CN115594940B - 一种网布基体及其生产方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种网布基体及其生产方法和应用，属于网布基体生产技术领域。本发明的网布基体的生产方法，包括如下步骤：S1.将回收的玻璃纤维网布废料进行粉碎，再加入液体酚醛树脂胶液，混合均匀；S2.将步骤S1的混合物加至模具中，进行冲压定型；所述冲压定型的压强为25～40MPa；S3.将步骤S2的定型物进行固化、磨边，得到所述网布基体。本发明通过破碎、混胶、冲压定型、固化的工艺，以回收玻璃纤维网布废料为主要原料，网布基体具有优异的强度。
Description
技术领域
本发明涉及网布基体技术领域，尤其是一种网布基体及其生产方法和应用。
背景技术
网布基体又称为玻璃纤维网盖，通常是通过多层玻璃纤维网布进行上胶、冲压、定型固化后，生产制成。在生产过程中，因为需要将玻璃纤维网布进行剪裁，而产生了大量的废料。这些废料为含有胶水和玻璃纤维的混合材料。为了避免造成大量的固体废物和危险废物，对也避免资源浪费，有必要对于玻璃纤维网布废料进行回收利用。
中国专利申请CN1911600A公开了一种用玻璃纤维网片废料生产玻璃纤维网盖的方法，包括将边角料进行粉碎、压制成型、烧结、固化。但是该方法制得的玻璃纤维网盖强度较低，难以满足实际使用的力学要求；并且该方法还包括烧结的步骤，对生产设备的要求高。还有现有技术CN 109624357 A公开了一种复合玻璃纤维网布基体及其制作方法，复合玻璃纤维网布基体包括树脂玻璃纤维边角料、偶联剂、乌洛托品、甲醇、炭黑、滑石粉、轻质碳酸钙等组分。但是在生产过程中，树脂玻璃纤维边角料与其他组分混合过程中，容易出现组分间结合不良的情况，导致制得的网布基体内部出现气泡，进而使得网布基体的强度不足，特别是网布基体的最大弯曲力过小。
因此，需要提供一种网布基体，在使用玻璃纤维网布废料作为原料的基础上，制得的网布基体具有优异的强度。
发明内容
本发明的目的在于，克服现有技术中网布基体强度低的缺陷，提供一种网布基体的生产方法，通过破碎、混胶、冲压、固化的工艺，以回收玻璃纤维网布废料为主要原料，制得了强度优异的网布基体。
本发明的另一目的在于，提供一种网布基体，由上述生产方法制得。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种网布基体的生产方法，包括如下步骤：
S1.将回收的玻璃纤维网布废料进行粉碎，再加入胶液，混合均匀，得到混合物；所述胶液包括液体酚醛树脂；
S2.将步骤S1的混合物加至模具中，进行冲压定型，得到定型物；所述冲压定型的压强为25～40MPa；
S3.将步骤S2的定型物进行固化、磨边，得到所述网布基体。
本发明通过破碎、混胶、冲压、固化的工艺，以回收玻璃纤维网布废料为主要原料，制得了强度优异的网布基体。
回收的玻璃纤维网布废料的形状一般为不规则状，通过粉碎得到粉碎料，使得其长度较短，粒径较小，从而便于后续加工成特定形状的网布基体，避免产品边缘不规则、出现缺口等外观问题。
对于本发明来说，回收的玻璃纤维网布废料中含有或不含有树脂，均可按照本发明的生产方法进行再次回收利用。
胶液的加入可以使得粉碎的玻璃纤维网布废料间具有良好的结合力。液体酚醛树脂一方面加工性好，易于与粉碎料混合均匀，另一方面还有助于大幅提高网布基体的强度。
在冲压定型的过程中，冲压定型的压强对于网布基体的强度具有显著影响。冲压定型的压强不宜过小，在小于25MPa的压强下，回收的玻璃纤维网布废料无法形成强度合格的网布基体；冲压定型的压强也不宜过大，压强大于40MPa时，不仅对冲压设备的要求过高，还可能会造成网布基体所受压强过大，回收的玻璃纤维网布废料中的玻璃纤维与胶液中的酚醛树脂之间的界面结合力下降，网布基体的力学性能劣化，特别是强度下降。
经过冲压定型后的定型物再经固化、磨边，即得到强度优异的网布基体。
