CN106928551A - 双机共挤出一步成型制备塑料模板的设备及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种双机共挤出一步成型制备塑料模板的工艺，采用两个双螺杆挤出机，分别对黑色和彩色回收聚丙烯材料进行加工，省去造粒的步骤，直接将熔体共挤出到同一模板中，其中黑色回收材料作为内部填充料，彩色回收材料作为表面包覆材料，得到外观为彩色内芯为黑色的塑料模板。黑色回收材料价格便宜，但吸热量大，热胀冷缩范围大，对拼装要求高。彩色回收材料不易吸热，拼装容易，但回收材料利用范围广，价格较高。本发明制备的塑料模板成本低，吸热量小，不易变形，拼装方便。

Description

双机共挤出一步成型制备塑料模板的设备及其方法

技术领域

本发明涉及一种双机共挤出一步成型制备塑料模板的工艺，特别是涉及一种双机共挤出一步成型制备塑料模板的设备及其方法。

背景技术

现有中空塑料建筑模板采用单机挤出生产，产品内外颜色统一。根据实际应用出现以下问题：1.黑色回收材料价格便宜，但吸热量大，特别夏天热胀冷缩范围大，对拼装要求高。2.白色不易吸热，拼装容易，但回收材料利用范围广，价格较高，产品利润低。3.其他颜色回收料热胀冷缩情况也优于黑色，但市场量有限，不管任何颜色回收料目前只能单机挤出，板材颜色内外统一。而且行业内的塑料模板采用回收PP破碎料进行配方造粒，然后生产挤出板材，其工艺复杂，制造成本高，并且强度难以达到建筑材料的标准。

基于以上原因，我们研究人员开发了一种双机共挤出一步成型制备塑料模板的设备及其方法，一步成型制备塑料模板的方法减少一次造粒成本，每吨节约电费约300元，节能减排。人工成本120元，搬运包装成本60元，减少用工数量，降低生产成本。而且不管任何颜色的回收材料，产品内部采用黑色降低生产成本，使产品更具市场竞争力，提升产品利润。产品表面采用白色或者红，黄，蓝，灰白等彩色材料，降低热胀冷缩系数。模板在使用过程中剪力墙和顶板对质量要求也不一样，可以用表面颜色进行区分，在顶板施工过程中也需要两套或者三套模板更换使用，然后对每一套模板采用同一颜色，方便工人快速施工，节约工时。

发明内容

本发明提供了一种双机共挤出一步成型制备塑料模板的工艺，采用两个双螺杆挤出机，分别对黑色和彩色回收聚丙烯材料(彩色是指除黑色以外的其他颜色)进行加工，省去造粒的步骤，直接将熔体共挤出到同一模板中，其中黑色回收材料作为内部填充料，彩色回收材料作为表面包覆材料，得到外观为彩色内芯为黑色的塑料模板。黑色回收材料价格便宜，但吸热量大，热胀冷缩范围大，对拼装要求高。彩色回收材料不易吸热，拼装容易，但回收材料利用范围广，价格较高。本发明制备的塑料模板成本低，吸热量小，不易变形，拼装方便。

进一步的，发明人还发现，通过特定配比的两种助剂分别加入到黑色和彩色回收材料中，从而使内芯材料和表面材料满足模板不同部位对材料要求的不同。其中，第一助剂中加入特定组分的助剂增加内芯的韧性，从而提高模板的强度，以及加入石墨长纤维提高内芯模板作为骨架的强度；第二助剂中加入石墨短纤维提高表层的硬度和耐磨性，并且为了提高石墨纤维的分散性，加入2，4-二异氰酸甲苯酯能够进一步修饰改性石墨纤维的表面，从而提高其在材料中的分散性，使塑料模板的品质均一。发明人还发现，通过特定配比的两种助剂分开加入，能够使材料各组分之间的分散性更好。

