本發(fā)明涉及至少部分地由非織造復(fù)合材料制成的復(fù)合板。
另外，本發(fā)明涉及用于制造至少部分地由非織造復(fù)合材料層制成的復(fù)合板的方法。
背景技術(shù)：
如通常所知道的，纖維板、特別是中密度纖維板(mdf)大量用作建筑面板和用于家具行業(yè)。對(duì)于會(huì)是可見的部件，通常將單層木材膠合到纖維板上以為其提供常規(guī)木材的外觀。另外，纖維板還用于例如工業(yè)、如汽車工業(yè)，以創(chuàng)建自由形式的形狀，如儀表盤、后置物架和門內(nèi)殼。然后通常用皮、箔或纖維覆蓋這些部件。
盡管多年來已經(jīng)通過使用再生紙、竹子、碳纖維和聚合物、林木刨花、鋸木廠邊料等大大改善了例如mdf的環(huán)境影響，行業(yè)一貫地遠(yuǎn)離基于木材的結(jié)構(gòu)件和面板。
因此，已經(jīng)進(jìn)行許多嘗試來開發(fā)基于替代材料的復(fù)合板。
一個(gè)實(shí)例是us2006111003，其描述了由與織造纖維層如玻璃纖維交替的非織造纖維材料層制成的硬質(zhì)板，所述非織造纖維材料層使用天然纖維、塑料纖維和雙組份纖維。
所述技術(shù)的一個(gè)明顯的缺點(diǎn)是，為了獲得具有充足多向強(qiáng)度的復(fù)合板，需要非織造層和織造層的復(fù)雜結(jié)構(gòu)。
考慮到以上內(nèi)容，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供對(duì)于常規(guī)使用不需要復(fù)雜層結(jié)構(gòu)以實(shí)現(xiàn)充足(雙向)強(qiáng)度的復(fù)合板。
本發(fā)明的另一目的是提供具有適合于在重型應(yīng)用中使用的特性的復(fù)合板?？箾_擊強(qiáng)度、膨脹、耐熱性、阻熱性、尺寸穩(wěn)定性可以至少與常規(guī)的纖維板或復(fù)合板相當(dāng)，或者相對(duì)于常規(guī)的纖維板或復(fù)合板得到改善。
在本發(fā)明的另一目的中，提供具有與mdf或hdf板相當(dāng)或者比mdf或hdf板高的抗沖擊強(qiáng)度和負(fù)載阻抗結(jié)合低得多的重量的復(fù)合板。
本發(fā)明的另一目的是提供由可再生材料和/或再生材料制成的復(fù)合板。
另外，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供改善的用于制造復(fù)合板的方法，其使得能夠使用再生材料和可再生材料。
另外，本發(fā)明提供一種方法，其使得能夠在耐用的和尺寸穩(wěn)定的復(fù)合板的制造中使用多孔的、吸水的、粘彈性原料作為基礎(chǔ)材料。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明涉及至少部分地由非織造復(fù)合材料制成的復(fù)合板，所述非織造復(fù)合材料包含：
-散開的天然纖維和/或玻璃纖維，
-塑料纖維，和
-0至50重量％的熱固化劑。
此外，本發(fā)明還涉及該復(fù)合板在其中使用顆粒板(pb)、中密度纖維板和高密度纖維板(mdf&hdf)、定向刨花板(osb)、單板層積材(lvl)、膠合板(plw)和相關(guān)材料的全部應(yīng)用中，以及在墻板、分隔板、隔離板、層壓材料、地板特別是層壓地板、瓦、家具和相關(guān)應(yīng)用中的用途。
另外，本發(fā)明涉及用于制造復(fù)合板的方法，其包括將散開的天然纖維和/或玻璃纖維與塑料纖維和0至50重量％的熱固化劑混合，并使所述混合物熱成形為非織造復(fù)合材料層。
具體實(shí)施方式
在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，提供至少部分地由非織造復(fù)合材料制成的復(fù)合板，所述非織造復(fù)合材料包含：
-散開的天然纖維和/或玻璃纖維，
-塑料纖維，和
-0至50重量％的熱固化劑。
在本發(fā)明的情況下，通過麻纖維打開機(jī)或處理機(jī)處理天然原料如黃麻、大麻、椰殼等使其散開至纖維階段。散開的天然纖維也被稱為麻纖維，并且可以是最多幾厘米長。散開的天然纖維可以包括任何天然纖維，例如黃麻纖維、亞麻纖維、大麻纖維、劍麻纖維、椰殼纖維、或竹纖維、或動(dòng)物纖維。
