專利名稱：一種聚合木板材成型設(shè)備與成型方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種聚合木材料加工成型設(shè)備與成型方法，特別涉及大尺寸厚壁聚合木建筑板材的成型設(shè)備與成型方法。
背景技術(shù)：
聚合木是一種既可以代替塑料，又可以代替木材、鋼材、鋁材、水泥等使用的全循環(huán)、高環(huán)保、節(jié)約型的新型材料。聚合木是使用不分類的混雜廢舊塑料添加無機材料、木質(zhì)纖維類材料以及多元嵌段共聚物、交聯(lián)劑增塑劑等原料，用反應(yīng)引發(fā)劑引發(fā)化學(xué)反應(yīng)，促使塑料材料塑化并重新聚合、復(fù)合后，用塑料加工方法制造出來的一種強度遠高于木材，質(zhì)感最接近木材的新型材料。是至今唯一充分利用了塑料材料的所有成分，不排放廢棄物完全不含甲醛等有毒物質(zhì)的材料。通常情況下，聚合木材料的制備主要是靠擠出、注塑的方法， 制品的截面尺寸相對比較小，不適宜制備大截面尺寸的聚合木制品。公開號為CN1445^5A 的中國專利申請公開了一種改性木塑復(fù)合材料的制備方法，主要通過擠出成型工藝制備不同截面形狀的制品。目前，國內(nèi)鮮有厚度可達到IOOmm以上的大尺寸聚合木板材的成熟的制備加工技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種有效地使用混雜塑料工業(yè)化制備大尺寸厚壁聚合木板材的成型方法，有效解決利用傳統(tǒng)成型方法不適宜制備大尺寸厚壁聚合木板材的技術(shù)缺陷，拓展大尺寸厚壁聚合木板材在建筑領(lǐng)域如木方、建筑框架柱材、高強度樓板等的應(yīng)用。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取了如下技術(shù)方案。聚合木板材成型設(shè)備，其特征在于該設(shè)備包括沿模具的傳送方向依次設(shè)置的捏合機5、軌道2、模具13、液壓機11、脫模機構(gòu)14 ；捏合機5由捏合機電控柜7控制，捏合機油缸9為捏合機5提供熱源，物料在捏合機5混合后，由捏合機5下方的出料口 3送至軌道 2上的模具13中，軌道輥軸帶動模具13進入液壓機11內(nèi)，液壓機11通過下模板的4個柱塞油缸18控制其運動，原料在液壓機11內(nèi)模壓成型后，通過脫模機構(gòu)14的6個頂出缸16 的將制品頂出，實現(xiàn)脫模。模具13規(guī)格為4600mmX1300mm(長X寬)，制備出的聚合木板材厚度為IOOmm以上。所述液壓機11的公稱合模力36000KN，工作間距1000mm，工作層數(shù)為1，最大液壓力為20-40MPa，其活塞行程為500mm。液壓機為框式結(jié)構(gòu)，上模板固定在頂梁板上，上下模板中通水冷卻，液壓機設(shè)計有8對進出水口。本發(fā)明的另一方面，根據(jù)上述成型設(shè)備成型聚合木板材的方法，所用物料包括回收混雜廢舊塑料、粉碎的木質(zhì)纖維類材料、三元嵌段共聚物、交聯(lián)劑、增塑劑和增強填料，該方法包括以下步驟1)捏合階段
首先開啟捏合機油缸控制柜8給捏合機油缸9通電預(yù)熱循環(huán)油至210-250°C左右， 使廢舊塑料和木質(zhì)纖維材料、加工助劑能進行充分捏合。2)送料階段在捏合機5內(nèi)捏合0. 8-1. 5小時使原料充分混合之后，原料有捏合機5下方的出料口 3送至軌道2上的模具13中，之后由軌道2上的輥軸帶動模具13進入液壓機11內(nèi)。3)模壓階段模具13進入液壓機11達到液壓機限位閥17后，液壓機主機輥輪失去動力使模具13停在預(yù)定位置內(nèi)，通過按下液壓機電控柜10的按鈕后，液壓機油泵給主缸下腔供油， 活動橫梁空程上升。當活動橫梁上升壓制到物料之后開始加壓，待壓力上升至預(yù)定壓力后， 發(fā)出訊號三個低壓泵停止，高壓油泵根據(jù)需要供油，再一次上升到預(yù)定高壓后，高壓油泵停止。同時計時，到預(yù)定時間之后，打開液壓閥，主缸腔的油回到油箱使模具回到軌道上，至此一次模壓過程全部結(jié)束。液壓機提供的模壓力為20-40MPa。