优选地，所述粉碎得到的粉碎料的长度为2～30mm。
优选地，所述液体酚醛树脂的粘度为3600～4000mPa·s，液体酚醛树脂的固含量为73～76％。
对于液体酚醛树脂，其粘度和固含量的大小对于网布基体的生产加工性和强度具有影响。液体酚醛树脂的粘度过高、固含量过大时，胶液的流动性相对更低，一方面会使得网布基体在生产时加工便捷性变差，另一方面还会影响粉碎的玻璃纤维网布废料的混合均匀性，进而影响网布基体的强度；但是液体酚醛树脂的粘度过小、固含量过小时，虽然提高了胶液的流动性，但可能会造成粉碎的玻璃纤维网布废料之间粘接力降低，从而使得网布基体的强度下降。发明人研究发现，当液体酚醛树脂的粘度为3600～4000mPa·s，固含量为73～76％时，粘度和固含量的大小适宜，制得的网布基体强度高，且生产加工性能好。
优选地，所述胶液还包括1～5wt.％湿润剂、1～3wt.％乳化剂和1～5wt.％偶联剂。
液体酚醛树脂作为胶液，可以使得本发明的网布基体具有良好的强度。在此基础上，发明人研究还发现，当胶液中还包括1～5wt.％湿润剂、1～3wt.％乳化剂和1～5wt.％偶联剂时，制得的网布基体的强度显著更优，特别是最大弯曲力得到明显改善。
湿润剂又可作为渗透剂，对粉碎料起到润湿效果，有助于粉碎料间结合得更紧密，经固化后具有更高的强度。偶联剂起到粘结促进作用，且与液体酚醛树脂、湿润剂共同作用，具有协同增效的效果。乳化剂的加入，不仅使得胶液中各组分相容性更好、分散性更优，使粉碎料和胶液混合更均匀，还提高了网布基体中玻璃纤维与其他组分间的结合强度。
优选地，所述湿润剂为甲酚、三乙醇胺、糠醛中的至少一种。更优选地，所述湿润剂为三乙醇胺。
三乙醇胺作为湿润剂，不仅可以起到润湿效果，还能够作为结合剂，具有一定的粘结作用，进而提高网布基体的强度。
优选地，所述乳化剂为非离子型乳化剂和/或离子型乳化剂。
常规的非离子型乳化剂、离子型乳化剂均可适用于本发明的网布基体的生产。优选地，所述乳化剂为非离子型乳化剂。更优选地，所述乳化剂为脂肪醇与环氧乙烷缩合物。
发明人研究发现，对于脂肪醇与环氧乙烷缩合物在本发明的胶液中，不仅起到常规的乳化作用，由于其溶解性相对更好、稳定性好，还可以使胶液更好的浸入玻璃纤维的间隙，以及玻璃纤维网布废料中的树脂经固化后所遗留的微孔中，从而使粉碎料之间结合强度更高，进一步提高了网布基体的强度。
优选地，所述脂肪醇与环氧乙烷缩合物的HLB值为9～10，羟值为150～160mgKOH/g。
HLB值的大小体现了乳化剂的亲水亲油性能。本发明优选HLB值为9～10的脂肪醇与环氧乙烷缩合物，在本发明的胶液体系中亲油亲水性适宜。脂肪醇与环氧乙烷缩合物的羟值一方面与缩合物的分子量相关，另一方面也体系了其化学特点和反应活性，这些均会影响到其乳化效果。
发明人研究发现，HLB值为9～10、羟值为150～160mgKOH/g的脂肪醇与环氧乙烷缩合物在本发明的胶液体系中，有助于胶液中液体酚醛树脂、润湿剂、偶联剂等组分间的相容性更优，且不同相间分布更均匀，同时，玻璃纤维与有机组分间的结合力更好。
优选地，所述偶联剂为铝酸酯偶联剂、钛酸酯偶联剂、硅烷偶联剂中的至少一种。更优选地，所述偶联剂为硅烷偶联剂。
硅烷偶联剂对于网布基体中各组分间的粘结促进效果更优，并且硅烷偶联剂还可以增强玻璃纤维的强度，从而进一步提高网布基体的强度。
可选地，所述硅烷偶联剂为氨基硅烷偶联剂、环氧基硅烷偶联剂、乙烯基硅烷偶联剂、甲基丙烯酰基偶联剂中的至少一种。优选地，所述硅烷偶联剂为氨基硅烷偶联剂，进一步优选地，为氨丙基三乙氧基硅烷偶联剂。
优选地，步骤S2中，所述模具先经预热后，再进行冲压定型；预热的温度为150～180℃。
粉碎料在冲压过程中受压会产生热量，经过预热的模具配合粉碎料受压产生的热量，可以使冲压定型的速率更快、定型效果更好。
模具的预热温度不宜过低或过高。预热温度过低时，与粉碎料受压产生的热量配合效果差；预热温度过高时，易导致粉碎料与模具接触的部分出现组分析出、分离，导致性能劣化，制得的网布基体的强度降低。
