一种复合板及其制备方法

技术领域

本发明涉及板材技术领域，尤其涉及一种复合板及其制备方法。

背景技术

现有技术多采用多层PET聚酯纤维板的复合压制工艺，将PET聚酯纤维产品进一步深加工，制备出三维立体结构或其他创意产品(例如屏风、桌屏等)。在生产中，为确保复合产品能够顺利成形并达到理想的硬度水平，通常会选择高密度的PET聚酯纤维板作为内部支撑核心，而在外层则采用相对轻盈的板材，以确保整体结构在外观上也能保持高质感。

然而，这种制作方式实际上存在一些不可忽视的缺点：首先，制作成本较高。由于内芯板材需要选用高密度材料，这意味着原材料的消耗增加，从而带来显著的成本问题。其次，PET聚酯纤维板材的力学强度与密度成正比。较高的密度意味着经过压制成型的产品将具有更高的硬度和更精美的造型，然而这也导致成品的密度较大，整体重量较重。

因此，有必要对现有技术予以改良以克服现有技术中的所述缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种复合板及其制备方法，有利于降低复合板的重量，提高吸声效果。

为实现上述发明目的，第一方面，本发明提出了一种复合板，包括：

第一复合层，所述第一复合层为密度60～300kg/m

第二复合层，所述第一复合层的一侧或者两侧设置有所述第二复合层，所述第一复合层和所述第二复合层通过低熔点纤维热熔粘连在一起。

进一步地，所述第一复合层为密度60～200kg/m

进一步地，所述第一复合层为密度80～150kg/m

进一步地，所述第一复合层为密度100kg/m

所述第一复合层三个方向上的压缩模量为：Ex≥36MPa，Ey≥24MPa，Ez≥112MPa；

三个方向上的剪切模量为：Gxz≥24MPa，Gxy≥13MPa，Gyz≥25MPa；

其中，垂直于PET发泡材料表面的方向为z方向，平行于PET发泡材料表面的两个方向为x和y方向。

进一步地，所述第二复合层朝向所述第一复合层的表面设置有所述低熔点纤维，所述第二复合层朝向所述第一复合层的表面的低熔点纤维的含量大于50％。

进一步地，所述第二复合层为标准PET聚酯纤维板或者毛毡。

进一步地，所述复合板还包括采用低熔点纤维制成的胶衬层，所述胶衬层设置于所述第一复合层和所述第二复合层之间，所述第二复合层表面的低熔点纤维含量大于50％或者小于等于50％。

进一步地，所述第二复合层的材料为标准PET聚酯纤维板或者毛毡，所述胶衬层为低熔点纤维棉网。

进一步地，所述第一复合层的穿孔率为20％～30％，所述通孔的直径为5～18mm。

第二方面，本发明还提出了一种复合板的制备方法，包括如下步骤：

在所述第一复合层的表面打孔，形成多个通孔；

将所述第一复合层和两层所述第二复合层叠放在一起，使所述第一复合层位于两层所述第二复合层之间；

将所述叠放在一起的所述第一复合层和所述第二复合层加热至预设温度，并加热预设时间，使所述第一复合层和所述第二复合层通过所述第二复合层表面的低熔点纤维粘附在一起；

将所述叠放在一起的所述第一复合层和所述第二复合层放置到模具中压制成型。

进一步地，所述预设温度为160℃～180℃，所述预设时间为15Min～20Min，压制成型时的压力为1.8*10

所述第一复合层的厚度为9mm～36mm；

所述第二复合层为毛毡时，厚度为2mm～5mm；所述第二复合层为标准PET聚酯纤维板时，厚度为9mm～18mm。

第三方面，本发明还提出了一种复合板的制备方法，包括如下步骤：

在所述第一复合层的表面打孔，形成多个通孔；

将所述第二复合层、所述胶衬层、所述第一复合层、所述胶衬层和所述第二复合层依次叠放在一起，形成堆叠品；

将所述堆叠品加热至预设温度，并加热预设时间，使所述第一复合层和所述第二复合层之间通过所述胶衬层粘连在一起；

将热熔后的所述堆叠品放置到模具中压制成型。

进一步地，所述预设温度为160℃～180℃，所述预设时间为15Min～20Min，压制成型时压力为1.8*10

所述第一复合层的厚度为9mm～36mm；

所述第二复合层为毛毡时，厚度为2mm～5mm；所述第二复合层为标准PET聚酯纤维板时，厚度为9mm～18mm；

所述胶衬层的厚度为0.1～0.3mm。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：复合板包括第一复合层和第二复合层，第一复合层为密度60～300kg/m

