CN105670180A - 一种木塑衣架及其制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种木塑衣架及其制备工艺。所述的木塑衣架由下述重量配比的组分制成：植物纤维粉5～40；聚合物5～130；热稳定剂1～6；增塑剂1～5；润滑剂0.5～4；改性剂0.6～10；相容剂1～4；偶联剂0.5～2.5；发泡剂0.5～2.5；发泡调节剂3～8；成核剂5～15；增强剂4～9；固化剂1～10；玻璃纤维3～6；抗氧剂0.5～4；紫外线吸收剂1～2.5；着色剂0～1.5。该木塑衣架环保，具有较好的机械强度，并具有耐腐蚀、耐划痕、耐老化及防虫蛀的诸多优点，使用寿命高。

Description

一种木塑衣架及其制备工艺
技术领域
本发明涉及木塑复合材料，具体涉及一种木塑衣架及其制备工艺。
背景技术
衣架是人们日常生活中不可缺少的产品，传统的衣架多为以竹、木或金属为材料进行制作。现有市场上常见衣架的优缺点如下：
(1)竹、木衣架：是以天然竹、木为基材而生产的衣架，具有环保、纹路自然、质轻的特点，深受消费者的喜爱。但是，由于资源有限，需要消耗大量的天然竹、木材，尤其是木衣架需要稀少的木荷、榉木、枫木等名贵树种，虽有些厂家采用桉木来代替上述稀少树种，但是胶漆附着力不好，容易脱漆等缺点。另一方面，生产工艺较为复杂，需要熟练的技术工人才能完成，而且竹、木材边角料产生较多，其竹、木材利用率不到60％，浪费较大，这也是导致竹、木衣架成本及售价较高的原因之一；由于竹、木衣架特别是高档竹、木衣架的售价较高，一般的家庭难以消费，加之需要有足够的竹、木资源产地，这也抑制了一些区域衣架产业化的发展。另外，加工过程中粉尘多，劳动强度大，影响操作人员的健康；再者竹、木衣架存在易燃、易腐蚀、易霉烂、易虫蛀、易变形、易裂纹，有色差、寿命短等不足。
(2)金属衣架：一般是以不锈钢材料或钢、铁电镀制作而成。虽达到抗老化、防锈、防紫外线的目的；但需外购生产材料才能实现产品工厂化的生产，导致生产成本较高。另一方面，这类衣架存在电镀易脱皮、起泡等缺陷。
(3)浸塑衣架：是将塑料包裹在钢丝或铁丝的表面，虽具有一定的优防锈功能、价格低廉的优势，但其制作较宽大承载面的衣架，有较高的难度，大多数情况下只能生产一些简单折叠式条状的衣架，不易悬挂较重的衣服。当衣架表面包裹的塑料皮损坏的情况下，其衣架内芯钢丝或铁丝极易锈蚀，此时锈蚀污染物会沾到衣服上，从而影响衣服的外形美观。
(4)塑料衣架：基本上是以纯塑料(PP)注塑而成，其制作工艺过程虽简单、方便，但以纯塑料为原料生产衣架，其成本较高，在长时间日晒后易老化，影响其使用寿命。
申请人从节约资源和保护环境的角度出发，在节约木材，低碳环保，循环经济等理念的倡导下，为解决废旧塑料产生“白色污染”和农林剩余物焚烧造成的资源浪费，雾霾、二恶英与氯气等问题而提出一种新的木塑衣架及其制备工艺。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种木塑衣架及其制备工艺，该木塑衣架环保，具有较好的机械强度，并具有耐腐蚀、耐划痕、耐老化及防虫蛀的诸多优点，使用寿命高。
本发明所述的木塑衣架，它由下述重量配比的组分制成：
其中，
所述的热稳定剂为选自XW稀土稳定剂、有机锡稳定剂和硬脂酸钙中的一种或两种以上的组合；
所述的润滑剂为选自PVC外润滑剂ZB-70Y、PVC内润滑剂ZB-60Y、氧化聚乙烯腊、聚乙烯蜡、硬脂酸和石蜡中一种或两种以上的组合；
