一種復合非織造布、復合板材及其生產方法
【專利摘要】本發明公開了一種復合非織造布、復合板材及其生產方法，該復合非織造布至少包括一個復合結構體，所述復合結構體包括織物層和非織造布層，所述構成復合結構體的非織造布層在織物層的一面或兩面，所述非織造布層中含有聚乳酸纖維和洋麻纖維。該復合板材至少包括一層織物層和樹脂層，所述織物層存在于樹脂層的表面或中間，所述樹脂層中含有聚乳酸基體和洋麻纖維，洋麻纖維分散在聚乳酸基體中。本發明的復合非織造布具有強度高的特點，復合板材具有彎曲強度高、尺寸穩定性好、對環境無污染、生產成本低的特點。
【專利說明】一種復合非織造布、復合板材及其生產方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種復合非織造布、復合板材及其生產方法。
【背景技術】
[0002]目前，利用自然界中資源最為豐富的天然植物纖維開發具有優良性能和價格便宜的復合材料，該研究已引起人們的高度重視。天然植物纖維具有價廉質輕、比強度和比剛度高等優良特性，特別是其屬于可再生資源，可自然降解材料，是其它增強材料所無法比擬的。比如現有汽車內飾件產品多采用化學合成材料，這種材料是不可再生的，加工后對環境也會造成一定的污染，而且制得板材產品的強度也得不到滿足。
[0003]如中國公開專利CN101812773公開了一種汽車內飾件復合材料及其生產方法，該專利采用聚乳酸纖維與天然纖維混合得到纖維網作為無紡布層，然后再進行后加工得到復合材料，因為只有一層或兩層以上的無紡布進行加工，所以得到的復合材料如果在高低溫的條件下，復合材料很容易會裂化或變形，也就是其彎曲強度和耐溫尺寸穩定性差。
[0004]又如中國公開專利CN1400092公開了一種樹脂成型部件的制造方法，該專利采用增強纖維和生物降解性樹脂制得的樹脂成型材料，這種樹脂成型材料在高溫環境中只能短時間的放置，而且該增強纖維是無機纖維，加工織造過程中能源消耗大、成本高，且不環保。

【發明內容】

[0005]本發明的目的在于提供一種強度高的復合非織造布。
[0006]本發明的另一目的在于提供一種強度高、高低溫條件下尺寸穩定性好、對環境無污染、生產成本低的復合板材及其生產方法。
[0007]本發明的技術解決方案如下:本發明的復合非織造布，該復合非織造布至少包括一個復合結構體，上述復合結構體包括織物層和非織造布層，所述構成復合結構體的非織造布層在織物層的一面或兩面，上述非織造布層中含有聚乳酸纖維和洋麻纖維。根據產品的需求，該復合非織造布包括一個復合結構體或兩個以上復合結構體。織物層的存在可以使非織造布層經緯向強度大大地提高，從而本發明的復合非織造布的強度高。
[0008]本發明的復合板材，該復合板材至少包括一層織物層和樹脂層，所述織物層存在于樹脂層的表面或中間，所述樹脂層中含有聚乳酸基體和洋麻纖維，洋麻纖維分散在聚乳酸基體中。上述樹脂層是由上述非織造布經熱壓加工后，非織造布層中的聚乳酸纖維被熔融，最終得到的。此時，非織造布層中的聚乳酸纖維變成聚乳酸基體，起著粘著劑的作用，麻纖維分散在聚乳酸基體中。上述得到的樹脂層與織物層結合形成復合板材。上述織物層的存在可提高板材在高低溫濕(120°C?_40°C )條件下的尺寸穩定性，尤其是高低溫(120°C?-40°C)環境相互轉換的情況下，仍能保持尺寸穩定性好。因此，本發明的復合板材可滿足特殊領域的要求，如汽車、建筑、工業用板材的性能要求。
