CN104626700B - 一种复合型材板及其加工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种复合型材板，包括内层和外层，其特征在于，所述内层的上下面设置外层，内层为发泡板，外层为塑料型材层，内层与外层通过共挤一体成型。本发明所述的复合型材板结构强度高，复合层结合强度好不易分离，具有良好的保温、隔音、减震以及阻燃性能，外层可定制成任意需要的结构形状，适用范围广，装配方便效率高，外层便于着色，满足在建筑装饰中的色彩和性能需求。

Description

一种复合型材板及其加工工艺

技术领域

本发明涉及建筑板材加工技术领域，尤其涉及一种复合型材板及其加工工艺。

背景技术

在建筑施工中常常会使用到发泡板，发泡板一般会采用PVC(聚氯乙烯)、PP(聚丙烯)、PS(聚苯乙烯)等材料通过发泡工艺制作而成，是以塑料为基本组分，含有大量气泡，可以说是以气体为填充的复合材料，传统的发泡板具有防水、阻燃、耐酸碱、防蛀、质轻、保温、隔音、减震的特性，广泛应用于家具、橱柜、浴柜、展览架用板、箱体芯层、室内外装饰、建材、化工等领域用板。在PVC发泡制品中，通常会加入超高分子量聚合物，一是为了促进PVC的塑化；二是为了提高PVC发泡物料的熔体强度，防止气泡的合并，以得到均匀发泡的制品；三是为了保证熔体具有良好的流动性，以得到外观良好的制品。但现有传统的发泡板只能制作成简单的平面板结构，结构过于单一，在施工过程中需要进一步加工才能正常使用，从而导致施工效率较低，并且发泡板的表面着色较为困难，需要后期印刷施彩或是覆膜，从而降低了发泡板整体的生产加工效率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题和提出的技术任务是对现有技术进行改进，提供一种复合型材板及其加工工艺，解决目前技术中传统的发泡板生产加工效率低，结构单一，施工效率低问题。

为解决以上技术问题，本发明的技术方案是：

一种复合型材板，包括内层和外层，其特征在于，所述内层的上下面设置外层，内层为发泡板，外层为塑料型材层，内层与外层通过共挤一体成型。本发明所述的复合型材板将传统的发泡板与塑料型材通过共挤加工为一体的型材，可根据需要制作成各种外形尺寸，而不再是简单的平面板结构，适用性更好更广，定制性强，装配方便，无需再对复合型材板进行复杂的后续加工，提高装备效率。并且复合型材板结构强度高，内层和外层的结合强度高不易分离，复合型材板兼具了发泡板和塑料型材的的优点，塑料型材结构强度高，可塑性强，可制作成任意需要的形状，便于着色，满足在建筑装饰中的色彩和性能需求，发泡板使得复合型材板具有良好的保温、隔音、减震以及阻燃性能，可满足建筑施工的各种需求，适用性广泛。

进一步的，所述的外层为双色共挤型材，包括基材层和表层，基材层与内层的发泡板共挤接合在一起，表层也同时通过共挤接合在基材层上。双色共挤是一种塑料型材的挤出加工方式，就是把两种不同颜色的材料(材质可以不同)通过不同流道输送给挤出设备,加工出来的一种具有两种不同颜色的产品，兼具两种材料的共同优点。两种材料必须是性质相似或相同，不然会因为亲和度不好造成结合不紧密，双色共挤型材又可以分为同质和非同质共挤，目前主要应用的是非同质共挤，主要有PVC－ASA，PVC-PMMA两种。

进一步的，所述的内层采用PVC发泡制成，所述外层的基材层选用PVC材质，表层采用ASA材质，PVC－ASA技术最成熟，效果最好。

进一步的，所述的内层内还添加有发泡剂、发泡调节剂和增强剂，使内层发泡均匀，增强尺寸稳定性和抗冲击能力。

进一步的，所述的发泡剂为白发泡剂和黄发泡剂的混合物，白发泡剂包括碳酸氢钠、碳酸氢氨，黄发泡剂包括亚硝基类发泡剂、偶氮二甲酰胺，所述发泡调节剂为丙烯酸酯类的多元共聚物，所述增强剂为丙烯酸酯共聚物或丁二烯类共聚物。

