CN1139619A - 塑料复合板及其加工方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种塑料复合板，优选热塑性材料，包含至少一种填充热塑性材料层(1′)，特别是由锯末和/或木粉和/或刨花等木质型材料填充的聚丙烯。包含至少部分纤维热塑性材料的至少一种附加片层(5′)被施加于木质型片层(1)上。由压塑和同时熔融纤维状热塑性材料和木质型片层(5′)来完成，由两个片层(1′，5′)相互穿透并加入未熔融部分如纤维和填料提供一种机械固定。本发明还涉及一种根据本发明二次加工复合板的方法和装置。
Description
本发明涉及一种塑料材料，优选热塑性材料的复合板，它包含至少一种填充热塑性材料层，特别是由锯末和/或木粉和/或木刨花等所谓木质型材料填充的聚丙烯层。
本发明的目的是提供一种上述类型的板材，这种板材易于加工且相对便宜和在保持木质型板已知特性尤其是良好的热成型或模塑特性不变的同时，使提高所谓木质型板的机械和/或美观性能成为可能。
本发明还意在提供一种所述板材的加工方法，这种方法的使用不至于严重地使已知木质型板材的加工方法复杂化和/或不增加该方法所用时间，同时可将采用现有木质型板的加工装置所需的工序限制在最低范围内。
本发明以最初描述的这类至少由部分纤维状热塑性材料构成的至少有一个附加层的塑料板材来达到上述目的，这种附加层通过压制和同时部分或全部熔融纤维状热塑性材料和木质型片层被施加于木质型片层的一个面上，由未熔融部分特别是部分纤维和/或填充料的相互穿透和合并提供了两个片层的机械固定，并由部分熔融纤维状热塑性材料和部分熔融木质型片层的热塑性材料的粘合提供一种化学固定，形成一种类似塑料材料的片层，其基本光滑的表面只是为了美观或结构目的至少部分地留有纤维样式和/或结构。
包含增塑的纤维状热塑性材料的附加层可包括：一种长或短的，无规取向的热塑性纤维毡；一种热塑性材料纤维织物的织物或无纺物；一种热塑性材料和其它合成和/或天然材料纤维混合物的毡、织物或无纺织物；或热塑性胶乳，玻璃纤维等。
为达到两层间良好的化学粘合，更可取的是纤维状热塑性材料附加层可包含至少一部分聚丙烯成份。
本发明还涉及一种最初描述的塑料复合板的加工方法，该方法包括一个把含有纤维状热塑性材料的片层加在木质型片层上的步骤，随后相互相对压制两个片层，同时加热至少是含热塑性材料纤维的片层，上述两个片层都加热更好，使温度升到足以保证纤维状热塑性材料和形成木质型板的热塑性材料部分或全部熔融，提供了两个板片机械上和化学上的相互固定，机械固定是通过两层相互穿透和未熔融纤维相合并来实现，化学固定是通过热塑性组分特别是所述两层的聚丙烯组分的粘合而实现的。
有利的是加工方法包括一个木质型板的挤出步骤和随后用加热的压延机辊压延该木质型板的步骤，含有增塑的纤维状热塑性材料的附加层在所述木质型板压延阶段通过把含纤维状热塑性材料的条状材料在压延辊之间与木质型板同时加入并以此方式把它叠加在该板上。
根据一种复合板的改进方法，可在木质型板的两面都提供一种含增塑的纤维状热塑性材料层。
作为含纤维状热塑性材料的第二层的替换方式，可在木质型板上施加聚丙烯薄膜。增塑的纤维状热塑性材料的第二层或聚丙烯薄膜按与用于含纤维状热塑性材料的第一附加层相同的方法施加在木质型板上，特别是通过将各层相对于木质型板进行压制，尤其在相同于含纤维状热塑性材料的第一层被施加的压延过程中压延木质型板的步骤中或在下一个压延操作时被施加于木质型板上。
本发明还提供了塑料板加工和上文提到并在下文要描述的加工方法的应用所用的设备。
