CN103909702A - 表面共挤pe塑木型材及其制造工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及表面共挤PE塑木型材及其制造工艺。本发明的一个目的是提供一种质量好、物理力学性能优异的表面共挤PE塑木型材，包括基材和面层，基材包括以下重量份组分：HDPE25～35、稻糠25～35、滑石粉10～20、木粉25～35、润滑剂1.5～3、抗氧剂0.1～0.5、调色剂1～4；本发明的另一个目的是提供一种制造上述塑木型材的工艺，包括混料、造粒，所述造粒工艺采用的造粒挤出机包括设置在机筒上的排气口（1），其特征在于：所述混料的温度为140+15℃，所述造粒挤出机的排气口（1）设置封堵。本发明兼具塑料的耐水防腐和木材的质感两种特性，是一种性能优良并十分耐用的型材，用途极为广泛。
Description
技术领域
本发明涉及表面共挤PE塑木型材及其制造工艺领域。
背景技术
塑木，就是以植物纤维为主原料，与塑料合成的一种新型复合型材，它既保持了实木地板的亲和性感觉，又具有良好的防潮耐水，耐酸碱，抑真菌，抗静电，防虫蛀等性能，适用范围广泛，几乎可涵盖所有原木、塑料、塑钢、铝合金及其它类似复合型材的使用领域，同时也解决了塑料、木材行业废弃资源的再生利用问题。其主要特点为：原料资源化、产品可塑化、使用环保化、成本经济化、回收再生化。
塑木型材也存在一定的缺陷，退色、霉变、表面裂痕是塑木型材的致命缺陷，而用共挤的方法将芯材封闭起来，能彻底杜绝塑木型材发霉或长磨菇的情况，原因就是共挤类塑木型材表面处理更好，耐候性更强，表面硬度高不易刮花，吸水率更低，克服了大多数普通塑木型材的缺点，业内称为第二代塑木。但是，目前市面上常见的表面共挤PE塑木型材质量参差不齐，多数塑木型材的物理力学性能较差。
表面共挤塑木型材的制造工艺一般包括混料、造粒和成型等工序，但现有的工艺多存在以下问题：1、如附图1所示，现有的造粒挤出机的机筒一般留有排气口1，造粒过程中塑料融化后产生的气体会从排气口1排出，这样可以及时排气来确保造粒工艺稳定，但会明显造成车间和周边环境的空气污染；2、如附图1所示，现有的造粒挤出机的机头或模具2一般具有增压、成型和切粒的功能，可直接得到粒料，但挤出和切粒效率受到限制，导致单台设备造粒生产效率低下；3、现有的制造工艺中，即使在造粒工艺采用冷却和成粒分离工艺，也一般采用“先冷却，后破碎”，由于破碎前为块状物料，进行冷却需要较长的时间，影响了生产效率，且冷却后的块状物料进行破碎的设备损耗、电耗更高；4、成型阶段使用的成型挤出机的机筒中段一般会外接一个抽真空装置，用来抽出机筒内因加热和摩擦而产生的水蒸汽及其他挥发性气体，从而避免水分等小分子物质对塑木力学性能、抗老化性能造成明显降低的影响。但是，机筒与抽真空 装置的接口处很容易被熔融的物料堵塞，导致频繁的抽真空装置故障而被迫停工检修，较大地降低了生产效率。
发明内容
本发明的一个目的是克服上述现有技术的不足，提供一种质量好、物理力学性能优异的表面共挤PE塑木型材。
为实现上述目的，本发明提供了一种表面共挤PE塑木型材，包括基材和面层，其特征在于所述基材包括以下重量份组分：HDPE25~35、稻糠25~35、滑石粉10~20、木粉25~35、润滑剂1.5~3、抗氧剂0.1~0.5、调色剂1~4。
进一步地，所述面层包括以下重量份组分：滑石粉5~15、木粉5~20、润滑剂1~3、相容剂1~2、抗氧剂0.5~2、光稳定剂0.5~2、调色剂1~3。
本发明的另一个目的是克服上述现有技术的不足，提供一种制造上述表面共挤PE塑木型材的工艺，该制造工艺低污染、工序简单、生产效率高。
