CN110712255A - 一种纤维增强热塑性聚合物贴面板及贴合方法 - Google Patents
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Abstract
一种纤维增强热塑性聚合物贴面板及贴合方法，属于板材制作技术领域。本发明包括表面装饰层、胶层和复合基材，表面装饰层为实木单板，复合基材的上端面为胶接面，胶接面的表面加工有胶接孔，所述胶层涂覆在胶接面上，胶层渗入到胶接孔内形成胶钉，表面装饰层通过胶层与复合基材实现胶接。本发明贴面板的厚度较薄，产品加工过程效率高，生产速度快，并通过特定的制造工艺，使得贴面板的柔韧度较高，通过对复合基材的处理后进行胶粘，使得表面装饰层与复合基材之间不会出现开裂。
Description
技术领域
本发明涉及一种板材，具体涉及一种聚合物贴面板。
背景技术
纤维增强热塑性聚合物贴面材料贴面效果佳、实用性强，应用领域十分广泛。其中复合基材中聚合物为原生及回收型热塑性聚合物，如聚乙烯、聚丙烯、聚乳酸、聚氯乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、工程塑料等；贴面装饰层为实木单板或生物质材料片材；增强纤维以天然纤维为主，主要包括木纤维、竹纤维、棉纤维、麻纤维、秸秆纤维等天然存在的纤维，天然纤维具有质轻、高强、可降解等优点，在材料包装，室内装饰，户外装饰等领域得到了广泛的应用。贴面实木单板主要包括椴木、榉木、枫木、柚木、胡桃木、水曲柳、樱桃木、橡木、檀木等，天然板材不仅环保美观，更给人以环境亲和力，在室内高档装饰中得到广泛应用。
木塑板材主要成分是废弃的边角木粉、碎木和渣木，具有良好的钢度和韧性，能够钉、钻、磨、锯、刨、漆，而且不易变形，但是木塑复合板材表面受材料组成，并不美观，现有技术针对木塑复合板材表面不够美观，使用范围局限这一问题，一般采用贴面工艺处理并获得表面美观的韧性较好的复合板。常用的贴面工艺为热压处理，分为一步成型和两步成型法，一步成型法是将经过组坯后的基材板坯与贴面单板共同放入热压机进行热压；而两步成型法是先制好基材板坯后，再将基材板坯与饰面贴面层一同置入热压机进行贴面。贴面工艺在实际生产中可行性高，易于产业化，生产效率高。
目前复合基材板的普遍生产工艺为挤出工艺，但由于工艺的客观原因，导致复合材表面覆有聚合物薄层结构，致密且光滑，导致贴面工艺存在一些问题：
1.复合基材板的表面致密光滑，工厂常规涂胶贴面无法实现良好的胶合效果；
2、工业化设备规模巨大，成本很高，为应对单一产品更换或另够加工设备耗资巨大，阻碍产品投入市场，限制了应用范围。
因此，亟需提出一种聚合物贴面板在满足使用美观度的前提下适应生产需求，减少加工设备投入，同时亟需提出一种聚合物贴面板的加工方法，以提高产品的耐用度，防止其使用过程出现开裂、变形。
发明内容
本发明研发目的是为了解决现有的复合基材表面致密光滑，使用普通的贴合方式不能实现贴面板的良好胶合的问题，在下文中给出了关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。
本发明的技术方案：
一种纤维增强热塑性聚合物贴面板，包括表面装饰层、胶层和复合基材，表面装饰层为实木单板，复合基材的上端面为胶接面，胶接面的表面加工有胶接孔，所述胶层涂覆在胶接面上，胶层渗入到胶接孔内形成胶钉，表面装饰层通过胶层与复合基材实现胶接。
优选的：所述胶接面上具有打磨层，胶层覆盖在打磨层上，表面装饰层通过覆盖在打磨层上的胶层与复合基材实现胶接。
