CN105421650B - 一种木塑与发泡层共挤成型的复合板材及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种木塑与发泡层共挤成型的复合板材，其包括木塑框架和发泡层，所述木塑框架设置有第一腔室，所述发泡层填充在所述第一腔室内，所述发泡层与所述第一腔室的壁面相粘接；其中，所述发泡层由发泡材料制成，所述发泡层的原料不含有木粉、木质纤维、玻璃纤维和玄武岩纤维。本发明实施例的共挤成型的复合板材，发泡层不含木粉、木质纤维、玻璃纤维和玄武岩纤维等原料，可实现发泡效果490Kg/m3以下，甚至达到238Kg/m3，起到高效保温隔热隔音效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种保温板材，尤其涉及一种木塑与发泡层共挤成型的复合板材及其制备方法。
背景技术
现有的采用塑料树脂粉和木粉、木纤维等挤出生产木塑产品及共挤发泡生产技术，多是采用木塑自身的发泡及表层共挤PVC、PMMA等表层，中间内腔都是空置的，如果需要用作保温腔体，则需要在已经成型的木塑制品内部空腔二次打入发泡聚氨酯保温材料(如CN101545300A通过灌注法向复合板材的开口腔或闭口腔灌注发泡材料)；或采用木塑外壳成型冷却后向木塑外壳的内腔二次手工加入聚氨酯发泡、岩棉或发泡珍珠岩等保温材料，需要消耗极大的人工成本，效率极低以至于难于实现批量生产。
因此，研究者们开发了一些共挤成型的复合板材，解决了效率低的问题。如中国专利CN102677818A、CN102501506A、CN103072247A、CN102922838A等均涉及到了共挤复合板材，这些专利外层均采用PVC、PVDC、PMMA、ASA等不含有木粉或木纤维成分的木塑材料，以及内层或芯层为含有木粉的木塑发泡材料。共挤复合板材的内层或芯层虽然有保温作用，但发泡效率低，技术上难以达到密度500Kg/m3以下。
中国专利CN102731903A中公开了一种仿玻璃钢复合材料、制造方法及应用，该仿玻璃钢复合材料为三层共挤，不含有木粉，但外层和芯层含有玻璃纤维、玄武岩纤维等无机填料、密度过重，发泡效率依然很低，难以达到密度500Kg/m3以下，同时不具备木质装饰以及高效保温效果。
发明内容
为了解决上述的现有技术问题，本发明制备一种具有低密度、低导热系数、高强度、装饰性好的复合板材。
本发明提供了一种木塑与发泡层共挤成型的复合板材，其包括木塑框架和发泡层，所述木塑框架设置有第一腔室，所述发泡层填充在所述第一腔室内，所述发泡层与所述第一腔室的壁面相粘接；
其中，所述发泡层由发泡材料制成，所述发泡层的原料不含有木粉、木质纤维、玻璃纤维和玄武岩纤维。
优选地，所述发泡层包括如下重量份原料：
优选地，所述发泡层密度低于490Kg/m3。
优选地，所述木塑框架包括如下重量份原料：
优选地，所述复合板材还包括一个或多个第二腔室。
优选地，在所述木塑框架内设置有平行于所述复合板材平面的一道或多道第一分隔内筋。
优选地，在所述木塑框架内设置有垂直于所述复合板材的一道或多道第二分隔内筋。
优选地，所述复合板材的一端设置有凸楞，另一相对端设置有凹槽，一块复合板材的凸楞可以与另一块复合板材的凹槽相配合插接。
优选地，所述复合板材的一端设置有台阶结构，另一相对端设置有台阶结构，一块复合板材台阶结构可以与另一块复合板材的台阶结构相配合连接。
本发明还提供了一种如上述的复合板材的制备方法，所述复合板材由挤出模具共挤成型，所述挤出模具包括模具本体和第一模芯，所述第一模芯设置在所述模具本体上形成的型腔内，该制备方法包括如下步骤：
将熔融态的木塑材料送入所述型腔，并在所述间隙处冷却成型，形成木塑框架，该木塑框架包括第一腔室；
在所述木塑框架从挤出模具的输出端送出时，将发泡层的原料通过流道进入所述挤出模具，然后再送入所述第一腔室，在所述第一腔室内发泡，从而形成与木塑框架复合为一体的所述发泡层；
所述发泡层和所述木塑框架再同步通过定型模具，冷却定型，从而制成所述复合板材。
优选地，所述挤出模具还包括一个或多个第二模芯，所述第二模芯之间及与所述模具本体、第一模芯之间存在用于注入熔融的木塑材料的空隙，该制备方法还包括：