4)脫模階段當模具再一次回到軌道2時重新接觸限位閥17，使主機內(nèi)輥輪轉(zhuǎn)動，將模具帶出液壓機11，當模具前端接觸到脫模機構(gòu)限位閥15之后，托架輥輪停止轉(zhuǎn)動，同時托架下方的6個脫模缸16通電，把模具內(nèi)壓制的成品推出模具，這時再由兩個側(cè)缸通電頂出將模具推到托架旁邊的小推車上。至此一次生產(chǎn)結(jié)束。其中，捏合機溫度設(shè)定為220°C，混合時間為1小時，液壓機溫度設(shè)定為220°C，壓力設(shè)定為30MPa。其中，所述回收混雜廢舊塑料為選自聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯和丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物中的一種或幾種。其中，所述三元嵌段共聚物為選自苯乙烯-異戊二烯、丁二烯-苯乙烯和聚乙二醇-脂肪族聚酯-聚氨基酸中的一種或幾種。其中，所述交聯(lián)劑為選自氯化聚乙烯和N，N'-亞甲基雙丙烯酰胺中的一種或幾種。其中，所述增塑劑為選自鄰苯二甲酸二辛脂、聚己二酸二丁酯和聚辛二酸二丁酯中的一種或幾種。其中，所述增強填料為選自金屬、玻璃纖維氈、納米碳酸鈣和晶須硅中的一種或幾種。與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明具有以下優(yōu)點1)本發(fā)明通過模壓成型有效克服利用傳統(tǒng)成型方法不適宜制備大尺寸厚壁聚合木板材的技術(shù)缺陷。利用模壓成型可制備厚度達IOOmm以上的厚壁聚合木板材，而且在生產(chǎn)過程中可以使用增強材料植入法，使產(chǎn)品局部強度成倍提高，植入的材料可以是金屬、木材、竹坯、增強纖維，進一步增強聚合木板材的強度使之能夠完全達到建筑領(lǐng)域制品強度要求從而取代傳統(tǒng)的建筑材料降低建筑成本，滿足市場需要。2)本發(fā)明的模壓成型工藝大大降低了對原材料料的要求，提供了一種木塑異性混容的方法，其異性混容機理是大量的木粉和廢舊塑料在高溫高壓下通過添加特殊增容劑等通過捏合機和高壓固相成型設(shè)備形成共連續(xù)相結(jié)構(gòu)的新型復(fù)合材料的成型機理。該工藝使原材料的應(yīng)用范圍更加寬廣，直接使用城市垃圾塑料和農(nóng)作物秸稈類材料，有利于解決塑料污染和廢棄木材再利用等資源環(huán)境問題。3)本發(fā)明通過軌道的輥軸運動，實現(xiàn)模具和捏合機與液壓機之間的自動化連接， 并通過脫模機構(gòu)實現(xiàn)模具的自動脫模，從而實現(xiàn)整個生產(chǎn)線的自動化、流水線式作業(yè)。4)本發(fā)明開發(fā)的成型用液壓機公稱合模力大，能使不相容的混雜塑料之間通過高溫高壓使分子間緊密結(jié)合，生產(chǎn)的制品韌性、彈性模量等主要性能指標均大幅提高，彎曲模量可達到4500-5000Mpa，靜曲強度可達30_40Mpa。


圖1本發(fā)明所設(shè)計的大尺寸厚壁聚合木板材的生產(chǎn)設(shè)備結(jié)構(gòu)示意正視2本發(fā)明聚合木材料的生產(chǎn)工藝流程中1、軌道支架，2、軌道，3、捏合機出料口，4、捏合機電機，5、捏合機，6、捏合機頂蓋，7、捏合機電控柜，8、捏合機油缸電控柜，9、捏合機油缸，10、液壓機電控柜，11、框式液壓機主機，12、脫模機電控，13、模具，14、脫模機構(gòu)，15、脫模限位閥，16、脫模頂出缸，17、液壓機限位閥，18、液壓機柱塞缸。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步描述。實施實例1本發(fā)明的一種大尺寸厚壁聚合木板材生產(chǎn)設(shè)備，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，該設(shè)備包括沿模具的傳送方向依次設(shè)置的捏合機5、軌道2、模具13、液壓機11、脫模機構(gòu)14 ；捏合機5 由捏合機電控柜7控制，捏合機油缸9為捏合機5提供熱源，物料在捏合機5內(nèi)混合后，由捏合機5下方的出料口 3送至軌道2上的模具13中，軌道輥軸帶動模具13進入液壓機11 內(nèi)，液壓機11通過下模板的4個柱塞油缸18控制其運動，原料在液壓機11內(nèi)模壓成型后， 通過脫模機構(gòu)14的6個頂出缸16的將制品頂出，實現(xiàn)脫模。