[0009]本發明的復合板材，構成織物層的紗線為可降解性纖維素纖維紗線。上述可降解性纖維素纖維紗線可以為洋麻、黃麻、汗麻等各種麻纖維紗線，也可以為棉纖維紗線，還可以為天絲纖維等人造纖維紗線，由這些紗線構成的板材經過長時間的使用后，即使板材廢棄后在自然界中也能被微生物完全分解，不會對環境造成污染。由于洋麻纖維是幾種常見麻類纖維中力學性能最好的，且價格相對便宜，優選洋麻纖維紗線。
[0010]本發明的復合板材，構成織物層的紗線纖度為350?900dtex。如果構成織物層的紗線纖度小于350dtex，則織物的強度低，加熱成型后，起不到增強板材強度的作用；如果構成織物層的紗線纖度大于900dtex，則在針刺過程中，由于紗線較粗、密度較大、針較易刺入紗線表面，容易斷針。
[0011]本發明的復合板材，構成織物層的織物密度為30?100根/10cm。如果構成織物層的織物密度小于30根/10cm，增強效果不良；如果構成織物層的織物密度大于100根/10cm，由于織物密度較大，在板材加熱成型時，增強織物兩側的上下層非織造布粘結不良，易剝離。
[0012]本發明的復合板材，上述織物層重量占該復合板材總重量的5?25%。如果織物層重量占該復合板材總重量小于5%，起不到對復合板強度增強的作用；如果織物層重量占該復合板材總重量大于25%，增強織物兩側的上下層非織造布粘結不良，板材易剝離。
[0013]本發明的復合板材，構成上述織物層的織物為機織物或針織物。從織物的尺寸穩定性和強度來考慮，優選機織物；從織物不宜脫散，不卷邊方面等考慮，針織物中優選為經編織物。
[0014]本發明的復合板材，復合板材的初期彎曲強度大于60MPa。如果單純使用聚乳酸纖維和洋麻纖維制得的板材，則板材成型后初期彎曲強度小于60MPa。若板材初期彎曲強度小于60Mpa，則不能滿足某些領域對板材高性能的要求，如汽車部件在長期使用過程中重負荷對板材造成的作用，板材容易產生疲勞、破壞。
[0015]本發明的復合板材的生產方法，包括如下步驟:
Cl)非織造布層的制備:采用20?60重量％聚乳酸纖維與80?40重量％洋麻纖維進行混合、梳理、鋪網、針刺加工而成的纖維網層作為非織造布層；
(2)織物層的制備:采用纖度為350?900dtex的可降解性纖維素纖維紗線織造成密度為30?100根/IOcm的織物作為織物層；
(3)復合結構體的制備:將所述非織造布層、織物層、非織造布層按重量比為O?47.5:5?25:27.5?95依次疊合，然后再進行針刺加工得到一個復合結構體；
(4)復合非織造布的制備:將一個復合結構體作為復合非織造布或將兩個以上復合結構體疊合后作為復合非織造布；
(5)復合板材的制備:將制得的復合非織造布在加熱溫度為170?230°C、壓力為
0.5?8MPa、時間為2?15分鐘條件下進行熱壓成型,最后制得復合板材。
[0016]在步驟(I)中聚乳酸纖維的含量為20?60重量％，洋麻纖維的含量為80?40重量％，如果聚乳酸纖維的含量低于20%，作為粘結劑的聚乳酸含量減少，就會造成天然纖維之間粘結性能不良，板材成型性不良；如果聚乳酸纖維的含量高于60重量％，聚乳酸纖維的含量增大，一方面，洋麻纖維量相應減少，纖維間的絡合性差，另一方面，原料成本上升。該聚乳酸纖維的強度為4.0?6.5cN / dtex、長度為4.5?8.0cm，洋麻纖維的強度為2.5?