所述的改性剂为选自PVC加工助剂ZB-5、PVC加工助剂ACR-401、抗冲改性剂MBS-ZB-32、抗冲改性剂CPE-135A和XH-CA01功能性改质剂中的一种或两种以上的组合；
所述的相容剂为相容剂YP512；
所述的增强剂为增强剂M-51；
所述的固化剂为二亚乙基三胺；
所述的抗氧剂为抗氧剂B215、抗氧剂1076和抗氧剂TF-168中的一种或两种以上的组合。
上述技术方案中各组分的重量配比优选为：
本发明所述的技术方案中：
所述植物纤维填料的选择与现有技术相同，具体可以是木(竹)本材料如锯末、刨花、木屑、椰壳、竹屑或竹绒等进行粉碎后得到的细颗粒；也可以是草本材料如剑麻下脚料、木屑、果壳、麻秆、花生壳、板栗壳、甘蔗渣等进行粉碎后得到的细颗粒；还可以是上述选择中的任意两种以上的组合，此时它们之间的配比可以是任意配比。所述植物纤维填料的粒度通常控制在80～200目。
所述聚合物可以是选自聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、尼龙(PA)、聚苯乙烯(PS)和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、196#不饱和聚酯树脂和环氧树脂E44中的一种或两种以上的组合，当聚合物塑料的选择为上述两种以上物质的组合时，它们之间的配比可以是任意配比。所述的聚合物可以是新料或回收料，其粒度通常控制在20～100目。
所述的增塑剂为选自邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯和合成植物酯中的一种或两种以上的组合，当增塑剂为上述两种物质的组合时，它们之间的配比可以是任意配比。
所述的偶联剂为选自硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂和铝酸酯偶联剂中的一种或两种以上的组合。其中硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂和铝酸酯偶联剂的选择均与现有技术相同，具体地，钛酸酯偶联剂优选为钛酸酯偶联剂PN-130，铝酸酯偶联剂优选为铝酸酯偶联剂JTW-18、硅烷偶联剂优选为硅烷偶联剂A-151。当偶联剂的选择为上述任意两种以上物质的组合时，它们之间的配比可以是任意配比。
所述的发泡剂为α-烯基磺酸钠和/或偶氮二甲酰胺(AC)，当发泡剂为上述两种物质的组合时，它们之间的配比可以是任意配比。
所述的发泡调节剂优选为发泡调节剂ZB-400(淄博华星助剂有限公司公司生产)。
所述成核剂的选择与现有技术相同，优选为选自重质碳酸钙和轻质碳酸钙中的一种或两种以上的组合，当成核剂为上述两种物质的组合时，它们之间的配比可以是任意配比。
所述的紫外线吸收剂优选为紫外线吸收剂UV-329。
本发明还提供采用上述木塑材料制作木塑衣架的方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)按配方称取各组分，混合均匀后进行造粒，得到颗粒料；
2)所得颗粒料送入注塑机注塑成型得到木塑衣架坯材，其中，注塑时的工艺参数为：料筒温度为150～270℃，注射压力为80～120MPa，背压为2～10Mpa，保压压力为注射压力的30～80％，保压时间为10～40s。
上述步骤1)中，造粒机的温度优选控制在135～230℃。
上述步骤2)中，优选的注塑时的工艺参数为：料筒温度为150～270℃，注射压力为90～120MPa，背压为4～8Mpa，保压压力为注射压力的30～60％，保压时间为15～30s。