該實施實例模具13的規(guī)格為4600mmX 1300mm(長X寬)，制備的聚合木板材厚度為 120mm。液壓機11的公稱合模力36000KN，工作間距1000mm，工作層數(shù)為1，最大液壓力為 30MPa，其活塞行程為500mm。液壓機11包括框式下頂式結(jié)構(gòu)，主機由框板、上橫梁、活動平臺、油缸組。油缸組為柱塞式結(jié)構(gòu)，有四個直徑是750cm的柱塞安裝在框板內(nèi)。機器工作時， 柱塞自下向上運動合模，壓制成型，并有自動補壓功能，能確保制品質(zhì)量。同時，液壓機設(shè)有 8對進出水口。脫模機構(gòu)15包括6個脫模缸15，工作時開始6個脫模缸同時得電將制品頂出，之后，2個側(cè)缸得電將模具推到旁邊的小車上完成脫模。軌道2中間有鏈條帶動輥輪運轉(zhuǎn)從而帶動模具運動。該實施實例所用物料為，回收的廢舊聚丙烯和聚氯乙烯、粉碎木屑、三元嵌段共聚物苯乙烯-異戊二烯、交聯(lián)劑氯化聚乙烯、增塑劑鄰苯二甲酸二辛酯(DOP)、增強填料玻璃纖維氈。首先開啟捏合機油缸控制柜8給捏合機油缸9通電預(yù)熱循環(huán)油至220°C，在氣溫較低的冬季適當增長預(yù)熱時間以便循環(huán)油能夠盡可能達到220°C，當油溫適當之后打開捏合機頂蓋6將準備好的廢舊塑料和秸稈裝入捏合機5進行捏合，捏合機溫度設(shè)定為220°C。在捏合機5內(nèi)捏合1小時使原料充分混合之后，原料有捏合機5下方的出料口 3 至軌道2上的模具13中，之后由軌道2上的輥軸帶動模具13進入液壓機11內(nèi)。模具13進入液壓機11達到液壓機限位閥17后，液壓機主機輥輪失去動力使模具 13停在預(yù)定位置內(nèi)，通過按下液壓機電控柜10的按鈕后，液壓機油泵的給主缸下腔供油， 活動橫梁空程上升。當上升壓制到壓制品之后加壓，待壓力上升至預(yù)定壓力后，發(fā)出訊號三個低壓泵停止，高壓油泵據(jù)需供油，再一次上升到預(yù)定高壓后，高壓油泵停止。同時計時，到預(yù)定時間之后，打開液壓閥，主缸腔的油回到油箱使模具回到軌道上，至此一次模壓過程全部結(jié)束。其中，液壓機溫度設(shè)定為220°C，壓力設(shè)定為30MPa。當模具再一次回到軌道式重新碰觸限位閥17，使主機內(nèi)輥輪轉(zhuǎn)動，將模具帶出液壓機11，當模具前端碰觸到脫模機構(gòu)限位閥15之后，托架輥輪停止轉(zhuǎn)動，同時托架下方的6個脫模缸16同時頂出，把模具內(nèi)壓制的成品推出模具，這時再由兩個側(cè)缸頂出將模具推到托架旁邊的小推車上。所制備的聚合木性能測試結(jié)果為比重0.99g/cm3(測試標準:GB1033)、線性膨脹系數(shù)2. IX 10"Wmm/0C (測試標準GB1036)、缺口沖擊強度:5KJ/ m2(測試標準GB/T1043-199;3)、彎曲模量4700MPa (測試標準GB/T9341-2000)、彎曲強度 33MPa (測試標準 GB/T9341-2000)。實施實例2成型設(shè)備同實施實例1。該實施實例模具13的規(guī)格為4600mmX 1300mm(長X寬)， 制備的聚合木板材厚度為150mm。該實施實例所用物料為，回收的廢舊聚丙烯和聚乙烯及聚氯乙烯、粉碎木屑、三元嵌段共聚物聚乙二醇-脂肪族聚酯-聚氨基酸、交聯(lián)劑N，N'-亞甲基雙丙烯酰胺、增塑劑聚己二酸二丁酯、增強填料晶須硅。首先開啟捏合機油缸控制柜8給捏合機油缸9通電預(yù)熱循環(huán)油至220°C，在氣溫較低的冬季適當增長預(yù)熱時間以便循環(huán)油能夠盡可能達到220°C，當油溫適當之后打開捏合機頂蓋6將準備好的廢舊塑料和秸稈裝入捏合機5進行捏合，捏合機溫度設(shè)定為220°C。在捏合機5內(nèi)捏合1. 5小時使原料充分混合之后，原料有捏合機5下方的出料口 3至軌道2上的模具13中，之后由軌道2上的輥軸帶動模具13進入液壓機11內(nèi)。