CN110181898A - 竹纤维复合板及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种竹纤维复合板，包含：包括竹纤维的上基材层；连接至上基材层包括竹纤维的下基材层，其中下基材层上设置有多个沿厚度方向延伸的气流引导通孔以将气流引导通向上基材层。

Description

竹纤维复合板及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种竹纤维复合板及其制造方法。

背景技术

随着环保要求的提高，车辆制造商在寻求一种天然环保材料来替代传统的玻璃纤维聚脂材料。天然纤维复合材料例如竹纤维复合材料是一种绿色可再生的材料，其具有良好的力学性能并且成本低，已广泛应用于车辆内饰件。

发明内容

根据本发明一方面，提供一种竹纤维复合板，包含：包括竹纤维的上基材层；连接至上基材层包括竹纤维的的下基材层，其中下基材层上设置有多个沿厚度方向延伸的气流引导通孔以将气流引导通向上基材层。

在一个实施例中，第一气流引导通孔的孔径为10mm，并且引导通孔之间的间距为150mm。

在另一个实施例中，下基材层的厚度大于上基材层。

在另一个实施例中，上基材层和下基材层还包括热塑性树脂。

在另一个实施例中，上基材层和下基材层包含约40％～60％竹纤维以及约60％～40％的聚丙烯树脂。

在另一个实施例中，下基材层中的竹纤维含量低于上基材层。

在另一个实施例中，进一步包含位于上基材层和下基材层之间的至少一个中间基材层，中间基材层上包括多个气流引导槽，气流引导槽在所述中间基材层的平面延伸，贯穿所述中间基材层的厚度并与下基材板上的气流引导通孔连通形成气流流通路径。

在另一个实施例中，下基材层的气流引导通孔基本为圆形，中间基材层的气流气流引导槽为彼此平行设置的长型槽，气流引导通孔与气流引导槽至少部分重叠。

在另一个实施例中，至少一个中间基材层包括邻近下基材层的第一中间基材层以及邻近上基材层的第二中间基材层，第一中间基材层上设有多个第一气流引导槽，第二中间基材层上设有多个第二气流引导槽，第一气流引导槽与第二气流引导槽流体连通。

在另一个实施例中，第一气流引导槽和第二气流引导槽在上基材层上的投影为交叉设置。

在另一个实施例中，第一气流引导槽与气流引导通孔至少部分对齐。

在另一个实施例中，多个引导通孔形成多个行，多个行的间距基本等于第一引导槽之间的间距。

在另一个实施例中，上基材层、下基材层以及至少一个中间基材层的厚度大致相同。

根据本发明的另一方面，提供一种一种竹纤维复合板的制造方法，包含：提供上基材层；提供下基材层；在下基材层上形成多个沿厚度方向延伸的气流引导通孔；提供加热板对上基材层和下基材层进行加热使得热气流经由气流引导通孔流向上基材层。

在一个实施例中，加热板包括上加热板和下加热板，上加热板的温度低于下加热板的温度。

在另一个实施例中，该方法进一步提供至少一个中间基材层，中间基材层设有多个长形气流引导槽，气流引导槽与下基材层的气流引导通孔流体连通。

在另一个实施例中，至少一个中间基材层包括第一中间基材层和第二中间基材层，第一中间基材层上设有多个第一气流引导槽，第二中间基材层上设有多个第二气流引导槽，第一气流引导槽和第二气流引导槽在上基材层上的投影为交叉设置。