一种制作上述复合型材板的加工工艺，包括以下步骤：

1)按照物料比例，分别把内层、外层的原料称量后加入不同的混料机中进行搅拌混料，通过加热装置加热和物料自摩擦把物料加热至115～120℃，搅拌均匀后冷却至30～45℃得到内层物料和外层物料；

2)将步骤1)中搅拌均匀后得到的内层物料投入发泡机中，外层物料投入到共挤机中，分别挤出，挤出时保持各区域的温度在170～180℃，经发泡机和共挤机将内层物料和外层物料熔融塑化；

3)发泡机和共挤机的出料口通过分配器连接至共挤模具的进料口，内层物料和外层物料进入共挤模具内不同流道，从共挤模具的出口挤出成形复合型材板；

4)步骤3)中得到的复合型材板经定型模冷却定型；

5)通过牵引的方式把冷却定型得到的复合型材板牵引出，最后切割至所需长度。

进一步的，所述的步骤1)中将PVC树脂、发泡剂、发泡调节剂和增强剂加入混料机中均匀加热搅拌，温度控制在115～120℃,搅拌混合时间10min～15min,冷却至45℃得到内层物料，将PVC树脂和ASA材料分别加入到不同的混料机中，高速搅拌升温到120℃，混合均匀后放到冷混机中边混料边冷却至45℃，形成松散、易流动的粉状混合物得到外层物料。

进一步的，所述的步骤3)中发泡机和共挤机的挤出压力为18～22MPa。

进一步的，所述的步骤4)中采用真空吸附的原理将复合型材板贴在定型模内腔表面，采用干湿相结合的冷却方式，将干真空定型和湿真空定型串联，冷却水温在18℃～22℃，水压在4～6Pa之间。

进一步的，所述的步骤5)中采用辊筒式组合牵引机将复合型材板牵引出，在辊筒之间设置方木，方木高度与复合型材板两夹紧面的距离相同或略低0.5～1mm，分散辊筒对复合型材板的夹持力。

与现有技术相比，本发明优点在于：

本发明所述的复合型材板结构强度高，复合层结合强度好不易分离，具有良好的保温、隔音、减震以及阻燃性能，外层可定制成任意需要的结构形状，适用范围广，装配方便效率高，外层便于着色，满足在建筑装饰中的色彩和性能需求；

本发明所述的复合型材板及其加工工艺操作简单方便，生产效率高，经济效益高。

附图说明

图1为本发明的复合型材板结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例公开的一种复合型材板及其加工工艺，制作出的复合型材板同时具备发泡板和挤出型材的特性，定制性强，表面颜色丰富，直接加工生产出所需的板材结构，结构强度高，复合层之间粘结性好，不易分离，板材组装简单，无需繁琐的再加工，施工效率高。

如图1所示，一种复合型材板，包括内层1和外层2，内层1的上下面设置外层2，内层1为发泡板，外层2为塑料型材层，内层1与外层2通过共挤一体成型。在本实施例中外层2为双色共挤型材，包括基材层3和表层4，基材层3与内层1的发泡板共挤接合在一起，表层4也同时通过共挤接合在基材层3上，内层1采用PVC发泡制成，外层2的基材层3选用PVC材质，表层4采用ASA材质。

内层1在进行发泡制作时需要添加发泡剂、发泡调节剂和增强剂，发泡剂为白发泡剂和黄发泡剂的混合物，白发泡剂包括碳酸氢钠、碳酸氢氨，黄发泡剂包括亚硝基类发泡剂、偶氮二甲酰胺，所述发泡调节剂为丙烯酸酯类的多元共聚物，所述增强剂为丙烯酸酯共聚物或丁二烯类共聚物。

制作上述复合型材板的加工工艺，包括混料、塑化、成型、冷却定型、牵引以及切割，具体加工步骤如下：

1)按照物料比例，分别把内层1、外层2的原料称量后加入不同的混料机中进行搅拌混料，中将PVC树脂、发泡剂、发泡调节剂和增强剂加入混料机中通过加热装置均匀加热搅拌。混料时温度控制很重要，混合温度过高，物料易发粘、结块、塑化不均；混合温度过低，则物料混合不充分，达不到预塑目的，因此温度控制在115～120℃,高温搅拌混合时间10min～15min，冷却至45℃得到内层物料，将PVC树脂和ASA材料分别加入到不同的混料机中，高速搅拌升温到120℃，混合均匀后放到冷混机中边混料边冷却至45℃，形成松散、易流动的粉状混合物得到外层物料；