具体的方案如下：

一种双机共挤出一步成型制备塑料模板的设备，其特征在于，所述设备包括主双螺杆挤出机，副双螺杆挤出机，主机换网器，副机换网器，主机熔体泵，分配器，模具，定型台，第一齿轮式牵引装置，冷却托架，第二齿轮式牵引装置，纵切锯，横切锯平台，输送平台；其中主双螺杆挤出机包括主料斗，第一助剂料斗和第二助剂料斗；副双螺杆挤出机包括副料斗，第三助剂料斗和第四助剂料斗；黑色的回收材料通过主料斗输送到所述主双螺杆挤出机的进料口，第一助剂和第二助剂分别通过第一助剂料斗和第二助剂料斗输送到所述主双螺杆挤出机的第一助剂进料口和第二助剂进料口，然后通过所述主双螺杆挤出机的螺杆将熔体推进到所述主机换网器，再经过所述主机熔体泵进入所述分配器；彩色的回收材料通过副料斗输送到所述副双螺杆挤出机的进料口，第三助剂和第四助剂分别通过第三助剂料斗和第四助剂料斗输送到所述副双螺杆挤出机的第三助剂进料口和第四助剂进料口，然后通过所述副双螺杆挤出机的螺杆将熔体推进到所述副机换网器，然后到达所述分配器；在所述分配器中，所述副双螺杆挤出机处理过的材料均匀的分布到所述主双螺杆挤出机处理过的材料表面，经所述分配器处理后的材料进入模具，然后到定型台定型，经第一齿轮式牵引装置移送至冷却托架冷却，再经第二齿轮式牵引装置移送至纵切锯纵切，再经横切锯平台横切，最后由输送平台移出所述设备，从而完成塑料模板的成型。

进一步的，所述第一齿轮式牵引装置包括6组齿轮式牵引。

进一步的，所述第二齿轮式牵引装置包括2组齿轮式牵引。

进一步的，所述双螺杆挤出机在所述进料口和所述挤出机的机头出口之间分为五段，所述进料口位于第一加热段，所述挤出机的机头出口位于第五加热段，所述五段的温度从所述进料口到所述挤出机的出口逐渐升高，其中所述温度的分布为：第一加热段温度＝回收材料熔点—(所述熔点+10℃)；第二加热段温度＝(所述熔点+5℃)—(所述熔点+15℃)；第三加热段温度＝(所述熔点+10℃)—(所述熔点+20℃)；第四加热段温度＝(所述熔点+15℃)—(所述熔点+25℃)；第五加热段温度＝(所述熔点+20℃)—(所述熔点+30℃)；

所述第一助剂进料口和第二助剂进料口分别设置在所述主双螺杆挤出机的第二加热段和第三加热段；

所述第三助剂进料口和第四助剂进料口分别设置在所述副双螺杆挤出机的第二加热段和第三加热段。

一种双机共挤出一步成型制备塑料模板的方法，其特征在于，所述方法使用权利要求1-4任一项所述的设备；所述方法使用黑色和彩色的回收聚丙烯材料作为原料，黑色的回收聚丙烯材料通过主料斗输送到所述主双螺杆挤出机的进料口，第一助剂和第二助剂分别通过第一助剂料斗和第二助剂料斗输送到所述主双螺杆挤出机的第一助剂进料口和第二助剂进料口，然后通过所述主双螺杆挤出机的螺杆将熔体推进到所述主机换网器，再经过所述主机熔体泵进入所述分配器；彩色的回收聚丙烯材料通过副料斗输送到所述副双螺杆挤出机的进料口，第三助剂和第四助剂分别通过第三助剂料斗和第四助剂料斗输送到所述副双螺杆挤出机的第三助剂进料口和第四助剂进料口，然后通过所述副双螺杆挤出机的螺杆将熔体推进到所述副机换网器，然后到达所述分配器；在所述分配器中，所述副双螺杆挤出机处理过的材料均匀的分布到所述主双螺杆挤出机处理过的材料表面，经所述分配器处理后的材料进入模具，然后到定型台定型，经第一齿轮式牵引装置移送至冷却托架冷却，再经第二齿轮式牵引装置移送至纵切锯纵切，再经横切锯平台横切，最后由输送平台移出所述设备，从而完成塑料模板的成型。

进一步的，其中所述黑色回收聚丙烯材料，所述第一助剂和所述第二助剂的质量比为：黑色回收聚丙烯材料：第一助剂：第二助剂＝100:1-5:10-30；所述彩色回收聚丙烯材料，所述第三助剂和第四助剂的质量比为：彩色回收聚丙烯材料：第三助剂：第四助剂＝100:1-5:10-30；

