CN117698252A - 一种复合材料地板及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种复合材料地板及其制备方法，包括从上到下的增强表皮、泡沫芯层和支撑表皮，增强表皮和支撑表皮由连续纤维增强热塑性树脂片材热压而成，增强表皮和泡沫芯层之间、支撑表皮和泡沫芯层之间通过热固性胶水进行连接，本发明增加了地板的材料选择性，提供了良好的支撑和隔音效果，提高了地板的粘合强度和使用寿命，提供了对称结构和非对称结构的选择，增加了地板的设计灵活性和适用性，地板具有较高的强度和耐用性，同时热塑性树脂的选择也可以根据需要进行调整，良好的支撑和隔音效果，提高地板的使用舒适性和减少噪音。

Description

一种复合材料地板及其制备方法
技术领域
本发明属于复合材料制造技术领域，具体地说，涉及一种复合材料地板及其制备方法。
背景技术
复合材料地板在建筑和室内装饰领域得到广泛应用。传统的复合材料地板通常由木质层和饰面层构成，具有一定的耐磨性和美观性。然而，这些传统地板在防水性、耐久性和稳定性方面存在一定的局限性。
现有技术解决方案：现有韩华专利(WO2022150365A1)中已经提出了一种包括带层、增强热塑性层、间隔层和支撑层等构成的复合材料地板。其中，带层是由连续纤维增强热塑性树脂片材热压而成，增强热塑性层是LWRT材料，间隔层是泡沫芯层，支撑层为金属层。层间通过热固性胶水粘合连接。这种构造使得地板具有更好的防水性、耐久性和稳定性。
然而，现有技术中存在一些问题。首先，现有技术中的复合材料不适合做高承载的地板，增强热塑性层强度有待提高。其次，现有技术中表皮的构造方式和纤维取向的选择比较有限，缺乏灵活性。
因此，需要提出一种新的技术方案，以解决现有技术中存在的问题，并提高复合材料地板的性能和使用寿命。
发明内容
针对现有技术的不足之处，本发明公开了一种复合材料地板及其制备方法，解决了地板材料的粘合强度、强度和耐久性、材料选择性、支撑和隔音效果、粘结效果以及设计灵活性等技术问题。本发明是通过以下技术方案来实现的：
本发明公开了一种复合材料地板，包括从上到下的增强表皮、泡沫芯层和支撑表皮，增强表皮和支撑表皮由连续纤维增强热塑性树脂片材热压而成，增强表皮和泡沫芯层之间、支撑表皮和泡沫芯层之间通过热固性胶水进行连接。增强表皮和支撑表皮通过胶层粘合在泡沫芯层的两侧，以增加地板的稳定性和粘合强度。
作为进一步地改进，本发明所述的增强表皮和支撑表皮均为以下几种复合结构的任意一种：由二层以上不同单向纤维取向的连续纤维增强热塑性树脂片材复合，或由单层或多层编织纤维的连续纤维增强热塑性树脂片材复合，或由二层以上不同单向纤维取向的连续纤维增强热塑性树脂片材和单层或多层编织纤维的连续纤维增强热塑性树脂片材混合复合。
作为进一步地改进，本发明所述的增强表皮和支撑表皮当由二层以上不同单向纤维取向的连续纤维增强热塑性树脂片材复合时，单向纤维取向的连续纤维增强热塑性树脂片材呈90度交错叠放排列，即相邻的两层连续纤维增强热塑性树脂片材的纤维方向之间均呈90度的摆放方式。以实现层间的充分熔融，将单向纤维取向的连续纤维增强热塑性树脂片材结合为单一整体。
