一種織物增強熱塑性複合材料板的製作方法

2023-11-09 05:20:27

一種織物增強熱塑性複合材料板的製作方法
【專利摘要】本實用新型屬於材料【技術領域】，涉及織物增強箱體材料技術，採用熱塑性材料作為板材主體，以纖維織物對熱塑性板材進行增強。本實用新型涉及的織物增強熱塑性複合材料板，由透明層（1）、織物增強層（2）和結構層（3）組成的複合結構，織物增強層（2）不超過總厚度的50%，採用多層共擠出工藝，用帶有分層結構設計的模頭擠出附著粘合層的熱塑性熔體坯和織物，熱壓複合，冷壓定型得到。該板材可設計性強，質量輕，具有良好的強度和耐壓性能，同時具有防刺、防割能力和良好的裝飾性，適用於結構板材，特別適用於箱體材料，尤其是高端箱包的箱體材料。成型工藝簡單、易於控制，實現多層複合一次成型，效率高，產品質量一致性好。
【專利說明】一種織物增強熱塑性複合材料板

【技術領域】
[0001]本實用新型屬於材料【技術領域】，涉及織物增強箱體材料技術，特別涉及箱包用織物增強材料技術，同時涉及多層複合共擠出技術。

【背景技術】
[0002]目前，對於近來流行的硬質或半硬質箱包，箱體材料主體為通用塑料或改性材料或合金材料，通用塑料大量使用，包括丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚丙烯、高抗衝聚苯乙烯、聚碳酸酯材料等，直接加工成型箱體材料；改性材料或合金材料為改性熱塑性塑料板材用織物增強的箱體用熱塑性塑料板材未見報導。
[0003]通用的硬質或半硬質箱包採用印刷或貼膜方式進行外觀裝飾，裝飾層易磨損，影響使用外觀，從而影響箱包的有效使用壽命。


【發明內容】

[0004]本實用新型旨在提供一種高強、質輕的織物增強熱塑性複合材料箱包板材，同時提供該板材的加工方法。
[0005]本實用新型的目的是這樣實現的:採用熱塑性材料作為板材主體，以纖維織物對熱塑性板材進行增強，實現輕質、高強的目的；通過織物層結構和複合結構設計，同時採用透明面層材料，在滿足良好功能特性的同時，實現對裝飾層的有效保護。採用多層粘接複合、擠出塗布複合和共擠出工藝實現板材的加工。
[0006]本實用新型涉及的織物增強熱塑性複合材料板，由透明層和結構層組成的複合結構，其特徵在於:所述透明層I和樹脂層3之間有織物增強層2，並複合為一體，厚度介於1.5mm?4mm之間，織物增強層2的厚度不超過總厚度的50%，結構如附圖1、2、3所示。
[0007]本實用新型涉及的織物增強熱塑性複合材料板，由透明層和結構層組成的複合結構，其特徵在於:所述織物增強層的織物層數不超過5層，各層織物材質彼此獨立。
[0008]本實用新型涉及的織物增強熱塑性複合材料板，由透明層和結構層組成的複合結構，其特徵在於:所述織物的單層面密度介於170g/nT303g/ m2之間。
[0009]本實用新型涉及的織物增強熱塑性複合材料板，由透明層和結構層組成的複合結構，其特徵在於:所述織物選自帆布、碳纖維織物、玻璃纖維織物、芳綸織物中的一種，各層織物材質彼此獨立。
[0010]本實用新型涉及的織物增強熱塑性複合材料板，由透明層和結構層組成的複合結構，其特徵在於:所述織物編織方式選自平紋、斜紋、緞紋、藍紋中的一種，各層織物編織方式彼此獨立。
[0011]本實用新型涉及的織物增強熱塑性複合材料板，由透明層和結構層組成的複合結構，其特徵在於:所述透明層厚度介於0.1mnT0.5mm之間，透光率不低於80%。
[0012]本實用新型涉及的織物增強熱塑性複合材料板，由透明層和結構層組成的複合結構，其特徵在於:所述透明層選自聚碳酸酯、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚甲基丙烯酸甲脂薄膜中的一種。
[0013]本實用新型涉及的織物增強熱塑性複合材料板，由透明層和結構層組成的複合結構，其特徵在於:織物增強層與透明層和樹脂層間有熱熔性粘結層。
[0014]本實用新型涉及的織物增強熱塑性複合材料板，由透明層和結構層組成的複合結構，其特徵在於:所述粘結層熱熔材料選自乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、乙烯-丙烯酸共聚物、乙烯-乙烯醇共聚物或馬來酸酐、甲基丙烯酸縮水甘油酯改性乙烯聚合物、馬來酸酐改性丁二烯-苯乙烯-丁二烯共聚物(SBS)中的一種或幾種的混合物。
[0015]本實用新型涉及的織物增強熱塑性複合材料板，由透明層和結構層組成的複合結構，其特徵在於:所述樹脂層用熱塑性材料選自丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、聚丙烯(PP)、聚碳酸酯(PC)、尼龍(PA)、聚苯醚(PPO)中的任一種或幾種的合金或其改性物。
[0016]本實用新型涉及的織物增強熱塑性複合材料板可設計性強，質量輕，具有良好的強度和耐壓性能，同時具有防刺、防割能力和良好的裝飾性，適用於結構板材，特別適用於箱體材料，尤其是高端箱包的箱體材料。對同規格箱包，可顯著減少材料用量，從而降低消耗，環境友好。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1本實用新型涉及的一種織物增強熱塑性複合材料板複合結構示意圖
[0018]圖2本實用新型涉及的一種織物增強熱塑性複合材料板複合結構示意圖
[0019]圖3本實用新型涉及的一種織物增強熱塑性複合材料板複合結構示意圖
[0020]圖4本實用新型涉及的織物增強熱塑性複合材料板的一種工藝裝備布局示意圖
[0021]圖5本實用新型涉及的織物增強熱塑性複合材料板的一種工藝裝備布局示意圖
[0022]圖6本實用新型涉及的織物增強熱塑性複合材料板的一種工藝裝備布局示意圖
[0023]其中，1-透明層，2-織物增強層，3-樹脂層，4-粘結層，5、6、7-擠出機，8、9、10、11、12-熱壓棍,13-冷卻輸送棍,14-模頭。