由上述方法制得的是表面没有纹路的木塑衣架坯材，为了进一步提高所得木塑衣架的美观性，上述方法优选还包括对所得木塑衣架坯材制作纹路的步骤，具体为：将所得木塑衣架坯材使用活性溶剂结合水压法覆粘工艺以在木塑衣架坯材表面形成纹路，其中，所述的活性溶剂由下述重量配比的组分组成：
丁酮8～12、香焦水14～19、二甲苯35～39、乙酸丁酯6～10、醋酸丁酯17～23、多元醇苯甲酸酯3～5、邻苯二甲酸二丁酯1～3、783慢干水3～9。
上述对所得木塑衣架制作纹路的步骤中涉及的水压法覆粘工艺与现有技术相同，具体可参考本申请人之前申请的公开号为CN102827387A的发明专利。
与现有技术相比，本发明根据衣架的使用性质和注塑工艺的特点，通过添加改性剂、相容剂及偶联剂的组合，将更有利于植物纤维与聚合物有亲和性，解决了极性亲水性的植物纤维表面为多羟基结构和非极性亲油性废弃塑料相容问题；通过添加成核剂、增强剂增加了衣架基体的强度和力学性能的提高；通过添加抗氧剂、紫外线吸收剂以提高衣架的耐老化性能；尤其是固化剂的添加，可与聚合物(如196#不饱和聚酯树脂、氧树脂E44)的组合发生化学反应，形成网状立体聚合物，把复合材料里的玻璃纤维包裹，并固定在网状体之中，有利于与复合材料相互融合，可提高木塑衣架的硬度和弯曲模量，并降低其热膨胀系数。因此，按本发明所述配方可获得注塑级木塑衣架复合材料，且具有较高的弯曲模量(2403～4809Mpa)和邵氏硬度(75～80HD)，并有很好的弯曲强度(231～248.3Mpa)以及较高的拉伸强度(319～423Mpa)，特别是具有握螺钉力强(1859～3688Mpa)、机械力学性能优越(弯曲强度、弯曲模量是塑料的8-10倍)、热膨胀系数低、成型收缩小等特点。本发明所述木塑衣架的制备工艺，有利于工业化大批量生产，制得的木塑衣架无翘曲、不变形、耐腐蚀、耐划痕、耐老化、耐冲击、耐擦洗、防虫蛀，且色彩丰富、不退色、纹路图案任意选择、高雅美观、观感时尚、使用寿命长等诸多优点。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的详述,以更好地理解本发明的内容,但本发明并不限于以下实施例。
实施例1
1)根据下述表1中实施例1的配方称取各组分，置于高、低速混料机进行混合均匀(混合时间约8min)，待料温降至40℃时排料；将排出的物料送入造粒机进行造粒(造粒机的温度控制在135～150℃)，得到颗粒料；
2)所得颗粒料送入注塑机经注塑成型得到木塑衣架坯材，其中，注塑时的工艺参数为：料筒温度控制在150～190℃(其中料筒1区温度设置为150℃，料筒2区温度设置为165℃、料筒3区温度设置为180℃，料筒4区温度设置为190℃，料筒5区温度设置为190℃，喷嘴温度为200℃)，注射压力为100MPa，背压为5Mpa，保压压力为注射压力的50％，保压时间为20s；模具温度为30℃；
3)按下述重量配比称取各组分，混合均匀，静置30min，得到活性溶剂，备用；
丁酮11重量份、香焦水(天那水)17重量份、二甲苯38重量份、乙酸丁酯9重量份、醋酸丁酯20重量份、多元醇苯甲酸酯4重量份、邻苯二甲酸二丁酯2重量份、783慢干水6重量份；
