一种织物增强热塑性复合材料板的制作方法
【专利摘要】本实用新型属于材料【技术领域】，涉及织物增强箱体材料技术，采用热塑性材料作为板材主体，以纤维织物对热塑性板材进行增强。本实用新型涉及的织物增强热塑性复合材料板，由透明层（1）、织物增强层（2）和结构层（3）组成的复合结构，织物增强层（2）不超过总厚度的50%，采用多层共挤出工艺，用带有分层结构设计的模头挤出附着粘合层的热塑性熔体坯和织物，热压复合，冷压定型得到。该板材可设计性强，质量轻，具有良好的强度和耐压性能，同时具有防刺、防割能力和良好的装饰性，适用于结构板材，特别适用于箱体材料，尤其是高端箱包的箱体材料。成型工艺简单、易于控制，实现多层复合一次成型，效率高，产品质量一致性好。
【专利说明】一种织物增强热塑性复合材料板
【技术领域】
[0001]本实用新型属于材料【技术领域】，涉及织物增强箱体材料技术，特别涉及箱包用织物增强材料技术，同时涉及多层复合共挤出技术。
【背景技术】
[0002]目前，对于近来流行的硬质或半硬质箱包，箱体材料主体为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、高抗冲聚苯乙烯、聚碳酸酯材料等，直接加工成型箱体材料；改性材料或合金材料为改性热塑性塑料板材用织物增强的箱体用热塑性塑料板材未见报道。
[0003]通用的硬质或半硬质箱包采用印刷或贴膜方式进行外观装饰，装饰层易磨损，影响使用外观，从而影响箱包的有效使用寿命。
【发明内容】
[0004]本实用新型旨在提供一种高强、质轻的织物增强热塑性复合材料箱包板材，同时提供该板材的加工方法。
[0005]本实用新型的目的是这样实现的:采用热塑性材料作为板材主体，以纤维织物对热塑性板材进行增强，实现轻质、高强的目的；通过织物层结构和复合结构设计，同时采用透明面层材料，在满足良好功能特性的同时，实现对装饰层的有效保护。采用多层粘接复合、挤出涂布复合和共挤出工艺实现板材的加工。
[0006]本实用新型涉及的织物增强热塑性复合材料板，由透明层和结构层组成的复合结构，其特征在于:所述透明层I和树脂层3之间有织物增强层2，并复合为一体，厚度介于1.5mm?4mm之间，织物增强层2的厚度不超过总厚度的50%，结构如附图1、2、3所示。
[0007]本实用新型涉及的织物增强热塑性复合材料板，由透明层和结构层组成的复合结构，其特征在于:所述织物增强层的织物层数不超过5层，各层织物材质彼此独立。
[0008]本实用新型涉及的织物增强热塑性复合材料板，由透明层和结构层组成的复合结构，其特征在于:所述织物的单层面密度介于170g/nT303g/ m2之间。
[0009]本实用新型涉及的织物增强热塑性复合材料板，由透明层和结构层组成的复合结构，其特征在于:所述织物选自帆布、碳纤维织物、玻璃纤维织物、芳纶织物中的一种，各层织物材质彼此独立。
[0010]本实用新型涉及的织物增强热塑性复合材料板，由透明层和结构层组成的复合结构，其特征在于:所述织物编织方式选自平纹、斜纹、缎纹、蓝纹中的一种，各层织物编织方式彼此独立。
[0011]本实用新型涉及的织物增强热塑性复合材料板，由透明层和结构层组成的复合结构，其特征在于:所述透明层厚度介于0.1mnT0.5mm之间，透光率不低于80%。
[0012]本实用新型涉及的织物增强热塑性复合材料板，由透明层和结构层组成的复合结构，其特征在于:所述透明层选自聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚甲基丙烯酸甲脂薄膜中的一种。
[0013]本实用新型涉及的织物增强热塑性复合材料板，由透明层和结构层组成的复合结构，其特征在于:织物增强层与透明层和树脂层间有热熔性粘结层。
[0014]本实用新型涉及的织物增强热塑性复合材料板，由透明层和结构层组成的复合结构，其特征在于:所述粘结层热熔材料选自乙烯-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-乙烯醇共聚物或马来酸酐、甲基丙烯酸缩水甘油酯改性乙烯聚合物、马来酸酐改性丁二烯-苯乙烯-丁二烯共聚物(SBS)中的一种或几种的混合物。