优选地，所述冲压定型的保压时间为30s～5min。
所述固化可以为本领域常规的固化条件。
优选地，所述固化的条件为在120～130℃固化4～5小时。
在上述固化条件内进行固化，可以使各有机、无机组分间得到紧密结合，制得高强度的网布基体。
经过磨边后所产生的边角料，可以作为回收的玻璃纤维网布废料，再次按照本发明的生产方法进行回收利用，从而实现最大化降低废弃物的效果。
本发明还保护一种网布基体，由上述生产方法制得。
优选地，所述网布基体还包括设置在网布基体的上表面和下表面的装饰材料。
可选地，所述装饰材料为网布、无纺布、纸中的至少一种。
由于本发明的网布基体是使用回收的玻璃纤维网布废料制得，其中含有较大量的玻璃纤维。通过加装装饰材料，可以实现防止网布基体中的玻璃纤维外漏，保证网布基体的美观。
本发明还保护上述网布基体在制备平面轮中的应用。
采用本发明的网布基体制得的平面轮的最大转速≥16000r/min。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明开发了一种网布基体的生产方法及制得的网布基体、及其应用。通过破碎、以液体酚醛树脂进行混胶、在25～40MPa条件下进行冲压定型、固化的工艺，以回收玻璃纤维网布废料为主要原料，网布基体具有优异的强度。
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，下面将结合具体实施例来进一步说明本发明，但实施例并不对本发明做任何形式的限定。
本发明各实施例和对比例中使用的原料来源如下：
回收的玻璃纤维网布废料，回收自玻璃纤维网布废料经剪裁后的边角料，主要包括玻璃纤维及少量树脂或其他添加剂；
液体酚醛树脂、乳化剂、湿润剂、偶联剂为市售产品。
除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。除非特别说明，本发明所用试剂和材料均为市购。
实施例1
本实施例提供一种网布基体，生产方法如下：
S1.将回收的玻璃纤维网布废料进行粉碎，得到长度为2～10mm的粉碎料，再加入胶液，混合均匀，得到混合物；
其中胶液为93wt.％液体酚醛树脂(液体酚醛树脂-1，粘度为3800mPa·s，固含量为75％)、3wt.％湿润剂(三乙醇胺)、1wt.％乳化剂(脂肪醇与环氧乙烷缩合物，MOA-4，HLB值为9～10，羟值为150～160mgKOH/g)和3wt.％偶联剂(氨丙基三乙氧基硅烷偶联剂)；
S2.将步骤S1的混合物加至150℃预热的模具中，进行冲压定型，得到定型物；冲压定型的压强为30MPa，保压时间为1min；
S3.将步骤S2的定型物进行固化、磨边至圆形，得到网布基体。
本实施例制得的网布基体的厚度为2.6～3.4mm，外径为87～93mm。
实施例2
本实施例提供一种网布基体，生产方法与实施例1的区别在于：
胶液为95wt.％液体酚醛树脂、1wt.％湿润剂、3wt.％乳化剂和1wt.％偶联剂。
实施例3
本实施例提供一种网布基体，生产方法与实施例1的区别在于：
胶液中乳化剂等质量替换为MOA-5，脂肪醇与环氧乙烷缩合物，HLB值为10～11，羟值为130～140mgKOH/g。
实施例4
本实施例提供一种网布基体，生产方法与实施例1的区别在于：
胶液中乳化剂等质量替换为MOA-4，脂肪醇与环氧乙烷缩合物，HLB值为6～7，羟值为170～180mgKOH/g。
实施例5
本实施例提供一种网布基体，生产方法与实施例1的区别在于：
胶液中乳化剂等质量替换为聚乙二醇辛基苯基醚。
实施例6
本实施例提供一种网布基体，生产方法与实施例1的区别在于：液体酚醛树脂-1等质量替换为液体酚醛树脂-2，粘度为3500mPa·s，固含量为70％。
实施例7
本实施例提供一种网布基体，生产方法与实施例1的区别在于：液体酚醛树脂-1等质量替换为液体酚醛树脂-3，粘度为4200mPa·s，固含量为80％。
