CN114474566A - 一种植物纤维复合地板及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种复合地板，具体涉及一种植物纤维复合地板及其制备方法，包括如下步骤：S1：裁剪硬质泡沫并钻孔；S2：裁剪植物纤维织物至尺寸略大于硬质泡沫尺寸，使植物纤维织物包覆于硬质泡沫两侧时，能够完全包覆，形成复合材料；S3：在钢模表面涂脱模剂，放入复合材料，并依次铺设脱模布和导流网，密封后抽真空；S4：配置树脂，脱气泡，并进行注塑、成型和后固化，得到复合板；S5：将复合板脱模，得到植物纤维复合地板。与现有技术相比，本发明的植物纤维复合地板在硬质泡沫每一侧都至少包覆一层植物纤维织物，可以充分发挥其优势，并通过填充树脂增强，使制备得到的植物纤维复合地板具有高强度和优异的吸声、隔热性能。

Description

一种植物纤维复合地板及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种复合地板，具体涉及一种植物纤维复合地板及其制备方法。
背景技术
植物纤维是一种可自然获取的材料，与其他增强体相比，植物纤维的来源更为丰富、更环保并且经济价值更高。此外，植物纤维还具有较好的力学性能，特别在强度和模量上。可以代替玻璃纤维等人造纤维用于汽车行业(门板、靠背、仪表盘等)、家具、电子器件(手机及电脑外壳)和运动产品(滑雪板、球拍、自行车架等)中。此外植物纤维特殊的中空结构使其在隔音、导热、传感器、催化和储能等应用方向上存在很大潜力。植物纤维的种类有很多，目前植物纤维增强体采用的纤维主要是麻类纤维、木类纤维、竹纤维、棉纤维和秸秆纤维等。
近年来，植物纤维及其衍生物逐渐应用于地板、墙板和吊顶等家装产品中，目前，主要有以下几种：1、木塑地板，是指利用聚乙烯、聚丙烯和聚氯乙烯等代替通常的树脂做基体，与木粉、稻壳、秸秆等植物纤维混合制成的木质材料。2、实木地板，实木地板是天然木材经烘干、加工后形成的地面装饰材料，又名原木地板，是用实木直接加工成的地板。根据不同层数的板材分为三层实木复合地板、多层实木地板，它具有木材自然生长的纹理，是热的不良导体。3、PVC复合地板，质轻且力学性能优异，有很好的强耐磨、弹性和超强抗，安装施工快捷，稳定性好。
但是，上述材料具有以下问题：1、木塑地板强度低、密度大且易变形；传统木塑地板需要采取耐磨处理，因此生产效率低下，制造成本高；在安装过程，容易碰撞破损，还易开裂。2、实木地板的安装、维护的成本要远高于其他材料；室内潮湿可能会导致地板拱起，所以在安装之后，需要经常进行保养上油打蜡，才能够保持地板上面的光泽；此外，与其他地板材料相比较，实木地板自身成本更高。3、PVC复合地板在生产使用过程中，会加入一些添加剂，其甲醛等指标都超出实木地板，甚至会超出国家标准。
植物纤维是上述材料的很好的替代品，可以有效降低原材料成本和制造安装所产生的污染，目前已经有人将植物纤维粉末替代木塑加入到地板的制备中，他们将植物纤维进行粉碎然后与粘合剂等混合作为地板的整体或者一部分，虽然该方式能够解决农作物秸秆的浪费和工业生产地板的原料问题，但该方式没有充分利用植物纤维优异的优点。
发明内容
本发明的目的就是为了解决上述问题至少其一而提供一种植物纤维复合地板及其制备方法，实现了一种绿色环保、低成本、易制造的植物纤维复合地板，其在力学、吸声和隔热等方面具有优异性能。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