为实现上述目的，本发明提供了一种塑木型材的制造工艺，包括混料、造粒，所述造粒工艺采用的造粒挤出机包括设置在机筒上的排气口1，其特征在于：所述混料的温度为140±15℃，所述造粒挤出机的排气口1设置封堵。
为了杜绝造粒过程所产生的有害气体从机筒上的排气口排出后对空气环境造成污染，本发明将现有造粒挤出机的排气口封闭，但此举会导致造粒过程产生的气体积聚在造粒挤出机机筒内，不仅影响造粒的稳定性，还会降低造粒效率。为此，在封闭机筒上排气口的同时，相应地在前处理阶段的混料工艺中，将混料的温度从常规的常温或者40-60℃提高到140±15℃，对混合料进行预塑化，去除物料里的大部分水分，也就明显减少了造粒挤出机中产生的水蒸气等气体，从而确保了造粒稳定性和较高的造粒效率。
具体来说，本发明提供的表面共挤PE塑木型材的制造工艺包括以下几个步骤：
1、预处理：如果所使用的原料为回收的旧料，那么先将原料进行分拣、清洗；
2、基材混料：将基材配方中的各原料加入高速混合机中混合，混料的温度为140±15℃，混合时间为10~20min；
3、基材造粒：将上述混合好的基材原料加入造粒挤出机中进行加热塑化混 合，所使用的造粒挤出机如图1所示，使用时，将该造粒挤出机的机头或造粒模具2拆下并将排气口1封堵住，直接挤出熔融状态的块状物料，再经过破碎机破碎成小块柔软粒料，最后经过传送带空气冷却或管路风送冷却至60℃以下，制得塑木粒料，造粒挤出机各段加热温度为180~220℃；
4、面层混料：将面层配方中的各原料加入高速混合机中混合，混料的温度为140±15℃，混合时间为10~20min；
5、面层造粒：将上述混合好的面层原料加入造粒挤出机中进行加热塑化混合造粒，造粒挤出机各段加热温度为170~200℃；
6、成型：分别将步骤3得到的基材粒料送入基材挤出机中，将步骤5得到的面层粒料送入面层挤出机中，通过与所述基材挤出机和所述面层挤出机相连的共挤模具制得包覆面层材料的各种形状的共挤型材；其中，基材挤出机的挤出温度为140~185℃，合流芯温度为130~160℃，主机转速为4~12r/min；面层挤出机的挤出温度为150~200℃，合流芯温度为165~195℃，主机转速为4~12r/min，共挤模具温度为140~170℃；
7、表面处理：上述挤出的型材在尚未冷却时，同步经过压花机，采用冷辊进行压花，然后进行喷水雾与气冷结合的方式进行冷却后获得共挤塑木型材成品。
进一步地，本发明提供的塑木型材的制造工艺中，对于基材和面层的成型工艺，所使用的挤出机为锥形双螺杆挤出机，在所述锥形双螺杆挤出机的机筒上还设有真空防溢料装置，所述真空防溢料装置位于锥形双螺杆挤出机的机筒与抽真空装置的气管相连通处，所述真空防溢料装置包括至少两个用于将堵塞在抽真空装置与所述机筒的连通口处的物料推入所述机筒内的活塞以及控制所述活塞运动的制动器。
进一步地，本发明提供的塑木型材的制造工艺中所使用的共挤模具包括机头共挤模段和与之连接的定型主模段，所述机头共挤模段包括依次连接的过渡段、预成型段和成型段，所述过渡段设有供料圆柱腔，所述预成型段和成型段设有产品成型腔，所述预成型段表面设有共挤流道，所述共挤流道与所述产品成型腔相通。
有益效果：
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
1、经检测，本发明提供的表面共挤PE塑木型材能优异，对实施例1至实施例4中所制造出的表面共挤PE塑木型材进行物理力学性能的测试，结果见表1：
表1