实施例8
本实施例提供一种网布基体，生产方法与实施例1的区别在于：液体酚醛树脂-1等质量替换为液体酚醛树脂-4，粘度为3600mPa·s，固含量为73％。
实施例9
本实施例提供一种网布基体，生产方法与实施例1的区别在于：
胶液中偶联剂等质量替换为钛酸酯偶联剂。
实施例10
本实施例提供一种网布基体，生产方法与实施例1的区别在于：
胶液中偶联剂等质量替换为环氧基硅烷偶联剂。
实施例11
本实施例提供一种网布基体，生产方法与实施例1的区别在于：
胶液中湿润剂等质量替换为甲酚。
实施例12
本实施例提供一种网布基体，生产方法与实施例1的区别在于：
胶液全部为液体酚醛树脂。
实施例13
本实施例提供一种网布基体，生产方法与实施例1的区别在于：
步骤S1.中，粉碎料的长度为15～20mm。
实施例14
本实施例提供一种网布基体，生产方法与实施例1的区别在于：
步骤S1.中，粉碎料的长度为22～30mm。
实施例15
本实施例提供一种网布基体，生产方法与实施例1的区别在于：
步骤S2.中，冲压定型的压强为25MPa。
实施例16
本实施例提供一种网布基体，生产方法与实施例1的区别在于：
步骤S2.中，冲压定型的压强为40MPa。
实施例17
本实施例提供一种网布基体，生产方法与实施例1的区别在于：
步骤S2.中，预热的温度为180℃。
实施例18
本实施例提供一种网布基体，生产方法与实施例1的区别在于：
步骤S2.中，预热的温度为140℃。
实施例19
本实施例提供一种网布基体，生产方法与实施例1的区别在于：
步骤S2.中，预热的温度为200℃。
实施例20～21
实施例20～21分别提供一种网布基体，生产方法与实施例1的区别在于：
实施例20制得的网布基体的厚度为2.6～4.2mm，外径为110～120mm；
实施例21制得的网布基体的厚度为2.6～5mm，外径为165～175mm。
对比例1
本对比例提供一种网布基体，生产方法与实施例1的区别在于：
步骤S2.中，冲压定型的压强为20MPa。
对比例2
本对比例提供一种网布基体，生产方法与实施例1的区别在于：
步骤S2.中，冲压定型的压强为50MPa。
对比例3
本对比例提供一种网布基体，生产方法与实施例1的区别在于：
胶液等质量替换为改性丙烯酸酯共聚胶液。
性能测试
对上述实施例和对比例得到的网布基体的性能进行表征，具体测试项目及测试方法如下：
(1)最大弯曲力：
将实施例1～19和对比例1～3网布基体制备为外径97～105mm的平面轮，将实施例20的网布基体制备为外径123～135mm的平面轮，将实施例21的网布基体制备为外径175～180mm的平面轮，即为待测样品，进行检测；
使用万能拉伸测试机，将待测样品的突出面朝下放置在跨距58mm的夹具上，使用万能拉伸测试机向下将待测样品顶破得到待测样品被顶破时的最大弯曲力；
(2)最大转速：将网布基体制备为片宽2.0的砂布轮，砂布轮重量在60-62g之间，使用转速测试机测试平面轮出现破坏时的最大转速。
实施例的测试结果见表1，对比例的测试结果见表2。
表1
表2
根据表1的测试结果，可以看出，本发明各实施例所制得的网布基体具有优异的强度，其最大弯曲力≥700N，最大转速≥16000r/min。
根据实施例1、实施例3～5，可以看出，乳化剂为脂肪醇与环氧乙烷缩合物时(实施例1、实施例3、实施例4)，制得的网布基体的强度相对更高，经测试最大弯曲力和最大转速都相对更大，而当乳化剂替换为聚乙二醇辛基苯基醚时(实施例5)，网布基体的强度有一定下降，最大弯曲力和最大转速均略差于实施例1、3、4。
根据实施例1、实施例6～8可以看出，液体酚醛树脂作为胶液中的主要成分，其粘度和固含量大小对于网布基体的强度起到影响。当液体酚醛树脂的粘度小于3600mPa·s，固含量小于73％时(实施例6)，组分间结合力相对略差，制得的网布基体强度较低；当液体酚醛树脂的粘度大于4000mPa·s，固含量大于76％时(实施例7)，可能由于粉碎的物料混合均匀性略差，制得的网布基体的最大弯曲力和最大转速都低于实施例1、实施例8。