本发明第一方面公开了一种植物纤维复合地板的制备方法，包括如下步骤：
S1：裁剪硬质泡沫并钻孔；
S2：裁剪植物纤维织物，至植物纤维织物的尺寸略大于步骤S1中裁剪得到的硬质泡沫尺寸，使植物纤维织物包覆于硬质泡沫两侧时，完全包覆硬质泡沫，形成复合材料；
S3：在钢模表面涂脱模剂，放入步骤S2得到的复合材料，并在复合材料上依次铺设脱模布和导流网，密封后抽真空；
S4：配置树脂并进行脱气泡，将脱气泡后的树脂灌注入密封膜中进行注塑、成型和后固化，得到复合板；
S5：将步骤S4得到的复合板进行脱模，得到所述的植物纤维复合地板。
优选地，步骤S1中所述的硬质泡沫包括聚氯乙烯泡沫塑料、聚苯乙烯泡沫塑料、酚醛泡沫塑料、聚碳酸酯泡沫塑料、环氧树脂泡沫塑料、硬聚氯乙烯泡沫塑料、聚烯烃泡沫塑料和聚氨酯泡沫塑料中的一种或多种。
优选地，步骤S1中硬质泡沫裁剪的尺寸大于500mm×100mm，具体尺寸根据实际需求选择。
优选地，步骤S1中所述的钻孔为在硬质泡沫上每间隔1-10cm钻设通孔，当间隙大于10cm树脂难以很好的浸润，当间隔小于1cm时泡沫内部缺陷增多，产品性能会受到影响。进一步优选地，每间隔5cm钻设通孔，可以方便树脂浸入且不影响泡沫性能。
优选地，步骤S2中所述的植物纤维织物为单向织物、平纹织物、斜纹织物和缎纹织物中的一种或多种；所述的植物纤维为亚麻纤维、苎麻纤维、黄麻纤维、竹纤维、棉纤维、木棉纤维、剑麻纤维、蕉麻纤维和椰壳纤维中的一种或多种。
优选地，步骤S2中包覆于硬质泡沫两侧的植物纤维织物至少各设有一层。
优选地，所述的硬质泡沫单侧的植物纤维织物设有三层或四层。
当植物纤维复合地板总厚度固定时，通过控制植物纤维织物的层数可以控制硬质泡沫的厚度，当纤维织物层数过多，硬质泡沫厚度则会减少，为能够充分结合该复合材料，需使用更多的树脂，会导致复合地板质量增加；当纤维织物层数过少时，纤维体积含量会有所降低，则复合地板的性能会有所下降，无法提供足够的支撑力。
包覆后的复合材料具体结构为一层或多层植物纤维织物-硬质泡沫-一层或多层植物纤维织物。
优选地，脱模剂为硅氧烷化合物、硅油、硅树脂甲基支链硅油、甲基硅油、乳化甲基硅油、含氢甲基硅油、硅脂、硅树脂、硅橡胶和硅橡胶甲苯溶液中的一种或多种。脱模布包括尼龙纱线编织布、聚酯纱线编织布、聚四氟乙烯纤维布和聚四氟乙烯涂层玻纤布中的一种或多种；导流网由玻纤粗纱与玻纤细纱或聚酯纱线胶织而成，用于真空导流。进一步优选地，从使用成本考虑，脱模布选用聚四氟乙烯涂层玻纤布。
优选地，步骤S4中所述的配置树脂为将树脂基体与固化剂按100：0-40的质量比混合；所述的树脂基体包括环氧树脂、不饱和聚酯树脂、酚醛树脂、聚酰亚胺树脂和聚氨酯树脂中的一种或多种；固化剂及其添加量根据树脂的不同而变化；所述的树脂基体的粘度为100-800mPa·s；所述的固化剂为胺类固化剂、酸酐类固化剂和合成树脂类固化剂中的一种或多种。进一步优选的，所述的树脂基体的粘度为100-300mPa·s，树脂基体的粘度在800mPa·s以下能够提供足够的流动性，方便后续的复合及成型，同时不低于100mPa·s，可以使树脂基体充分固化于复合材料中，提高产品的性能；所述的固化剂为乙二胺。。
优选地，步骤S4中所述的脱气泡为真空脱气泡，真空度为0-25kPa，时间为10-40min。对树脂进行脱气泡可以减少后续固化成型的植物纤维复合地板内空腔和缺陷，能够提高复合地板的强度。
优选地，步骤S4中所述的成型为在常温下放置15-30h。进一步优选地，成型时间为24h。
优选地，所述的后固化的温度为60-160℃，时间为2-12h。后固化的时间和温度选择与使用的树脂有关，根据树脂种类进行选择。