本发明的优点由以上描述将被很清楚地理解。热塑性材料复合板不仅具有极好的热形变性和一个光滑塑化外观，且由于纤维结构的部分保留，还具有比木质型板更高一些的机械强度。再者，由很大程度的聚丙烯构成的热塑性纤维的使用使复合板在很大程度上可回收。回收方法极为简单且不需要复杂的准备或很长的加工周期。该方法应用的装置也可作为一种对常规木质型板加工所用现有装置的简单廉价的附加或修改那样来制造。
本发明还涉及进一步改善热塑性材料复合板、上述提及的复合板的加工方法和装置的其它特征，这也构成所要求保护的主题。
本发明的突出特征和由这些特征产生的优点将通过对一些优选的实施方案极为详细的描述予以理解，用实施例进行说明而不在附图中有所限制，附图中，
图1和2显示根据本发明一种塑料复合板加工设备的两种不同实施方案。
图3显示木质型材料和纤维状热塑性材料这两层固定在一起前的详细情况。
图4用与图3相似的方法显示木质型层和纤维状热塑性材料层固定在一起后该板的详细情况。
参照图1，由木粉和/或锯末和/或木刨花等所谓木质型材料填充的热塑性材料板1从挤出孔隙2取出并进料入后面的压延机3的103，203两个压延机辊之间。103，203两个压延机辊相互平行，被加热至一规定温度，它们在木质型板1上施加预定的压力；它们也相互反向转动。
木质型板1与图中机器模唇间孔隙的厚度比优选为1∶1或1.5∶1和4∶1之间，2∶1和3∶1之间更好。举例来说，对一个厚度2mm的板，图中机器2模唇间孔隙将为4至6mm。
一条状料5，包含至少部分热塑性材料纤维，从安装在带制动的拉幅棒(expanding bar)(未详细显示)上可转动的储卷轴4上与压延机辊103，203平行地松卷放出。该条状料5与木质型板1一起被喂料入压延机辊103，203之间。在图1所示例子中，含热塑性材料纤维的条状料5卷轴4被安排在压延机辊对103，203下方，以便条状料5被叠加和从而固定在木质型板1的下表面上。将条状料5相对于板1压制并同时将压辊加热至一足以使包含至少部分热塑性材料纤维的条状料5发生部分或全部熔融的温度，产生的一个结果是在压延机辊103，203之间的压延过程中，实现了这一固定。
根据一种改进方法，在包含热塑性纤维的条状料5到达压延机辊103，203之前，可用加热装置6如包括电阻式加热器或红外线等类型的加热装置对其进行一种预热阶段处理。
由至少部分热塑性材料纤维构成的条状料5可以任一厚度施加于木质型板1上。条状料5优选由含有至少部分热塑性材料纤维的一种毡，一种织物，一种无纺织物等构成。
优选的是以聚丙烯为基础的热塑性材料纤维，可以任一形式与其它材料混合，特别是其中0％至50％的所述材料也是纤维形式。毡，织物或无纺织物条状料5可有利地具有70％至80％聚丙烯纤维含量和20％至30％其它类型纤维，如粘胶丝，聚酯，聚酰胺，棉，黄麻等或玻璃纤维。
条状料5纤维的重量可根据具体应用在30至1000克/平方米间变化。条状料重量和成品复合板特性之间的最佳关系是纤维条状料在100至250克/平方米时获得的。条状料的厚度可以与条状料5的重量直接成比例地从0.3至10mm变化，优选1至3mm。
这种情况下，压延机辊103，203中第一个，上边的辊温度在75℃至150℃间，优选85至100℃，第二个辊温度范围在85至150℃，或优选90至100℃。由压延机辊103，203施加的压力在50至150巴之间，对于第一和第二辊两者而言优选在70至80巴之间。
进一步的改进在于补充了包括三个平行压延机辊103，203，303的压延机3，三个辊转动并相互垂直地排列，在制成准备通过它们中间的材料上施加一定的压力。
附加的下部压延机辊303可使一个附加条状料8在含热塑性纤维的条状料5接入的相反端上被接入木质型板1。这第二个条状料8取自辅助可转动且平行于压延机辊103至303，安排在压延机辊103至303上面并且在压延机3背离挤出孔隙2的另一端的卷轴7。卷轴7也被安装在一个含制动拉幅棒的芯孔上。