4)将剪裁好的耐水印花膜平铺在盛满水温为25～30℃的温水池的水层表面上，平铺时将有花纹的一面朝上；在耐水印花膜的花纹膜面上均匀喷洒(用上壶式喷枪喷洒)活性溶剂(按每平方米印花膜上均匀喷洒80g活性溶剂的量计算)，待耐水印花膜被溶解软化(约3min)后，将步骤2)所得的木塑衣架坯材轻轻叠压在耐水印花膜上，并进行按压，利用水压的作用，使耐水印花膜裹贴于木塑衣架坯材一齐压入温水池中，待耐水印花膜上的图案已完全裹粘到木塑衣架坯材坯材表面上(这个过程约4min)后，然后将其取出，放置到清水池中清洗和除去多余的耐水印花膜，取出，于40℃条件下烘干，即得到表面带有榉木色纹路的木塑衣架。
实施例2
1)根据下述表1中实施例2的配方称取各组分，置于高、低速混料机进行混合均匀(混合时间约10min)，待料温降至45℃时排料；将排出的物料送入造粒机进行造粒(造粒机的温度控制在150～180℃)，得到颗粒料；
2)所得颗粒料送入注塑机经注塑成型得到木塑衣架坯材，其中，注塑时的工艺参数为：料筒温度控制在170～220℃(其中料筒1区温度设置为170℃，料筒2区温度设置为180℃、料筒3区温度设置为185℃，料筒4区温度设置为190℃，料筒5区温度设置为200℃，喷嘴温度为210℃)，注射压力为80MPa，背压为7Mpa，保压压力为注射压力的30％，保压时间为15s；模具温度为50℃；
3)按下述重量配比称取各组分，混合均匀，静置30min，得到活性溶剂，备用；
丁酮12重量份、香焦水(天那水)14重量份、二甲苯35重量份、乙酸丁酯6重量份、醋酸丁酯21重量份、多元醇苯甲酸酯3重量份、邻苯二甲酸二丁酯3重量份、783慢干水4重量份；
4)将剪裁好的耐水印花膜平铺在盛满水温为25～30℃的温水池的水层表面上，平铺时将有花纹的一面朝上；在耐水印花膜的花纹膜面上均匀喷洒(用上壶式喷枪喷洒)活性溶剂(按每平方米印花膜上均匀喷洒80g活性溶剂的量计算)，待耐水印花膜被溶解软化(约3min)后，将步骤2)所得的木塑衣架坯材轻轻叠压在耐水印花膜上，并进行按压，利用水压的作用，使耐水印花膜裹贴于木塑衣架坯材一齐压入温水池中，待耐水印花膜上的图案已完全裹粘到木塑衣架坯材坯材表面上(这个过程约4min)后，然后将其取出，放置到清水池中清洗和除去多余的耐水印花膜，取出，于40℃条件下烘干，即得到表面带有胡桃木色纹路的木塑衣架。
实施例3
1)根据下述表1中实施例3的配方称取各组分，置于高、低速混料机进行混合均匀(混合时间约9min)，待料温降至42℃时排料；将排出的物料送入造粒机进行造粒(造粒机的温度控制在150～190℃)，得到颗粒料；
2)所得颗粒料送入注塑机经注塑成型得到木塑衣架坯材，其中，注塑时的工艺参数为：料筒温度控制在170～220℃(其中料筒1区温度设置为170℃，料筒2区温度设置为190℃、料筒3区温度设置为200℃，料筒4区温度设置为210℃，料筒5区温度设置为220℃，喷嘴温度为190℃)，注射压力为120MPa，背压为9Mpa，保压压力为注射压力的40％，保压时间为25s；模具温度为40℃；
3)按下述重量配比称取各组分，混合均匀，静置30min，得到活性溶剂，备用；
丁酮8重量份、香焦水(天那水)19重量份、二甲苯39重量份、乙酸丁酯10重量份、醋酸丁酯18重量份、多元醇苯甲酸酯5重量份、邻苯二甲酸二丁酯1重量份、783慢干水9重量份；
4)将剪裁好的耐水印花膜平铺在盛满水温为25～30℃的温水池的水层表面上，平铺时将有花纹的一面朝上；在耐水印花膜的花纹膜面上均匀喷洒(用上壶式喷枪喷洒)活性溶剂(按每平方米印花膜上均匀喷洒80g活性溶剂的量计算)，待耐水印花膜被溶解软化(约3min)后，将步骤2)所得的木塑衣架坯材轻轻叠压在耐水印花膜上，并进行按压，利用水压的作用，使耐水印花膜裹贴于木塑衣架坯材一齐压入温水池中，待耐水印花膜上的图案已完全裹粘到木塑衣架坯材坯材表面上(这个过程约4min)后，然后将其取出，放置到清水池中清洗和除去多余的耐水印花膜，取出，于40℃条件下烘干，即得到表面带有红木色纹路的木塑衣架。