可替代地，或與散開的天然纖維組合，還可以使用玻璃纖維。
由于其性能和可用性，在根據(jù)本發(fā)明的復(fù)合板中使用的最重要類型的天然纖維是亞麻纖維、大麻纖維、黃麻纖維、椰殼纖維和劍麻纖維。使用黃麻纖維具有許多優(yōu)點(diǎn)。首先，由于其是麻纖維，其具有像木頭一樣的特性。黃麻纖維具有高特種性能、低密度、對(duì)加工設(shè)備較少的磨損行為、良好的尺寸穩(wěn)定性和無害性。纖維具有高長徑比、高強(qiáng)度重量比，并具有良好的隔離性能。黃麻纖維是低成本的生態(tài)友好的產(chǎn)品，并且大量可用，易于運(yùn)輸。
在本發(fā)明的情況下，塑料纖維可以是新制備的纖維，或者可以來源于任何類型的廢物或再生塑料纖維片材料，如紡織品、布、地毯、衣服或大袋子(即柔性中等散貨集裝袋(fibc))。在再生塑料纖維的情況下，可以通過使織造或非織造的再生塑料纖維材料散開或?qū)⑵渌洪_，然后任選地梳理來獲得再生塑料纖維。塑料纖維材料可以是在生產(chǎn)塑料纖維材料中使用的任何類型的塑料，織造的或非織造的，例如聚丙烯纖維、聚乙烯基纖維、聚乙烯纖維、聚酯纖維等。
在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，提供復(fù)合板，其包含至少40重量％、至少50重量％、或至少60重量％、或至少80重量％、或至少90重量％的散開的天然纖維和/或玻璃纖維。
在根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方案中，提供復(fù)合板，其包含低于60重量％、或低于50重量％、或低于40重量％、或低于20重量％、或低于10重量％、或低于5重量％的塑料纖維。
不受任何理論束縛，認(rèn)為使用如上所述的散開的纖維得到具有嵌入到塑料和熱固化劑基質(zhì)中的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的非織造復(fù)合材料，提供適合于在重型應(yīng)用中使用的根據(jù)本發(fā)明的復(fù)合板。抗沖擊強(qiáng)度、膨脹、耐熱性、阻熱性、尺寸穩(wěn)定性可以至少與常規(guī)的纖維板或復(fù)合板相當(dāng)，或者相對(duì)于常規(guī)的纖維板或復(fù)合板得到改善。
另外，抗沖擊強(qiáng)度和負(fù)載阻抗可以與常規(guī)使用的mdf或hdf板的特性相當(dāng)，或者高于常規(guī)使用的mdf或hdf板的特性，結(jié)合低得多的重量。例如，許多家具應(yīng)用中需要的典型的650kg/m3的中密度纖維板可以被根據(jù)本發(fā)明的密度低于550kg/m3、或低于450kg/m3、、或甚至低于400kg/m3、甚至是約350kg/m3的復(fù)合板替換。
另一個(gè)益處是該復(fù)合板由可再生材料和/或再生材料制成。
根據(jù)本發(fā)明使用的熱固化劑可以是使得能夠與散開的天然纖維和/或玻璃纖維和塑料纖維的混合物混合的任何類型的熱固化劑材料。這種熱固化劑可以是粉末形式或液體形式的，例如聚酯類粉末，或環(huán)氧樹脂類粉末或液體，或甲醛類粉末或液體，或聚氨酯液體樹脂，或水玻璃類黏結(jié)劑，如wo2013079635中描述的，其通過引用并入本文，或生物黏結(jié)劑，包括天然和/或合成的生物物質(zhì)、其綴合物、或衍生物，包括其聚合物。一個(gè)實(shí)例可以是多糖類的黏合劑。
使用熱固化劑可以導(dǎo)致強(qiáng)化塑料纖維基體，并可以改善甚至更耐用和剛性的非織造復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的形成。
根據(jù)本發(fā)明的復(fù)合板可以包含低于50重量％、或低于25重量％、或低于20重量％、或低于10重量％、或低于5重量％的所述熱固化劑。
在本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施方案中，復(fù)合板可以包含40重量％至90重量％的散開的天然纖維和/或玻璃纖維、40重量％至5重量％的塑料纖維和40重量％至5重量％的熱固化劑。