所述第一助剂的质量组成为：

其中三元乙丙橡胶-马来酸酐接枝物：聚丙烯-马来酸酐接枝物＝1

所述第二助剂的质量组成为：

2，4-二异氰酸甲苯酯 5-15

长度为200-300微米的石墨长纤维 50-150；

所述第三助剂的质量组成为：

4,4’-双马来酰亚胺二苯甲烷 2-5

硬脂酸钙 15-20

硅烷偶联剂 20-30

所述第四助剂的质量组成为：

2，4-二异氰酸甲苯酯 10-30

长度为10-50微米的石墨短纤维 160-300。

本发明具有如下有益效果：

1、通过双螺旋挤出机将熔体推进到换网器，再经过熔体泵至模具，省去了造粒的步骤，一步成型得到模板，简化了工艺，降低了生产成本；

2、在双螺旋挤出机的不同温度段加入不同的助剂，使得各组分的分散程度最大化，生产得到的产品性能均一稳定；

3、黑色回收材料作为内部填充料，彩色回收材料作为表面包覆材料，降低成本，吸热量小，不易变形，拼装方便；

4、通过特定配比的两种助剂分别加入到黑色和彩色回收材料中，从而使内芯材料和表面材料满足模板不同部位对材料要求的不同；

5、第一助剂中加入特定组分的助剂增加内芯的韧性，以及第二助剂加入石墨长纤维提高内芯模板作为骨架的强度；

6、第四助剂中加入石墨短纤维提高表层的硬度和耐磨性；

7、加入2，4-二异氰酸甲苯酯，能够对石墨纤维的表面进行改性，从而进一步改善石墨纤维在熔体中的分散性。

本发明通过上述设备和方法制备得到塑料模板，具有良好的机械性能，满足建筑材料的要求，并且工艺简单，成本低廉，易于大规模生产。

附图说明

图1为本发明设备的侧视图

图2为本发明设备的俯视图

图3为本发明双螺旋挤出机的示意图

具体实施方式

本发明下面将通过具体的实施例进行更详细的描述，但本发明的保护范围并不受限于实施例。

如图1，图2所示，所述设备的连接关系为：主料斗1——主双螺杆挤出机2——主机换网器3——主机熔体泵4(副料斗21——副双螺杆挤出机22——副机换网器23)——分配器5——模具6——定型台7——第一齿轮式牵引装置8——冷却托架9——第二齿轮式牵引装置10——纵切锯11——横切锯平台12——输送平台13。其中主进料口，副进料口，助剂料斗和助剂进料口图中未示出。

如图3所示，双螺旋挤出机包括五段加热段，其中回收材料的料斗21设置在第一加热段，两个助剂料斗22、23分别设置在第二和第三加热段。

实施例1

按以下质量百分比进行配比，黑色回收聚丙烯材料：彩色回收聚丙烯材料＝1:1，黑色回收聚丙烯材料：第一助剂：第二助剂＝100:1:10；彩色回收聚丙烯材料：第三助剂：第四助剂＝100:1:10，其中第一助剂中的质量组成为，4,4’-双马来酰亚胺二苯甲烷：三元乙丙橡胶-马来酸酐接枝物：聚丙烯-马来酸酐接枝物：硬脂酸钙：硅烷偶联剂＝2:3:3:15:20；第二助剂的质量组成为，2，4-二异氰酸甲苯酯：长度为200微米的石墨长纤维＝1:10；第三助剂的质量组成为，4,4’-双马来酰亚胺二苯甲烷：硬脂酸钙：硅烷偶联剂＝2:15:20；第四助剂的质量组成为，2，4-二异氰酸甲苯酯：长度为10微米的石墨短纤维＝1:16。

所述双螺旋挤出机的五个加热段的温度分别为165℃,170℃,175℃,180℃,185℃，主料斗设置在第一加热段，两个助剂料斗分别设置在第二加热段和第三加热段，所述挤出机的机头出口位于第五加热段，挤出机螺杆转速为260r/min；

黑色的回收聚丙烯材料通过主料斗输送到所述主双螺杆挤出机的进料口，第一助剂和第二助剂分别通过第一助剂料斗和第二助剂料斗输送到所述主双螺杆挤出机的第一助剂进料口和第二助剂进料口，然后通过所述主双螺杆挤出机的螺杆将熔体推进到所述主机换网器，再经过所述主机熔体泵进入所述分配器；彩色的回收聚丙烯材料通过副料斗输送到所述副双螺杆挤出机的进料口，第三助剂和第四助剂分别通过第三助剂料斗和第四助剂料斗输送到所述副双螺杆挤出机的第三助剂进料口和第四助剂进料口，然后通过所述副双螺杆挤出机的螺杆将熔体推进到所述副机换网器，然后到达所述分配器；在所述分配器中，所述副双螺杆挤出机处理过的材料均匀的分布到所述主双螺杆挤出机处理过的材料表面，经所述分配器处理后的材料进入模具，然后到定型台定型，经第一齿轮式牵引装置移送至冷却托架冷却，再经第二齿轮式牵引装置移送至纵切锯纵切，再经横切锯平台横切，最后由输送平台移出所述设备，从而完成塑料模板的成型。