5.5cN / dtex、斷裂伸長率為1.5?6.8%、長度為6.5?15.0cm。
[0017]在步驟(3)中非織造布層、織物層、非織造布層的重量比為O?47.5:5?25:27.5~95，織物層上下的非織造布層的克重差異化，可以在優化加工性能的同時，提高非織造布板材的綜合性能，非織造布層、織物層、非織造布層的重量比優選25~47.5:5~25:27.5 ~70。
[0018]在步驟(4)中復合非織造布可以由一個復合結構體構成，也可以由兩個以上的復合結構體構成，根據不同用途領域對板材厚度、密度及強度的需求進行調整。
[0019]在步驟(5)中將制得的復合非織造布在加熱溫度為170~230°C、壓力為0.5~8MPa、時間為2~15分鐘條件下進行熱壓成型，如果加熱溫度高于230°C、加熱時間長于15分鐘的話，洋麻纖維容易變色受損；如果加熱溫度低于170°C、加熱時間短于2分鐘的話，聚乳酸纖維不能軟化熔融或軟化熔融不充分，對洋麻纖維的粘著效果不良，如果熱壓壓力低于0.5MPa的話，板材成型性不好，影響成型的質量和板材的物性；如果熱壓壓力高于8MPa的話，由于壓力高，可能導致制得的板材變形。本發明的復合板材中至少包括一層織物層和樹脂層，所述織物層存在于樹脂層的表面或中間。
[0020]本發明的復合板材的生產方法，上述在步驟(1)非織造布層的制備過程中還可以添加功能性助劑。所述功能性助劑為阻燃劑、增光劑或抗菌劑。
[0021]通過上述方法制得的復合板材，根據不同的用途及其形狀需要，可以再連續進行立體模壓加工成型，滿足汽車，建筑，工業等多種用途領域的需要。
[0022]本發明的復合板材采用天然植物由來的纖維作為原料，滿足現時低碳環保的要求；同時該復合板材具有較高的初期彎曲強度、耐沖擊性的特點，在外部高低溫濕環境及高低溫相互轉換環境下，尺寸穩定性好，而且對環境無污染、生產成本低。
【具體實施方式】
[0023]通過以下實施例，對本發明作進一步說明。但本發明的保護范圍并不限于實施例，實施例中的各物性參數由下面方法測定。
[0024]【天然纖維的強度、斷裂伸長率】
采用束纖維強度測試方法:將7.5cm長度的天然纖維集束，得到重量為450mg的束纖維，將束纖維在拉伸試驗機上面進行拉伸，測試其斷裂強力和伸度，然后再換算成斷裂強度和斷裂伸長率。拉伸距離為100mm，夾具移動速度為IOOmm/分鐘。
[0025]【聚乳酸纖維的強度】
根據JIS L1015 8.7.1法測定。
[0026]【初期彎曲強度】
根據三點彎曲試驗，樣品尺寸:50mmX 150mm,夾具移動速度:50mm/min,支點間距離:IOOmm進行測試。彎曲強度of按照下面公式進行計算得出:σ f= 3PL/2bh2
式中:σ f:彎曲強度(MPa);
P:施加的壓力(N)；
L:跨度(mm)；
b:樣品寬度(mm)；
h:樣品厚度(mm)。
[0027] 實施例1
(O非織造布層的制備:將強度為4.6cN/dtex、長度為5.1cm的聚乳酸纖維與強度為3.2cN/dtex、斷裂伸長率為6.5%、長度為8.5cm的洋麻纖維以重量比為30:70進行混合，將混合后的纖維投入開松機內開松，然后送入棉箱進行梳棉，將梳理后的纖維送入鋪網機中交叉鋪網，將鋪好的網折疊后送入針刺機中，使用針型號為36#，以針刺密度為30根/cm2進行針刺，得到纖維網作為非織造布層，可根據需要調整機器速度，制得不同克重的非織造布層；
(2)織物層的制備:將纖度為835dtex的洋麻紗線織造成經緯密度為60根/IOcm的洋麻機織物作為織物層；
(3)復合結構體的制備:將上述制得的非織造布層、織物層、非織造布層按重量比為40:10:50依次疊合，然后進行2道針刺加固，針型號分別為40#、42#，針刺密度分別為50根/cm2、50根/cm2,最后制得一個復合結構體；