优选的：所述表面装饰层为实木薄木或生物质片材，表面装饰层厚度为0.5mm-5mm。
优选的：所述复合基材为聚乙烯木塑复合基材、纤维增强聚合物复合基材或合成纤维增强聚合物复合基材，复合基材的厚度大于5mm。
优选的：所述胶接孔的截面为圆柱形、梯形或楔形，胶接孔的深度为1mm-10mm。
一种纤维增强热塑性聚合物贴面板的贴合方法，包括以下步骤：
步骤一.制备复合基材
称取聚合物粒子、木纤维和偶联剂，混合均匀，然后将混合均匀的聚合物粒子、木纤维和偶联剂经造粒挤出得到大幅面的复合基材；
步骤二.处理复合基材
将步骤一获得的复合基材置于平整宽敞空间内，将扎孔工具置于复合基材正上方，通过等量平移，等位移下压，等压力下压的控制，在复合基材的表面制造出设定的胶接孔；
将打孔后的复合基材表面进行微量打磨，形成胶接面，打磨后的胶接面具有一定的粗糙程度，打磨厚度为0.1mm；
步骤三：涂胶与组坯
取步骤二打孔处理后复合基材进行胶层涂装处理，施胶量为110g/m2，胶黏剂为异氰酸酯交联乳白胶，其中乳白胶与异氰酸酯的比例为100：12，将胶体均匀涂抹于复合基材的表面，然后将表面装饰层1平整铺装于涂有胶体的复合基材表面，并陈放一段时间；所述表面装饰层为椴木薄木，厚度为0.5mm；
步骤四：热压成型
将步骤三中，组坯后的复合材置于热压机中进行热压成型，然后冷压处理最终得到纤维增强热塑性聚合物贴面板；其中，热压机热压温度为80℃～90℃，热压压力为2.5MPa，热压时间为7min；冷压时间为7min，冷压压力为2.5MPa。
优选的：步骤一中，复合基材厚度为10mm，聚合物粒子与偶联剂质量比为1：0.05，聚合物粒子与木纤维质量比为1：1.5，所述聚合物为高密度聚乙烯；所述木纤维为杨木木粉；所述偶联剂为马来酸酐聚乙烯偶联剂。
优选的：步骤二中，扎孔工具包括底座和针头，底座的下端面具有多根规则排布的针头，通过扎孔工具作用在复合基材的表面形成胶接孔的深度为1-2mm。
优选的：步骤三中，表面装饰层平整铺装于涂有胶体的复合基材表面，陈放时间为15min。
本发明具有以下有益效果：
1.本发明利用密集针型工具对聚合物基体进行扎孔处理，得到易于胶贴的基材，处理时，借助机械控制，控制针型工具的下压速度、压力、位移进行，实现孔洞均匀规则，同时利于胶体流动渗入孔洞形成胶钉，解决了高分子聚合物表面致密光滑，胶体在表面无法实现物理或化学结合，导致表面装饰层无法牢固贴附于聚合物基材表面的问题；
2.利用本发明纤维增强聚合物复合材表面处理方式并采用本发明中的加工方式进行贴面处理，得到的材料能够实现表面牢固贴面，胶合强度远远高于普通聚合物复合基材贴面，贴面过程中胶层渗入形成胶钉，提升了胶合强度；
3.本发明在复合基材表面进行成孔、打磨处理，使得整个胶粘层能够紧密贴合在复合基材表面，有效增大表面装饰层与复合基材的附着力，提高贴合板的耐用度；
4.通过本发明获得一种纤维增强热塑性聚合物贴面板，其贴面板的厚度较薄，产品加工过程效率高，生产速度快，并通过特定的制造工艺，使得贴面板的柔韧度较高，通过对复合基材的处理后进行胶粘，使得表面装饰层与复合基材之间不会出现开裂。
附图说明
图1是一种纤维增强热塑性聚合物贴面板的结构示意图；
图2是一种纤维增强热塑性聚合物贴面板的轴测图；
图3是一种纤维增强热塑性聚合物贴面板的立体图；
图4是一种纤维增强热塑性聚合物贴面板的剖面图；
图5是扎孔工具的立体图；