实施例2

按以下质量百分比进行配比，黑色回收聚丙烯材料：彩色回收聚丙烯材料＝1:1，黑色回收聚丙烯材料：第一助剂：第二助剂＝100:5:30；彩色回收聚丙烯材料：第三助剂：第四助剂＝100:5:30，其中第一助剂中的质量组成为，4,4’-双马来酰亚胺二苯甲烷：三元乙丙橡胶-马来酸酐接枝物：聚丙烯-马来酸酐接枝物：硬脂酸钙：硅烷偶联剂＝1:2:2:4:6；第二助剂的质量组成为，2，4-二异氰酸甲苯酯：长度为300微米的石墨长纤维＝1:10；第三助剂的质量组成为，4,4’-双马来酰亚胺二苯甲烷：硬脂酸钙：硅烷偶联剂＝5:20:30；第四助剂的质量组成为，2，4-二异氰酸甲苯酯：长度为50微米的石墨短纤维＝1:10。

实施例3

按以下质量百分比进行配比，黑色回收聚丙烯材料：彩色回收聚丙烯材料＝1:1，黑色回收聚丙烯材料：第一助剂：第二助剂＝100:3:20；彩色回收聚丙烯材料：第三助剂：第四助剂＝100:3:20，其中第一助剂中的质量组成为，4,4’-双马来酰亚胺二苯甲烷：三元乙丙橡胶-马来酸酐接枝物：聚丙烯-马来酸酐接枝物：硬脂酸钙：硅烷偶联剂＝1:2:2:5:10；第二助剂的质量组成为，2，4-二异氰酸甲苯酯：长度为200微米的石墨长纤维＝1:8；第三助剂的质量组成为，4,4’-双马来酰亚胺二苯甲烷：硬脂酸钙：硅烷偶联剂＝1:5:10；第四助剂的质量组成为，2，4-二异氰酸甲苯酯：长度为30微米的石墨短纤维＝1:8。

实施例4

按以下质量百分比进行配比，黑色回收聚丙烯材料：彩色回收聚丙烯材料＝1:1，黑色回收聚丙烯材料：第一助剂：第二助剂＝100:5:20；彩色回收聚丙烯材料：第三助剂：第四助剂＝100:5:20，其中第一助剂中的质量组成为，4,4’-双马来酰亚胺二苯甲烷：三元乙丙橡胶-马来酸酐接枝物：聚丙烯-马来酸酐接枝物：硬脂酸钙：硅烷偶联剂＝1:2:2:4:6；第二助剂的质量组成为，2，4-二异氰酸甲苯酯：长度为300微米的石墨长纤维＝1:10；第三助剂的质量组成为，4,4’-双马来酰亚胺二苯甲烷：硬脂酸钙：硅烷偶联剂＝5:20:30；第四助剂的质量组成为，2，4-二异氰酸甲苯酯：长度为50微米的石墨短纤维＝1:10。

比较例1

市面上购得的黑色回收聚丙烯材料制备塑料模板。

表1

由表1中可见，本发明提供的产品在拉伸强度，弯曲强度和弯曲模量上均取得极大的提高，本发明的产品韧性好，强度高，不易变形，并且本发明板材成本低廉，适用于各种建筑板材。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但是应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。

Claims (6)

1.一种双机共挤出一步成型制备塑料模板的设备，其特征在于，所述设备包括主双螺杆挤出机，副双螺杆挤出机，主机换网器，副机换网器，主机熔体泵，分配器，模具，定型台，第一齿轮式牵引装置，冷却托架，第二齿轮式牵引装置，纵切锯，横切锯平台，输送平台；其中主双螺杆挤出机包括主料斗，第一助剂料斗和第二助剂料斗；副双螺杆挤出机包括副料斗，第三助剂料斗和第四助剂料斗；黑色的回收材料通过主料斗输送到所述主双螺杆挤出机的进料口，第一助剂和第二助剂分别通过第一助剂料斗和第二助剂料斗输送到所述主双螺杆挤出机的第一助剂进料口和第二助剂进料口，然后通过所述主双螺杆挤出机的螺杆将熔体推进到所述主机换网器，再经过所述主机熔体泵进入所述分配器；彩色的回收材料通过副料斗输送到所述副双螺杆挤出机的进料口，第三助剂和第四助剂分别通过第三助剂料斗和第四助剂料斗输送到所述副双螺杆挤出机的第三助剂进料口和第四助剂进料口，然后通过所述副双螺杆挤出机的螺杆将熔体推进到所述副机换网器，然后到达所述分配器；在所述分配器中，所述副双螺杆挤出机处理过的材料均匀的分布到所述主双螺杆挤出机处理过的材料表面，经所述分配器处理后的材料进入模具，然后到定型台定型，经第一齿轮式牵引装置移送至冷却托架冷却，再经第二齿轮式牵引装置移送至纵切锯纵切，再经横切锯平台横切，最后由输送平台移出所述设备，从而完成塑料模板的成型。