(4)復合非織造布的制備:將上述制得的一個復合結構體作為復合非織造布；
(5)復合板材的制備:將上述制得的復合非織造布在加熱溫度為220°C、壓力為4MPa、時間為3分鐘下進行熱壓成型，最后制得本發明的復合板材，該復合板材中包括一層織物層和夾包著織物層的樹脂層，該復合板材的各物性參見下表I。
[0028]實施例2
(O非織造布的制備:將強度為4.6cN/dtex、長度為7.6cm的聚乳酸纖維與強度為3.lcN/dtex、斷裂伸長率5.9%、長度為7.5cm的洋麻纖維以重量比為50:50進行混合，將混合后的纖維投入開松機內開松，然后送入棉箱進行梳棉，將梳理后的纖維送入鋪網機中交叉鋪網，將鋪好的網折疊后送入針刺機中，使用針型號為36#，以針刺密度為30根/cm2進行針刺成氈，得到纖維網作為非織造布層；可根據需要調整機器速度，制得不同克重的非織造布層;
(2)織物層的制備:將纖度為580dtex的棉紗線織造成經緯密度為88根/IOcm的棉機織物作為織物層；
(3)復合結構體的制備:將上述制得的非織造布層、織物層、非織造布層按重量比為35:12:53依次疊合，然后進行2道針刺加固方式，針型號分別為38#、40#，針刺密度分別為45根/cm2、45根/cm2,最后制得一個復合結構體；
(4)復合非織造布的制備:將上述制得的一個復合結構體作為復合非織造布；
(5)復合板材的制備:將上述制得的復合非織造布在加熱溫度為220°C、壓力為4MPa、時間為3分鐘下進行熱壓成型，最后制得本發明的復合板材，該復合板材中包括一層織物層和夾包著織物層的樹脂層，該復合板材的各物性參見下表I。
[0029]實施例3
(O非織造布層的制備:將強度為5.2cN/dtex、長度為5.1cm聚乳酸纖維與強度為3.3cN/dtex、斷裂伸長率為6.0%、長度為12.0cm的洋麻纖維以重量比為30:70進行混合，將混合后的纖維投入開松機內開松，然后送入棉箱進行梳棉，將梳理后的纖維送入鋪網機中交叉鋪網，將鋪好的網折疊后送入針刺機中，使用針型號為36#，以針刺密度為30根/cm2進行針刺成氈，得到纖維網作為非織造布層；可根據需要調整機器速度，制得不同克重的非織造布層； (2)織物層的制備:將纖度為485dtex的天絲紗線織造成經緯密度為92根/IOcm的天絲機織物作為織物層；
(3)復合結構體的制備:將上述制得的非織造布層、織物層、非織造布層按重量比為46:8:46依次疊合，然后進行2道加固方式，針型號分別為40#、42#，針刺密度分別為45根/cm2>45根/cm2,最后制得一個復合結構體；
(4)復合非織造布的制備:將上述制得的一個復合結構體作為復合非織造布；
(5)復合板材的制備:將上述制得的復合非織造布在加熱溫度為220°C、壓力為4MPa、時間為3分鐘下進行熱壓成型，最后制得本發明的復合板材，該復合板材中包括一層織物層和夾包著織物層的樹脂層，該復合板材的各物性參見下表I。
[0030]實施例4
(O非織造布層的制備:將強度為4.6cN/dtex、長度為5.1cm聚乳酸纖維與強度為3.2cN/dtex、斷裂伸長率為6.5%、長度為8.5cm的洋麻纖維以重量比為30:70進行混合，將混合后的纖維投入開松機內開松，然后送入棉箱進行梳棉，將梳理后的纖維送入鋪網機中交叉鋪網，將鋪好的網折疊后送入針刺機中，使用針型號為36#，以針刺密度為30根/cm2進行針刺成氈，得到纖維網作為非織造布層；可根據需要制得不同克重的非織造布層；
(2)織物層的制備:將纖度為835dtex的洋麻紗線織造成經緯密度為60根/IOcm的洋麻機織物作為織物層；