[0015]本实用新型涉及的织物增强热塑性复合材料板，由透明层和结构层组成的复合结构，其特征在于:所述树脂层用热塑性材料选自丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、聚丙烯(PP)、聚碳酸酯(PC)、尼龙(PA)、聚苯醚(PPO)中的任一种或几种的合金或其改性物。
[0016]本实用新型涉及的织物增强热塑性复合材料板可设计性强，质量轻，具有良好的强度和耐压性能，同时具有防刺、防割能力和良好的装饰性，适用于结构板材，特别适用于箱体材料，尤其是高端箱包的箱体材料。对同规格箱包，可显著减少材料用量，从而降低消耗，环境友好。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1本实用新型涉及的一种织物增强热塑性复合材料板复合结构示意图
[0018]图2本实用新型涉及的一种织物增强热塑性复合材料板复合结构示意图
[0019]图3本实用新型涉及的一种织物增强热塑性复合材料板复合结构示意图
[0020]图4本实用新型涉及的织物增强热塑性复合材料板的一种工艺装备布局示意图
[0021]图5本实用新型涉及的织物增强热塑性复合材料板的一种工艺装备布局示意图
[0022]图6本实用新型涉及的织物增强热塑性复合材料板的一种工艺装备布局示意图
[0023]其中，1-透明层，2-织物增强层，3-树脂层，4-粘结层，5、6、7-挤出机，8、9、10、11、12-热压棍,13-冷却输送棍,14-模头。
【具体实施方式】
[0024]下面对本实用新型的实施例进行详细说明:本实施例在以本实用新型为技术方案前提下实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护方案不限于下述的实施例。
[0025]实施例1
[0026]一种五层芳纶纤维织物增强的板材，结构如附图2所示，透明膜采用日本东丽聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜(HlO);热塑性树脂为马来酸酐接枝改性聚丙烯(PP-g-MAH，M200B)和熔体流动速率为2g/10min的均聚聚丙烯的共混改性体系，质量比为5: 95 ;粘结层采用美国杜邦的260乙烯-醋酸乙烯酯共聚物和甲基丙烯酸缩水甘油酯改性乙烯聚合物的混合体系，质量比为1:1 ;增强织物为单层厚度0.25mm，面密度205g/m2的芳纶纤维缎纹布，5层，幅宽0.6m,同幅宽EVA薄膜四层。
[0027]加工设备包括三台挤出机5、6、7，五组热压输送辊8、9、10、11、12和冷却输送辊组13，挤出机5为CTE50同向平行双螺杆挤出机，用于树脂层用热塑性材料塑化挤出，挤出机6、7为CTE35同向平行双螺杆挤出机，用于粘结层用热熔胶塑化挤出；所用热压输送辊直径500mm，辊长lm，其中，热压辊8表面硬度HRC55的光面辊，辊距1.4mm，用于织物增强层的预热、复合，热压辊9、10为表面硬度HRC62的镀铬辊，辊距2.4mm，用于织物与树脂层复合压实，热压辊11、12为镀铬抛光后硬度HRC62的镀铬辊，辊筒表面光洁度为Ra0.01(光洁度14级)，辊距2.6mm，用于目标箱体材料复合与压实，工艺装备布局如附图4所示，其中增强层2的压入位置与模头14相距40cm，挤出机7在距离热压辊10为40cm处进行涂布，同时铺覆透明膜I。
[0028]挤出机5、6配有采用页数双节流设计的衣架式模头14共挤出热塑性复合材料和热熔胶，得到附着粘合层的热塑性树脂层，调节模唇间隙，保持树脂层与粘结层厚度比为3:1，共用模缝间隙Imm;挤出机5工艺为I?10区温度设置为200°C、210°C、215°C，210°C，205 V，200 V，200 V，200 V，200 V，190 V，主喂料机频率1Hz ;挤出机6、7工艺温度设置为 140°C、150°C、160°C，160°C，165°C，165°C，165°C，170°C，165°C，160°C，喂料频率 4Hz ;挤出机7采用中心进料的狭缝式涂布机头，在织物表面挤出并涂布热熔胶，机头狭缝0.1mm ；热压输送辊辊筒线速度10m/min ;压辊8、9、10、11、12的温度分别为140°C、180°C、180°C、130°C 和 130。。。
