明所述纤维内增强木塑制品的一种实施例，本实施例所述纤维内增强木塑制品的断面结构图如附图1所示：
包括本体1和设置于本体1左右两侧的卡接凹槽2，本体1中设有截面为鱼骨状排列的纤维增强材料3；纤维增强材料3的截面为鱼骨状结构，所述鱼骨状结构包括骨架、与本体1左侧卡接凹槽2形状相适配的左U形结构4及与本体1右侧卡接凹槽2形状相适配的右U形结构5，所述骨架包括连接左U形结构4、右U形结构5的横向骨架6、及多个与横向骨架6垂直且贯穿横向骨架6的竖直骨架7，横向骨架6设于本体1左右两侧的中轴线位置，相邻竖直骨架之间的间距不大于15cm；纤维增强材料3的厚度大于3mm；在所述纤维内增强木塑制品的纵截面上，纤维增强材料截面面积的占比大于20％；纤维增强材料3与本体1表层的最短距离不小于3mm；本体1下表层设有多个齿状小脚8；所述纤维增强材料为纤维增强聚合物树脂；其中，所述聚合物树脂为AS；所述纤维为玻璃纤维。
实施例2
本实施例对本发明纤维内增强木塑制品的力学性能进行了研究分析，本发明实施例1所述纤维内增强木塑制品本体由以下重量份的原料组成：100份的表层聚合物树脂、30～70份的木粉、4～8份的表层稳定剂、20～40份的碳酸钙、1.5～2.5份的发泡剂、5～8份的发泡调节剂、3～8份的增塑稳定剂、1～2份抗氧剂、1～2份紫外线吸收剂；所述的纤维增强材料，是由以下重量份的原料组成：芯层聚合物树脂20～50份、纤维20～60份、增塑剂4～8份、润滑剂1～3份、抗氧剂0.1～1份、芯层稳定剂0.1～1份、界面改性剂1～3份。将本发明纤维内增强木塑制品与现有木塑制品的性能进行了对比分析，现有木塑制品主要是PVC树脂为基材的木塑复合材料制成的地板产品(产品纵截面如附图2所示)，产品尺寸140*25mm，产品米重为1800g/m；另外设置对照组，对照组中含有本发明纤维增强材料，且成分与实施例1相同，只是纤维增强材料的在本体中的排布不同，具体对照组中木塑制品的纵截面结构图如图3所示，具体性能分析结果如表1所示：
表1常温条件木塑制品的力学性能
从表1可以很明显的看出，与普通地板相比，本发明纤维内增强木塑制品的弯曲强度、弯曲模量、最大力等都有明显提升，弯曲强度增加了150％，最大力增加了149％。相比普通地板和对照组，本发明纤维内增强木塑制品具有明显的力学性能优势。实施例1与对照组相比，弯曲强度及最大力提升了65％；这说明“长鱼骨”状结构较“短鱼骨”状结构的纤维增强材料嵌入到本体中，加固了本体与纤维增强材料的结合，产品整体强度提高。
实施例3
本实施例对本发明纤维内增强木塑制品的长度收缩率进行了研究分析，研究分析方法为：在-20℃～80℃循环温度下，经历不同循环次数后木塑制品的长度收缩率，并以普通木塑地板的长度收缩率作为对比，具体不同温度下木塑制品的长度收缩率如表2所示：
表2不同温度下木塑制品的长度收缩率
从表2可以看出，经过高低温循环后，本发明纤维内增强木塑制品的长度收缩率显著低于普通地板。产品在温度变化明显的情况下，产品的收缩率不到0.8‰。
同时，利用上述同样的方法对不同次数高低温循环后木塑制品的长度收缩率进行了研究分析，具体分析结果如表3所示：
表3不同次数高低温循环后木塑制品的长度收缩率
从表3可以看出，经过不同次数高低温循环后，本发明纤维内增强木塑制品的长度收缩率显著低于普通地板。说明产品在户外环境变化恶劣的情况下，产品的收缩率较小，不到0.4‰，普通地板收缩率已经达到2％，收缩非常大。
此外，通过计算，在-20℃～80℃循环温度下，本发明纤维内增强木塑制品的线性膨胀系数为0.4×10-5，普通地板的线性膨胀系数为4.85×10-5。可知，本发明纤维内增强木塑制品的线性膨胀系数只为普通地板的1/12左右，这说明本发明木塑制品的耐热性能得到了极大的改善。
最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (9)

1.一种纤维内增强木塑制品，其特征在于，包括本体和设置于所述本体左右两侧的卡接凹槽，所述本体中设有截面为鱼骨状排列的纤维增强材料。
2.如权利要求1所述的纤维内增强木塑制品，其特征在于，所述纤维增强材料的截面为鱼骨状结构，所述鱼骨状结构包括骨架、与所述本体左侧卡接凹槽形状相适配的左U形结构及与所述本体右侧卡接凹槽形状相适配的右U形结构，所述骨架包括连接左U形结构、右U形结构的横向骨架、及多个与所述横向骨架垂直且贯穿所述横向骨架的竖直骨架。
3.如权利要求2所述的纤维内增强木塑制品，其特征在于，所述相邻竖直骨架之间的间距不大于15cm。
4.如权利要求1～3任一项所述的纤维内增强木塑制品，其特征在于，所述纤维增强材料的厚度大于3mm。
5.如权利要求1～3任一项所述的纤维内增强木塑制品，其特征在于，在所述纤维内增强木塑制品的纵截面上，所述纤维增强材料截面面积的占比大于20％。
6.如权利要求1～3任一项所述的纤维内增强木塑制品，其特征在于，所述纤维增强材料与所述本体表层的最短距离不小于3mm。
7.如权利要求1所述的纤维内增强木塑制品，其特征在于，所述本体下表层设有多个齿状小脚。
8.如权利要求2所述的纤维内增强木塑制品，其特征在于，所述横向骨架设于所述本体左右两侧的中轴线位置。
9.如权利要求1所述的纤维内增强木塑制品，其特征在于，所述纤维增强材料为纤维增强聚合物树脂；其中，所述聚合物树脂为PBT、PET、AS、ABS、PA、PVC、PE、PP中的至少一种；所述纤维为玻璃纤维、碳纤维、凯夫拉、玄武岩纤维、植物纤维、钢纤维中的至少一种。
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