在另一个实施例中，该方法进一步包含通过加热将上基材层、下基材层以及至少一个中间基材层连接在一起。

在另一个实施例中，该方法进一步包括通过针刺工艺形成上基材层、下基材层以及至少一个中间基材层。

在另一个实施例中，该方法进一步包含提供模具对上基材层以及下基材层成形。

结合附图根据下面详细描述的一个或多个实施例，本发明的一个或多个特征和或优点会显而易见。

附图说明

图1描述了一个示例竹纤维的放大示意图。

图2A描述了根据本发明一个或多个实施例的竹纤维复合板的立体图分解图。

图2B描述了图2A中的竹纤维复合板的局部放大示意图。

图3A描述了提供模具以在下基材层上成形引导通孔的示意图。

图3B描述了提供加热板以对上基材板和下基材板进行加热的示意图。

图3C描述了提供模具以对基材板进行成形的示意图。

图4描述了根据本发明的一个或多个实施例的竹纤维复合板的制造方法流程图。

图5描述了根据本发明的一个或多个实施例的竹纤维复合板与传统的竹纤维复合板的加热效率对比图。

图6描述了根据本发明的替代实施例的竹纤维复合板的立体图分解图。

图7描述了图6中的竹纤维复合板沿B-B线的截面放大示意图。

图8描述了根据本发明的替代实施例的竹纤维复合板的制造方法流程图。

图9描述了根据本发明的替代实施例的竹纤维复合板与传统的竹纤维复合板的加热效率对比图。

具体实施方式

根据需要，本说明书中公开了本发明具体的实施例；但是，应理解公开的实施例仅为本发明的示例并且可以多种替代形式实施。附图无需按比例绘制；可放大或缩小一些特征以显示特定部件的细节。所以，此处所公开的具体结构和功能细节不应解释为限定，而仅为教导本领域技术人员以多种形式实施本发明的代表性基础。

汽车内饰件通常由玻璃纤维和树脂复合材料形成，例如玻璃纤维和聚丙烯的复合材料。然而该复合材料难以降解不利于环保。随着环保要求的提高，业界正在研究开发天然纤维复合材料来替代玻璃纤维，例如竹纤维。通过加工竹纤维与树脂材料能够生产出高强度低成本且环保的竹纤维复合材料。竹纤维复合材料可以广泛地用于车辆内饰件，例如后窗台板、行李厢地毯等。在加工过程中，需要对竹纤维复合材料进行烘烤以降低水分。请参考图1，图1描述了竹纤维材料100的放大的示意图。由于竹纤维的天然特性，其具有多个微孔结构102，这些微孔结构102会存储热量不利于热传导。同时，相较于玻璃纤维具有大约0.012mm的厚度，竹纤维的厚度更厚达到了0.12mm。玻璃纤维的热导率为1.46W/Mk而竹纤维的热导率为0.1W/Mk。因此，相较于玻璃纤维复合材料，如何改善竹纤维复合材料的加热方法以及加热效率成了一个问题。

参考图2A及2B，图2A描述了根据本发明一个或多个实施例的竹纤维复合板200的立体图分解图。图2B描述了图2A中的竹纤维复合板200的局部放大示意图。在一个或多个实施例中，竹纤维复合板200包括上基材层202以及连接至上基材层202的下基材层204，其中下基材层204上设置有多个沿厚度方向W延伸的气流引导通孔206以将气流引导通向上基材层202。在一个或多个实施例中，引导通孔206的直径D可为约10mm，并且引导通孔206之间的间距可设为约150mm。当然，气流引导通孔206的直径D以及间距S可以根据具体的应用来调节以在复合板的强度和加热效率之间取得平衡。在一个或多个实施例中，竹纤维复合板200的上基材层202以及下基材层204还包括热塑性树脂。在一个或多个实施例中，热塑性树脂包括例如但不限于聚丙烯、聚乙烯等。在一个或多个实施例中，上基材层和下基材层包含约40％～60％竹纤维以及约60％～40％的聚丙烯树脂。为了更好地提高加热效率，在一个或多个实施例中，下基材层中的竹纤维含量可以低于上基材层中的竹纤维含量以利于热传导。