将所述熔融态的木塑材料送入所述型腔，在所述间隙处冷却成型后形成的与发泡层复合为一体的木塑框架包括外层和分隔内筋。
与有关技术相比，本申请的有益效果如下：
(1)本发明实施例的共挤成型的复合板材，发泡层不含木粉、木质纤维、玻璃纤维和玄武岩纤维等原料，可实现发泡效果490Kg/m3以下，甚至达到238 Kg/m3，起到高效保温隔热隔音效果。
(2)本发明实施例的共挤成型的复合板材，发泡层的原料直接在复合板材内进行发泡，从而形成所述发泡层，节省了现有技术成型木塑中空墙板之后二次填充保温材料的工序，大大简化了加工工艺，节约了人力物力的消耗，并且在成型过程中发泡层与木塑框架相粘接，使发泡层与木塑框架复合为一体，进一步提高了整体墙板的物理强度和保温隔声性能。
(3)本发明实施例的共挤成型的复合板材，是通过特殊设计的挤出模具实现的，发泡材料的原料组分通过流道穿过模具型腔内的熔融态的木塑材料，然后再穿过第一模芯进入木塑框架的第一腔室，从而与木塑材料同步成型，发泡层紧紧地粘结在木塑框架的内腔室里，从而形成一个整体复合板材。在不影响木塑框架成型的提前下，解决了发泡材料穿过木塑框架进入复合板材内腔室的难题。
(2)本发明实施例的共挤成型的复合板材，用作保温墙体板时，可以按照图纸直接从工厂下料切割，运送至工地可以直接如积木般拼装，该墙体板室内外侧可根据需要进行压花、涂装、转印、覆膜等各种装饰装修处理。该墙体板一次性解决了从室内到室外的墙体，具备了保温、隔热、隔音等性能，室内外表面不再需要保温等其它处理，大大节约了现场施工时间，不需要现场使用嵌缝剂、批腻子、钉装等等工序，显著提升轻型房屋施工效率的同时，现场几乎零污染，几乎没有施工垃圾现场残留。快速施工，同样的地面基础上一般当天即可完工一整套别墅。
附图说明
图1为本发明实施例1中的挤出模具的输出端的示意图；
图2为图1中A1-A1向的剖面示意图；
图3为图2中分流梭的B1-B1向的剖面示意图；
图4为本发明实施例1的共挤成型的复合板材的剖面示意图；
图5为本发明实施例2中的挤出模具的输出端的示意图；
图6为本发明实施例2的共挤成型的复合板材的剖面示意图；
图7-12为本发明实施例3-8的共挤成型的复合板材的剖面示意图；
附图标记：1-木塑框架，11-第一分隔内筋，12-第二分隔内筋，13-凸楞，14-凹槽，15-台阶结构，2-发泡层，3-挤出模具，31-模具本体，311-连接模板，312-分流模板，313-成型模板，314-出口模板，32-第一模芯，33-第二模芯，34-型腔，341-木塑进料口，35-流道，351-发泡进料口，36-分流梭
具体实施方式
下述实施例中，所使用原料均可由一般生产厂家市售获得。
实施例1
(1)称取原料：
称取木塑框架1的原料：聚氯乙烯40重量份、木粉(木材粉末，粒径小于1mm)35重量份、无机填充剂10重量份、抗冲改性剂8重量份、润滑剂2重量份、稳定剂2重量份、增容剂2重量份，加工助剂1重量份。
发泡内层的原料：聚苯乙烯70重量份、阻燃剂10重量份、泡孔调节剂5重量份、改性剂3重量份、加工助剂1重量份和化学发泡剂5重量份、无机增强剂6重量份。
(2)制造过程：
复合板材由挤出模具3共挤成型，挤出模具3包括模具本体31和第一模芯32，第一模芯32设置在模具本体31上形成的型腔34内。
将上述木塑框架1的原料混合后加入挤出机的料斗内，然后挤出熔融态的木塑材料。将熔融态的木塑材料送入型腔34，并在间隙处冷却成型，该木塑框架1包括第一腔室。
在木塑框架1从挤出模具3的输出端送出时，将发泡层2的原料通过流道35进入挤出模具3，最后送入第一腔室内进行发泡，从而形成与木塑框架1复合为一体的发泡层2。
最后，经过冷却和成型后的木塑框架1和发泡层2经过定型模具，定型模具的冷却系统对木塑框架1和发泡层2冷却至室温，木塑框架1和发泡层2彻底固化，从而形成木塑框架1和发泡层2的复合板材，然后再由匀速牵引机进行牵拉，根据需要定长切割、包装入库。
(3)挤出模具：
请参照图1和图2，具体的挤出模具3：包括模具本体31和第一模芯32，模具的进料端与挤出机连接。模具本体31还包括依次连接模板311、分流模板312、成型模板313和出口模板314，连接模板311与挤出机连接。