【具體實施方式】
[0024]下面對本實用新型的實施例進行詳細說明:本實施例在以本實用新型為技術方案前提下實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本實用新型的保護方案不限於下述的實施例。
[0025]實施例1
[0026]一種五層芳綸纖維織物增強的板材，結構如附圖2所示，透明膜採用日本東麗聚對苯二甲酸乙二醇酯薄膜(HlO);熱塑性樹脂為馬來酸酐接枝改性聚丙烯(PP-g-MAH，M200B)和熔體流動速率為2g/10min的均聚聚丙烯的共混改性體系，質量比為5: 95 ;粘結層採用美國杜邦的260乙烯-醋酸乙烯酯共聚物和甲基丙烯酸縮水甘油酯改性乙烯聚合物的混合體系，質量比為1:1 ;增強織物為單層厚度0.25mm，面密度205g/m2的芳綸纖維緞紋布，5層，幅寬0.6m,同幅寬EVA薄膜四層。
[0027]加工設備包括三臺擠出機5、6、7，五組熱壓輸送輥8、9、10、11、12和冷卻輸送輥組13，擠出機5為CTE50同向平行雙螺杆擠出機，用於樹脂層用熱塑性材料塑化擠出，擠出機6、7為CTE35同向平行雙螺杆擠出機，用於粘結層用熱熔膠塑化擠出；所用熱壓輸送輥直徑500mm，輥長lm，其中，熱壓輥8表面硬度HRC55的光面輥，輥距1.4mm，用於織物增強層的預熱、複合，熱壓輥9、10為表面硬度HRC62的鍍鉻輥，輥距2.4mm，用於織物與樹脂層複合壓實，熱壓輥11、12為鍍鉻拋光後硬度HRC62的鍍鉻輥，輥筒表面光潔度為Ra0.01(光潔度14級)，輥距2.6mm，用於目標箱體材料複合與壓實，工藝裝備布局如附圖4所示，其中增強層2的壓入位置與模頭14相距40cm，擠出機7在距離熱壓輥10為40cm處進行塗布，同時鋪覆透明膜I。
[0028]擠出機5、6配有採用頁數雙節流設計的衣架式模頭14共擠出熱塑性複合材料和熱熔膠，得到附著粘合層的熱塑性樹脂層，調節模唇間隙，保持樹脂層與粘結層厚度比為3:1，共用模縫間隙Imm;擠出機5工藝為I?10區溫度設置為200°C、210°C、215°C，210°C，205 V，200 V，200 V，200 V，200 V，190 V，主餵料機頻率1Hz ;擠出機6、7工藝溫度設置為 140°C、150°C、160°C，160°C，165°C，165°C，165°C，170°C，165°C，160°C，餵料頻率 4Hz ;擠出機7採用中心進料的狹縫式塗布機頭，在織物表面擠出並塗布熱熔膠，機頭狹縫0.1mm ；熱壓輸送輥輥筒線速度10m/min ;壓輥8、9、10、11、12的溫度分別為140°C、180°C、180°C、130°C 和 130。。。
[0029]芳綸纖維織物與EVA薄膜間隔鋪設通過熱壓輥8複合，平行輸送到模頭14擠出的坯料表面；
[0030]壓輥9、10複合壓實，擠出機7在織物表面擠出並塗布熱熔膠，鋪覆透明膜，熱壓輸送輥11、12壓實；冷輥13定型、剪板得到厚度2.6mm的箱體材料。
[0031]該板材織物增強層厚度1.3mm,佔板材總厚度的50%，拉伸強度136MPa，彎曲模量5.9GPa，懸臂梁缺口衝擊強度27kJ/m2，較同厚度同材料體系的熱塑性和透明膜雙層材料的拉伸強度、彎曲模量、懸臂梁缺口衝擊強度分別提高420%、227%和280%。同時具有防刺、防割功能性。
[0032]利用該板材為箱體材料，配備走輪、拉杆的20寸旅行箱包，按QB/T2155-2010中所提供的方法進行靜壓試驗和跌落試驗，承受重量可達42kg，較16kg的標準承重大幅提高。
[0033]實施例2