条状料8可以是包括热塑性材料纤维，或一种毡，一种织物或无纺织物的与条状料5相似类型的条状料。
另一种选择是条状料8可以是一种热塑性材料薄膜，特别是聚丙烯，把它施加于木质型板1上以加强贴合层的固定，例如织物，毡，仿皮革等在增塑的纤维状热塑性材料层5另一端上形成复合板。这种情况下，第三个压延机辊303也被加热至85至120℃，优选85至95℃，同时被施加50至150巴的压力，优选70至80巴。
很显然，做为示例说明的辊103，203，303构成的一种替换，考虑到压延机3中条状料材料的运动方向，也可以提供两对依次排列的辊。
图2显示了一种与图1所示不同的装置的具体实施方案。这种情况下，热塑性纤维条状料5的卷轴4’和用于附加条状料或聚丙烯薄膜8的卷轴7’，相对于压延机3，被安排成图1所示的对称反向方式。另外，与图1所示的装置相反，含热塑性纤维的条状料5被施加于上辊103和中辊203之间的木质型板1上，附加热塑性纤维条状料或聚丙烯膜8被施加在中间辊203和下部辊303间，图2的例子中木质型板1，热塑性纤维条状料5和条状料或膜8被一起送料入上压延机辊103和中压延机辊203之间并因此在这第一次压延操作中被接合在一起。
如图3和4所示，含热塑性纤维且在初始有一定厚度的毡，织物或无纺织物条状料5，在压延时相对于木质型板1进行压制并同时被加热至一个能使热塑性纤维部分或全部熔融的温度。一经压延，含热塑性纤维的条状料便被固定于木质型板1上，形成带一个木质型片层1’和一个略薄于条状料5的增塑或塑性材料类似的片层5’的复合板。这个片层5’有一个光滑的外表面和部分为美观和结构上的要求保留的条状料5纤维的图形或结构印迹。
两片层1’，5’由两种不同的结合固定在一起，即一个由施加在两个片层上的压力产生的机械类结合，这种结合使热塑性材料在它们熔融状态相互穿透并混入未熔融部分，即未熔融纤维和填料，结果是，冷却时片层1’，5’被紧固在一起；和一种由于部分熔融热塑性材料，特别是片层1’之一的熔融聚丙烯组分与熔融热塑性材料，或与另一片层5’的熔融聚丙烯粘合在一起产生的化学类结合。
本质上，本发明不限于在此描述和阐述的具体方案，也可在不离开以上披露的指导思想和以下权利要求情况下被很大程度地改变和改性，特别是在结构方面。
Claims (29)
1.塑料材料(优选热塑性材料)复合板，包含至少一个填充热塑性材料层(1’)，特别是填充锯末和/或木粉和/或木刨花等所谓木质型材料的聚丙烯层，其特征在于它至少具有一个至少包括部分纤维状热塑性材料的附加层(5’)，这个附加层(5’)通过压制和同时部分或全部熔融纤维状热塑性材料和木质型片层而施加于木质型片层(1)的一个面上，由相互穿透和混入未熔融部分，特别是部分纤维和/或填料提供两片层(1’，5’)的一种机械固定，并由粘合部分熔融的纤维状热塑性材料和熔融木质型片层的热塑性材料提供一种化学固定，形成一个类似于塑性材料的层(5’)，其表面基本光滑，仅为美观或结构目的留有至少部分纤维状图形和/或结构。
2.根据权利要求1的塑性材料复合板，其特征在于它由三层构成，即一个木质型中间层(1’)和两个含有至少部分纤维状热塑性材料的外层(5’)或在木质型层(1’)一面含有至少部分纤维状热塑性材料的单个外层(5’)和通过相对于木质型层(1)压制并同时仅加热膜(8)也被施加于片层(1’)上而将含热塑性材料薄膜(8)的层施加在该层的另一面上。
3.根据权利要求1或2的塑性材料复合板，其特征在于含有纤维状热塑性材料的层(5’)包括比例为100％至50％，优选80％至70％的热塑性材料纤维，和部分其它材料，特别是以纤维形式的材料，其百分含量从0％至50％，优选为20％至30％。
