專利名稱：塑料復合板及其加工方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種塑料材料，優(yōu)選熱塑性材料的復合板，它包含至少一種填充熱塑性材料層，特別是由鋸末和/或木粉和/或木刨花等所謂木質(zhì)型材料填充的聚丙烯層。
本發(fā)明的目的是提供一種上述類型的板材，這種板材易于加工且相對便宜和在保持木質(zhì)型板已知特性尤其是良好的熱成型或模塑特性不變的同時，使提高所謂木質(zhì)型板的機械和/或美觀性能成為可能。
本發(fā)明還意在提供一種所述板材的加工方法，這種方法的使用不至于嚴重地使已知木質(zhì)型板材的加工方法復雜化和/或不增加該方法所用時間，同時可將采用現(xiàn)有木質(zhì)型板的加工裝置所需的工序限制在最低范圍內(nèi)。
本發(fā)明以最初描述的這類至少由部分纖維狀熱塑性材料構(gòu)成的至少有一個附加層的塑料板材來達到上述目的，這種附加層通過壓制和同時部分或全部熔融纖維狀熱塑性材料和木質(zhì)型片層被施加于木質(zhì)型片層的一個面上，由未熔融部分特別是部分纖維和/或填充料的相互穿透和合并提供了兩個片層的機械固定，并由部分熔融纖維狀熱塑性材料和部分熔融木質(zhì)型片層的熱塑性材料的粘合提供一種化學固定，形成一種類似塑料材料的片層，其基本光滑的表面只是為了美觀或結(jié)構(gòu)目的至少部分地留有纖維樣式和/或結(jié)構(gòu)。
包含增塑的纖維狀熱塑性材料的附加層可包括一種長或短的，無規(guī)取向的熱塑性纖維氈；一種熱塑性材料纖維織物的織物或無紡物；一種熱塑性材料和其它合成和/或天然材料纖維混合物的氈、織物或無紡織物；或熱塑性膠乳，玻璃纖維等。
為達到兩層間良好的化學粘合，更可取的是纖維狀熱塑性材料附加層可包含至少一部分聚丙烯成份。
本發(fā)明還涉及一種最初描述的塑料復合板的加工方法，該方法包括一個把含有纖維狀熱塑性材料的片層加在木質(zhì)型片層上的步驟，隨后相互相對壓制兩個片層，同時加熱至少是含熱塑性材料纖維的片層，上述兩個片層都加熱更好，使溫度升到足以保證纖維狀熱塑性材料和形成木質(zhì)型板的熱塑性材料部分或全部熔融，提供了兩個板片機械上和化學上的相互固定，機械固定是通過兩層相互穿透和未熔融纖維相合并來實現(xiàn)，化學固定是通過熱塑性組分特別是所述兩層的聚丙烯組分的粘合而實現(xiàn)的。
有利的是加工方法包括一個木質(zhì)型板的擠出步驟和隨后用加熱的壓延機輥壓延該木質(zhì)型板的步驟，含有增塑的纖維狀熱塑性材料的附加層在所述木質(zhì)型板壓延階段通過把含纖維狀熱塑性材料的條狀材料在壓延輥之間與木質(zhì)型板同時加入并以此方式把它疊加在該板上。
根據(jù)一種復合板的改進方法，可在木質(zhì)型板的兩面都提供一種含增塑的纖維狀熱塑性材料層。
作為含纖維狀熱塑性材料的第二層的替換方式，可在木質(zhì)型板上施加聚丙烯薄膜。增塑的纖維狀熱塑性材料的第二層或聚丙烯薄膜按與用于含纖維狀熱塑性材料的第一附加層相同的方法施加在木質(zhì)型板上，特別是通過將各層相對于木質(zhì)型板進行壓制，尤其在相同于含纖維狀熱塑性材料的第一層被施加的壓延過程中壓延木質(zhì)型板的步驟中或在下一個壓延操作時被施加于木質(zhì)型板上。
本發(fā)明還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應(yīng)用所用的設(shè)備。
本發(fā)明的優(yōu)點由以上描述將被很清楚地理解。熱塑性材料復合板不僅具有極好的熱形變性和一個光滑塑化外觀，且由于纖維結(jié)構(gòu)的部分保留，還具有比木質(zhì)型板更高一些的機械強度。再者，由很大程度的聚丙烯構(gòu)成的熱塑性纖維的使用使復合板在很大程度上可回收。回收方法極為簡單且不需要復雜的準備或很長的加工周期。該方法應(yīng)用的裝置也可作為一種對常規(guī)木質(zhì)型板加工所用現(xiàn)有裝置的簡單廉價的附加或修改那樣來制造。
本發(fā)明還涉及進一步改善熱塑性材料復合板、上述提及的復合板的加工方法和裝置的其它特征，這也構(gòu)成所要求保護的主題。
本發(fā)明的突出特征和由這些特征產(chǎn)生的優(yōu)點將通過對一些優(yōu)選的實施方案極為詳細的描述予以理解，用實施例進行說明而不在附圖中有所限制，附圖中，