[0034]一種單層玻璃纖維織物增強的板材，結構如附圖1所示，透明層採用沙伯基礎創新塑料有限公司(原GE)的141R聚碳酸酯；樹脂層採用沙伯基礎創新塑料有限公司(原GE)的141R聚碳酸酯、臺灣奇美實業股份有限公司的PA-757 ABS樹脂、瀋陽四維高聚物塑膠有限公司的SWJ-2A相容劑的共混體系，重量比為70:25:5 ;增強織物為單層厚度0.227mm,面密度303g/m2的E -GLASS無鹼玻璃無捻粗紗方格布，單層，幅寬0.6m。
[0035]加工設備包括兩臺擠出機5、7，兩組熱壓輸送輥11、12和冷卻輸送輥組13，擠出機5為CTE50同向平行雙螺杆擠出機，用於樹脂層用熱塑性材料塑化擠出，擠出機7為CTE35同向平行雙螺杆擠出機，用於透明層樹脂的塑化擠出；所用熱壓輸送輥11、12為鍍鉻拋光後硬度HRC62的鍍鉻輥，輥筒表面光潔度為Ra0.0l (光潔度14級)，輥距1.5mm,直徑500mm,輥長lm，用於目標箱體材料複合與壓實，工藝裝備布局如附圖5所示，其中，擠出機7在距離模頭結構層出口 50cm處塗覆透明層樹脂。
[0036]擠出機5採用上端開口的平縫雙層共擠出模頭14共同擠出樹脂層板材和織物增強層，調節模唇間隙，保持樹脂層與織物層厚度比5:1，纖維織物與熱塑性樹脂熔體同時進入模頭共擠出浸潰熱塑性樹脂的玻璃纖維增強熱塑性複合材料板，擠出機溫度設置為 240°C、250°C、255°C，255°C，255°C，25(rC，245°C，24(rC，24(rC，24(rC，餵料頻率 12Hz ；擠出機7採用中心進料的狹縫式塗布機頭，在織物表面擠出並塗布透明層樹脂，工藝為溫度設置為 240 V、250 V、260 V，260 V，265 V，265 V，265 V，270 V，265 V，260 V，餵料頻率5Hz，機頭狹縫0.2mm ;熱壓輸送輥11、12輥筒線速度5m/min，溫度分別為200°C、200°C。
[0037]玻璃纖維方格布鋪設平整，經模頭14的上端開口處進入模頭，共擠出浸潰熱塑性樹脂的玻璃纖維增強熱塑性複合材料板；
[0038]壓輥11、12壓實、輸送，經冷輥13定型、剪板得到厚度1.5mm的箱體材料。
[0039]該板材織物增強層厚度0.227mm,佔板材總厚度的15.1%，拉伸強度38.25MPa，彎曲模量1.6GPa，懸臂梁缺口衝擊強度15kJ/m2，可採用常規成型工藝製備成箱包。較同厚度同材料體系的熱塑性和透明膜雙層材料的拉伸強度、彎曲模量、懸臂梁缺口衝擊強度分別提高 102%、98% 和 160%ο
[0040]利用該板材為箱體材料，配備走輪、拉杆的20寸旅行箱包，按QB/T2155-2010中所提供的方法進行靜壓試驗和跌落試驗，承受重量可達26kg，較16kg的標準承重提高60%以上。
[0041]實施例3
[0042]一種兩層纖維織物增強的板材，結構如附圖3所示，透明膜採用日本名阪真空株式會社生產的厚度為0.5mm的亞克力薄膜；樹脂層為江蘇宜興化學試劑廠生產的PA1010樹月旨、遼寧海城超微細滑石粉有限公司生產的1250目滑石粉、中國兵器工業集團第五三研究所生產的WSSL504-2相容劑的共混體系，質量比為6:3:1 ;粘結層採用WSSL504-2膠黏劑；增強織物為單層厚度0.25mm，面密度200g/m2的平紋碳纖維布與面密度為200g/m2藍紋帆布混雜結構，幅寬0.6m。
[0043]加工設備包括兩臺擠出機5、7和五組熱壓輸送輥8、9、10、11、12和冷卻輸送輥組13，擠出機5為CTE50同向平行雙螺杆擠出機，用於樹脂層用熱塑性材料塑化擠出，擠出機7為CTE35同向平行雙螺杆擠出機，用於粘結層用膠黏劑塑化擠出；所用熱壓輸送輥直徑500mm，輥長lm，其中，輥8為表面硬度HRC55的光面輥，輥距0.55mm，用於織物增強層的預熱、壓平，輥9、10為兩對表面硬度HRC55的光面輥，輥距3.5mm，用於織物與樹脂層共同擠出模頭後壓實，熱壓輥11、12為鍍鉻拋光後硬度HRC62的鍍鉻輥，輥筒表面光潔度為Ra0.01(光潔度14級)，輥距4_，用於目標箱體材料複合與壓實，工藝裝備布局如附圖6所示，擠出機7在距離輥10為20cm處進行塗布，同時鋪覆透明膜I。