4.根据权利要求3的塑性材料复合板，其特征在于非热塑性材料部分可由粘胶丝纤维，聚酯，聚酰胺纤维、棉纤维、黄麻纤维、玻璃纤维或其它合成或天然材料构成，热塑性材料纤维由聚丙烯构成。
5.根据以上一或多项权利要求的塑性材料复合板，其特征在于含有纤维状热塑性材料的层(5’)可由：长或短的，无规取向的热塑性纤维毡；一种织物或无纺织物；或热塑性胶乳或玻璃纤维构成；将该层相对于木质型板(1)压制，并同时加热到至少纤维状热塑性材料部分发生部分或全部熔融的温度以及很可能让一些或所有的其它纤维状材料与第一种相混合。
6.根据权利要求5的塑性材料复合板，其特征在于毡，织物或无纺织物条状料(5)，在固定在木质型板(1)前重量为30至1000g/m2，优选100至250g/m2，厚度为0.3至10mm，优选1至3mm。
7.根据以上一项或多项权利要求的塑性材料复合板，其特征在于热塑性材料薄膜(8)由聚丙烯构成。
8.权利要求1至5的一或多项的塑性材料复合板的加工方法，其特征在于该法包含一个木质型板(1)的挤出步骤，一个把含有至少部分纤维状热塑性材料的层(5)叠加在上述木质型板(1)上的步骤，随后相互相对压制这两层(1，5)，同时至少加热含热塑性材料纤维的层(5)，最好所述层(1，5)都加热，升温至足以保证至少是纤维状热塑性材料和有可能所述层(5)的其它组分部分或全部熔融，结果是这两层(1，5)相互穿透以及它们未熔融部分(1，5)，尤其是未熔融纤维和填料相合并，导致两层(1，5)由机械固定而固定在一起，这两层(1，5)的熔融热塑性组分的粘合导致化学固定而固定在一起。
9.根据权利要求8的方法，其特征在于相对于木质型层压制和加热含纤维材料层的步骤是由加热的压延机辊(103，203，303)在一木质型条状料(1)的压延阶段进行的，含纤维状热塑性材料的附加层在所述木质型板(1)的压延阶段，通过将含纤维状热塑性材料的条状料(5)喂料入压延机辊(103，203)之间与木质型板(1)同时以它叠加在板上的方法施加上去。
10.根据权利要求9的方法，其特征在于含纤维状热塑性材料的条状料(5)在被喂料入压延机(3)前经过一个预热阶段(6)。
11.根据权利要求8至10的方法，其特征在于使条状料(5)与木质型板(1)相接合的压延机辊(103，203)就第一辊(103)而言被加热到75至150℃，优选85至100℃，就第二辊(203)而言被加热到85至150℃，或优选90至100℃。
12.根据权利要求11的方法，其特征在于为了将含有热塑性材料的纤维的条状料(5)施加于木质型板(1)上，压延机辊(103，203)中每个辊需施加50至150巴的压力，优选70至80巴。
13.根据以上权利要求8至12一或多项权利要求的方法，其特征在于含纤维状热塑性材料的附加第二层或聚丙烯层通过在木质型层(1’)上叠加和压制同时加热含至少部分纤维状热塑性材料的一种条状料(8)，或热塑性材料薄膜(8)而施加于木质型层(1’)的自由面。
14.根据权利要求13的方法，其特征在于含纤维状热塑性材料的条状料或热塑性材料薄膜(8)，在含有纤维状热塑性材料的条状料(5)在同一压延操作或下一个压延操作时施加在木质型板(1)的反面的同时或之后被施加于木质型板(1)上。
15.根据权利要求14的方法，其特征在于一台压延机(3)被提供和安装有三个压延机辊(103，203，303)相互垂直地排列，其压延机下辊被加热到85至120℃，优选85至95℃，并施加50至150巴的压力，优选70至80巴。
16.根据权利要求15的方法，其特征在于含纤维状热塑性材料的第一个条状料(5)和木质型板(1)一起被喂入压延机上辊(103)和压延机中辊(203)之间的第一个压延点时，含纤维状热塑性材料的第二个条状料(8)或热塑性材料膜叠加在木质型板(1)的相应面上被喂入压延机中辊(203)和压延机下辊(303)间的第二个压延点。