进一步参考图4并参考图2A-2B和图3A-3C，图4描述了竹纤维复合板的制造方法流程图700。方法700在702处开始，在702处，提供上基材层202与下基材层204。在一个或多个实施例中，可以通过针刺工艺将竹纤维材料与热塑性树脂加工为竹纤维复合板200的上基材层202以及下基材层204。在704处，方法700在下基材层204上成形多个气流引导通孔206。气流引导通孔成型可在任何的工艺中进行。例如，参考图3A,气流引导通孔成型可在模具或冲压机床300进行。冲压机床300包括上冲压模具302和下模具304。上模具302具有多个成型气流引导通孔的凸起306。尽管图凸起306为圆柱形以形成圆柱形通孔，应理解凸起306可为任何合适的形状，例如截头圆锥以形成具有截头圆锥形状的通孔。

在706处，方法700通过加热装置400对上基材层202和下基材层204进行加热。在一个或多个实施例中，加热装置400包括上加热板402和下加热板404。在一个或多个实施例中，为了节约能量，下加热板404的温度可以高于上加热板402。由于下基材层204上具有多个气流引导通孔206，在对上基材层202和下基材层204进行加热时，热空气流从下基材板204通过多个气流引导通孔206流至上基材板202，增加了热传导。

在一个或多个实施例中，由于基材层中具有热塑性树脂例如但不限于聚丙烯，在加热过程中热塑性树脂熔化而将上基材层202和下基材层204连接在一起。即，在706处，方法700包括连接上基材层202和下基材层204。

接下来，在708处，方法700提供模具***500以对上基材层202和下基材层204模压成形。模具***500包括上模具502和下模具504将竹纤维复合板200压制成任何期望的形状。

参考图5，图5显示了根据本发明的一个或多个实施例的竹纤维复合板200与传统的单层竹纤维复合板的加热效率对比图。传统的单层竹纤维复合板的密度为1700gsm(克/平方米)。例如在本发明的一个实施例中，竹纤维复合板200具有上基材层202和下基材层204。每一层均具有约850gsm的密度，竹纤维复合板的密度约为1700gsm。下基材层上的气流引导通孔206的直径D约为10mm,气流引导通孔206之间的间距为150mm。在加热至温度200℃时，单层的竹纤维复合板需要加热时间约为160秒而本发明的的竹纤维复合板需要加热时间约为110秒。本发明提供的竹纤维复合板200能够显著地缩短热加工时间从而提高制造效率。

参考图6，图6描述了根据本发明的替代实施例的竹纤维复合板600的立体图分解图。在一个或多个实施例中，竹纤维复合板600包括上基材层602、下基材层604以及位于上基材层602和下基材层之间的至少一个中间基材层606。在一个或多个实施例中，下基材层602上设置有多个沿厚度方向W延伸的气流引导通孔608以将气流引导通向上基材层602。进一步地，中间基材层606上包括多个气流引导槽610，并且气流引导槽610与下基材板602上的气流引导通孔608连通形成气流流通路径。在一个或多个实施例中，气流引导通孔608基本为圆形，气流引导槽610为彼此平行设置的长型槽。进一步地，气流引导通孔608与气流引导槽610至少部分重叠以形成气流流通路径。

在一个或多个实施例中，至少一个中间基材层606包括包括邻近下基材层604的第一中间基材层606a以及邻近上基材层602的第二中间基材层606b。其中第一中间基材层606a上设有多个第一气流引导槽610a，第二中间基材层606b上设有多个第二气流引导槽610b，第一气流引导槽610a与所述第二气流引导槽610b流体连通。