在本發(fā)明的另一具體實(shí)施方案中，復(fù)合板可以包含50重量％至75重量％的散開的天然纖維和/或玻璃纖維、10重量％至40重量％的塑料纖維和10重量％至40重量％的熱固化劑。
在本發(fā)明的另一具體實(shí)施方案中，復(fù)合板可以包含50重量％至75重量％的散開的天然纖維和/或玻璃纖維、15重量％至40重量％的塑料纖維和10重量％至30重量％的熱固化劑。
另外，本發(fā)明的復(fù)合板還可以包含雙組份纖維，優(yōu)選低于25重量％、或低于20重量％、或低于10重量％、或低于5重量％。
雙組份纖維是通過以下步驟由兩種不同的聚合物制造的：從一個(gè)噴絲頭中以同時(shí)的過程紡絲并將兩種不同的聚合物結(jié)合到一起，生成例如具有聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯中心和聚丙烯外層的纖維。
在本發(fā)明的情況下，雙組份纖維可以由用于外層的熔融點(diǎn)為至少80℃、或至少110℃和用于中心層的熔融點(diǎn)為至少140℃、或至少160℃的兩種組分制成。
不受任何理論束縛，認(rèn)為因?yàn)橹行睦w維由于其高熔融點(diǎn)而在加工中保持未改變并與散開的天然纖維和/或玻璃纖維混合，而外層變?yōu)樗芰匣w的部分，所以可以獲得更強(qiáng)且剛性的結(jié)構(gòu)。
另外，根據(jù)本發(fā)明的復(fù)合板可以至少部分地由非織造復(fù)合材料板制成，所述非織造復(fù)合材料板由單層熱成形和壓制的非織造復(fù)合材料制成，或者由壓制到彼此上的多層熱成形非織造復(fù)合材料層制成。
可替代地，在多層非織造復(fù)合材料層內(nèi)，幾個(gè)單層可以與替代材料的層交替。
根據(jù)本發(fā)明的復(fù)合板可以在一側(cè)或更多側(cè)具有處理用于直接涂裝或裝飾印刷的外層。
另外，根據(jù)本發(fā)明的復(fù)合板可以在一側(cè)或更多側(cè)包括一個(gè)或更多個(gè)精飾層，例如適合于直接印刷的預(yù)印刷層，和/或印刷裝飾層，和/或一個(gè)或更多個(gè)漆層或涂料層。
根據(jù)本發(fā)明的復(fù)合板可以在其中使用顆粒板(pb)、中密度纖維板和高密度纖維板(mdf&hdf)、定向刨花板(osb)、單板層積材(lvl)、膠合板(plw)和相關(guān)材料的全部應(yīng)用中，以及在墻板、分隔板、隔離板、層壓材料、地板特別是層壓地板、瓦、家具和相關(guān)應(yīng)用中使用。
另外，本發(fā)明提供用于制造復(fù)合板的方法，其包括將散開的天然纖維和/或玻璃纖維與塑料纖維和0至50重量％的熱固化劑混合，并使所述混合物熱成形為非織造復(fù)合材料層。
在本發(fā)明的情況下，熱成形可以是適合于復(fù)合板形成的任何形式的熱成形(例如熱黏合、熱壓、模制、真空模塑等)，并可以包括具有在熱成形過程中將復(fù)合材料混合物的中心內(nèi)的溫度充分升高的能力的任何類型的加熱，例如蒸汽加熱或蒸汽注入加熱或微波加熱。
熱成形過程中復(fù)合材料混合物中心內(nèi)的溫度可以是至少100℃，或至少120℃，或至少140℃。
根據(jù)本發(fā)明的方法可以包括將40重量％至90重量％的散開的天然纖維和/或玻璃纖維和10重量％至60重量％的塑料纖維混合。
盡管天然纖維如黃麻纖維等是多孔的、吸水的、粘彈性材料，根據(jù)本發(fā)明的方法實(shí)現(xiàn)了在耐用和可重復(fù)使用的復(fù)合板的制造中使用其作用基礎(chǔ)材料。
塑料纖維可以具有至少100℃、或至少120℃、或甚至至少140℃的熔融點(diǎn)，使得在熱成形期間，散開的天然纖維(或玻璃纖維)變得充分地嵌入到塑料和熱固化劑熔體內(nèi)。
在本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施方案中，可以將40重量％至90重量％的散開的天然纖維和/或玻璃纖維、40重量％至5重量％的塑料纖維和40重量％至5重量％的熱固化劑混合。