17.根据权利要求15的方法，其特征在于含纤维状热塑性材料的第一个条状料(5)，木质型板(1)，和含纤维状热塑性材料的第二个条状料(8)或在第一个条状料(5)相反面的薄膜(8)都被一起喂入压延机上辊(103)和压延机中辊(203)之间的第一个压延点。
18.根据以上一或多项权利要求的方法，其特征在于含纤维状热塑性材料的条状料(5，8)可由长或短的无规取向的毡，该毡交错编织或以其它方式而排列紧密；一种织物或无纺织物；热塑性胶乳；或玻璃纤维毡或毡片构成。
19.根据权利要求18的方法，其特征在于毡，织物或无纺织物条状料(5，8)，在固定于木质型板(1)前，重量为30至1000g/m2，优选100至250g/m2，厚度为0.3至10mm，优选1至3mm。
20.根据权利要求18或19的方法，其特征在于条状料(5，8)中纤维状塑性材料的含量为100％至50％，优选80％至70％，其它材料含量，特别是纤维状材料，为0％至50％，优选20％至30％。
21.根据权利要求18至20的方法，其特征在于非热塑性材料可由粘胶丝纤维，聚酯纤维，聚酰胺纤维，棉纤维，黄麻纤维，玻璃纤维，或其它合成或天然材料构成，而热塑性材料纤维由至少部分聚丙烯构成。
22.根据以上权利要求8至21的一或多项的方法，其特征在于热塑性材料膜(8)由聚丙烯构成。
23.根据以上权利要求8至22的一或多项的方法，其特征在于条状料或条状料(5，8)和薄膜(8)被从辅助可转动与压延机辊平行并有适当制动的卷轴上松卷放出。
24.根据以上权利要求8至22的一或多项的方法，其特征在于填充热塑性材料板，即木质型板(1)，由图中机械(2)挤出制成，板(1)到达压延机(3)前的厚度与图中机械(2)模唇间孔隙厚度的比例以1∶1或1.5∶1和4∶1之间为宜，2∶1和3∶1之间更佳。
25.实施加工权利要求1至7所述塑性材料复合板的权利要求8至24所述方法的装置，其特征在于它包含：—用于热塑性材料与填充材料，特别是以锯末和/或木粉和/或木刨花填充的聚丙烯混合的板(1)的挤出机头(2)；—一台带有至少2个压延机辊(103，203)的压延机(3)，辊(103，203)能被加热并相对于木质型板(1)加压，木质型板(1)与叠加在板上并从辅助可转动与辊(103，203)平行(并由制动松卷运动相互作用)的一个卷轴(4，4’)上松卷放出的含纤维状热塑性材料的一个条状料(5)一起被喂料入辊(103，203)之间。
26.根据权利要求25的装置，其特征在于卷轴(4，4’，7)能被安排在压延机(3)面对或背对挤出机头(2)的一边，使条状料(5，8)叠加在木质型板(1)的一面或另一面。
27.根据权利要求25或26的装置，其特征在于考虑到条状料(5，8)进料入压延机的方向，条状料预热装置(6)在压延机(3)之前提供。
28.根据权利要求25至27的一或多项装置，其特征在于压延机(3)有两个压延点，每个由至少一对辊(103，203；203，303)构成，优选由三个相互平行排列的辊(103，203，303)构成并有包含纤维状热塑性材料的条状料(8)或纤维状热塑性材料膜(8)的一个附加卷轴(7，7’)的辅助装置，和用于将含纤维状热塑性材料的条状料(8)或热塑性材料膜(8)喂入第一对辊(103，203)或第二对辊(203，303)间两者取一的导向装置。
29.根据以上25至28的一或多项权利要求的装置，其特征在于压延机辊(103，203，303)通过相对于喂入它们中间的条状料材料(1，5，8)加压而被支承和联动。
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