[发明专利]新型复合材料及其生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及基于纤维材料和树脂的复合材料领域。更特别地，本发明涉及由天然纤维材料和水性树脂制备的复合材料领域。

背景技术

目前，复合材料经常用于或多或少的专业应用。这些复合材料通常起始于织物或非织物、有机或无机吸收性材料用热固性树脂浸渍以已知的方法生产。申请EP0041054尤其描述了这种材料的形成。某些复合材料特别地由浸渍有基于脲醛树脂、酚醛树脂、间苯二酚-甲醛树脂或三聚氰胺-甲醛树脂结合物的热固性树脂的玻璃纤维、矿物纤维、纤维素或聚酯纤维组成。

通常，这些材料的制备包括将吸收性材料的纤维浸渍于树脂例如酚醛树脂的溶液，其中分散有由包含例如异丁烷型发泡剂的偏二氯乙烯／丙烯腈型聚合物材料组成的微球。

特别地，在欧洲专利申请EP0102335的文本的实施例中尤其描述了使用纤维素纤维生产复合材料的方法，所述方法包括将微球与纤维素悬浮液混合。在脱水之后，纤维素网络被砑光和加热至120℃以引发膨胀。该膨胀的材料用酚醛树脂的水溶液浸渍，然后通过微波干燥和然后树脂被交联。

该申请描述的方法提供如下优点：该复合材料可以以两步生产，这样能够在一定程度上随着时间延展。相反地，其要求两个烘烤(baking)阶段，第一阶段用于引发微球反应，其起发泡剂作用和引发材料膨胀，和第二阶段用于使树脂交联和赋予材料刚性。因此在该方法的应用方面有些复杂。

因此需要一种替代的较简单的方法，以此方法更容易地生产复合材料特别是基于天然纤维的复合材料。

发明内容

为了此目的，本发明涉及一种复合材料，由以下组分组成：

-具有毛毡结构的天然纤维的基材，所述毛毡通过提供附加的聚乙烯纤维在其两面被针刺(needle-punched)；

-为完全浸渍所述基材而配置的由水基树脂形成的热固性基体；

-分散在基体中的发泡剂，其通过加热至给定温度来引起(导致)其膨胀，该发泡剂与热固性基体形成通过浸渍而结合基材的水性混合物。

根据本发明，限定使用的基材和热固性基体的重量比率以获得干燥后具有下述重量比率的浸渍过的基材：

-60％-80％的纤维，

-40％-20％的树脂。

进一步，在水性混合物中发泡剂的重量比率为10％-15％。

根据本发明的材料的优选实施方式，该基材为玄武岩纤维的毛毡。

根据该实施方式的优选的变型，用于形成基材的玄武岩构成的纤维含有至少等于15wt％比率的橄榄石。

根据优选的实施方式，构成基体的树脂是酚醛树脂。

根据替代的实施方式，该树脂构成的基体获得自生物源。

根据优选的实施方式，该发泡剂由用聚合物薄膜涂覆的烃的微球形成。

根据该实施方式的优选的变型，该发泡剂的烃为异丁烷。

根据优选的实施方式，该发泡剂是混合在水基树脂中的酵母。

根据优选的实施方式，根据本发明的材料包含以下列重量比率的纤维基材和热固性基体(水基)：

-纤维：30％

-基体：70％。

根据前述实施方式的替代实施方式，根据本发明的材料包含以下列重量比率的纤维基材和热固性基体(水基)：

-纤维：40％

-基体：60％。

根据优选的实施方式，根据本发明的材料进一步包含浸入在基体中的抗菌剂。

根据优选的实施方式，根据本发明的材料进一步包含至少一种浸入在基体中的着色剂。

本发明也涉及生产根据本发明的复合材料的方法，所述方法主要包括以下步骤：

-第一步，用水性混合物浸渍纤维基材，浸渍通过重力喷涂至基材的至少一个表面上和砑光(calendering)来实施，

-第二步，将浸渍过的基材脱水，该脱水通过烘烤所述浸渍过的基材和强制通风来实施，该烘烤通过将浸渍过的基材循环交替暴露于20℃以上的正温度和-5℃以下的负温度来实施，

-第三步，发泡剂的激活，通过升高浸渍过的并脱水的基材的温度来激活膨胀，并对基材施加体积限制，

-第四步，除去所生产的材料中捕获的可挥发物质，在膨胀的开始和／或结束时，通过施加所生产的材料的表面减压阶段来实施该除去。

根据优选的实施方式，该第二脱水步骤由以下组成：将浸渍过的基材置于人工气候室(climate chamber)中，和使其经受保持在25℃-28℃的温度和然后保持在大约等于-10℃的温度的交替循环。