[0029]芳纶纤维织物与EVA薄膜间隔铺设通过热压辊8复合，平行输送到模头14挤出的坯料表面；
[0030]压辊9、10复合压实，挤出机7在织物表面挤出并涂布热熔胶，铺覆透明膜，热压输送辊11、12压实；冷辊13定型、剪板得到厚度2.6mm的箱体材料。
[0031]该板材织物增强层厚度1.3mm,占板材总厚度的50%，拉伸强度136MPa，弯曲模量5.9GPa，悬臂梁缺口冲击强度27kJ/m2，较同厚度同材料体系的热塑性和透明膜双层材料的拉伸强度、弯曲模量、悬臂梁缺口冲击强度分别提高420%、227%和280%。同时具有防刺、防割功能性。
[0032]利用该板材为箱体材料，配备走轮、拉杆的20寸旅行箱包，按QB/T2155-2010中所提供的方法进行静压试验和跌落试验，承受重量可达42kg，较16kg的标准承重大幅提高。
[0033]实施例2
[0034]一种单层玻璃纤维织物增强的板材，结构如附图1所示，透明层采用沙伯基础创新塑料有限公司(原GE)的141R聚碳酸酯；树脂层采用沙伯基础创新塑料有限公司(原GE)的141R聚碳酸酯、台湾奇美实业股份有限公司的PA-757 ABS树脂、沈阳四维高聚物塑胶有限公司的SWJ-2A相容剂的共混体系，重量比为70:25:5 ;增强织物为单层厚度0.227mm,面密度303g/m2的E -GLASS无碱玻璃无捻粗纱方格布，单层，幅宽0.6m。
[0035]加工设备包括两台挤出机5、7，两组热压输送辊11、12和冷却输送辊组13，挤出机5为CTE50同向平行双螺杆挤出机，用于树脂层用热塑性材料塑化挤出，挤出机7为CTE35同向平行双螺杆挤出机，用于透明层树脂的塑化挤出；所用热压输送辊11、12为镀铬抛光后硬度HRC62的镀铬辊，辊筒表面光洁度为Ra0.0l (光洁度14级)，辊距1.5mm,直径500mm,辊长lm，用于目标箱体材料复合与压实，工艺装备布局如附图5所示，其中，挤出机7在距离模头结构层出口 50cm处涂覆透明层树脂。
[0036]挤出机5采用上端开口的平缝双层共挤出模头14共同挤出树脂层板材和织物增强层，调节模唇间隙，保持树脂层与织物层厚度比5:1，纤维织物与热塑性树脂熔体同时进入模头共挤出浸溃热塑性树脂的玻璃纤维增强热塑性复合材料板，挤出机温度设置为 240°C、250°C、255°C，255°C，255°C，25(rC，245°C，24(rC，24(rC，24(rC，喂料频率 12Hz ；挤出机7采用中心进料的狭缝式涂布机头，在织物表面挤出并涂布透明层树脂，工艺为温度设置为 240 V、250 V、260 V，260 V，265 V，265 V，265 V，270 V，265 V，260 V，喂料频率5Hz，机头狭缝0.2mm ;热压输送辊11、12辊筒线速度5m/min，温度分别为200°C、200°C。
[0037]玻璃纤维方格布铺设平整，经模头14的上端开口处进入模头，共挤出浸溃热塑性树脂的玻璃纤维增强热塑性复合材料板；
[0038]压辊11、12压实、输送，经冷辊13定型、剪板得到厚度1.5mm的箱体材料。
[0039]该板材织物增强层厚度0.227mm,占板材总厚度的15.1%，拉伸强度38.25MPa，弯曲模量1.6GPa，悬臂梁缺口冲击强度15kJ/m2，可采用常规成型工艺制备成箱包。较同厚度同材料体系的热塑性和透明膜双层材料的拉伸强度、弯曲模量、悬臂梁缺口冲击强度分别提高 102%、98% 和 160%ο
[0040]利用该板材为箱体材料，配备走轮、拉杆的20寸旅行箱包，按QB/T2155-2010中所提供的方法进行静压试验和跌落试验，承受重量可达26kg，较16kg的标准承重提高60%以上。
[0041]实施例3
[0042]一种两层纤维织物增强的板材，结构如附图3所示，透明膜采用日本名阪真空株式会社生产的厚度为0.5mm的亚克力薄膜；树脂层为江苏宜兴化学试剂厂生产的PA1010树月旨、辽宁海城超微细滑石粉有限公司生产的1250目滑石粉、中国兵器工业集团第五三研究所生产的WSSL504-2相容剂的共混体系，质量比为6:3:1 ;粘结层采用WSSL504-2胶黏剂；增强织物为单层厚度0.25mm，面密度200g/m2的平纹碳纤维布与面密度为200g/m2蓝纹帆布混杂结构，幅宽0.6m。