2、本发明提供的制造工艺将现有造粒挤出机的排气口封闭，避免了造粒过程中塑料融化所产生的有害气体从排气口排出，减少了对空气环境的污染；另外，封闭机筒上排气口的同时，相应地在前处理阶段的混料工艺中，将混料的温度从常规的常温或者40~60℃提高到140±15℃，对混合料进行预塑化，排出大量的水蒸汽，从而减少了造粒挤出机的气体排放，也就避免了影响造粒稳定性及造粒效率低的问题；
3、本发明提供的制造工艺将现有造粒挤出机的机头或造粒模具卸下后，从造粒挤出机中挤出的熔融状态的塑木块料不经机头或模具成条、切粒工序而直接出料，提高了造粒挤出机的生产效率；
4、本发明提供的制造工艺将传统的分离造粒工艺中采用的“先冷却，后破碎”的工序调整为“先破碎，后冷却”，将块状熔融状态塑木胶料采用专用设备破碎切割成小块后再进行冷却，大大缩短了冷却时间，提高了生产效率；
5、本发明提供的制造工艺在成型工艺采用的锥形双螺杆挤出机的机筒与抽真空装置的接口处设置真空防溢料装置，当有物料堵住接口时，可以通过控制器推动活塞，将堵在接口处的物料顶回机筒内，从而保证了生产的连续性，提高了生产效率；
6、本发明使用的共挤模具通过过渡段，预成型段和成型段的设计，从而保 证了流道内腔的流动顺畅，防止死角和停滞区的产生，提高了挤出产品的表面质量，减少了修模的概率，提高了模具的使用寿命，也避免糊料现象。
附图说明
图1为现有的造粒挤出机的结构示意图；
图2为本发明的真空防溢料装置在锥形双螺杆挤出机上的安装位置示意图；
图3为图2中A部位的右视图(活塞未画)；
图4为本发明的共挤模具的实施例结构示意图；
图5为图4中A-A方向的剖面结构示意图；
图中各部件名称：
1.排气口，2.机头或模具，3.机筒，4.挤出螺杆，5.抽真空装置，6.第一活塞，7.第二活塞，8.制动器，9.抽风口，110.过渡段，111.供料圆柱腔，120.预成型段，121.产品成型腔，1211.共挤流道，130.成型段，200.定型主模段。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释，本发明并不局限于以下实施例。
实施例1
基材配方：25kgHDPE、30kg稻糠、10kg滑石粉、25kg木粉、1.5kg硬脂酸锌、0.1kg抗氧剂1010、1kg调色剂LANJING-31、1kg KH550；
面层配方：10kg滑石粉、5kg木粉、1kg硬脂酸锌、1.5kg抗氧剂168、1kg调色剂LANJING-31、1kg相容剂PE-g-ST、0.5kg光稳定剂GW-461；
制造工艺：
1、预处理：将回收来的HDPE进行分拣、清洗；
2、基材混料：按上述基材配方称取基材原料并加入高速混合机中混合，混料的温度为135℃，混合时间为10min；
3、基材造粒：将上述混合好的基材原料加入造粒挤出机中进行加热塑化混合，所使用的造粒挤出机如图1所示，使用时，将该造粒挤出机的机头或造粒模具2拆下并将排气口1封堵住，直接挤出熔融状态的块状物料，再经过破碎机破碎成小块柔软粒料，最后经过传送带空气冷却或管路风送冷却至60℃以下， 制得塑木粒料，造粒挤出机各段加热温度为180~220℃；
4、面层混料：按上述面层配方称取面层原料并加入高速混合机中混合，混料的温度为135℃，混合时间为10min；
5、面层造粒：将上述混合好的面层原料加入造粒挤出机中进行加热塑化混合造粒，造粒挤出机各段加热温度为170~200℃；
6、成型：分别将步骤3得到的基材粒料送入基材挤出机中，将步骤5得到的面层粒料送入面层挤出机中，通过与所述基材挤出机和所述面层挤出机相连的共挤模具制得包覆面层材料的各种形状的共挤型材；其中，基材挤出机的挤出温度为140~180℃，合流芯温度为130℃，主机转速为4r/min；面层挤出机的挤出温度为150~195℃，合流芯温度为165℃，主机转速为5r/min，共挤模具温度为140~165℃；