本发明第二方面公开了一种植物纤维复合地板，由如上任一所述的制备方法制备得到。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明的植物纤维复合地板中植物纤维织物完全包覆于硬质泡沫的两侧，并在每一侧都至少包覆一层植物纤维织物，充分发挥植物纤维的自身多孔和优异的力学性能的优势，并通过树脂的填充增强，使制备得到的植物纤维复合地板具有高强度和优异的吸声、隔热性能。
2、在硬质泡沫表面钻孔，并每间隔1-10cm即进行钻孔，可以使树脂充分填充于其中，实现硬质泡沫两侧的植物纤维的有效连接，可以提高植物纤维复合地板的强度；选用低粘度的树脂进行注塑填充，并在注塑前进行脱气泡，可以有效减少甚至消除树脂中携带有的气泡，进而可以减少注塑成型后复合地板内部的空腔和缺陷，提高复合底板的强度。
3、本发明的植物纤维复合地板的吸声系数在0.10左右，而常规的木塑地板仅为0.04；植物纤维复合地板的导热率低于1.2，而常规的木塑地板超1.5，说明本发明的植物纤维复合地板具有良好的吸声性能和隔热性能。相比于实木地板，植物纤维复合地板的强度高、规格统一、防腐、防蛀而且装饰效果好，不存在疤节、虫眼、色差问题；并且植物纤维复合地板的脚感舒适性也较优，适合于家居使用。此外，植物纤维复合地板自身造价便宜，采用的原料廉价易得，适合使用。
4、本发明的植物纤维复合地板中不会添加有害添加剂，维护简单、成本低，强度高，并且能够采用现有难以处理的大量多余秸秆等废弃农作物作为原料，即缓解了环境污染的问题，又可以为消费者带来高质量、高性价比的产品，同时，植物纤维复合地板与人体直接接触为植物纤维织物无毒无害，能够使消费者放心使用。
附图说明
图1为实施例1中亚麻纤维在显微镜下(100μm)的实物图；
图2为实施例1中亚麻纤维织物的实物图；
图3为实施例1制备得到的植物纤维复合地板的实物侧视图；
图4为实施例1制备得到的植物纤维复合地板的实物图；
图5为实施例2制备得到的植物纤维复合地板的结构示意图；
图6为实施例2制备植物纤维复合地板的真空辅助树脂成型装置的结构示意图；
图中：1-钢模；2-植物纤维织物；3-硬质泡沫；4-脱模布；5-导流网；6-密封膜；7-密封胶带；8-导流管；9-树脂；10-真空泵。
具体实施方式
为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
以下实施例中所使用的试剂和设备未作特殊说明，则可选用本领域技术人员能够常规获得的市售产品。
实施例1
1、将聚氯乙烯泡沫塑料(硬质泡沫3)作为复合材料的夹芯材料，切割成1000mm×500mm，在上面每隔5cm钻孔，便于树脂9的浸润。将单向亚麻纤维织物裁剪成1050mm×550mm，略大于聚氯乙烯泡沫塑料，使其完全包覆芯材，芯材上下各铺四层植物纤维织物2。
2、将步骤1中包裹好纤维织物的聚氯乙烯泡沫塑料放入密封膜6中。
3、在钢模1表面涂脱模剂，并将步骤2中的材料放入模具中。铺入导流管8、尼龙纱线脱模布4和导流网5，并用密封胶带7密封。
4、启动真空泵10，待真空仪稳定后抽真空至10kPa，保持20min，并将环氧树脂与固化剂(乙二胺)按质量比100:29混合后，通过导流管8引入，充满密封空间。其中，环氧树脂的粘度为300mPa·s。
5、将步骤4中制得的复合材料在常温放置24小时成型后，放入60℃烘箱中进行后固化8小时。
6、等步骤5中的复合材料完成固化脱模后，用机床将其裁剪成客户所需尺寸。