[0043]加工设备包括两台挤出机5、7和五组热压输送辊8、9、10、11、12和冷却输送辊组13，挤出机5为CTE50同向平行双螺杆挤出机，用于树脂层用热塑性材料塑化挤出，挤出机7为CTE35同向平行双螺杆挤出机，用于粘结层用胶黏剂塑化挤出；所用热压输送辊直径500mm，辊长lm，其中，辊8为表面硬度HRC55的光面辊，辊距0.55mm，用于织物增强层的预热、压平，辊9、10为两对表面硬度HRC55的光面辊，辊距3.5mm，用于织物与树脂层共同挤出模头后压实，热压辊11、12为镀铬抛光后硬度HRC62的镀铬辊，辊筒表面光洁度为Ra0.01(光洁度14级)，辊距4_，用于目标箱体材料复合与压实，工艺装备布局如附图6所示，挤出机7在距离辊10为20cm处进行涂布，同时铺覆透明膜I。
[0044]挤出机5采用上端开口的平缝双层共挤出模头14共同挤出树脂层板材和织物增强层，调节模唇间隙，保持树脂层与织物层厚度比6:1，纤维织物与热塑性树脂熔体同时进入模头共挤出浸溃热塑性树脂的玻璃纤维增强热塑性复合材料板，挤出机温度设置为 21(TC、22(TC、22(rC，22(rC，215t:，215t:，215t:，215t:，215t:，215t:，喂料频率 18Hz ；挤出机7采用中心进料的狭缝式涂布机头，在织物表面挤出并涂布粘结层树脂，工艺为温度设置为 1500C> 1600C>165°C, 165°C, 165°C, 165°C, 165°C, 160°C, 160°C, 160°C,喂料频率6Hz,机头狭缝0.3mm ;热压输送棍棍筒线速度5m/min ;压棍8、9、10、11、12的温度分别为240 0C > 190 0C > 190 0C >210 0C 210。。。
[0045]碳纤维织物与帆布铺设平整，通过热压辊8复合、压平，经模头14的上端开口处进入模头，共挤出浸溃热塑性树脂的玻璃纤维增强热塑性复合材料板；
[0046]压辊9、10复合压实，挤出机7在织物表面挤出并涂布热熔胶，铺覆透明膜，热压输送辊11、12压实；冷辊13定型、剪板得到厚度4mm的箱体材料。
[0047]该板材织物增强层厚度0.5mm,占板材总厚度的12.5%，拉伸强度59.6MPa，弯曲模量4.2GPa，悬臂梁缺口冲击强度11.7kJ/m2。较同厚度同材料体系的热塑性和透明膜双层材料的拉伸强度、弯曲模量、悬臂梁缺口冲击强度分别提高213%、356%和366%。
[0048]利用该板材为箱体材料，配备走轮、拉杆的20寸旅行箱包，按QB/T2155-2010中所提供的方法进行静压试验和跌落试验，承受重量可达53kg，超出标准承重2倍以。
【权利要求】
1.一种织物增强热塑性复合材料板，由透明层和结构层组成的复合结构，其特征在于:所述透明层(1)和树脂层(3)之间有织物增强层(2)，并复合为一体，厚度介于1.5mm?4mm之间，织物增强层2的厚度不超过总厚度的50%。
2.根据权利要求1所述的织物增强热塑性复合材料板，其特征在于:所述织物增强层(2)的织物层数不超过5层，各层织物材质彼此独立。
3.根据权利要求1所述的织物增强热塑性复合材料板，其特征在于:所述织物增强层(2)用织物的单层面密度介于170g/m2?303g/m2之间。
4.根据权利要求1所述的织物增强热塑性复合材料板，其特征在于:所述织物增强层(2)用织物选自帆布、碳纤维织物、玻璃纤维织物、芳纶织物中的一种，各层织物材质彼此独立。
5.根据权利要求3或4所述的织物增强热塑性复合材料板，其特征在于:所述织物编织方式选自平纹、斜纹、缎纹、蓝纹中的一种，各层织物编织方式彼此独立。
6.根据权利要求1所述的织物增强热塑性复合材料板，其特征在于:织物增强层(2)与透明层⑴和树脂层⑶间有粘结层(4)。
【文档编号】B32B7/12GK204036987SQ201320870551
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2013年12月26日 优先权日:2013年12月26日
【发明者】何杰, 刘苏芹, 赵红玉 申请人:余姚中国塑料城塑料研究院有限公司