附图说明

图1是本发明中实施例1的复合板的剖面图。

图2是本发明中一种实施例的第一复合层的示意图。

图3是本发明中两种不同厚度的PET发泡材料的吸声系数与穿孔率的关系曲线图。

图4是本发明中实施例2的复合板的剖面图。

图5是一种实施例的复合板设置有不同穿孔率的第一复合层时的吸声系数曲线的对比图，图中复合板采用9mm厚的PET发泡材料和两层9mm厚的标准PET聚酯纤维板制成。

图6是一种实施例的复合板设置有不同穿孔率的第一复合层时的吸声系数曲线的对比图，图中复合板采用18mm厚的PET发泡材料和两层9mm厚的标准PET聚酯纤维板制成。

图7是一种实施例的复合板设置有不同穿孔率的第一复合层时的吸声系数曲线的对比图，图中复合板采用9mm厚的PET发泡材料和两层3mm厚的毛毡制成。

图8是一种实施例的复合板设置有不同穿孔率的第一复合层时的吸声系数曲线的对比图，图中复合板采用18mm厚的PET发泡材料和两层3mm厚的毛毡制成。

图9是本发明实施例1中复合板的制备方法流程图。

图10是复合板分别采用PET发泡材料和高密度的PET聚酯纤维板作为核心时的密度的对比表。

图11是本发明实施例2中复合板的制备方法流程图。

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图，对本申请的具体实施方式做详细的说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释本申请，而非对本申请的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本申请相关的部分而非全部结构。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请中的术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

如图1所示，对应于本发明一种较佳实施例的复合板，包括第一复合层1和第二复合层2。

第一复合层1为密度60～300kg/m

第二复合层2的两侧均设置第二复合层2，第一复合层1和第二复合层2通过低熔点纤维20热熔粘连在一起，所述低熔点纤维20在高温下融化后相当于粘合剂，起到粘合作用。低熔点纤维20可以是第二复合层2表面自带的，也可以是另外设置在第一复合层1和第二复合层2之间的。

PET聚酯纤维板的力学强度与密度成正比，当其作为复合板的内部支撑核心时，需选用高密度的PET聚酯纤维板以增强复合板的强度。一般而言，标准PET聚酯纤维板材的密度常见为200kg/m

进一步参考图2，第一复合层1设有多个通孔10，其穿孔率为10％～40％，以有效地增强复合板的吸声性能，同时进一步降低复合板的质量。由于PET发泡材料近似于闭孔材料，所以声波无法穿透，可以视为一个对声波而言的“硬”边界。因此直接将第二复合层2复合在PET发泡材料上虽然可以起到减轻重量，增加强度的效果，但是复合板整体的吸声性能会受到影响。通过在PET发泡材料上进行穿孔，使声波透过PET发泡材料传播，并被其两侧的第二复合层2吸收，可以增加吸声系数。

穿孔的方式可以多样化，例如可以阵列式的打孔，在行列方向上每隔比如50mm打一个通孔10。可选的，通孔10的直径为5～18mm。

可以理解的是，穿孔会影响到第一复合层1的强度，如图3所示，图3示出了9mm和18mm厚的PET发泡材料的变形率和穿孔率的关系曲线。从图中可以看出，两种厚度的PET发泡材料的曲线趋势基本一致，通过将穿孔率限定为10％～40％，第一复合层1的变形率将小于175％，从而使得第一复合层1在具有良好的强度的同时具有良好的吸声系数。