图中1-表面装饰层，2-胶层，3-复合基材，4-胶接孔，5-胶接面，6-胶钉，7-打磨层，8-扎孔工具，9-底座，10-针头。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中示出的具体实施例来描述本发明。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
本发明所提到的连接分为固定连接和可拆卸连接，所述固定连接(即为不可拆卸连接) 包括但不限于折边连接、铆钉连接、粘结连接和焊接连接等常规固定连接方式，所述可拆卸连接包括但不限于螺纹连接、卡扣连接、销钉连接和铰链连接等常规拆卸方式，未明确限定具体连接方式时，默认为总能在现有连接方式中找到至少一种连接方式能够实现该功能，本领域技术人员可根据需要自行选择。例如：固定连接选择焊接连接，可拆卸连接选择铰链连接。
具体实施方式一：结合图1-图5说明本实施方式，本实施方式的一种纤维增强热塑性聚合物贴面板，包括表面装饰层1、胶层2和复合基材3，表面装饰层1为实木单板，复合基材3的上端面为胶接面5，胶接面5的表面加工有胶接孔4，所述胶层2涂覆在胶接面5上，胶层2渗入到胶接孔4内形成胶钉6，表面装饰层1通过胶层2与复合基材3 实现胶接；
所述胶接面5上具有打磨层7，胶层2覆盖在打磨层7上，表面装饰层1通过覆盖在打磨层7上的胶层2与复合基材3实现胶接；
所述表面装饰层1为实木薄木或生物质片材，表面装饰层1厚度为0.5mm-5mm；
所述复合基材3为聚乙烯木塑复合基材、纤维增强聚合物复合基材或合成纤维增强聚合物复合基材，复合基材3的厚度大于5mm；
所述胶接孔4的截面为圆柱形、梯形或楔形，胶接孔4的深度为1mm-10mm；
本实施方式中，首先利用用针型刀头对复合基材表面进行预设的加工，使表面呈现出预期的胶接孔，通过力和位移的控制，使表面破坏呈现出可控性，实现了增加表面粗糙度，使胶液渗入形成胶钉以增加结合强度的目的，解决了复合基材表面过于致密光滑，胶体无法在表面形成牢固结合的问题；利用本实施方式的组坯件进行进一步热压，本实施方式中表面装饰层纤维方向与基材纤维方向一致，实现了定向增强复合材力学性能，在实现良好胶合强度，有利于表面装饰的同时，增强了复合材的力学性能。
具体实施方式二：结合图1-图5说明本实施方式，本实施方式的一种纤维增强热塑性聚合物贴面板，所述聚合物基体为生物质纤维增强热塑性聚合物复合材；
所述生物质纤维的长度为1mm～15mm；所述纤维为天然纤维或合成纤维；所述天然纤维为木纤维、竹纤维、棉纤维、麻纤维或秸秆纤维中的一种或几种；所述合成纤维为无机纤维、金属纤维或有机纤维中的一种或几种；所述无机纤维为碳纤维、玻璃纤维或玄武岩纤维；所述有机纤维为芳纶纤维、尼龙纤维或聚酯纤维；
所述聚合物基体的材质为高密度聚乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚乳酸、聚氯乙烯、聚乳酸、乙烯-醋酸乙烯共聚物或工程塑料中的一种或几种；所述聚合物基体的制备方法为：称取聚合物粒子和偶联剂，混合均匀后经热压、挤出吹塑、挤出拉伸、挤出或模压，得到聚合物基体；所述聚合物粒子与偶联剂的质量比为1:(0.02～0.08)；所述偶联剂为钛酸脂类偶联剂、异氰酸酯类偶联剂、马来酸酐接枝聚乙烯偶联剂、马来酸酐接枝聚丙烯偶联剂或硅烷偶联剂中的一种或几种；
所述表面装饰层为木质单板；单板树种为椴木、榉木、枫木、柚木、胡桃木、水曲柳、樱桃木、橡木、檀木或其他木材中的一种或几种拼板；所述单板的厚度为大于0.35mm；