如图1-图4所示，为本实施例得到的植物纤维复合地板。
实施例2
1、将环氧树脂泡沫塑料(硬质泡沫3)作为复合材料的夹芯材料，切割成1100mm×600mm，在上面每隔5cm钻孔，便于树脂9的浸润。将平纹苎麻纤维织物裁剪成1150mm×650mm，略大于环氧树脂泡沫塑料，使其完全包覆芯材，芯材上下各铺三层植物纤维织物2，如图5所示。
2、将步骤1中包裹好纤维织物的环氧树脂泡沫塑料放入密封膜6中。
3、在钢模1表面涂脱模剂，并将步骤2中的材料放入模具中。铺入导流管8、尼龙纱线脱模布4和导流网5，并用密封胶带7密封。
4、启动真空泵10，待真空仪稳定后抽真空至10kPa，保持20min，并将酚醛树脂和固化剂(乙二胺)按质量比100:10混合后，通过导流管8引入，充满密封空间，如图6所示。其中，酚醛树脂的粘度为300mPa·s。
5、将步骤4中制得的复合材料在常温放置24小时成型后，放入150℃烘箱中进行后固化4小时。
6、等步骤5中的复合材料完成固化脱模后，用机床将其裁剪成客户所需尺寸。
实施例3
1、将聚苯乙烯泡沫塑料(硬质泡沫3)作为复合材料的夹芯材料，切割成1200mm×700mm，在上面每隔6cm钻孔，便于树脂9的浸润。将斜纹竹纤维织物裁剪成1250mm×750mm，略大于聚苯乙烯泡沫塑料，使其完全包覆芯材，芯材上下各铺二层植物纤维织物2。
2、将步骤1中包裹好纤维织物的聚苯乙烯泡沫塑料放入密封膜6中。
3、在钢模1表面涂脱模剂，并将步骤2中的材料放入模具中。铺入导流管8、聚四氟乙烯涂层玻纤脱模布4和导流网5，并用密封胶带7密封。
4、启动真空泵10，待真空仪稳定后抽真空至10kPa，保持20min，并将聚酰亚胺树脂通过导流管8引入。其中，聚酰亚胺树脂的粘度为300mPa·s。
5、将步骤4中制得的复合材料在常温放置24小时成型后，放入160℃烘箱中进行后固化4小时。
6、等步骤5中的复合材料完成固化脱模后，用机床将其裁剪成客户所需尺寸。
实施例4
1、将酚醛泡沫塑料(硬质泡沫3)作为复合材料的夹芯材料，切割成1300mm×800mm，在上面每隔6cm钻孔，便于树脂9的浸润。将缎纹棉纤维织物裁剪成1350mm×850mm，略大于酚醛泡沫，使其完全包覆芯材，芯材上下各铺一层植物纤维织物2。
2、将步骤1中包裹好纤维织物的酚醛泡沫塑料放入密封膜6中。
3、在钢模1表面涂脱模剂，并将步骤2中的材料放入模具中。铺入导流管8、聚四氟乙烯涂层玻纤脱模布4和导流网5，并用密封胶带7密封。
4、启动真空泵10，待真空仪稳定后抽真空至10kPa，保持20min，并将聚氨酯树脂和固化剂(乙二胺)按质量比100：20的比例混合并通过导流管8引入。其中，聚氨酯树脂的粘度为300mPa·s。
5、将步骤4中制得的复合材料在常温放置24小时成型后，放入60℃烘箱中进行后固化2小时。
6、等步骤5中的复合材料完成固化脱模后，用机床将其裁剪成客户所需尺寸。
对比例
采用市售的木塑地板。
以实施例1-4制备得到的植物纤维复合地板与对比例的木塑地板进行性能测试，结果见表1。
表1实施例1-4与对比例的地板的性能测试结果
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 对比例
吸声系数 0.10 0.11 0.08 0.09 0.04
导热率(W/m·K) 1.1 1.0 1.1 1.2 1.5
表中，吸声系数按GB/T 18696阻抗管中吸声系数和声阻抗的测量第1部分中驻波比法进行测试；导热率按ASTM D 5470标准测试。