作为一种可选的实施例，第一复合层1选用密度为60～200kg/m

作为一种可选的实施例，第一复合层1选用密度为80～150kg/m

如图1所示，在一种实施例中，第二复合层2朝向第一复合层1的表面设置有低熔点纤维20，且该表面的低熔点纤维20的含量大于50％。低熔点纤维的熔点低于其他复合层材料的熔点，优选其熔点小于等于150℃，进一步优选为小于等于120℃，例如可以是120℃左右，加热后，低熔点纤维20内的低熔点纤维融化后充当粘合剂，与第一复合层1表面的多孔结构结合，从而将第一复合层1和第二复合层2粘合在一起形成一个整体。可以理解的是，低熔点纤维20是第二复合层2自带的，以PET板材为例，其采用两种组分的纤维混合后针刺、加热、定型制成，其中一种组分是高熔点纤维，另一种纤维是低熔点纤维。将两种纤维混合后，低熔点纤维的皮层融化，作为粘合剂将整体粘在一起。低熔点纤维的比例可以根据需要添加。

在一些可选的实施例中，第二复合层2的材料为标准PET聚酯纤维板或者毛毡，其表面自带有大于50％的低熔点纤维。优选的，用于制作复合板的第一复合层1的厚度为9mm～36mm，在第二复合层2为毛毡的情况下，用于制作复合板的第二复合层2的厚度为2mm～5mm；在第二复合层2为PET聚酯纤维板的情况下，用于制作复合板的第二复合层2的厚度为9mm～18mm。

在一些可选的实施例中，如图4所示，复合板还包括采用低熔点纤维制成的胶衬层3，胶衬层3设置于第一复合层1和第二复合层2之间，胶衬层3是一层很薄的(约0.1～0.3mm)热熔纤维层，将多层材料叠好后加热，该胶衬层3融化即可以良好的粘附材料，从而提高了第一复合层1和第二复合层2连接的稳定性。在所述复合板中，第二复合层2表面的低熔点纤维含量不限，可以大于50％或者小于等于50％。在第二复合层2的低熔点纤维含量低于50％的情况下(特别是低于30％的情况下)，第一复合层1和第二复合层2之间的粘黏效果不佳，连接力不强，通过设置胶衬层3作为连接层，通过胶衬层3的低熔点限位进行热熔连接，有利于保证各层之间的连接更为牢固。

在一些可选的实施例中，胶衬层3为低熔点纤维棉网，厚度可以为0.1～0.3mm。第二复合层2的材料同样可以选择使用标准PET聚酯纤维板或者毛毡。作为一种可选的实施方式，用于制作复合板的第一复合层1的厚度为9mm～36mm；在第二复合层2为毛毡的情况下，用于制作复合板的第二复合层2的厚度为2mm～5mm；在第二复合层2为标准PET聚酯纤维板的情况下，用于制作复合板的第二复合层2的厚度为9mm～18mm。

可以理解的是，通过低熔点纤维进行热熔连接，相比于胶膜、刷胶、喷胶等方式，更为绿色环保。

实施例1

如图1所示，本实施例提出了一种复合板，其包括一层第一复合层1和两层第二复合层2，两层第二复合层2分别与第一复合层1的两侧的表面相贴合。

第一复合层1的材料为PET发泡材料，密度为60～300kg/m

第二复合层2表面具有低熔点纤维20，且低熔点纤维含量大于50％，第二复合层2可以是毛毡或者标准PET聚酯纤维板或者其他表面具有前述低熔点纤维20的板材。当第二复合层2为毛毡时，优选采用厚度为2～5mm，密度为150～240kg/m

第一复合层1和第二复合层2通过低熔点纤维20热熔后粘连在一起。

可以理解的是，第一复合层1两侧的两个第二复合层2的种类可以相同，也可以不同，例如，两侧的两个第二复合层2分别为毛毡和标准PET聚酯纤维板。

实施例2

如图4所示，本实施例提出了一种复合板，其包括一层第一复合层1、分别位于第一复合层1两侧的两层第二复合层2以及连接在第一复合层1和第二复合层2之间的胶衬层3。

第一复合层1的材料为PET发泡材料，密度为60～300kg/m

第二复合层2的表面具有低熔点纤维20，且低熔点纤维含量小于50％，第二复合层2例如可以是毛毡或者PET聚酯纤维板或者其他表面具有低熔点纤维20的板材。当第二复合层2为毛毡时，优选采用厚度为2～5mm，密度为150～240kg/m