2)将步骤1中搅拌均匀后得到的内层物料投入发泡机中，外层物料投入到共挤机中，分别挤出，挤出时保持各区域的温度在170～180℃，经发泡机和共挤机将内层物料和外层物料熔融塑化；

挤出成型的温度很大程度上取决于料筒和螺杆温度，实际生产中位测量和控制方便，常用机筒温度来近似熔体温度，利用热电偶来测量控制。在用双螺杆挤出机挤出时，加料段的温度应高于树脂的熔融温度，加料段、压缩段、排气段和均化段的温度分布一般呈马鞍型曲线。机头温度对挤出形成的影响很大。机头温度必须控制在合理的温度范围，才能获得良好的型材外观和力学性能，减小熔体出口膨胀，一般机头设定温度高于料筒温度。根据配方要求，挤出温度设定在170℃～180℃之间，过高PVC就会分解变色，机头口模温度最高可达190℃～210℃。

经过升温至160℃物料会变为柔软的富有弹性的"高弹态"，之后继续加温至220℃以下成为塑化了的液状熔融体，称为"粘流态"，再从模头以型材剖面形状挤出并立即冷却变硬定形，经高弹态到粘流态这一变化过程，是在挤出机的料筒和锥形螺杆中完成的。料筒外面分四段包围着四组电加热圈；每组加热圈与料筒之间还缠绕着螺旋形内通循环冷却油的铜管，冷却油由外部的油泵、冷却管系统独立供应。这样，既可加热升温也可冷却降温。由传感器、温控表按预先设定的温度工作，以达到自动控制温度的目的。塑料加热升温除靠料筒外的电加热圈提供热量外，塑料与料筒和螺杆之间、塑料内部分子之间的摩擦、剪切运动也会发生热量。料筒的四组加热圈从加料口起依次分为一、二、三、四个加热区，在二、三区之间有一个排气口，上方有玻璃盖，可以观察塑料塑化情况。排气口侧有管子通真空表、过滤器及真空泵，从塑料中分解析出的气体和水蒸汽由排气口经管子、过滤器被真空泵抽吸出去，真空表用以指示抽吸力度。螺杆上的排气段正处于排气口的位置。加热一、二区则分别处于螺杆的加料段和塑化压缩段。螺杆上的均化段和挤出段(总称为计量段)处于料筒加热的三、四区。从料筒和螺杆端挤出的塑料剖面呈"∞"形并且塑化良好。把"∞"形的剖面形状塑料变成所需的型材剖面形状，是经由过渡段先将"∞"形变成圆形，经过圆形多孔板扩散，成型材轮廓，再经模头分流、成形、稳压定型逐渐完成的。为了保持塑料温度不致影响其流动成形，必须在过渡段、进入模头前由多孔板整流、均压再经扩散段、分流段、成型、稳压段，并在这些段的外部加装电加热圈或加热板，以使塑料从模头挤出时各处流速均匀、温度大体一致。

3)发泡机和共挤机的出料口通过分配器连接至共挤模具的进料口，发泡机、共挤机的挤出压力为18～22MPa，内层物料和外层物料进入共挤模具内不同流道，从共挤模具的出口挤出成形复合型材板；

物料在成型过程中需要一定的压力来克服其流动的阻力和自身的粘性摩擦。挤出压力是保证物料塑化质量、得到均匀密实、质量合格制品的必要条件，机头压力的大小也是影响产品质量和产量的一个重要因素。挤出机的工作压力由螺杆、口模特性及熔融物料的流动性决定的。熔体挤出时,需要足够的压力,才能得到密度适宜、物理性能较好的制品。但机头压力过大，易有溢料，且物料会因摩擦过度生热而分解；机头压力过小也会导致产品质量问题，如制品不密实，易产生翘曲，因此将挤出压力控制在18～22MPa。

4)步骤3中得到的复合型材板经定型模冷却定型，采用真空吸附的原理将复合型材板贴在定型模内腔表面，采用干湿相结合的冷却方式，将干真空定型和湿真空定型串联，冷却水温在18℃～22℃，水压在4～6Pa之间；