高吸声系数可以将声波在传播过程中产生衰减，减少混响，从而降低或者消除噪音，在家居中，可以减少脚步、室外噪音等对生活的影响，另外在录音室、剧院等场所，吸声地板可以减少回声对音质的影响。
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使用发明。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，本发明不限于上述实施例，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)

1.一种植物纤维复合地板的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：裁剪硬质泡沫并钻孔；
S2：裁剪植物纤维织物，至植物纤维织物的尺寸略大于步骤S1中裁剪得到的硬质泡沫尺寸，使植物纤维织物包覆于硬质泡沫两侧时，完全包覆硬质泡沫，形成复合材料；
S3：在钢模表面涂脱模剂，放入步骤S2得到的复合材料，并在复合材料上依次铺设脱模布和导流网，密封后抽真空；
S4：配置树脂并进行脱气泡，将脱气泡后的树脂灌注入密封膜中进行注塑、成型和后固化，得到复合板；
S5：将步骤S4得到的复合板进行脱模，得到所述的植物纤维复合地板。
2.根据权利要求1所述的一种植物纤维复合地板的制备方法，其特征在于，步骤S1中所述的硬质泡沫包括聚氯乙烯泡沫塑料、聚苯乙烯泡沫塑料、酚醛泡沫塑料、聚碳酸酯泡沫塑料、环氧树脂泡沫塑料、硬聚氯乙烯泡沫塑料、聚烯烃泡沫塑料和聚氨酯泡沫塑料中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的一种植物纤维复合地板的制备方法，其特征在于，步骤S1中所述的钻孔为在硬质泡沫上每间隔1-10cm钻设通孔。
4.根据权利要求1所述的一种植物纤维复合地板的制备方法，其特征在于，步骤S2中所述的植物纤维织物为单向织物、平纹织物、斜纹织物和缎纹织物中的一种或多种；所述的植物纤维为亚麻纤维、苎麻纤维、黄麻纤维、竹纤维、棉纤维、木棉纤维、剑麻纤维、蕉麻纤维和椰壳纤维中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的一种植物纤维复合地板的制备方法，其特征在于，步骤S2中包覆于硬质泡沫两侧的植物纤维织物至少各设有一层。
6.根据权利要求1所述的一种植物纤维复合地板的制备方法，其特征在于，步骤S4中所述的配置树脂为将树脂基体与固化剂按100：0-40的质量比混合；所述的树脂基体包括环氧树脂、不饱和聚酯树脂、酚醛树脂、聚酰亚胺树脂和聚氨酯树脂中的一种或多种；所述的树脂基体的粘度为100-800mPa·s；所述的固化剂为胺类固化剂、酸酐类固化剂和合成树脂类固化剂中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的一种植物纤维复合地板的制备方法，其特征在于，步骤S4中所述的脱气泡为真空脱气泡，真空度为0-25kPa，时间为10-40min。
8.根据权利要求1所述的一种植物纤维复合地板的制备方法，其特征在于，步骤S4中所述的成型为在常温下放置15-30h。
9.根据权利要求1所述的一种植物纤维复合地板的制备方法，其特征在于，步骤S4中所述的后固化的温度为60-160℃，时间为2-12h。
10.一种植物纤维复合地板，其特征在于，由如权利要求1-9任一所述的制备方法制备得到。
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