2.如权利要求1所述的设备，所述第一齿轮式牵引装置包括6组齿轮式牵引。

3.如权利要求1所述的设备，所述第二齿轮式牵引装置包括2组齿轮式牵引。

4.如权利要求1所述的设备，所述双螺杆挤出机在所述进料口和所述挤出机的机头出口之间分为五段，所述进料口位于第一加热段，所述挤出机的机头出口位于第五加热段，所述五段的温度从所述进料口到所述挤出机的出口逐渐升高，其中所述温度的分布为：第一加热段温度＝回收材料熔点—(所述熔点+10℃)；第二加热段温度＝(所述熔点+5℃)—(所述熔点+15℃)；第三加热段温度＝(所述熔点+10℃)—(所述熔点+20℃)；第四加热段温度＝(所述熔点+15℃)—(所述熔点+25℃)；第五加热段温度＝(所述熔点+20℃)—(所述熔点+30℃)；

所述第一助剂进料口和第二助剂进料口分别设置在所述主双螺杆挤出机的第二加热段和第三加热段；

所述第三助剂进料口和第四助剂进料口分别设置在所述副双螺杆挤出机的第二加热段和第三加热段。

5.一种双机共挤出一步成型制备塑料模板的方法，其特征在于，所述方法使用权利要求1-4任一项所述的设备；所述方法使用黑色和彩色的回收聚丙烯材料作为原料，黑色的回收聚丙烯材料通过主料斗输送到所述主双螺杆挤出机的进料口，第一助剂和第二助剂分别通过第一助剂料斗和第二助剂料斗输送到所述主双螺杆挤出机的第一助剂进料口和第二助剂进料口，然后通过所述主双螺杆挤出机的螺杆将熔体推进到所述主机换网器，再经过所述主机熔体泵进入所述分配器；彩色的回收聚丙烯材料通过副料斗输送到所述副双螺杆挤出机的进料口，第三助剂和第四助剂分别通过第三助剂料斗和第四助剂料斗输送到所述副双螺杆挤出机的第三助剂进料口和第四助剂进料口，然后通过所述副双螺杆挤出机的螺杆将熔体推进到所述副机换网器，然后到达所述分配器；在所述分配器中，所述副双螺杆挤出机处理过的材料均匀的分布到所述主双螺杆挤出机处理过的材料表面，经所述分配器处理后的材料进入模具，然后到定型台定型，经第一齿轮式牵引装置移送至冷却托架冷却，再经第二齿轮式牵引装置移送至纵切锯纵切，再经横切锯平台横切，最后由输送平台移出所述设备，从而完成塑料模板的成型。

6.如权利要求5所述的方法，其中所述黑色回收聚丙烯材料，所述第一助剂和所述第二助剂的质量比为：黑色回收聚丙烯材料：第一助剂：第二助剂＝100:1-5:10-30；所述彩色回收聚丙烯材料，所述第三助剂和第四助剂的质量比为：彩色回收聚丙烯材料：第三助剂：第四助剂＝100:1-5:10-30；

所述第一助剂的质量组成为：

其中三元乙丙橡胶-马来酸酐接枝物：聚丙烯-马来酸酐接枝物＝1

所述第二助剂的质量组成为：

2，4-二异氰酸甲苯酯 5-15

长度为200-300微米的石墨长纤维 50-150；

所述第三助剂的质量组成为：

4,4’-双马来酰亚胺二苯甲烷 2-5

硬脂酸钙 15-20

硅烷偶联剂 20-30

所述第四助剂的质量组成为：

2，4-二异氰酸甲苯酯 10-30

长度为10-50微米的石墨短纤维 160-300。