[0044]擠出機5採用上端開口的平縫雙層共擠出模頭14共同擠出樹脂層板材和織物增強層，調節模唇間隙，保持樹脂層與織物層厚度比6:1，纖維織物與熱塑性樹脂熔體同時進入模頭共擠出浸潰熱塑性樹脂的玻璃纖維增強熱塑性複合材料板，擠出機溫度設置為 21(TC、22(TC、22(rC，22(rC，215t:，215t:，215t:，215t:，215t:，215t:，餵料頻率 18Hz ；擠出機7採用中心進料的狹縫式塗布機頭，在織物表面擠出並塗布粘結層樹脂，工藝為溫度設置為 1500C> 1600C>165°C, 165°C, 165°C, 165°C, 165°C, 160°C, 160°C, 160°C,餵料頻率6Hz,機頭狹縫0.3mm ;熱壓輸送棍棍筒線速度5m/min ;壓棍8、9、10、11、12的溫度分別為240 0C > 190 0C > 190 0C >210 0C 210。。。
[0045]碳纖維織物與帆布鋪設平整，通過熱壓輥8複合、壓平，經模頭14的上端開口處進入模頭，共擠出浸潰熱塑性樹脂的玻璃纖維增強熱塑性複合材料板；
[0046]壓輥9、10複合壓實，擠出機7在織物表面擠出並塗布熱熔膠，鋪覆透明膜，熱壓輸送輥11、12壓實；冷輥13定型、剪板得到厚度4mm的箱體材料。
[0047]該板材織物增強層厚度0.5mm,佔板材總厚度的12.5%，拉伸強度59.6MPa，彎曲模量4.2GPa，懸臂梁缺口衝擊強度11.7kJ/m2。較同厚度同材料體系的熱塑性和透明膜雙層材料的拉伸強度、彎曲模量、懸臂梁缺口衝擊強度分別提高213%、356%和366%。
[0048]利用該板材為箱體材料，配備走輪、拉杆的20寸旅行箱包，按QB/T2155-2010中所提供的方法進行靜壓試驗和跌落試驗，承受重量可達53kg，超出標準承重2倍以。
【權利要求】
1.一種織物增強熱塑性複合材料板，由透明層和結構層組成的複合結構，其特徵在於:所述透明層(1)和樹脂層(3)之間有織物增強層(2)，並複合為一體，厚度介於1.5mm?4mm之間，織物增強層2的厚度不超過總厚度的50%。
2.根據權利要求1所述的織物增強熱塑性複合材料板，其特徵在於:所述織物增強層(2)的織物層數不超過5層，各層織物材質彼此獨立。
3.根據權利要求1所述的織物增強熱塑性複合材料板，其特徵在於:所述織物增強層(2)用織物的單層面密度介於170g/m2?303g/m2之間。
4.根據權利要求1所述的織物增強熱塑性複合材料板，其特徵在於:所述織物增強層(2)用織物選自帆布、碳纖維織物、玻璃纖維織物、芳綸織物中的一種，各層織物材質彼此獨立。
5.根據權利要求3或4所述的織物增強熱塑性複合材料板，其特徵在於:所述織物編織方式選自平紋、斜紋、緞紋、藍紋中的一種，各層織物編織方式彼此獨立。
6.根據權利要求1所述的織物增強熱塑性複合材料板，其特徵在於:織物增強層(2)與透明層⑴和樹脂層⑶間有粘結層(4)。
【文檔編號】B32B7/12GK204036987SQ201320870551
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2013年12月26日 優先權日:2013年12月26日
【發明者】何杰, 劉蘇芹, 趙紅玉 申請人:餘姚中國塑料城塑料研究院有限公司