(3)復合結構體的制備:將上述制得的非織造布層、織物層、非織造布層按重量比為40:15:45依次疊合，然后進行2道針刺加固，針型號分別為40#、42#，針刺密度分別為50根/cm2、50根/cm2,最后制得一個復合結構體；
(4)復合非織造布的制備:將上述制得的復合結構體與實施例1中制得的一個復合結構體進行疊合后的作為復合非織造布；
(5)復合板材的制備:將上述制得的復合非織造布在加熱溫度為230°C、壓力為5MPa、時間為5分鐘下進行熱壓成型，最后制得本發明的復合板材，該復合板材中包括兩層織物層和夾包著織物層的樹脂層，該復合板材的各物性參見下表I。
[0031]實施例5
(O非織造布層的制備:將強度為4.6cN/dtex、長度為5.1cm的聚乳酸纖維與強度為3.2cN/dtex、斷裂伸長率為6.5%、長度為8.5cm的洋麻纖維以重量比為30:70進行混合，將混合后的纖維投入開松機內開松，然后送入棉箱進行梳棉，將梳理后的纖維送入鋪網機中交叉鋪網，將鋪好的網折疊后送入針刺機中，使用針型號為36#，以針刺密度為30根/cm2進行針刺，得到纖維網作為非織造布層，可根據需要調整機器速度，制得不同克重的非織造布層；
(2)織物層的制備:將纖度為835dtex的洋麻紗線織造成經緯密度為60根/IOcm的洋麻機織物作為織物層；
(3)復合結構體的制備:將上述制得的非織造布層、織物層、非織造布層按重量比為0:10:90依次疊合，然后進行2道針刺加固，針型號分別為40#、42#，針刺密度分別為50根/cm2、50根/cm2,最后制得一個復合結構體；
(4)復合非織造布的制備:將上述制得的一個復合結構體作為復合非織造布；
(5)復合板材的制備:將上述制得的復合非織造布在加熱溫度為220°C、壓力為4MPa、時間為3分鐘下進行熱壓成型，最后制得本發明的復合板材，該復合板材中包括一層織物層和樹脂層，且織物層在樹脂層的表面，該復合板材的各物性參見下表I。
[0032]比較例I
(O非織造布層的制備:將強度為4.6cN/dtex、長度為5.1cm聚乳酸纖維與強度為
3.2cN/dtex、斷裂伸長率為6.5%、長度為8.5cm的洋麻纖維以重量比為30:70進行混合，將混合后的纖維投入開松機內開松，然后送入棉箱進行梳棉，將梳理后的纖維送入鋪網機中交叉鋪網，將鋪好的網折疊后送入針刺機中以針刺密度為30根/cm2進行針刺成氈，得到纖維網作為非織造布層；可根據需要，調整機器速度制得不同克重的非織造布層；
(2)織物層的制備:將纖度為835dtex的洋麻紗線織造成經緯密度為102根/IOcm的洋麻機織物作為織物層；
(3)復合結構體的制備:將上述制得的非織造布層、織物層、非織造布層按重量比為32:30:38依次疊合，然后進行2道針刺加固方式，針型號分別為42#、44#，針刺密度分別為50根/cm2、50根/cm2,最后制得一個復合結構體；
(4)復合非織造布的制備:將上述制得的一個復合結構體作為復合非織造布；
(5)復合板材的制備:將上述制得的復合非織造布在加熱溫度為220°C、壓力為5MPa、時間為3分鐘下進行熱壓成型，最后制得復合板材，該復合板材的各物性參見下表I。
[0033]比較例2
(O非織造布層的制備:將強度為4.6cN/dtex、長度為7.6cm聚乳酸纖維與強度為
3.lcN/dtex、斷裂伸長率5.9%、長度為7.5cm的棉纖維以重量比為50:50進行混合，將混合后的纖維投入開松機內開松，然后送入棉箱進行梳棉，將梳理后的纖維送入鋪網機中交叉鋪網，將鋪好的網折疊后送入針刺機中以針刺密度為30根/cm2進行針刺成氈，得到纖維網作為非織造布層；可根據需要調整機器速度，制得不同克重的非織造布層；