参考图7并结合图6，图7描述了图6中的竹纤维复合板600沿B-B线的截面放大示意图。在一个或多个实施例中，第一气流引导槽610a与气流引导通孔608至少部分对齐以使得热空气流能够从气流引导通孔608传输至第一引导槽610a。在图示的实施例中，气流引导通孔608为截头圆锥形。截头圆锥的面积沿气流方向减小以利于气流的流通。应理解，气流引导通孔608可具有任何合适的形状例如圆柱形。第一气流引导槽610a与第二气流引导槽610b连通。进一步地，多个气流引导通孔608可形成多个行，多个行的间距S1基本等于第一气流引导槽610a之间的间距S2以使第一气流引导槽610a与至少一个或多个气流引导通孔608对齐或连通以提高传输热空气的效率。在一个或多个实施例中，第一气流引导槽610a与第二气流引导槽610b可以为交叉设置，即在上基材层602上的投影交叉。这样，在热空气经由气流引导通孔608传输至中间层606后可以在更大的面积上进行热传导，并且最终经由第二气流引导槽610b传输至上基材层602。另外，第一中间基材层606a上的多个第一气流引导槽610a与第二中间基材层606b上的多个第二气流引导槽610b交叉设置在提高热传输的情况下维持了竹纤维复合板600的整体强度。进一步地，由于第一中间基材层606a上的多个第一气流引导槽610a与第二中间基材层606b上的多个第二气流引导槽610b交叉设置，在一个或多个实施例中，第二气流引导槽610b之间的间距S3不必要等于间距S1或S2，其可以根据具体应用而调节。例如，为了增加热传输效率，间距S3可以小于间距S1和S2。为了强加纤维复合板600的整体强度，间距S3可以大于间距S1和S2。

参考图8，图8描述了根据本发明的替代实施例的竹纤维复合板600的制造方法800的流程图。应理解，方法800可在与方法700类似的通孔成型***，加热***和模具***进行。在一个或多个实施例中，在802处，方法800提供上基材层602、下基材层604以及至少一个中间基材层606。在一个或多个实施例中，可以通过针刺工艺将竹纤维材料与热塑性树脂加工为竹纤维复合板600的上基材层602、下基材层604以及至少一个中间基材层606。在804处，方法800通过模具在下基材层604上成形多个气流引导通孔608。接下来，在806处，方法800通过模具在至少一个中间基材层606上成形多个气流引导槽610。进一步地，在808处，方法800通过加热板对上基材层602和下基材层604进行加热。由于热空气流从下基材板604通过多个气流引导通孔608和多个气流引导槽610流至上基材板202，气流流通路径增加从而提高传热效率。在一个或多个实施例中，由于基材层中具有热塑性树脂例如但不限于聚丙烯，在加热过程中热塑性树脂熔化而将上基材层602、下基材层604以及至少一个中间基材层606连接在一起。即，在808处，方法800包括连接上基材层602，下基材层604以及至少一个中间基材层606。

最后，在810处，方法800提供模具以对上基材层602、下基材层604以及至少一个中间基材层606模压成形以形成最终部件。

参考图9，图9描述了根据本发明的竹纤维复合板600与传统的单层竹纤维复合板的加热效率对比图。传统的单层竹纤维复合板的密度为2600gsm(克/平方米)。竹纤维复合板600具有上基材层602、下基材层604以及至少一个中间基材层606。每一层均具有650gsm的密度。整个竹纤维复合板的密度为2600gsm。并且下基材层上的气流引导通孔608的直径D约为10mm,气流引导通孔608之间的间距约为150mm。在加热至温度160℃时，单层的竹纤维复合板需要加热时间约为145秒。本发明的的竹纤维复合板600需要加热时间约为115秒。因此，本发明提供的竹纤维复合板600能够缩短热加工时间从而提高制造效率。

尽管上述的实施例中，竹纤维复合板的各个基材层具有大致相等的厚度。然而，竹纤维复合板的各个基材层也可以具有不同的厚度。例如在一个或多个实施例中，由于下基材层和/或中间基材层上设置有气流引导通孔和气流引导槽，下基材层和/或中间基材层的厚度可以大于上基材层的厚度而不影响热效率。

在一个或多个实施例中，本发明通过将传统的单层竹纤维复合板分成若干层结构，并且在下基层和/或中间基材层中提供气流引导通孔和/或气流引导槽能够有效地增加烘烤效率，显著地提高了生产效率。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (20)