胶衬层3为0.1～0.3mm厚的热熔纤维层，例如可以是低熔点纤维棉网，第一复合层1和第二复合层2通过胶衬层3热熔粘连在一起。

可以理解的是，第一复合层1两侧的两个第二复合层2的种类可以相同，也可以不同，例如，两侧的两个第二复合层2分别为毛毡和标准PET聚酯纤维板。

图5至图8示出了复合板设置有不同穿孔率的第一复合层1时的吸声系数曲线的对比图。复合板的结构可以参考图1，可以理解的是，图4所示的复合板结构具有类似的吸声系数曲线。

图5和图6对应的复合板采用一层PET发泡材料和两层标准PET聚酯纤维板制备得到，两层标准PET聚酯纤维板分别连接于PET发泡材料的两侧。具体的，图5中，制备复合板的PET发泡材料的厚度为9mm，标准PET聚酯纤维板的厚度为9mm。图6中，制备复合板的PET发泡材料的厚度为18mm，标准PET聚酯纤维板的厚度为9mm。从图中可以看出，随着穿孔率的增加，复合板的吸声系数整体上有所增强，且在0～3000Hz范围内的吸声效果均优于没有设置穿孔的复合板。

图7和图8对应的复合板采用一层PET发泡材料和两层毛毡制备得到，两层毛毡分别连接于PET发泡材料的两侧。具体的，图7中，制备复合板的PET发泡材料的厚度为9mm，毛毡的厚度为3mm。图8中，制备复合板的PET发泡材料的厚度为18mm，毛毡的厚度为3mm。从图中可以看出，随着穿孔率的增加，复合板的吸声系数整体上有所增强，且在0～3000Hz范围内的吸声效果均优于没有设置穿孔的复合板。

从图中可以看出，只要第一复合层1存在穿孔，复合板的吸声系数就可会增加，以低频部分尤为明显。根据几种情况下的吸声系数变化趋势，可知，当穿孔率>30％以后，吸声系数增量开始逐步放缓，所以将开孔率控制在20％～30％是较为合理的方案，可以在保证具有良好的吸声效果的同时，进一步优化复合板的强度。

本发明还提出了一种制备复合板的制备方法，常规的采用PET聚酯纤维板作为内芯的复合板在制作时，常常是将2～4层PET聚酯纤维板材叠放后，送入烘箱烘烤，经过烘烤的PET聚酯纤维板材变软，放入模具，经过压机压制，冷却定型后取出，然后切割修边从而得到所设计的产品。

然而，当使用PET发泡材料替代PET聚酯纤维板制作复合板时，会存在两个问题。

第一个问题是温度问题，PET聚酯纤维板材由两种组分的纤维组成：低熔点纤维和高熔点纤维层。低熔点纤维层熔点较低，约在120度左右。当低熔点纤维的皮层融化后就可以作为粘黏剂，将纤维与纤维之间固定住，最终成形。PET聚酯纤维板不耐受高温，当烘箱温度超过190度后，5分钟板材表面就会烧焦，不仅颜色发生改变，质感也会变化，毛毡也存在同样的问题。但是PET发泡材料则反之，其熔点在260度，在加工过程中400度以上都是常见操作温度，所以需要解决两者之间的温度配合问题。

第二个问题是粘黏问题，一般PET聚酯纤维材料中含有低熔点纤维，所以经过加热后层与层之间相互会粘黏在一起，从而形成一个整体，PET发泡材料的熔点则在260度以上，所以如何将两种表面材料粘黏在一起形成整体，也是需要解决的问题。

针对第一个问题，申请人研究发现，在压模产品中，最重要的是材料软化可以发生较大的变形，对于材料是否要达到融化的温度并未做硬性要求。所以只需要将PET聚酯纤维板和PET发泡材料两种材料加热到软化，能够充分变形即可，因此温度可以不必那么高。此外，高分子材料具有时温等效性，可以通过延长时间来降低对温度的需求。所以烘箱的绝对温度不必太高，增加加热时间即可。根据测试，在175～180度左右加热PET发泡材料15～20分钟，原本平直的板材即可轻松90度折弯，冷却后会定型，并恢复到原来的硬度。而该温度也不会烤焦PET聚酯纤维板。