第一模芯32设置在模具本体31上形成的型腔34内，该第一模芯32与模具本体31之间存在用于注入熔融的木塑材料的间隙。挤出模具3设置有流道35，流道35依次穿过模具本体31、型腔34和第一模芯32进入第一腔室。发泡原料通过流道35进入第一腔室。
为了在复合板材设置有两个或多个分隔腔室，还可以在挤出模具3内设置一个或多个第二模芯33。第二模芯33与模具本体31之间存在用于注入熔融的木塑材料的间隙，第二模芯33之间以及第二模芯33与第一模芯32之间也存在用于注入熔融的木塑材料的间隙，这些间隙与第一模芯32与模具本体31的间隔之间连通，注入熔融的木塑材料后可成形出复合板材的木塑框架部分。
为了将第一模芯32和第二模芯33固定在挤出模具3内，第一模芯32和第二模芯33可以分别通过连接筋与模具本体31连接，也可以将第一模芯32和第二模芯33的一端与连接模板311或分流模板312连接，从而实现固定。
图1和2所示的模具可以制造图4所示的复合板材，如图1和2所示，挤出模具3包括一个第一模芯32和两个第二模芯33。
第一模芯32和第二模芯33与模具本体31之间设置有用于注入熔融的木塑材料的间隙，这样熔融的木塑材料进入这些间隙形成复合板材的木塑框架1的外层。
第一模芯32与两个第二模芯33之间设置有用于注入熔融的木塑材料的间隙，这样熔融的木塑材料进入第一模芯32与两个第二模芯33之间的间隙，冷却后形成平行于复合板材平面的第一分隔内筋11。
两个第二模芯33相互之间设置有用于注入熔融的木塑材料的间隙，熔融态的木塑材料进入两个第二模芯33相互之间的间隙，冷却后可以形成一个第二分隔内筋12，第二分隔内筋12与第一分隔内筋11垂直。
第一分隔内筋11和第二分隔内筋12将木塑框架1分隔成靠近外侧的一个第一分隔腔室和两个第二分隔腔室，发泡层2填充并粘接在第一分隔腔室内，另两个第二分隔腔室空置。两个第二模芯33的横截面的形状分别与上述两个第二分隔腔室横截面相对应。
成型模板313设置有发泡原料的发泡进料口351，发泡进料口351与流道35相连通，这样发泡原料经发泡进料口351到达挤出模具3的挤出端，最后进入第一腔室，然后在第一腔室内进行发泡，从而形成发泡层2。
为了对挤出模具3内的熔融状的木塑材料进行冷却，在模具本体31内的设置有水冷却通道或水冷却腔室。
分流模板312设置有木塑进料口341，挤出机挤出的熔融状的木塑材料可以从木塑进料口341进入分流模板312，经过分流模板312的分流作用后进入型腔34。
如图2和3所示，为了减小流道35对熔融态的木塑材料的阻力，流道35通过型腔34的部分分别由设置有两中空通道的分流梭36构成。分流梭36为梭形结构。
作为可变换的实施方式，流道35可以穿过分流模板312和第一模芯32，然后进入第一腔室，不需要穿过型腔34。
(4)复合板材
其生产的复合板材的两端分别设置有台阶结构15，一块复合板材台阶结构15可以与另一块复合板材的台阶结构15相配合连接。
实施例2
本实施例生产如图6所示的复合板材，其制备方法和原料与实施例1基本相同。不同点在于：采用图5所示的挤出模具。
挤出模具：图5所示的模具可以制造图6所示的复合板材，如图5所示，挤出模具3包括一个第一模芯32和三个第二模芯33。
第一模芯32和第二模芯33与模具本体31之间设置有用于注入熔融的木塑材料的间隙，这样熔融的木塑材料进入这些间隙形成木塑框架1的外层。
第一模芯32与三个第二模芯33之间设置有用于注入熔融的木塑材料的间隙，这样熔融的木塑材料进入第一模芯32与三个第二模芯33之间的间隙，冷却后形成平行于复合板材平面的木塑框架的第一分隔内筋11
三个第二模芯33之间设置有用于注入熔融的木塑材料的间隙，这样熔融态的木塑材料进入三个第二模芯33之间的间隙，冷却后可以形成两个木塑框架的第二分隔内筋12，第二分隔内筋12与第一分隔内筋11垂直。
第一分隔内筋11和第二分隔内筋12将木塑框架1分隔成靠近外侧的一个第一分隔腔室和三个第二分隔腔室，发泡层2填充并粘接在第一分隔腔室内，另三个第二分隔腔室空置。三个第二模芯33的横截面的形状分别与上述三个第二分隔腔室的横截面相对应。