作为进一步地改进，本发明所述的增强表皮和支撑表皮当由二层以上不同单向纤维取向的连续纤维增强热塑性树脂片材和单层或多层编织纤维的连续纤维增强热塑性树脂片材混合复合时，在呈90度交错叠放排列的二层以上的单向纤维取向的连续纤维增强热塑性树脂片材的上表面或下表面或上下表面叠放有一层或二层以上的编织纤维的连续纤维增强热塑性树脂片材。如，三层，可以采用单向纤维取向的连续纤维增强热塑性树脂片材0°/单向纤维取向的连续纤维增强热塑性树脂片材90°/编织纤维的连续纤维增强热塑性树脂片材，四层，可以采用编织纤维的连续纤维增强热塑性树脂片材/单向纤维取向的连续纤维增强热塑性树脂片材0°/单向纤维取向的连续纤维增强热塑性树脂片材90°/编织纤维的连续纤维增强热塑性树脂片材。每层连续纤维增强热塑性树脂片材中的连续纤维都是单向取向，0°和90°是指两种不同的方位角或取向角。0°是指沿着带材轧制方向测量的角度，也就是与带材表面平行的方向。90°是指垂直于带材轧制方向测量的角度，也就是与带材表面垂直的方向。
作为进一步地改进，本发明所述的单向纤维取向的连续纤维增强热塑性树脂片材0°复合温度为200-220℃，压力为80-120N。
作为进一步地改进，本发明所述的泡沫芯层为热塑性泡沫材料或热固性泡沫材料。
作为进一步地改进，本发明所述的热塑性泡沫材料为XPS、PVC、PET中的任意一种，热固性泡沫材料为PU、XPP、PPS中的任意一种。泡沫芯层能够提供良好的支撑和隔音效果。
作为进一步地改进，本发明所述的热固性胶水为聚氨酯胶水，连续纤维增强热塑性树脂片材中的纤维可以是玻璃纤维、玄武岩纤维、碳纤维等无机纤维，连续纤维增强热塑性树脂片材中的热塑性树脂是PP或PET。
作为进一步地改进，本发明所述的增强表皮与泡沫芯层之间，支撑表皮与泡沫芯层之间，通过电晕、火烧、加膜、加布中的任意一种工序以增加胶水对增强表皮面或支撑表皮面的粘结效果。
作为进一步地改进，本发明所述的增强表皮和支撑表皮是对称结构，即增强表皮和支撑表皮的厚度相同且内部材料结构相互对称。
本发明的有益效果如下：
1.本发明提供了一种复合材料地板结构，包括增强表皮、泡沫芯层和支撑表皮的组合，通过热固性胶水连接，增强了地板的稳定性和粘合强度。相比于传统地板结构更加稳定和耐用。
2.可以使用不同单向纤维取向的连续纤维增强热塑性树脂片材复合，以及单层或多层编织纤维的连续纤维增强热塑性树脂片材复合，实现多层连续纤维增强热塑性树脂片材结合为单一整体的效果，提高了地板的强度、耐久性、防水性等。提供了多种复合方式，可以根据不同的需求和应用场景选择合适的复合方式，增加了地板的适用性。
3.可以采用不同的纤维材料和热塑性树脂，例如玻璃纤维、碳纤维和PP、PET等，增加了地板的材料选择性。
4.使用热塑性或热固性泡沫作为泡沫芯层，提供了良好的支撑和隔音效果。
5.通过特殊处理增加胶水对增强表皮和支撑表皮的粘结效果，如电晕、火烧、加膜、加布等方法，提高了地板的粘合强度和使用寿命。
6.提供了对称结构和非对称结构的选择，增加了地板的设计灵活性和适用性。
7.连续纤维增强热塑性树脂片材中采用无机纤维，如玻璃纤维、碳纤维等，使地板具有较高的强度和耐用性，同时热塑性树脂的选择也可以根据需要进行调整。
8.采用热塑性或热固性泡沫作为泡沫芯层，可以提供良好的支撑和隔音效果，提高地板的使用舒适性和减少噪音。
9.增强表皮和支撑表皮通过胶层粘合在泡沫芯层的两侧，增加了地板的稳定性和粘合强度，提高了地板的使用寿命。
综上所述，相比于现有技术，本发明的复合材料地板具有更好的稳定性、强度和耐久性，同时提供了多种复合方式和材料选择的灵活性，适用于各种不同的应用场景。
