CN102294830B - 一种热塑性纤维增强建筑模板的制备方法 - Google Patents

一种热塑性纤维增强建筑模板的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种热塑性纤维增强建筑模板的制备方法，包括以下步骤：制造面层材料；制造粘结层材料；使用开纤机对丙纶纤维和玻璃纤维充分开纤，接着混合均匀，再交叉铺网，之后固结成毡，最后进行裁剪得到芯层材料；依次将面层材料、粘结层材料、芯层材料、粘结层材料和面层材料放入模具中，加热模具，对模具进行热压和冷压后，对模具中的成形模板进行裁切。本发明制得的产品不仅具有轻量、可锯、可钉、易加工的优点，还达到轻量、高强、易加工、不易变形的目的。

Description

一种热塑性纤维增强建筑模板的制备方法
技术领域
本发明涉及热塑性材料的制备领域，特别涉及一种纤维增强热塑性建筑模板的制备方法。
背景技术
建筑模板主要胶合板、竹胶板、钢模板、塑料模板，塑料模板中有木塑板、PVC发泡板、PP板、GMT板，GMT板强度好、材料体密度在1.2以上，所以大都是采用模压加强筋的方式减轻模板重量。由于胶合板吸水膨胀、容易被腐蚀、表面硬度低等特点，影响到了建筑模板的质量，同时由于塑料板密度高、容易翘曲变形、热胀冷缩的缺点，影响了建筑模板的使用寿命。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种热塑性纤维增强建筑模板的制备方法，能够克服胶合板吸水膨胀、容易被腐蚀、表面硬度低等缺点和克服塑料板密度高、容易翘曲变形、热胀冷缩的缺点。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种热塑性纤维增强建筑模板的制备方法，包括以下步骤：
(1)制造面层材料；
(2)制造粘结层材料；
(3)使用开纤机对丙纶纤维和玻璃纤维充分开纤，接着混合均匀，再交叉铺网，之后固结成毡，最后进行裁剪得到芯层材料；
(4)依次将面层材料、粘结层材料、芯层材料、粘结层材料和面层材料放入模具中，加热模具，对模具依次进行热压和冷压，最终成型。
所述步骤(1)还包括以下子步骤：
(11)对聚丙烯或聚丙烯和玻璃纤维进行树脂改性；
(12)通过挤出机形成纯热塑性树脂或双向玻纤布；
(13)对纯热塑性树脂或双向玻纤布进行双面淋膜；
(14)将双面淋膜后的纯热塑性树脂或双向玻纤布放入热塑性树脂液中进行高温浸渍其中，浸渍的温度为180～230℃，时间为1～5分钟；
(15)对纯热塑性树脂或双向玻纤布冷却定型；
(16)对定型后的纯热塑性树脂或双向玻纤布进行裁切，得到面层材料。
所述步骤(3)中所述开纤机为梳理机或气流成网机。
所述步骤(4)中加热模具时，加热温度为180～230℃。
所述步骤(4)中热压的压力为0.2～0.8MPa，温度为180～230℃，时间为5～20分钟。
所述步骤(4)中冷压的压力为0.2～0.8MPa，时间为3～15分钟。
所述步骤(4)中的模具包括上垫板、下垫板和成型框；所述上垫板和下垫板之间放置有所述成型框，所述成形框为中空结构。
所述上垫板和下垫板的材质为430铁素体不锈钢、631沉淀硬化不锈钢或632沉淀硬化不锈钢。
所述上垫板和下垫板的板材表面平整，成型面涂聚四氟乙烯涂层或脱模剂涂层。
有益效果
由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本发明的芯层材料的制备过程是先将热塑性纤维与增强纤维充分单纤化并混合均匀，在模具内热压后，热塑性纤维熔融后将每一根纤维紧密包覆，然后冷压固结，使每一根增强纤维能充分发挥其增强效果，由此得到的热塑性纤维增强建筑模板不但具有胶合板轻量、可锯、可钉、易加工的优点，而且克服胶合板吸水膨胀、容易被腐蚀、表面硬度低等缺点，具有塑料板的高强度、不吸水膨胀、耐候性好的优点，克服塑料板密度高、容易翘曲变形、热胀冷缩的缺点，从而达到轻量、高强、易加工、不易变形的目的。
附图说明
图1是本发明的流程图；
图2是本发明制得的模板芯层SEM电镜扫描图；
图3是本发明制得的建筑模板的结构示意图；
图4是本发明中成形模具的结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