实施例4
1)根据下述表1中实施例4的配方称取各组分，置于高、低速混料机进行混合均匀(混合时间约10min)，待料温降至45℃时排料；将排出的物料送入造粒机进行造粒(造粒机的温度控制在200～230℃)，得到颗粒料；
2)所得颗粒料送入注塑机经注塑成型得到木塑衣架坯材，其中，注塑时的工艺参数为：料筒温度控制在230～270℃(其中料筒1区温度设置为230℃，料筒2区温度设置为250℃、料筒3区温度设置为260℃，料筒4区温度设置为265℃，料筒5区温度设置为270℃，喷嘴温度为200℃)，注射压力为120MPa，背压为10Mpa，保压压力为注射压力的60％，保压时间为30s；模具温度为60℃；
3)按下述重量配比称取各组分，混合均匀，静置30min，得到活性溶剂，备用；
丁酮10重量份、香焦水(天那水)15重量份、二甲苯36重量份、乙酸丁酯11重量份、醋酸丁酯23重量份、多元醇苯甲酸酯3重量份、邻苯二甲酸二丁酯2重量份、783慢干水3重量份；
4)将剪裁好的耐水印花膜平铺在盛满水温为25～30℃的温水池的水层表面上，平铺时将有花纹的一面朝上；在耐水印花膜的花纹膜面上均匀喷洒(用上壶式喷枪喷洒)活性溶剂(按每平方米印花膜上均匀喷洒80g活性溶剂的量计算)，待耐水印花膜被溶解软化(约3min)后，将步骤2)所得的木塑衣架坯材轻轻叠压在耐水印花膜上，并进行按压，利用水压的作用，使耐水印花膜裹贴于木塑衣架坯材一齐压入温水池中，待耐水印花膜上的图案已完全裹粘到木塑衣架坯材坯材表面上(这个过程约4min)后，然后将其取出，放置到清水池中清洗和除去多余的耐水印花膜，取出，于40℃条件下烘干，即得到表面带有咖啡木色纹路的木塑衣架。
实施例5
1)根据下述表1中实施例5的配方称取各组分，置于高、低速混料机进行混合均匀(混合时间约8min)，待料温降至40℃时排料；将排出的物料送入造粒机进行造粒(造粒机的温度控制在160～170℃)，得到颗粒料；
2)所得颗粒料送入注塑机经注塑成型得到木塑衣架坯材，其中，注塑时的工艺参数为：料筒温度控制在170～210℃(其中料筒1区温度设置为170℃，料筒2区温度设置为185℃、料筒3区温度设置为195℃，料筒4区温度设置为200℃，料筒5区温度设置为210℃，喷嘴温度为200℃)，注射压力为100MPa，背压为5Mpa，保压压力为注射压力的50％，保压时间为20s模具温度为30℃；
3)按下述重量配比称取各组分，混合均匀，静置30min，得到活性溶剂，备用；
丁酮10重量份、香焦水(天那水)15重量份、二甲苯36重量份、乙酸丁酯11重量份、醋酸丁酯23重量份、多元醇苯甲酸酯3重量份、邻苯二甲酸二丁酯2重量份、783慢干水3重量份；
4)将剪裁好的耐水印花膜平铺在盛满水温为25～30℃的温水池的水层表面上，平铺时将有花纹的一面朝上；在耐水印花膜的花纹膜面上均匀喷洒(用上壶式喷枪喷洒)活性溶剂(按每平方米印花膜上均匀喷洒80g活性溶剂的量计算)，待耐水印花膜被溶解软化(约3min)后，将步骤2)所得的木塑衣架坯材轻轻叠压在耐水印花膜上，并进行按压，利用水压的作用，使耐水印花膜裹贴于木塑衣架坯材一齐压入温水池中，待耐水印花膜上的图案已完全裹粘到木塑衣架坯材坯材表面上(这个过程约4min)后，然后将其取出，放置到清水池中清洗和除去多余的耐水印花膜，取出，于40℃条件下烘干，即得到表面带有棕色木纹路的木塑衣架。