由于本技术方案中的复合材料地板具有增强表皮、泡沫芯层和支撑表皮的结构，以及采用不同单向纤维取向的连续纤维增强热塑性树脂片材和编织纤维的复合材料，因此在以下应用领域可以有广泛的应用：
复合材料地板可以作为室内地板材料，具有良好的隔音效果和稳定性，适用于住宅、办公室、商场、医院等各种建筑环境。
复合材料地板可以用于汽车内饰或者房车地板，提供舒适的脚感和良好的隔音效果，同时具有轻质化的特点，可以减轻汽车整体重量，提高燃油经济性。
复合材料地板具有轻质、高强度和耐火性能，可以用于飞机、航天器等领域，提供良好的隔音和防火效果。
复合材料地板可以用于家具制造，具有防潮、防虫、易清洁等特点，可以提高家具的使用寿命。
复合材料地板可以用于运动场地、健身房等场所，具有良好的弹性和耐磨性，能够减少运动时对关节的冲击，提供良好的运动体验。
综上所述，由于本技术方案在复合材料地板的制造和应用方面具有先进性，因此在建筑、汽车、航空航天、家具和运动器材等领域都有广泛的应用前景。随着人们对环境友好和舒适性要求的提高，对于具有良好隔音、防火、耐磨等特性的复合材料地板的市场需求也将不断增加。
附图说明
图1为本发明复合材料地板的结构示意图；
图中，1是增强表皮；2是泡沫芯层；3是支撑表皮。
具体实施方式
本发明公开了一种复合材料地板，包括从上到下的增强表皮1、泡沫芯层2和支撑表皮3，增强表皮1和支撑表皮3由连续纤维增强热塑性树脂片材热压而成，增强表皮1和泡沫芯层2之间、支撑表皮3和泡沫芯层2之间通过热固性胶水进行连接。
增强表皮1和支撑表皮3均为以下几种复合结构的任意一种：由二层以上不同单向纤维取向的连续纤维增强热塑性树脂片材复合，或由单层或多层编织纤维的连续纤维增强热塑性树脂片材复合，或由二层以上不同单向纤维取向的连续纤维增强热塑性树脂片材和单层或多层编织纤维的连续纤维增强热塑性树脂片材混合复合。连续纤维增强热塑性树脂片材中的纤维可以是玻璃纤维、玄武岩纤维、碳纤维等无机纤维，连续纤维增强热塑性树脂片材中的热塑性树脂是PP或PET。
当由二层以上不同单向纤维取向的连续纤维增强热塑性树脂片材复合时，单向纤维取向的连续纤维增强热塑性树脂片材呈90度交错叠放排列，即相邻的两层连续纤维增强热塑性树脂片材的纤维方向之间均呈90度的摆放方式。
由二层以上不同单向纤维取向的连续纤维增强热塑性树脂片材和单层或多层编织纤维的连续纤维增强热塑性树脂片材混合复合时，在呈90度交错叠放排列的二层以上的单向纤维取向的连续纤维增强热塑性树脂片材的上表面或下表面或上下表面叠放有一层或二层以上的编织纤维的连续纤维增强热塑性树脂片材。如，三层，可以采用单向纤维取向的连续纤维增强热塑性树脂片材0°/单向纤维取向的连续纤维增强热塑性树脂片材90°/编织纤维的连续纤维增强热塑性树脂片材，四层，可以采用编织纤维的连续纤维增强热塑性树脂片材/单向纤维取向的连续纤维增强热塑性树脂片材0°/单向纤维取向的连续纤维增强热塑性树脂片材90°/编织纤维的连续纤维增强热塑性树脂片材。
增强表皮1和支撑表皮3的复合温度为200-220℃，压力为80-120N。
泡沫芯层2为热塑性泡沫材料或热固性泡沫材料，的热塑性泡沫材料为XPS、PVC、PET中的任意一种，热固性泡沫材料为PU、XPP、PPS中的任意一种。热固性胶水为聚氨酯胶水，