模具13進入液壓機11達到液壓機限位閥17后，液壓機主機輥輪失去動力使模具 13停在預(yù)定位置內(nèi)，通過按下液壓機電控柜10的按鈕后，液壓機油泵的給主缸下腔供油， 活動橫梁空程上升。當上升壓制到壓制品之后加壓，待壓力上升至預(yù)定壓力后，發(fā)出訊號三個低壓泵停止，高壓油泵據(jù)需供油，再一次上升到預(yù)定高壓后，高壓油泵停止。同時計時，到預(yù)定時間之后，打開液壓閥，主缸腔的油回到油箱使模具回到軌道上，至此一次模壓過程全部結(jié)束。其中，液壓機溫度設(shè)定為220°C，壓力設(shè)定為35MPa。當模具再一次回到軌道式重新碰觸限位閥17，使主機內(nèi)輥輪轉(zhuǎn)動，將模具帶出液壓機11，當模具前端碰觸到脫模機構(gòu)限位閥15之后，托架輥輪停止轉(zhuǎn)動，同時托架下方的6個脫模缸16同時頂出，把模具內(nèi)壓制的成品推出模具，這時再由兩個側(cè)缸頂出將模具推到托架旁邊的小推車上。所制備的聚合木性能測試結(jié)果為比重1. lg/cm3(測試標準 GB1033)、線性膨脹系數(shù)2. 7X 10"Wmm/0C (測試標準GB1036)、缺口沖擊強度:6. 5KJ/ m2(測試標準GB/T1043-199;3)、彎曲模量4800MPa (測試標準GB/T9341-2000)、彎曲強度34MPa (測試標準 GB/T9341-2000)。 本發(fā)明可用其他的不違背本發(fā)明的精神或主要特征的具體形式來概述。因此，無論從那一點來看，本發(fā)明的上述實施方案都只能認為是對本發(fā)明的說明而不能限制本發(fā)明，權(quán)利要求書指出了本發(fā)明的范圍，因此，與本發(fā)明的權(quán)利要求書相當?shù)暮泻头秶鷥?nèi)的任何改變，都應(yīng)認為是包括在權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種聚合木板材成型設(shè)備，其特征在于該設(shè)備包括沿模具的傳送方向依次設(shè)置的捏合機(5)、軌道O)、模具(13)、液壓機(11)、脫模機構(gòu)(14)；捏合機(5)由捏合機電控柜 (7)控制，捏合機油缸(9)為捏合機( 提供熱源，物料在捏合機(5)內(nèi)混合后，由捏合機 (5)下方的出料口( 送至軌道( 上的模具(1 中，軌道輥軸帶動模具(1 進入液壓機 (11)內(nèi)，液壓機(11)通過下模板的4個柱塞油缸(18)控制其運動，原料在液壓機(11)內(nèi)模壓成型后，通過脫模機構(gòu)(14)的6個頂出缸(16)將制品頂出，實現(xiàn)脫模，模具(1 規(guī)格為4600mmX 1300mm(長X寬)，制備的聚合木板材厚度為IOOmm以上。
2.如權(quán)利要求1所述的聚合木板材成型設(shè)備，其特征在于液壓機(11)的公稱合模力 36000KN，工作間距1000mm，工作層數(shù)為1，最大液壓力為20_40MPa，其活塞行程為500mm，液壓機為框式結(jié)構(gòu)，上模板固定在頂梁板上，上下模板中通水冷卻，液壓機設(shè)有8對進出水□。
3.一種根據(jù)權(quán)利要求1-2之一所述的成型設(shè)備成型聚合木板材的方法，其特征在于 所用物料包括回收混雜廢舊塑料、粉碎的木質(zhì)纖維類材料、三元嵌段共聚物、交聯(lián)劑、增塑劑和增強填料，該方法包括以下步驟1)捏合階段首先開啟捏合機油缸控制柜(8)給捏合機油缸(9)通電預(yù)熱循環(huán)油至210-250°C，使廢舊塑料、木質(zhì)纖維材料和加工助劑能進行充分捏合；2)送料階段在捏合機(5)內(nèi)捏合0.8-1. 