1.一种竹纤维复合板，包含：

包括竹纤维的上基材层；

连接至所述上基材层包括竹纤维的的下基材层，其中所述下基材层上设置有多个沿厚度方向延伸的气流引导通孔以将气流引导通向所述上基材层。

2.根据权利要求1所述的竹纤维复合板，其中所述气流引导通孔的孔径为10mm，并且所述气流引导通孔之间的间距为150mm。

3.根据权利要求1所述的竹纤维复合板，其中所述下基材层的厚度大于所述上基材层。

4.根据权利要求1所述的竹纤维复合板，其中所述上基材层和所述下基材层还包括热塑性树脂。

5.根据权利要求2所述的竹纤维复合板置，其中所述上基材层和下基材层包含约40％～60％竹纤维以及约60％～40％的聚丙烯树脂。

6.根据权利要求5所述的竹纤维复合板，其中所述下基材层中的竹纤维含量低于所述上基材层。

7.根据权利要求1所述的竹纤维复合板，进一步包含位于所述上基材层和下基材层之间的至少一个中间基材层，所述中间基材层上包括多个气流引导槽，所述气流引导槽在所述中间基材层的平面延伸，贯穿所述中间基材层的厚度并与所述下基材板上的所述引导通孔连通形成气流流通路径。

8.根据权利要求7所述的竹纤维复合板，其中，所述下基材层的气流引导通孔基本为圆形，所述中间基材层的气流引导槽为彼此平行设置的长型槽，所述气流引导通孔与所述气流引导槽至少部分重叠。

9.根据权利要求7所述的竹纤维复合板，其中所述至少一个中间基材层包括邻近所述下基材层的第一中间基材层以及邻近所述上基材层的第二中间基材层，所述第一中间基材层上设有多个第一气流引导槽，所述第二中间基材层上设有多个第二气流引导槽，所述第一气流引导槽与所述第二气流引导槽流体连通。

10.根据权利要求9所述的竹纤维复合板，其中所述第一气流引导槽和所述第二气流引导槽在所述上基材层上的投影为交叉设置。

11.根据权利要求10所述的竹纤维复合板，其中所述第一气流引导槽与所述气流引导通孔至少部分对齐。

12.根据权利要求11所述的竹纤维复合板，其中所述多个引导通孔形成多个行，多个行的间距基本等于第一引导槽之间的间距。

13.根据权利要求7所述的竹纤维复合板，其中所述上基材层、下基材层以及至少一个中间基材层的厚度大致相同。

14.一种竹纤维复合板的制造方法，包含：

提供包括竹纤维的上基材层；

提供包括竹纤维的下基材层；

在所述下基材层上形成多个个沿厚度方向延伸的气流引导通孔；

提供加热板对所述上基材层和所述下基材层进行加热使得热气流经由所述气流引导通孔流向所述上基材层。

15.根据权利要求14所述的制造方法，其中所述加热板包括上加热板和下加热板，所述上加热板的温度低于下加热板的温度。

16.根据权利要求14所述的制造方法，进一步提供至少一个中间基材层，所述中间基材层设有多个长形气流引导槽，所述气流引导槽与所述下基材层的所述气流引导通孔流体连通。

17.根据权利要求16所述的制造方法，其中所述至少一个中间基材层包括第一中间基材层和第二中间基材层，所述第一中间基材层上设有多个第一气流引导槽，所述第二中间基材层上设有多个第二气流引导槽，所述第一气流引导槽和所述第二气流引导槽在所述上基材层上的投影为交叉设置。

18.根据权利要求16所述的制造方法，进一步包含通过所述加热将所述上基材层、下基材层以及至少一个中间基材层连接在一起。

19.根据权利要求16所述的制造方法，进一步包括通过针刺工艺形成所述上基材层、所述下基材层以及所述至少一个中间基材层。

20.根据权利要求14所述的制造方法，进一步包含提供模具对所述上基材层以及下基材层成形。