针对第二个问题，申请人研究发现，PET发泡材料表面为多孔结构，使用表面起绒的、低熔点纤维含量高的毛毡或者PET聚酯纤维板或者其他板材，可以在加热的同时使表面的纤维与PET发泡材料表面发生良好的粘附，起到复合的效果。或者可以在PET发泡材料和其他板材之间添加一层胶衬层3，将多层材料叠好后加热，该胶衬层3融化后即可以良好的粘附材料。

实施例3

本实施例提出了一种制备实施例1所述的复合板的制备方法，如图9所示，所述复合板的制备方法包括如下步骤。

S1.在第一复合层1的表面打孔，形成多个通孔10。

S2.将第一复合层1和两层第二复合层2叠放在一起，使第一复合层1位于两层第二复合层2之间。

S3.将叠放在一起的第一复合层1和第二复合层2加热至预设温度，并加热预设时间，使第一复合层1和第二复合层2通过第二复合层2表面的低熔点纤维20粘附在一起。

S4.将叠放在一起的第一复合层1和第二复合层2放置到模具中压制成型。

步骤S3中，将复合板放入烘箱内烘烤，加热的预设温度优选为160℃～180℃，加热的预设时间为15Min～20Min，烘烤后，第一复合层1和第二复合层2能够充分变软，低熔点纤维20的低熔点纤维在烘烤中融化充当粘合剂，在第二复合层2与第一复合层1的表面起到粘合固定的作用，同时，不会烤坏PET聚酯纤维板或者毛毡。

步骤S4中，将复合板放入压机的模具中压制成型，压制成型时压力为1.8*10

第一复合层1和第二复合层2的厚度可以参考实施例1中的描述，最终的复合板的成品厚度在12mm～45mm之间。

例如，在一种实施例中，用户可以选用两个3mm厚的毛毡和一个9mm厚的PET发泡材料，按照毛毡、PET发泡材料和毛毡的顺序依次叠放后放入烘箱，在175℃下烘烤20Min，烘烤后放入模具中压制成型，压模时压力为2.5*105N/m

如图10所示，图10示出了复合板分别采用PET发泡材料和高密度PET聚酯纤维板作为核心时的密度的对比表。表格中，表层指的是第二复合层2，芯层指的是第一复合层1，且复合板为两层第二复合层2、一层第一复合层1的三层结构。对比的各实施例中，3mm表层的材料和密度均相同，材料均为毛毡，9mm表层的材料和密度均相同，材料均为标准PET聚酯纤维板。从表中可以看出，采用PET发泡材料制得的复合板的密度有明显的下降，而且，硬度也有所提升。

实施例4

本发明还提出了一种制备如实施例2所述的复合板的制备方法，如图11所示，所述复合板的制备方法包括如下步骤。

S1.在第一复合层1的表面打孔，形成多个通孔10。

S2.将第二复合层2、胶衬层3、第一复合层1、胶衬层3和第二复合层2依次叠放在一起，形成堆叠品。

S3.将堆叠品加热至预设温度，并加热预设时间，使第一复合层1和第二复合层2之间通过胶衬层3粘连在一起。

S4.将热熔后的堆叠品放置到模具中压制成型。

步骤S3中，将复合板放入烘箱内烘烤，加热的预设温度优选为160℃～180℃，加热的预设时间为15Min～20Min，烘烤后，第一复合层1和第二复合层2能够充分变软，胶衬层3融化，粘住第一复合层1和第二复合层2。同时，不会烤坏PET聚酯纤维板或者毛毡。

步骤S4中，将复合板放入压机的模具中压制成型，压制成型时压力为1.8*105N/m

第一复合层1和第二复合层2的厚度可以参考实施例3和实施例4中的描述，最终的复合板的成品厚度在12mm～45mm之间。

上述仅为本发明的具体实施方式，其它基于本发明构思的前提下做出的任何改进都视为本发明的保护范围。