所述胶层为热固性胶黏剂，主要包括酚醛、脉醛、三聚氰胺、环氧、聚氨酚、不饱和聚酷、杂环聚合物等；所述胶黏剂的制作方法为：以含有反应性基团的热固性树脂为粘料的胶粘剂。加入固化剂或加热时，液态粘料分子可进一步聚合和交联成体型网状结构，形成不溶、不熔的固态胶接层而达到胶接的目的。可室温固化，也可加热固化，前者称为室温固化型，后者称为加热固化型胶粘剂。
上述纤维增强热塑性聚合物贴面材料在制备中的应用应按照以下具体步骤进行：
将纤维增强热塑性聚合物复合材料置于扎孔器下方，采用相同的力对复合基材进行下压处理，每扎一次后进行微量平移(前后左右)并再次以相同的力进行下压处理；每次下压距离为固定值；然后对扎孔后的基材表面进行微量砂光，增加无孔洞处的表面粗糙度；将热固性胶黏剂采用人工或机器涂抹的方式均匀涂抹于经过扎孔处理的基材表面；将表面装饰层平铺于涂有胶层的基材表面；将组坯材进行1min～15min陈放；将组坯材送入热压机进行热压；将热压后的贴面复合材进行冷压；最后将冷压后的贴面复合材进行陈放处理。
具体实施方式三：结合图1-图5说明本实施方式，本实施方式的一种纤维增强热塑性聚合物贴面板，本实施方式纤维增强聚合物复合材贴面材料由表面装饰层1和复合基材3构成；所述复合基材3为具有一定厚度的板材结构；表面装饰层1和复合基材3中间层为胶层2；复合材料结构为表面装饰层1、中间胶层2、复合基材3按上中下排列；所述复合基材3具有胶孔4的一面为胶接面5；复合基材3的胶接界面处经微量打磨形成具有一定粗糙程度的胶接面5，表面装饰层1纤维走向为与基材纤维走向为与复合基材3纤维走向相同；表面装饰层1为实木单板(包括但不限于椴木、榉木、枫木、柚木、胡桃木、水曲柳、樱桃木、橡木、檀木等)；所述复合基材为木纤维增强高密度聚乙烯木塑复合材挤出成型产品；所述加工工具为密集针型刀头。
具体实施方式四：结合图1-图5说明本实施方式，本实施方式的一种纤维增强热塑性聚合物贴面板，所述复合基材3为其他天然纤维增强聚合物复合材，厚度大于5mm。其他步骤和参数均与具体实施方式一相同。
具体实施方式五：结合图1-图5说明本实施方式，本实施方式的一种纤维增强热塑性聚合物贴面板，所述复合基材3为合成纤维增强聚合物复合材，复合材厚度大于5mm。其他步骤和参数均与具体实施方式一相同。
具体实施方式六：结合图1-图5说明本实施方式，本实施方式的一种纤维增强热塑性聚合物贴面板，所述表面装饰层1为椴木等实木薄木或生物质单板材料，厚度为 0.5mm-5mm。其他步骤和参数均与具体实施方式一相同。
具体实施方式七：结合图1-图5说明本实施方式，本实施方式的一种纤维增强热塑性聚合物贴面板，所述胶层2为热固性胶黏剂，施胶量为110g/m2。其他步骤和参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式八：结合图1-图5说明本实施方式，本实施方式的一种纤维增强热塑性聚合物贴面板，所述针头6为密集针型工具，扎孔深度为1mm～10mm。其他步骤和参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式九：结合图1-图5说明本实施方式，本实施方式的一种纤维增强热塑性聚合物贴面板，所述胶接面5采用砂纸轻微打磨，砂纸目数为320P～1200P。其他步骤和参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式十：结合图1-图5说明本实施方式，本实施方式的一种纤维增强热塑性聚合物贴面板的贴合方法，包括以下步骤：
步骤1：复合基材的制备
称取聚合物粒子、木纤维和偶联剂，混合均匀后经造粒挤出得到大幅面复合材基体；