表1：
将实施例1～4制得的木塑衣架与市场上常见的竹木衣架、金属衣架、浸塑衣架及塑料衣架的理化性能等指标情况进行对比分析，其结果分别如下述表2～5所示：
表2：木塑衣架与天然竹、木衣架物理性能对比
表3：木塑衣架产品的理化性能指标分析
表4：木塑衣架产品与天然竹、木衣架竞争差异性对比分析
表5：木塑衣架产品与木制衣架(QB/T4072-2010)、竹制衣架(QB/T4316-2012)、实木衣架(LY/T2143-2013)、浸塑衣架(QB/T4317-2012)及金属晾衣架(QB/T2821-2006)国家行业标准进行对比分析

Claims (10)

1.一种木塑衣架，其特征在于：它由下述重量配比的组分制成：
其中，
所述的热稳定剂为选自XW稀土稳定剂、有机锡稳定剂和硬脂酸钙中的一种或两种以上的组合；
所述的润滑剂为选自PVC外润滑剂ZB-70Y、PVC内润滑剂ZB-60Y、氧化聚乙烯腊、聚乙烯蜡、硬脂酸和石蜡中一种或两种以上的组合；
所述的改性剂为选自PVC加工助剂ZB-5、PVC加工助剂ACR-401、抗冲改性剂MBS-ZB-32、抗冲改性剂CPE-135A和XH-CA01功能性改质剂中的一种或两种以上的组合；
述的相容剂为相容剂YP512；
所述的增强剂为增强剂M-51；
所述的固化剂为二亚乙基三胺；
所述的抗氧剂为抗氧剂B215、抗氧剂1076和抗氧剂TF-168中的一种或两种以上的组合。
2.根据权利要求1所述的木塑衣架，其特征在于：各组分的重量配比为：
3.根据权利要求1或2所述的木塑衣架，其特征在于：所述的增塑剂为选自邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯和合成植物酯中的一种或两种以上的组合。
4.根据权利要求1或2所述的木塑衣架，其特征在于：所述的偶联剂为选自硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂和铝酸酯偶联剂中的一种或两种以上的组合。
5.根据权利要求1或2所述的木塑衣架，其特征在于：所述的发泡剂为α-烯基磺酸钠和/或偶氮二甲酰胺。
6.根据权利要求1或2所述的木塑衣架，其特征在于：所述的发泡调节剂为发泡调节剂ZB-400。
7.根据权利要求1或2所述的用于制作衣架的木塑材料，其特征在于：所述的成核剂为选自重质碳酸钙和轻质碳酸钙中的一种或两种以上的组合。
8.根据权利要求1或2所述的木塑衣架，其特征在于：所述的紫外线吸收剂是紫外线吸收剂UV-329。
9.权利要求1所述木塑衣架的制备工艺，其特征在于：包括以下步骤：
1)按配方称取各组分，混合均匀后进行造粒，得到颗粒料；
2)所得颗粒料送入注塑机注塑成型得到木塑衣架坯材，其中，注塑时的工艺参数为：料筒温度为150～270℃，注射压力为80～120MPa，背压为2～10Mpa，保压压力为注射压力的30～80％，保压时间为10～40s。
10.根据权利要求9所述的制备工艺，其特征在于：还包括对所得木塑衣架坯材制作纹路的步骤，具体为：将所得木塑衣架坯材使用活性溶剂结合水压法覆粘工艺以在木塑衣架坯材表面形成纹路，其中，所述的活性溶剂由下述重量配比的组分组成：
丁酮8～12、香焦水14～19、二甲苯35～39、乙酸丁酯6～10、醋酸丁酯17～23、多元醇苯甲酸酯3～5、邻苯二甲酸二丁酯1～3、783慢干水3～9。
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