增强表皮1与泡沫芯层2之间，支撑表皮3与泡沫芯层2之间，通过电晕、火烧、加膜、加布中的任意一种工序以增加胶水对强表皮面或支撑表皮3面的粘结效果。增强表皮1和支撑表皮3是对称结构，即增强表皮1和支撑表皮3的厚度相同且内部材料结构相互对称。或非对称结构，增强表皮1和支撑表皮3的厚度不相同或其内部材料结构相互不对称。根据实际需求选择。
下面结合说明书附图，通过具体实施例对本发明的技术方案作进一步地说明：
实施例1：车用备胎盖板
根据本专利的技术方案，本实施例提供了一种复合材料地板的具体实施例。
该复合材料地板由增强表皮1、泡沫芯层2和支撑表皮3组成，其中增强表皮1和支撑表皮3由连续纤维增强热塑性树脂片材热压而成。增强表皮1和泡沫芯层2之间、支撑表皮3和泡沫芯层2之间使用热固性胶水进行连接。
在本实施例中，增强表皮1和支撑表皮3为对称结构，均采用了三层不同单向纤维取向的连续纤维增强热塑性树脂片材复合。连续纤维增强热塑性树脂片材为玻璃纤维增强聚丙烯树脂的片材。复合时，采用了0°/90°/0°的方式进行热压，复合温度为200-220℃，压力为80-120N。增强表皮1的克重为2100g/m2。
泡沫芯层2采用了95±5kg/m3的PU泡沫。泡沫芯层2能够提供良好的支撑和隔音效果。
增强表皮1和支撑表皮3通过胶层粘合在泡沫芯层2的两侧，以增加地板的稳定性和粘合强度。在本实施例中，胶层采用了热固性胶水，特别是优选了双组份聚氨酯胶水。
为了增加胶水对增强表皮1面或支撑表皮3面的粘结效果，本实施例在粘结面进行了电晕的特殊处理。
复合材料从下到上分别是支撑表皮3、胶水、PU泡沫、胶水、增强表皮1，然后通过冷压4h以上，在环境温度下熟化7天后，再复合一层针刺无纺布用于非成型的备胎盖板。
实施例2：运动场所地板
增强表皮1和支撑表皮3为非对称结构。
增强表皮1采用了二层不同单向纤维取向的连续纤维增强热塑性树脂片材和单层编织纤维的连续纤维增强热塑性树脂片材复合。连续纤维增强热塑性树脂片材为玻璃纤维增强PET树脂的片材。复合时，采用了0°/90°/编织纤维的连续纤维增强热塑性树脂片材进行热压，复合温度为200-220℃，压力为80-120N。增强表皮1的克重为2500g/m2。
增强表皮1再复合一层45g/m2的水刺无纺布，复合过程中，无纺布面无渗胶。
支撑表皮3采用了二层不同单向纤维取向的连续纤维增强热塑性树脂片材复合。连续纤维增强热塑性树脂片材为玻璃纤维增强PP树脂的片材。复合时，采用了0°/90°的方式进行热压，复合温度为200-220℃，压力为80-120N。
支撑表皮3采用电晕的特殊处理。
泡沫芯层2采用了40±5kg/m3的XPS泡沫。
复合材料从下到上分别是支撑表皮3、胶水、PU泡沫、胶水、布、增强表皮1，然后通过冷压4h以上，在环境温度下熟化7天后，可用于运动场所地板安装。PET表皮相比较PP表皮更耐磨，XPS泡孔细腻，导热系数在0.03W/(m·K)左右，更有利于运动健身房的室内温控。
实施例3：房车地板
增强表皮1和支撑表皮3为非对称结构。
增强表皮1采用了五层不同单向纤维取向的连续纤维增强热塑性树脂片材。连续纤维增强热塑性树脂片材为玻璃纤维增强PP树脂的片材。复合时，采用了0°/90°/0°/90°/0°方式对连续纤维增强热塑性树脂片材进行热压，复合温度为200-220℃，压力为80-120N。增强表皮1的克重为4500g/m2。