所述大幅面复合材基体厚度为10mm；所述聚合物粒子与偶联剂质量比为1：0.05；所述聚合物粒子与木纤维质量比为1：1.5；所述热塑性聚合物为高密度聚乙烯(HDPE)；所述木纤维为杨木木粉；所述偶联剂为马来酸酐聚乙烯偶联剂；
步骤2：复合基材的处理
将复合基材1置于平整宽敞空间内，将底座7与针头6构成的加工工具置于复合基材 1正上方，通过等量平移，等位移下压，等压力下压的控制，在复合基材表面制造出设定的胶接孔4，胶接孔深度为2mm；
将打孔后的复合基材表面进行微量打磨，使胶接界面具有一定的粗糙程度，打磨厚度为0.1mm；
步骤3：涂胶与组坯
取打孔处理后复合材进行胶层涂装处理，施胶量为110g/m2，所述胶黏剂为异氰酸酯交联乳白胶，其中乳白胶与异氰酸酯的比例为100：12；将胶体均匀涂抹于复合基材表面，然后将表面装饰层1平整铺装于涂有胶体的复合基材表面，并陈放15min；所述表面装饰层为椴木薄木，厚度为0.5mm；
步骤4：热压成型
将组坯后的复合材置于热压机中进行热压成型，然后冷压处理最终得到纤维增强热塑性聚合物贴面材料；
所述热压机热压温度为80℃～90℃，热压压力为2.5MPa，热压时间为7min；冷压时间为7min，冷压压力为2.5MPa；
本实例制备的纤维增强热塑性聚合物贴面材料表面胶合强度为2.05MPa，抗弯强度为 74.02Mpa，弯曲模量为3.27，浸渍剥离性能可通过一类测试。
具体实施方式十一：结合图1-图5说明本实施方式，本实施方式的一种纤维增强热塑性聚合物贴面板的贴合方法，包括以下步骤：
步骤Ⅰ：复合基材的制备
称取聚合物粒子、木纤维和偶联剂，混合均匀后经造粒挤出得到大幅面复合材基体；
所述大幅面复合材基体厚度为10mm；所述聚合物粒子与偶联剂质量比为1：0.05；所述聚合物粒子与木纤维质量比为1：1.5；所述热塑性聚合物为高密度聚乙烯(HDPE)；所述木纤维为杨木木粉；所述偶联剂为马来酸酐聚乙烯偶联剂；
步骤Ⅱ：复合基材的处理
将复合基材1置于平整宽敞空间内，将底座7与针头6构成的加工工具置于复合基材 1正上方，通过等量平移，等位移下压，等压力下压的控制，在复合基材表面制造出设定的胶接孔4，胶接孔深度为1mm；
将打孔后的复合基材表面进行微量打磨，使胶接界面具有一定的粗糙程度，打磨厚度为0.2mm；
步骤Ⅲ：涂胶与组坯
取打孔处理后复合材进行胶层涂装处理，施胶量为110g/m2，所述胶黏剂为异氰酸酯交联乳白胶，其中乳白胶与异氰酸酯的比例为100：12；将胶体均匀涂抹于复合基材表面，然后将表面装饰层1平整铺装于涂有胶体的复合基材表面，并陈放15min；所述表面装饰层为椴木薄木，厚度为0.5mm；
步骤Ⅳ：热压成型
将组坯后的复合材置于热压机中进行热压成型，然后冷压处理最终得到纤维增强热塑性聚合物贴面材料；
所述热压机热压温度为80℃～90℃，热压压力为2.5MPa，热压时间为7min；冷压时间为7min，冷压压力为2.5MPa；
本实例制备的纤维增强热塑性聚合物贴面材料表面胶合强度为1.93MPa，抗弯强度为 69.3Mpa，弯曲模量为3.5，浸渍剥离性能可通过一类测试。
需要说明的是，在以上实施例中，只要不矛盾的技术方案都能够进行排列组合，本领域技术人员能够根据排列组合的数学知识穷尽所有可能，因此本发明不再对排列组合后的技术方案进行一一说明，但应该理解为排列组合后的技术方案已经被本发明所公开。
本实施方式只是对本专利的示例性说明，并不限定它的保护范围，本领域技术人员还可以对其局部进行改变，只要没有超出本专利的精神实质，都在本专利的保护范围内。