根据实施例9～12，可以看出，偶联剂为硅烷偶联剂，特别是氨基硅烷偶联剂，进一步优选为氨丙基三乙氧基硅烷偶联剂时，网布基体的强度更优；湿润剂为三乙醇胺时，不仅起到润湿效果，还能够作为结合剂，具有一定的粘结作用，进而提高网布基体的强度，实施例11制得的网布基体的强度略差于实施例1。
根据实施例1和实施例13～14，可以看出，粉碎料的长度越小，对于网布基体的强度改善越优。但是由于回收的玻璃纤维网布废料中往往含有较高含量的玻璃纤维，粉碎难度较大，考虑到加工便捷性，粉碎料的长度也不宜过小。
根据实施例1、实施例15～18，可以看出，在生产过程中，冲压定型的压强在25～40MPa时，均可使得网布基体具有良好的强度，其中冲压定型的压强为30MPa时，强度相对更高。这可能是由于网布基体所受压强过大，回收的玻璃纤维网布废料中的玻璃纤维与胶液中的酚醛树脂之间的界面结合力下降，网布基体的力学性能劣化，特别是强度下降。此外，预热的温度也会影响网布基体的强度，预热温度过低时，与粉碎料受压产生的热量配合效果差；预热温度过高时，易导致粉碎料与模具接触的部分出现组分析出、分离，导致性能劣化，制得的网布基体的强度降低。预热温度为150～180℃时，可以制得强度更优的网布基体。
根据表2的测试结果，对比例1中，冲压定型的压强过小，网布基体的强度显著下降，制得的平面轮的最大转速较低，易出现脱层、飞片等问题；对比利2的冲压定型的压强过大，在较大的压强下玻璃纤维与其他组分间的界面结合力下降，也导致了网布基体的强度降低。对比利3中，使用的胶液非液体酚醛树脂，而是改性丙烯酸酯共聚胶液，改性丙烯酸酯共聚胶液难以起到如酚醛树脂的提高网布基体强度的作用。
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 (7)
1.一种网布基体的生产方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1. 将回收的玻璃纤维网布废料进行粉碎，再加入胶液，混合均匀，得到混合物；所述胶液包括液体酚醛树脂；
S2. 将步骤S1的混合物加至模具中，进行冲压定型，得到定型物；所述冲压定型的压强为25~40MPa；
S3. 将步骤S2的定型物进行固化、磨边，得到所述网布基体；
所述液体酚醛树脂的粘度为3600~4000 mPa·s，液体酚醛树脂的固含量为73~76%；
步骤S2中，所述模具经预热后，进行冲压定型，预热的温度为150~180℃；
所述胶液包括含量为93wt.％液体酚醛树脂，还包括3wt.%湿润剂、1wt.%乳化剂和3wt.%偶联剂；
或所述胶液包括含量为95wt.％液体酚醛树脂，还包括1wt.%湿润剂、3wt.%乳化剂和1wt.%偶联剂；
或所述胶液包括含量为100wt.％的液体酚醛树脂。
2.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，所述粉碎得到的粉碎料的长度为2~30mm。
3.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，所述乳化剂为非离子型乳化剂和/或离子型乳化剂。
4.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，所述偶联剂为铝酸酯偶联剂、钛酸酯偶联剂、硅烷偶联剂中的至少一种。
5.一种网布基体，其特征在于，由权利要求1~4任一项所述生产方法制得。
6.根据权利要求5所述网布基体，其特征在于，所述网布基体还包括设置在网布基体的上表面和下表面的装饰材料，所述装饰材料为网布、无纺布、纸中的至少一种。
7.权利要求5或6所述网布基体在制备平面轮中的应用。
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