(2)織物層的制備:將纖度為320dtex的棉紗線織造成經緯密度為40根/IOcm的棉機織物作為織物層；
(3)復合結構體的制備:將上述制得的非織造布層、織物層、非織造布層按重量比為47:3:50依次疊合，然后進行2道針刺加固方式，針型號分別為38#、40#，針刺密度分別為45根/cm2、45根/cm2,最后制得一個復合結構體；
(4)復合非織造布的制備:將上述制得的一個復合結構體作為復合非織造布；
(5)復合板材的制備:將上述制得的復合非織造布加熱溫度為220°C、壓力為4MPa、時間為3分鐘下進行熱壓成型，最后制得復合板材，該復合板材的各物性參見下表I。
[0034]比較例3
將強度為4.6cN/dteX、長度為5.1cm聚乳酸纖維與強度為3.3cN/dteX、斷裂伸長率為
6.0%、長度為8.5cm的洋麻纖維以重量比為30:70進行混合，將混合后的纖維投入開松機內開松，然后送入棉箱進行梳棉，將梳理后的纖維送入鋪網機中交叉鋪網，將鋪好的網折疊后送入針刺機中以針刺密度為30根/cm2進行針刺成氈，針刺加工方式采用2道針刺加固方式，針型號分別為40#、42#，針刺密度分別為45根/cm2、45根/cm2，制得的纖維網為非織造布，然后在加熱溫度為220°C、壓力為4MPa、熱壓時間為2分鐘下進行熱壓成型，最后制得板材，該板材的各物性參見下表I。
[0035].
【權利要求】
1.一種復合非織造布，其特征在于:該復合非織造布至少包括一個復合結構體，所述復合結構體包括織物層和非織造布層，所述構成復合結構體的非織造布層在織物層的一面或兩面，所述非織造布層中含有聚乳酸纖維和洋麻纖維。
2.一種復合板材，其特征在于:該復合板材至少包括一層織物層和樹脂層，所述織物層存在于樹脂層的表面或中間，所述樹脂層中含有聚乳酸基體和洋麻纖維，洋麻纖維分散在聚乳酸基體中。
3.根據權利要求2所述的復合板材，其特征在于:構成織物層的紗線為可降解性纖維素纖維紗線。
4.根據權利要求2或3所述的復合板材，其特征在于:構成織物層的紗線纖度為350?900dtex。
5.根據權利要求2或3所述的復合板材，其特征在于:構成織物層的織物經緯密度為30 ?100 根 /10cm。
6.根據權利要求2或3所述的復合板材，其特征在于:所述織物層重量占該復合板材總重量的5?25%。
7.根據權利要求2或3所述的復合板材，其特征在于:該復合板材的初期彎曲強度大于 60MPa。
8.—種權利要求2所述的復合板材的生產方法，其特征在于:包括如下步驟: Cl)非織造布層的制備:采用20?60重量％聚乳酸纖維與80?40重量％洋麻纖維進行混合、梳理、鋪網、針刺加工而成的纖維網層作為非織造布層； (2)織物層的制備:采用纖度為350?900dtex的可降解性纖維素纖維紗線織造成經緯密度為30?100根/IOcm的織物作為織物層； (3)復合結構體的制備:將所述非織造布層、織物層、非織造布層按重量比為O?47.5:5?25:27.5?95依次疊合，然后再進行針刺加工得到一個復合結構體； (4)復合非織造布的制備:將一個復合結構體作為復合非織造布或將兩個以上復合結構體疊合后作為復合非織造布； (5)復合板材的制備:將制得的復合非織造布在加熱溫度為170?230°C、壓力為0.5?8MPa、時間為2?15分鐘條件下進行熱壓成型,最后制得復合板材。
【文檔編號】B32B37/08GK103538311SQ201210236284
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2012年7月10日 優先權日:2012年7月10日
【發明者】楊麗麗, 高冬燕 申請人:東麗纖維研究所（中國）有限公司