Claims (9)
1.一种纤维增强热塑性聚合物贴面板，其特征在于：包括表面装饰层(1)、胶层(2)和复合基材(3)，表面装饰层(1)为实木单板，复合基材(3)的上端面为胶接面(5)，胶接面(5)的表面加工有胶接孔(4)，所述胶层(2)涂覆在胶接面(5)上，胶层(2)渗入到胶接孔(4)内形成胶钉(6)，表面装饰层(1)通过胶层(2)与复合基材(3)实现胶接。
2.根据权利要求1所述的一种纤维增强热塑性聚合物贴面板，其特征在于：所述胶接面(5)上具有打磨层(7)，胶层(2)覆盖在打磨层(7)上，表面装饰层(1)通过覆盖在打磨层(7)上的胶层(2)与复合基材(3)实现胶接。
3.根据权利要求1所述的一种纤维增强热塑性聚合物贴面板，其特征在于：所述表面装饰层(1)为实木薄木或生物质片材，表面装饰层(1)厚度为0.5mm-5mm。
4.根据权利要求1所述的一种纤维增强热塑性聚合物贴面板，其特征在于：所述复合基材(3)为聚乙烯木塑复合基材、纤维增强聚合物复合基材或合成纤维增强聚合物复合基材，复合基材(3)的厚度大于5mm。
5.根据权利要求1所述的一种纤维增强热塑性聚合物贴面板，其特征在于：所述胶接孔(4)的截面为圆柱形、梯形或楔形，胶接孔(4)的深度为1mm-10mm。
6.一种纤维增强热塑性聚合物贴面板的贴合方法，其特征在于,包括以下步骤：
步骤一.制备复合基材
称取聚合物粒子、木纤维和偶联剂，混合均匀，然后将混合均匀的聚合物粒子、木纤维和偶联剂经造粒挤出得到大幅面的复合基材(3)；
步骤二.处理复合基材
将步骤一获得的复合基材(3)置于平整宽敞空间内，将扎孔工具(8)置于复合基材(3)正上方，通过等量平移，等位移下压，等压力下压的控制，在复合基材(3)的表面制造出设定的胶接孔(4)；
将打孔后的复合基材(3)表面进行微量打磨，形成胶接面(5)，打磨后的胶接面(5)具有一定的粗糙程度，打磨厚度为0.1mm；
步骤三：涂胶与组坯
取步骤二打孔处理后复合基材(3)进行胶层涂装处理，施胶量为110g/m2，胶黏剂为异氰酸酯交联乳白胶，其中乳白胶与异氰酸酯的比例为100：12，将胶体均匀涂抹于复合基材(3)的表面，然后将表面装饰层(1)平整铺装于涂有胶体的复合基材(3)表面，并陈放一段时间；所述表面装饰层(1)为椴木薄木，厚度为0.5mm；
步骤四：热压成型
将步骤三中，组坯后的复合材置于热压机中进行热压成型，然后冷压处理最终得到纤维增强热塑性聚合物贴面板；其中，热压机热压温度为80℃～90℃，热压压力为2.5MPa，热压时间为7min；冷压时间为7min，冷压压力为2.5MPa。
7.根据权利要求6所述的一种纤维增强热塑性聚合物贴面板的贴合方法，其特征在于：步骤一中，复合基材(3)厚度为10mm，聚合物粒子与偶联剂质量比为1：0.05，聚合物粒子与木纤维质量比为1：1.5，所述聚合物为高密度聚乙烯；所述木纤维为杨木木粉；所述偶联剂为马来酸酐聚乙烯偶联剂。
8.根据权利要求6所述的一种纤维增强热塑性聚合物贴面板的贴合方法，其特征在于：步骤二中，扎孔工具(8)包括底座(9)和针头(10)，底座(9)的下端面具有多根规则排布的针头(10)，通过扎孔工具(8)作用在复合基材(3)的表面形成胶接孔(4)的深度为1-2mm。
9.根据权利要求6所述的一种纤维增强热塑性聚合物贴面板的贴合方法，其特征在于：步骤三中，表面装饰层(1)平整铺装于涂有胶体的复合基材(3)表面，陈放时间为15min。
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