7、表面处理：上述挤出的型材在尚未冷却时，同步经过压花机，采用冷辊进行压花，然后进行喷水雾与气冷结合的方式进行冷却后获得共挤塑木型材成品。
实施例2
基材配方：35kgHDPE、30kg稻糠、15kg滑石粉、30kg木粉、2kg硬脂酸、0.3kg抗氧剂BHT、3kg调色剂MicrobeadTMM520、3kg钛酸酯；
面层配方：15kg滑石粉、10kg木粉、3kg聚乙烯蜡、2kg抗氧剂2246、2kg调色剂MicrobeadTMM5H、2kg相容剂PE-g-ST、1.5kg光稳定剂GW-783、5kgHDPE、10kg杜邦Surlyn9910、8kgUHMWPE；
制造工艺：
1、基材混料：按上述基材配方称取基材原料并加入高速混合机中混合，混料的温度为125℃，混合时间为20min；
2、基材造粒：将上述混合好的基材原料加入造粒挤出机中进行加热塑化混合，所使用的造粒挤出机如图1所示，使用时，将该造粒挤出机的机头或造粒模具2拆下并将排气口1封堵住，直接挤出熔融状态的块状物料，再经过破碎机破碎成小块柔软粒料，最后经过传送带空气冷却或管路风送冷却至60℃以下，制得塑木粒料，造粒挤出机各段加热温度为180~220℃；
3、面层混料：按上述面层配方称取面层原料并加入高速混合机中混合，混 料的温度为125℃，混合时间为10min；
4、面层造粒：将上述混合好的面层原料加入造粒挤出机中进行加热塑化混合造粒，造粒挤出机各段加热温度为170~200℃；
5、成型：分别将步骤2得到的基材粒料送入基材挤出机中，将步骤4得到的面层粒料送入面层挤出机中，通过与所述基材挤出机和所述面层挤出机相连的共挤模具制得包覆面层材料的各种形状的共挤型材；其中，基材挤出机的挤出温度为155~185℃，合流芯温度为160℃，主机转速为7r/min；面层挤出机的挤出温度为150~195℃，合流芯温度为180℃，主机转速为7r/min，共挤模具温度为150~170℃；
6、表面处理：上述挤出的型材在尚未冷却时，同步经过压花机，采用冷辊进行压花，然后进行喷水雾与气冷结合的方式进行冷却后获得共挤塑木型材成品。
实施例3
基材配方：25kgHDPE、30kg稻糠、15kg滑石粉、30kg木粉、2.5kg石蜡、0.3kg抗氧剂1076、2.5kg调色剂MicrobeadTMM5H、2kgKH570；
面层配方：15kgHDPE、10kg滑石粉、15kg木粉、2kg硬脂酸、0.5kg抗氧剂1010、2kg调色剂LANJING-31、1.5kg相容剂PP-g-ST、1.5kg光稳定剂GW-461、15kgUHMWPE；
制造工艺：
1、基材混料：按上述基材配方称取基材原料并加入高速混合机中混合，混料的温度为155℃，混合时间为15min；
2、基材造粒：将上述混合好的基材原料加入造粒挤出机中进行加热塑化混合，所使用的造粒挤出机如图1所示，使用时，将该造粒挤出机的机头或造粒模具2拆下并将排气口1封堵住，直接挤出熔融状态的块状物料，再经过破碎机破碎成小块柔软粒料，最后经过传送带空气冷却或管路风送冷却至60℃以下，制得塑木粒料，造粒挤出机各段加热温度为180~200℃；
3、面层混料：按上述面层配方称取面层原料并加入高速混合机中混合，混料的温度为130℃，混合时间为20min；
4、面层造粒：将上述混合好的面层原料加入造粒挤出机中进行加热塑化混 合造粒，造粒挤出机各段加热温度为170~200℃；