复合板材：由于型腔34的形状与实施例1的形状不同，从而制得的复合板材的外形不同。如图6所示，其生产的复合板材的均一端设置有第一凸楞13，另一相对端设置有第一凹槽14，一块复合板材的第一凸楞13可以与另一块复合板材的第一凹槽14相配合插接。
实施例3
生产如图7所示的复合板材，其制备方法和原料与实施例2基本相同，不同点在于：
挤出模具：挤出模具3只设置有第一模芯32，而没有设置第二模芯33。第一模芯32与模具本体31之间设置有用于注入熔融的木塑材料的间隙，这样熔融的木塑材料进入间隙后，在第一模芯32的外围形成复合板材的木塑框架1，经冷却成型后，复合板材只有一个第一腔室，发泡层2则填充并粘接在第一腔室里。
实施例4
生产如图8所示的复合板材，其制备方法和原料与实施例2基本相同，
不同点在于：挤出模具3内设置有一个第一模芯32和一个第二模芯33，如图8所示，其生产的复合板材设置有平行于木塑框架1平面的一道第一分隔内筋11和第二分隔内筋12将木塑框架1分隔成一个第一分隔腔室和一个第二腔室，发泡层2填充并粘接在第一分隔腔室内，另一个第二分隔腔室空置。
实施例5
生产如图9所示的复合板材，其制备方法和原料与实施例2基本相同，
不同点在于：挤出模具3内只设置有一个第一模芯32和两个第二模芯33。如图9所示，生产的复合板材设置有平行于木塑框架1平面的两道第一分隔内筋11和第二分隔内筋12将木塑框架1分隔成一个第一分隔腔室和两个第二腔室，发泡层2填充并粘接在第一分隔腔室内，另两个第二分隔腔室空置。
实施例6
生产如图10所示的复合板材，其制备方法和原料与实施例2基本相同，
不同点在于：挤出模具3内设置有一个第一模芯32、三个大型号的第二模芯33和一个小型号的第二模芯33。如图10所示，生产的复合板材设置有平行于木塑框架1平面的两道第一分隔内筋11和垂直于木塑框架1平面的两个第二分隔内筋12，第一分隔内筋11和第二分隔内筋12将木塑框架1分隔成一个第一分隔腔室和四个第二腔室，发泡层2填充并粘接在第一分隔腔室内，另四个第二分隔腔室空置。
实施例7
生产如图11所示的复合板材，其制备方法和原料与实施例1基本相同，不同点在于：
挤出模具3只设置有第一模芯32，而没有设置第二模芯33。其生产的复合板材的只有第一腔室，没有第二腔室，发泡层2填充并粘接在第一腔室内。
实施例8
生产如图12所示的复合板材，其制备方法和原料与实施例1基本相同，
不同点在于：挤出模具3内设置有一个第一模芯32和一个第二模芯33，金属型材采用图12中所示的金属型材2。
如图12所示，其生产的复合板材设置有平行于木塑框架1平面的一道第一分隔内筋11，第一分隔内筋11将木塑框架1分隔成一个第一分隔腔室和一个第二分隔腔室，发泡层2填充并粘接在其中第一分隔腔室内，另一个第二分隔腔室空置。
实施例9
实施例2与实施例1的制备方法相同，不同在于，其采用的木塑框架1和发泡层2的原料不同
称取木塑框架1的原料：聚乙烯42重量份、木粉30重量份、无机填充剂10重量份、润滑剂2重量份、增容剂2重量份，加工助剂1重量份、抗冲改性剂3重量份、阻燃剂9重量份、增容剂1重量份
发泡内层的原料：氯化聚乙烯70重量份、泡孔调节剂8重量份、改性剂5重量份、增强剂5重量份、稳定剂4重量份、阻燃剂3重量份、加工助剂1重量份和化学发泡剂4重量份。
实施例10
实施例3与实施例1的制备方法相同，不同在于，其采用的木塑框架1和发泡层2的原料不同
称取木塑框架1的原料：聚丙烯40重量份、阻燃剂10重量份、竹粉27重量份、无机填充剂15重量份、抗冲改性剂5重量份、润滑剂1重量份、增容剂2重量份。
发泡内层的原料：聚碳酸酯73重量份、加工助剂2重量份和化学发泡剂6重量份、无机填充剂5重量份、泡沫调节剂4重量份、阻燃剂10重量份。
实施例11
实施例4与实施例1的制备方法相同，不同在于，其采用的木塑框架1和发泡层2的原料不同
称取木塑框架1的原料：氯化聚氯乙烯40重量份、木粉30重量份、无机填充剂15重量份、抗冲改性剂8重量份、润滑剂2重量份、稳定剂3重量份、增容剂1重量份，加工助剂1重量份。