增强表皮1再复合一层140g/m2的针刺无纺布，复合过程中，无纺布面无渗胶。
支撑表皮3采用了单层编织纤维的连续纤维增强热塑性树脂片材复合。连续纤维增强热塑性树脂片材为玻璃纤维增强PP树脂的片材。
支撑表皮3采用电晕的特殊处理。
泡沫芯层2采用了350kg/m3的PET泡沫。
复合材料从下到上分别是支撑表皮3、胶水、PET泡沫、胶水、布、增强表皮1，然后通过冷压4h以上，在环境温度下熟化7天后，可用于房车地板安装。
通过上述实施例的具体描述，本专利的技术方案得以充分具体化，为发明的实施提供了可行的方法和具体操作步骤。同时，通过提供多个实施例，有助于获得更广泛的保护范围。

Claims (10)

1.一种复合材料地板，其特征在于，包括从上到下的增强表皮、泡沫芯层和支撑表皮，所述的增强表皮和支撑表皮由连续纤维增强热塑性树脂片材热压而成，所述的增强表皮和泡沫芯层之间、支撑表皮和泡沫芯层之间通过热固性胶水进行连接。
2.根据权利要求1所述的复合材料地板，其特征在于，所述的增强表皮和支撑表皮均为以下几种复合结构的任意一种：由二层以上不同单向纤维取向的连续纤维增强热塑性树脂片材复合，或由单层或多层编织纤维的连续纤维增强热塑性树脂片材复合，或由二层以上不同单向纤维取向的连续纤维增强热塑性树脂片材和单层或多层编织纤维的连续纤维增强热塑性树脂片材混合复合。
3.根据权利要求2所述的复合材料地板，其特征在于，当由二层以上不同单向纤维取向的连续纤维增强热塑性树脂片材复合时，单向纤维取向的连续纤维增强热塑性树脂片材呈90度交错叠放排列，即相邻的两层连续纤维增强热塑性树脂片材的纤维方向之间均呈90度的摆放方式。
4.根据权利要求2所述的复合材料地板，其特征在于，当由二层以上不同单向纤维取向的连续纤维增强热塑性树脂片材和单层或多层编织纤维的连续纤维增强热塑性树脂片材混合复合时，在呈90度交错叠放排列的二层以上的单向纤维取向的连续纤维增强热塑性树脂片材的上表面或下表面或上下表面叠放有一层或二层以上的编织纤维的连续纤维增强热塑性树脂片材。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的复合材料地板，其特征在于，所述的复合温度为200-220℃，压力为80-120N。
6.根据权利要求5所述的复合材料地板，其特征在于，所述的泡沫芯层为热塑性泡沫材料或热固性泡沫材料。
7.根据权利要求6所述的复合材料地板，其特征在于，所述的热塑性泡沫材料为XPS、PVC、PET中的任意一种，所述的热固性泡沫材料为PU、XPP、PPS中的任意一种。
8.根据权利要求1或2或3或4或6或7所述的复合材料地板，其特征在于，所述的热固性胶水为聚氨酯胶水，所述的连续纤维增强热塑性树脂片材中的纤维可以是玻璃纤维、玄武岩纤维、碳纤维等无机纤维，所述的连续纤维增强热塑性树脂片材中的热塑性树脂是PP或PET。
9.根据权利要求8所述的复合材料地板，其特征在于，所述的增强表皮与泡沫芯层之间，支撑表皮与泡沫芯层之间，通过电晕、火烧、加膜、加布中的任意一种工序以增加胶水对强表皮面或支撑表皮面的粘结效果。
10.根据权利要求8所述的复合材料地板，其特征在于，所述的增强表皮和支撑表皮是对称结构，即增强表皮和支撑表皮的厚度相同且内部材料结构相互对称。
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