5、成型：分别将步骤2得到的基材粒料送入基材挤出机中，将步骤4得到的面层粒料送入面层挤出机中，通过与所述基材挤出机和所述面层挤出机相连的共挤模具制得包覆面层材料的各种形状的共挤型材；其中，基材挤出机的挤出温度为165~180℃，合流芯温度为155℃，主机转速为8r/min；面层挤出机的挤出温度为180~190℃，合流芯温度为195℃，主机转速为8r/min，共挤模具温度为155~180℃；
6、表面处理：上述挤出的型材在尚未冷却时，同步经过压花机，采用冷辊进行压花，然后进行喷水雾与气冷结合的方式进行冷却后获得共挤塑木型材成品。
实施例4
基材配方：25kgHDPE、35kg稻糠、15kg滑石粉、25kg木粉、3kg氧化聚乙烯蜡、0.3kg抗氧剂1010、2kg铁黄；
面层配方：12kg滑石粉、18kg木粉、3kg石蜡、1.3kg抗氧剂1010、1kg铁黄、1.5kg相容剂ABS-g-MAH、1.5kg光稳定剂GW-628、15kg杜邦Surlyn9910；
制造工艺：
1、基材混料：按上述基材配方称取基材原料并加入高速混合机中混合，混料的温度为145℃，混合时间为15min；
2、基材造粒：将上述混合好的基材原料加入造粒挤出机中进行加热塑化混合，所使用的造粒挤出机如图1所示，使用时，将该造粒挤出机的机头或造粒模具2拆下并将排气口1封堵住，直接挤出熔融状态的块状物料，再经过破碎机破碎成小块柔软粒料，最后经过传送带空气冷却或管路风送冷却至60℃以下，制得塑木粒料，造粒挤出机各段加热温度为180~220℃；
3、面层混料：按上述面层配方称取面层原料并加入高速混合机中混合，混料的温度为145℃，混合时间为18min；
4、面层造粒：将上述混合好的面层原料加入造粒挤出机中进行加热塑化混合造粒，造粒挤出机各段加热温度为170~200℃；
5、成型：分别将步骤2得到的基材粒料送入基材挤出机中，将步骤4得到 的面层粒料送入面层挤出机中，通过与所述基材挤出机和所述面层挤出机相连的共挤模具制得包覆面层材料的各种形状的共挤型材；其中，基材杆挤出机的挤出温度为140~175℃，合流芯温度为160℃，主机转速为10r/min；面层挤出机的挤出温度为155~195℃，合流芯温度为175℃，主机转速为4r/min，共挤模具温度为140~160℃；
6、表面处理：上述挤出的型材在尚未冷却时，同步经过压花机，采用冷辊进行压花，然后进行喷水雾与气冷结合的方式进行冷却后获得共挤塑木型材成品。
实施例5
如图2所示，为本发明所提供的表面共挤PE塑木材料的制造工艺中所用到的真空防溢料装置在锥形双螺杆挤出机上的位置示意图，本实施例中，真空防溢料装置包括第一活塞6、第二活塞7和制动器8，真空防溢料装置设在锥形双螺杆挤出机的机筒3上，第一活塞6和第二活塞7可在抽真空装置5的抽气管与锥形双螺杆挤出机的机筒3的连通口处做上下往复运动，图2中A部位处的真空装置5的抽气管的形状如图3所示。当锥形双螺杆挤出机正常运行时，第一活塞6和第二活塞7交替在抽风口中做上下往复运动；当挤出螺杆4处的少量物料被抽真空装置5抽到抽风口9处时，在制动器8的控制下，堵塞处的相应活塞向下运动，将堵塞在抽风口9处的物料顶回机筒3中。此时，另一个活塞向上运动保持抽风口与抽真空装置连通，从而保证了抽气通道的畅通。这样，在清除堵塞物料的整个过程，不会影响挤出成型工序的正常进行，从而保证了生产的连续性，提高了生产效率。
实施例6
如图4所示，为本发明所提供的塑木型材的制造工艺中所用到的共挤模具的一种结构示意图，本实施例中，共挤模具包括机头共挤模段和定型主模段200，机头共挤模段的一端与螺杆挤出机相连，另一端与定型主模段200相连，其中：
机头共挤模段包括依次连接的过渡段110，预成型段120和成型段130，过渡段110设有供料圆柱腔111，预成型段120和成型段130设有产品成型腔121，如图5所示，产品成型腔121上设有环状的共挤流道1211。