5小時使原料充分混合之后，原料由捏合機(5)下方的出料口( 送至軌道( 上的模具(1 中，之后由軌道( 上的輥軸帶動模具(1 進入液壓機(11)內(nèi)；3)模壓階段模具(1 進入液壓機(11)達到液壓機限位閥(17)后，液壓機主機輥輪失去動力使模具(1 停在預(yù)定位置內(nèi)，通過按下液壓機電控柜(10)的按鈕后，液壓機油泵給主缸下腔供油，活動橫梁空程上升，當活動橫梁上升壓制到物料之后開始加壓，待壓力上升至預(yù)定壓力后，發(fā)出訊號三個低壓泵停止，高壓油泵根據(jù)需要供油，再一次上升到預(yù)定高壓后，高壓油泵停止，同時計時，到預(yù)定時間之后，打開液壓閥，主缸腔的油回到油箱使模具回到軌道上， 至此一次模壓過程全部結(jié)束，液壓機提供的模壓力為20-40MPa ；4)脫模階段當模具再一次回到軌道O)時重新接觸限位閥(17)，使主機內(nèi)輥輪轉(zhuǎn)動，將模具帶出液壓機(11)，當模具前端接觸到脫模機構(gòu)限位閥(1 之后，托架輥輪停止轉(zhuǎn)動，同時托架下方的6個脫模缸(16)通電，把模具內(nèi)壓制的成品推出模具，這時再由兩個側(cè)缸通電頂出將模具推到托架旁邊的小推車上，至此一次生產(chǎn)結(jié)束。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于捏合機溫度設(shè)定為220°C，混合時間為1小時，液壓機溫度設(shè)定為220°C，模壓力設(shè)定為30MPa。
5.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于所述回收混雜廢舊塑料為選自聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯和丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物中的一種或幾種。
6.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于所述三元嵌段共聚物為選自苯乙烯-異戊二烯、丁二烯-苯乙烯和聚乙二醇-脂肪族聚酯-聚氨基酸中的一種或幾種。
7.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于所述交聯(lián)劑為選自氯化聚乙烯和N，N'-亞甲基雙丙烯酰胺中的一種或幾種。
8.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于所述增塑劑為選自鄰苯二甲酸二辛脂、聚己二酸二丁酯和聚辛二酸二丁酯中的一種或幾種。
9.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于所述增強填料為選自金屬、玻璃纖維氈、納米碳酸鈣和晶須硅中的一種或幾種。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種聚合木材料加工成型設(shè)備與成型方法，利用回收的混雜廢舊塑料經(jīng)過塑化與粉碎木質(zhì)纖維類材料及加工助劑捏合然后模壓形成共連續(xù)相結(jié)構(gòu)，得到高強度、高硬度、低成本的新型復(fù)合材料的一種聚合木材料的加工成型設(shè)備與成型方法。生產(chǎn)設(shè)備包括捏合機(5)、軌道(2)、液壓機(11)、脫模機構(gòu)(14)和相應(yīng)的控制臺。首先將捏合機油缸預(yù)熱到預(yù)定溫度，之后將廢舊塑料與木質(zhì)纖維材料及加工助劑加入捏合機進行塑化混合，然后將充分混合的原料加入下方軌道上的模壓工作臺，由軌道運輸至液壓機處進行模壓，最后將工作臺移至脫模機構(gòu)處進行脫模處理。本發(fā)明實現(xiàn)了一種使用模壓工藝制備大尺寸高強度厚壁聚合木建筑板材，其厚度可達100mm以上，有效解決了傳統(tǒng)擠出成型方法不適宜制備大尺寸厚壁聚合木板材的技術(shù)缺陷，實現(xiàn)整個生產(chǎn)線的自動化、流水線式作業(yè)，同時可采用增強材料植入法進一步提高其性能，拓寬了其應(yīng)用范圍。
文檔編號B27N3/08GK102248571SQ20101017838
公開日2011年11月23日 申請日期2010年5月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月21日
發(fā)明者孫志強, 王秋艷, 童偉, 薛平, 賈明印 申請人:北京化工大學(xué), 北京恒通創(chuàng)新木塑科技發(fā)展有限公司