本发明的实施方式涉及一种热塑性纤维增强建筑模板的制备方法，如图1所示，包括以下步骤：
(一)面层材料制造工艺过程：树脂改性→挤出→双向玻纤布双面淋膜→高温浸渍→冷却定型→裁切。
对聚丙烯或聚丙烯和玻璃纤维进行树脂改性，通过挤出机形成纯热塑性树脂或双向玻纤布，对纯热塑性树脂或双向玻纤布进行双面淋膜，将双面淋膜后的纯热塑性树脂或双向玻纤布放入热塑性树脂液中进行高温浸渍，其中，浸渍的温度为180～230℃，时间为1～5分钟，对纯热塑性树脂或双向玻纤布冷却定型，对定型后的纯热塑性树脂或双向玻纤布进行裁切，得到面层材料。如此制得的面层材料为热塑性树脂浸渍平面交叉结构的连续长玻纤或纯热塑性树脂挤出片材。
(二)粘结层制作工艺过程：树脂改性→挤出→冷却→裁切，此步骤与现有技术中的处理方式相同，在此不再赘述。
(三)芯层材料制作工艺过程：纤维开包→计量配混→纤维精开松→多仓混合→交叉铺网→针刺或热定型成毡→裁剪。
使用开纤机对丙纶纤维和玻璃纤维充分开纤，接着混合均匀，再交叉铺网，之后固结成毡，最后进行裁剪得到芯层材料。如此制得的芯层材料为低密度的立体交叉长玻纤与热塑性树脂互贯结合体。如图2所示，玻纤表面粘附有少量树脂表明PP基体被改性，界面结合得到了改善，说明玻纤是从基体树脂中拔出的，在拔出的过程中因玻纤/基体树脂界面摩擦而逸散出较大的能量，所以复合材料的力学性能好。
不难发现，本发明的芯层材料的制备过程是先将热塑性纤维与增强纤维充分单纤化并混合均匀，在模具内热压后，热塑性纤维熔融后将每一根纤维紧密包覆，然后冷压固结，使每一根增强纤维能充分发挥其增强效果，由此得到的热塑性纤维增强建筑模板不但具有胶合板轻量、可锯、可钉、易加工的优点，而且克服胶合板吸水膨胀、容易被腐蚀、表面硬度低等缺点，具有塑料板的高强度、不吸水膨胀、耐候性好的优点，克服塑料板密度高、容易翘曲变形、热胀冷缩的缺点，从而达到轻量、高强、易加工、不易变形的目的。
(四)板材成形过程：铺料→导热油加热模具→热压→冷压→裁剪。
依次将面层材料、粘结层材料、芯层材料、粘结层材料和面层材料放入模具中，加热模具，加热温度为180～230℃，对模具进行热压和冷压后，其中，热压的压力为0.2～0.8MPa，温度180～230℃，热压时间5～20分钟；冷压的压力为0.2～0.8MPa，冷压时间3～15分钟。最后对模具中的成形模板进行裁切，得到的建筑模板如图3所示，其性能参数如表1所示。其中，面层31为热塑性树脂浸渍平面交叉结构的连续长玻纤或纯热塑性树脂挤出片材。.芯层32为低密度的立体交叉长玻纤与热塑性树脂互贯结合体。
表1
从表1中可知，成型后的高膨胀性能和不同厚度段的模塑加工性能，产品的密度最低只有0.3g/cm3，增加了Z轴方向的挺直度，树脂矩阵内长玻纤纤维分布均匀。
如图4所示，模具包括上垫板41、下垫板43和成型框42；所述上垫板41和下垫板43之间放置有所述成型框42，所述成形框42为中空结构，边框具有一定厚度，起到定位(装填料在压机中的位置)和定厚度的作用(通过对其厚度的调整可制的不同厚度、密度的产品)。上垫板41和下垫板43的材质为430铁素体不锈钢或631、632沉淀硬化不锈钢。上垫板41和下垫板43板材表面平整，且成型面(单面)涂聚四氟乙烯涂层或使用脱模剂涂层，并且成型面可加工成各种花纹或凸凹以成型各种浮雕图案。
本发明的目的是为了成型玻璃纤维与聚丙烯等热塑性材料或发泡材料，其密度在材料本身的密度以下，冷压时的压力较低，如果采用热轧板、锰板等模具材料，其在热压机上受热后的变形是不能得到恢复而导致板材变形。所以，本发明的模具是适合热压时温度在180度以上、压力在300吨/m2以上，而冷压时的压力在100吨/m2以下的条件下，能够成型体密度较材料本身的体密度50％以下的板材而使得板材不会变形。例如用玻纤50％，其材料密度约2.7，与丙纶50％，其材料密度约为0.92，这二种材料的混合后的材料密度应为1.81.根据我们的实验，采用本发明的模具，在热压冷压机组中成型这种材料可以得到0.3-0.6的密度而其板面平整、不会翘曲。本发明的模具采用的材料是1-3mm厚的牌号为430的不锈铁。这种材料的另一个优点是可以采用喷涂脱模剂的方法很容易脱模。由于材料只有1-3mm，传热快、能耗也低，成型时间缩短、效率提高。