使用湿式真空冷却定型虽然可以加快挤出速度，但型材因冷水的冲击会造成制品内应力，从而引起挠曲变形；使用干式真空冷却定型，水没有直接接触型材表面，而热量是通过定型冷却套由水带走的,冷却效率较低,要想提高冷却效率,就需要加长冷却定型器的长度。因此，采用将干真空定型和湿真空定型串联起来的冷却方法，既保证了产品的精度，减少内应力，又大大提高了成型速度。具体方式是以干真空定型缓冷后,再在湿真空水槽中使整个制品减压冷却，由此可以防止制品冷却时产生变形，减少内应力，可以高速成型精度高的制品。

被挤出口模的熔融物料直接进入定型模，借助真空负压作用，物料被紧紧吸附在定型模的模壁上，经定型模内的冷却水冷却固化，真空度控制恰当与否将直接影响制品质量，若真空度太低，对型坯的吸附力不足，制品难以达到预定形状，外观质量和尺寸精度较差；真空度太高，阻力加大，会导致与真空定型模入口间积料，严重时甚至拉断型材。

5)通过牵引的方式把冷却定型得到的复合型材板牵引出，采用辊筒式组合牵引机将复合型材板牵引出，最后切割至所需长度。

从共挤模具挤出的型坯是高温柔软状态，进入冷却定型模冷却变硬成形时会产生很大摩擦阻力，开始时型坯尚未与定型套贴合定形，冷却也不充分，需用人工将型坯送入辊筒之间，辊筒的夹紧力会将型坯夹扁，成为废坯。因此在辊筒之间设置方木，方木高度与复合型材板两夹紧面的距离相同或略低0.5～1mm，分散辊筒对复合型材板的夹持力，在方木运动到辊筒末端出来时，操作者应及时拿出方木，这样型材就不会被压扁。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种制作复合型材板的加工工艺，包括以下步骤：

1)复合型材板包括内层(1)和外层(2)，所述内层(1)的上下面设置外层(2)，内层(1)为发泡板，外层(2)为塑料型材层，外层(2)为双色共挤型材，包括基材层(3)和表层(4)，基材层(3)与内层(1)共挤接合，表层(4)也同时通过共挤接合在基材层(3)上，内层(1)采用PVC发泡制成，基材层(3)选用PVC材质，表层(4)采用ASA材质，按照物料比例，分别把内层(1)、外层(2)的原料称量后加入不同的混料机中进行搅拌混料，将PVC树脂、发泡剂、发泡调节剂和增强剂加入混料机中均匀加热搅拌，所述的发泡剂为白发泡剂和黄发泡剂的混合物，白发泡剂包括碳酸氢钠、碳酸氢氨，黄发泡剂包括亚硝基类发泡剂、偶氮二甲酰胺，所述发泡调节剂为丙烯酸酯类的多元共聚物，所述增强剂为丙烯酸酯共聚物或丁二烯类共聚物，通过加热装置加热和物料自摩擦把物料加热至115～120℃,搅拌混合时间10min～15min,冷却至45℃得到内层物料，将PVC树脂和ASA材料分别加入到不同的混料机中，搅拌时通过加热装置加热和物料自摩擦把物料加热到120℃，混合均匀后放到冷混机中边混料边冷却至45℃，形成松散、易流动的粉状混合物得到外层物料；

2)将步骤1)中搅拌均匀后得到的内层物料投入发泡机中，外层物料投入到共挤机中，分别挤出，挤出时保持各区域的温度在170～180℃，经发泡机和共挤机将内层物料和外层物料熔融塑化；

3)发泡机和共挤机的出料口通过分配器连接至共挤模具的进料口，内层物料和外层物料进入共挤模具内不同流道，从共挤模具的出口挤出成形复合型材板；

4)步骤3)中得到的复合型材板经定型模冷却定型；

5)采用辊筒式组合牵引机将复合型材板牵引出，在辊筒之间设置方木，方木高度与复合型材板两夹紧面的距离相同或略低0.5～1mm，分散辊筒对复合型材板的夹持力，最后切割至所需长度。

2.根据权利要求1所述的制作复合型材板的加工工艺，其特征在于，所述的步骤3)中发泡机和共挤机的挤出压力为18～22MPa。

3.根据权利要求1所述的制作复合型材板的加工工艺，其特征在于，所述的步骤4)中采用真空吸附的原理将复合型材板贴在定型模内腔表面，采用干湿相结合的冷却方式，将干真空定型和湿真空定型串联，冷却水温在18℃～22℃，水压在4～6Pa之间。