发泡内层的原料：聚苯乙烯75重量份、加工助剂1重量份和化学发泡剂6重量份、无机填充剂10重量份、阻燃剂4重量份、泡孔调节剂4重量份。
测试例
取实施例1和实施例9-11制备的复合板材(整体墙板厚度180mm，外层木塑壁厚10mm)，根据JG 169-2005测定发泡内层密度和木塑框架密度，并根据GB 50222-1995测试防火等级，根据GB/T 13475-2008测定样品的传热系数。其测试结果见表1。
表1
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | |
| 发泡内层密度Kg/m<sup>3</sup> | 238 | 449 | 396 | 301 |
| 木塑外层密度Kg/m<sup>3</sup> | 1280 | 1195 | 1136 | 1225 |
| 防火等级 | B1 | B2 | B2 | B1 |
| 传热系数W/(m<sup>2</sup>K) | 0.29 | 0.43 | 0.39 | 0.34 |
通过表1的数据可知，本发明实施例1和实施例9-11所制备的复合板材，发泡层不含木粉、木质纤维、玻璃纤维和玄武岩纤维等原料，可实现发泡效果450Kg/m3以下，大大减轻了复合板材的重量。而且防火等级可以达到阻燃B2级或B1级，阻燃性能都优于实木木屋墙体。传热系数低于0.43W/(m2K)，保温性能远远高于混凝土、加气混凝土、空心砖等传统房屋，保温性能优于实木木屋墙体。
虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。
Claims (9)
1.一种木塑与发泡层共挤成型的复合板材的制备方法，其特征在于，所述复合板材包括由挤出模具共挤成型为一体的木塑框架和发泡层，所述木塑框架设置有第一腔室，所述发泡层填充在所述第一腔室内，所述发泡层与所述第一腔室的壁面相粘接；所述挤出模具包括模具本体和第一模芯，所述第一模芯设置在所述模具本体上形成的型腔内，该制备方法包括如下步骤：
将熔融态的木塑材料送入所述型腔，并在间隙处冷却成型，形成木塑框架；
在所述木塑框架从挤出模具的输出端送出时，将发泡层的原料通过流道进入所述挤出模具，然后再送入所述第一腔室，在所述第一腔室内发泡，从而形成与木塑框架复合为一体的所述发泡层；所述发泡层由发泡材料制成，所述发泡层的原料不含有木粉、木质纤维、玻璃纤维和玄武岩纤维；所述发泡层密度低于490Kg/m3；
所述发泡层和所述木塑框架再同步通过定型模具，冷却定型，从而制成所述复合板材。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述挤出模具还包括一个或多个第二模芯，所述第二模芯之间及与所述模具本体、第一模芯之间存在用于注入熔融的木塑材料的空隙，该制备方法还包括：
将所述熔融态的木塑材料送入所述型腔，在所述空隙处冷却成型后形成的与发泡层复合为一体的木塑框架包括外层和分隔内筋。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其中，所述发泡层包括如下重量份原料：
4.根据权利要求1-3任一所述的制备方法，其中，所述木塑框架包括如下重量份原料：
聚乙烯或聚丙烯或聚氯乙烯或氯化聚氯乙烯或聚甲基丙烯酸甲酯30～98重量份；
5.根据权利要求2所述的制备方法，其中，所述复合板材还包括一个或多个第二腔室。
6.根据权利要求2所述的制备方法，其中，在所述木塑框架内设置有平行于所述复合板材平面的一道或多道第一分隔内筋。
7.根据权利要求2所述的制备方法，其中，在所述木塑框架内设置有垂直于所述复合板材的一道或多道第二分隔内筋。
8.根据权利要求1-3任一所述的制备方法，其中，所述复合板材的一端设置有凸楞，另一相对端设置有凹槽，一块复合板材的凸楞可以与另一块复合板材的凹槽相配合插接。
9.根据权利要求1-3任一所述的制备方法，其中，所述复合板材的一端设置有台阶结构，另一相对端设置有台阶结构，一块复合板材台阶结构可以与另一块复合板材的台阶结构相配合连接。
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