成型时，基层物料通过共料圆柱腔111进入后，通过预成型段120时，面 层物料通过共挤流道1211，包覆在基层物料上，汇流形成共挤层。
Claims (9)
1.一种表面共挤PE塑木型材，包括基材和面层，其特征在于所述基材包括以下重量份组分：HDPE25~35、稻糠25~35、滑石粉10~20、木粉25~35、润滑剂1.5~3、抗氧剂0.1~0.5、调色剂1~4。
2.根据权利要求1所述的表面共挤PE塑木型材，其特征在于所述面层包括以下重量份组分：滑石粉5~15、木粉5~20、润滑剂1~3、相容剂1~2、抗氧剂0.5~2、光稳定剂0.5~2、调色剂1~3。
3.一种制造权利要求1或2所述的表面共挤PE塑木型材的工艺，包括混料、造粒，所述造粒工艺采用的造粒挤出机包括设置在机筒上的排气口（1），其特征在于：所述混料的温度为140±15℃，所述造粒挤出机的排气口（1）设置封堵。
4.根据权利要求3所述的制造工艺，其特征在于所述制造工艺包括以下步骤：
A、基材混料：称取基材配方中的原料加入高速混合机中混合，混合时间为10~20min；
B、基材造粒：将步骤A混合好的基材原料加入造粒挤出机中进行加热塑化混合，在使用所述造粒挤出机时，将机头或模具（2）拆下直接挤出熔融状态的块状物料，再经过破碎机破碎成小块柔软粒料，最后经过传送带空气冷却或管路风送冷却至60℃以下，制得塑木粒料，造粒挤出机各段加热温度为180~220℃；
C、面层混料：称取面层配方中的面层原料加入高速混合机中混合，混合时间为10~20min；
D、面层造粒：将步骤C混合好的面层原料加入造粒挤出机中进行加热塑化混合造粒，造粒挤出机各段加热温度为170~200℃；
E、成型：分别将步骤B得到的基材粒料送入基材挤出机中，将步骤D得到的面层粒料送入面层挤出机中，通过与所述基材挤出机和所述面层挤出机相连的共挤模具制得包覆面层材料的各种形状的共挤型材；
F、表面处理：步骤E挤出的型材在尚未冷却时，同步经过压花机，采用冷辊进行压花，然后进行喷水雾与气冷结合的方式进行冷却后获得共挤塑木型材成品。
5.根据权利要求4所述的制造工艺，其特征在于：所述基材挤出机的挤出温度为140~185℃，合流芯温度为130~160℃，主机转速为4~12r/min。
6.根据权利要求4所述的制造工艺，其特征在于：所述面层挤出机的挤出温度为150~200℃，合流芯温度为165~195℃，主机转速为4~12r/min，共挤模具温度为140~170℃。
7.根据权利要求4、5或6所述的制造工艺，其特征在于所述步骤还包括：在基材混料之前，先将回收的旧料进行分拣、清洗。
8.根据权利要求4、5或6所述的制造工艺，其特征在于：所述基材挤出机和所述面层挤出机为锥形双螺杆挤出机，所述锥形双螺杆挤出机的机筒上设有真空防溢料装置，所述真空防溢料装置包括至少两个用于将堵塞在抽真空装置与所述机筒的连通口处的物料推入所述机筒内的活塞以及控制所述活塞运动的制动器。
9.根据权利要求4、5或6所述的制造工艺，其特征在于：所述共挤模具包括机头共挤模段和与之连接的定型主模段，所述机头共挤模段包括依次连接的过渡段、预成型段和成型段，所述过渡段设有供料圆柱腔，所述预成型段和成型段设有产品成型腔，所述预成型段表面设有共挤流道，所述共挤流道与所述产品成型腔相通。
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2012
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