在本發(fā)明的另一具體實(shí)施方案中，可以將50重量％至75重量％的散開的天然纖維和/或玻璃纖維、10重量％至40重量％的塑料纖維和10重量％至40重量％的熱固化劑混合。
天然或玻璃纖維和塑料纖維可以通過適合于混合纖維的任何常規(guī)技術(shù)，如氣流成網(wǎng)、針刺法、梳理、濕法成網(wǎng)、水刺法或其組合來混配。例如，可以使用針刺法，其為其中通過數(shù)干個(gè)有倒鉤的制氈針重復(fù)地進(jìn)入和拉出纖維混合物來實(shí)現(xiàn)機(jī)械連鎖或纏繞的技術(shù)。
散開的天然纖維和/或玻璃纖維和/或塑料纖維可以不切碎、切割、縮絨、或通過以與散開的天然纖維長度或原始塑料纖維長度相比降低纖維長度為目的的任何其他技術(shù)進(jìn)行處理。
散開的天然纖維長度可以是至少0.5cm或至少0.7cm，其中至少50為至少1cm或至少2cm，以獲得預(yù)期的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。優(yōu)選地，纖維長度為至少1.2cm，或優(yōu)選至少1.5cm，或甚至更優(yōu)選至少4cm。
可以通過任何類型的用于將粉末混合到纖維混合物中的常規(guī)技術(shù)，例如通過將其氣吹或涂到纖維層上，來將熱固化劑與散開的天然纖維和/或玻璃纖維和塑料纖維混合?？商娲兀谝后w熱固化劑的情況下，可以使用噴霧或浸入，例如可以將針刺的材料層浸入到液體熱固化劑浴中。
在熱成形之后，可以對(duì)非織造復(fù)合材料層進(jìn)行冷壓，由此形成單層非織造復(fù)合材料板。冷壓可以具有使非織造復(fù)合材料板松弛以降低破損風(fēng)險(xiǎn)的優(yōu)點(diǎn)。
可替代地，熱成形的步驟可以包括直接將非織造復(fù)合材料層熱壓成單層非織造復(fù)合材料板。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，用于制造復(fù)合板的方法還可以包括將雙組份纖維混合到纖維混合物內(nèi)。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，提供用于制造復(fù)合板的方法，其包括使多個(gè)非織造復(fù)合材料層熱成形，并通過壓制、真空成形、膠合或焊接使其連接，由此形成多層非織造復(fù)合材料板。
根據(jù)本發(fā)明的用于制造復(fù)合板的方法還可以包括在非織造復(fù)合板材料的一側(cè)或更多側(cè)上的精飾處理，例如預(yù)印刷處理(即準(zhǔn)備板表面用于直接(數(shù)字)印刷)、和/或裝飾印刷步驟(即仿木印刷)、或涂層、涂裝、上蠟等。
可替代地，這種方法還可以包括提供一個(gè)或更多個(gè)精飾層，并將所述一個(gè)或更多個(gè)精飾層壓制到非織造復(fù)合板材料的一側(cè)或更多側(cè)上。這種精飾層可以是例如適合于直接(數(shù)字)印刷的預(yù)印刷層，和/或印刷的裝飾層，和/或一個(gè)或更多個(gè)漆層或涂料層。
根據(jù)本發(fā)明的復(fù)合板還可以以所有類型的鋸、切、釘、膠合、磨制、拋光或涂裝操作進(jìn)行加工。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，提供一種具體的用于制造復(fù)合板的方法，其包括：
-將散開的天然纖維和/或玻璃纖維、塑料纖維和熱固化劑粉末混合，
-在預(yù)熱模具中預(yù)熱混合物，
-將預(yù)熱的纖維層轉(zhuǎn)移到蒸汽注入爐中，由此形成非織造復(fù)合材料層，
-對(duì)非織造復(fù)合材料層進(jìn)行冷壓，
-將幾個(gè)非織造復(fù)合材料層壓制到彼此上，由此形成多層非織造復(fù)合板。
在本發(fā)明的另一實(shí)施方案中，提供一種替代的用于制造復(fù)合板的方法，其包括：
-通過氣流成網(wǎng)、針刺法、梳理、濕法成網(wǎng)、水刺法或其組合將散開的天然纖維和/或玻璃纖維和塑料纖維混合，得到臨時(shí)的非織造復(fù)合纖維墊，
-將熱固化劑液體灑到該復(fù)合纖維墊上，或者將該墊浸入到熱固化劑液體浴中，
-將浸入的墊熱壓成非織造復(fù)合材料層，
-將幾個(gè)非織造復(fù)合材料層壓制到彼此上，由此形成多層非織造復(fù)合板。