Claims (5)

1.一种热塑性纤维增强建筑模板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）制造面层材料；
（2）制造粘结层材料；
（3）使用开纤机对丙纶纤维和玻璃纤维充分开纤，接着混合均匀，再交叉铺网，之后固结成毡，最后进行裁剪得到芯层材料；
（4）依次将面层材料、粘结层材料、芯层材料、粘结层材料和面层材料放入模具中，加热模具，对模具进行热压和冷压，最终成型；其中，模具包括上垫板、下垫板和成型框；所述上垫板和下垫板之间放置有所述成型框，所述成形框为中空结构；上垫板和下垫板的材质为1-3mm厚的430铁素体不锈钢；所述上垫板和下垫板的板材表面平整，成型面涂聚四氟乙烯涂层或脱模剂涂层；
所述步骤（1）还包括以下子步骤：
（11）对聚丙烯或聚丙烯和玻璃纤维进行树脂改性；
（12）通过挤出机形成纯热塑性树脂或双向玻纤布；
（13）对纯热塑性树脂或双向玻纤布进行双面淋膜；
（14）将双面淋膜后的纯热塑性树脂或双向玻纤布放入热塑性树脂液中进行高温浸渍其中，浸渍的温度为180～230℃，时间为1～5分钟；
（15）对纯热塑性树脂或双向玻纤布冷却定型；
对定型后的纯热塑性树脂或双向玻纤布进行裁切，得到面层材料。
2.根据权利要求1所述的热塑性纤维增强建筑模板的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）中所述开纤机为梳理机或气流成网机。
3.根据权利要求1所述的热塑性纤维增强建筑模板的制备方法，其特征在于，所述步骤（4）中加热模具时，加热温度为180～230℃。
4.根据权利要求1所述的热塑性纤维增强建筑模板的制备方法，其特征在于，所述步骤（4）中热压的压力为0.2～0.8MPa，温度为180～230℃，时间为5～20分钟。
5.根据权利要求1所述的热塑性纤维增强建筑模板的制备方法，其特征在于，所述步骤（4）中冷压的压力为0.2～0.8MPa，时间为3～15分钟。
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