圖1和2顯示根據(jù)本發(fā)明一種塑料復合板加工設(shè)備的兩種不同實施方案。
圖3顯示木質(zhì)型材料和纖維狀熱塑性材料這兩層固定在一起前的詳細情況。
圖4用與圖3相似的方法顯示木質(zhì)型層和纖維狀熱塑性材料層固定在一起后該板的詳細情況。
參照圖1，由木粉和/或鋸末和/或木刨花等所謂木質(zhì)型材料填充的熱塑性材料板1從擠出孔隙2取出并進料入后面的壓延機3的103，203兩個壓延機輥之間。103，203兩個壓延機輥相互平行，被加熱至一規(guī)定溫度，它們在木質(zhì)型板1上施加預定的壓力；它們也相互反向轉(zhuǎn)動。
木質(zhì)型板1與圖中機器模唇間孔隙的厚度比優(yōu)選為1∶1或1.5∶1和4∶1之間，2∶1和3∶1之間更好。舉例來說，對一個厚度2mm的板，圖中機器2模唇間孔隙將為4至6mm。
一條狀料5，包含至少部分熱塑性材料纖維，從安裝在帶制動的拉幅棒(expanding bar)(未詳細顯示)上可轉(zhuǎn)動的儲卷軸4上與壓延機輥103，203平行地松卷放出。該條狀料5與木質(zhì)型板1一起被喂料入壓延機輥103，203之間。在圖1所示例子中，含熱塑性材料纖維的條狀料5卷軸4被安排在壓延機輥對103，203下方，以便條狀料5被疊加和從而固定在木質(zhì)型板1的下表面上。將條狀料5相對于板1壓制并同時將壓輥加熱至一足以使包含至少部分熱塑性材料纖維的條狀料5發(fā)生部分或全部熔融的溫度，產(chǎn)生的一個結(jié)果是在壓延機輥103，203之間的壓延過程中，實現(xiàn)了這一固定。
根據(jù)一種改進方法，在包含熱塑性纖維的條狀料5到達壓延機輥103，203之前，可用加熱裝置6如包括電阻式加熱器或紅外線等類型的加熱裝置對其進行一種預熱階段處理。
由至少部分熱塑性材料纖維構(gòu)成的條狀料5可以任一厚度施加于木質(zhì)型板1上。條狀料5優(yōu)選由含有至少部分熱塑性材料纖維的一種氈，一種織物，一種無紡織物等構(gòu)成。
優(yōu)選的是以聚丙烯為基礎(chǔ)的熱塑性材料纖維，可以任一形式與其它材料混合，特別是其中0％至50％的所述材料也是纖維形式。氈，織物或無紡織物條狀料5可有利地具有70％至80％聚丙烯纖維含量和20％至30％其它類型纖維，如粘膠絲，聚酯，聚酰胺，棉，黃麻等或玻璃纖維。
條狀料5纖維的重量可根據(jù)具體應(yīng)用在30至1000克/平方米間變化。條狀料重量和成品復合板特性之間的最佳關(guān)系是纖維條狀料在100至250克/平方米時獲得的。條狀料的厚度可以與條狀料5的重量直接成比例地從0.3至10mm變化，優(yōu)選1至3mm。
這種情況下，壓延機輥103，203中第一個，上邊的輥溫度在75℃至150℃間，優(yōu)選85至100℃，第二個輥溫度范圍在85至150℃，或優(yōu)選90至100℃。由壓延機輥103，203施加的壓力在50至150巴之間，對于第一和第二輥兩者而言優(yōu)選在70至80巴之間。
進一步的改進在于補充了包括三個平行壓延機輥103，203，303的壓延機3，三個輥轉(zhuǎn)動并相互垂直地排列，在制成準備通過它們中間的材料上施加一定的壓力。
附加的下部壓延機輥303可使一個附加條狀料8在含熱塑性纖維的條狀料5接入的相反端上被接入木質(zhì)型板1。這第二個條狀料8取自輔助可轉(zhuǎn)動且平行于壓延機輥103至303，安排在壓延機輥103至303上面并且在壓延機3背離擠出孔隙2的另一端的卷軸7。卷軸7也被安裝在一個含制動拉幅棒的芯孔上。
條狀料8可以是包括熱塑性材料纖維，或一種氈，一種織物或無紡織物的與條狀料5相似類型的條狀料。
另一種選擇是條狀料8可以是一種熱塑性材料薄膜，特別是聚丙烯，把它施加于木質(zhì)型板1上以加強貼合層的固定，例如織物，氈，仿皮革等在增塑的纖維狀熱塑性材料層5另一端上形成復合板。這種情況下，第三個壓延機輥303也被加熱至85至120℃，優(yōu)選85至95℃，同時被施加50至150巴的壓力，優(yōu)選70至80巴。
很顯然，做為示例說明的輥103，203，303構(gòu)成的一種替換，考慮到壓延機3中條狀料材料的運動方向，也可以提供兩對依次排列的輥。
圖2顯示了一種與圖1所示不同的裝置的具體實施方案。這種情況下，熱塑性纖維條狀料5的卷軸4’和用于附加條狀料或聚丙烯薄膜8的卷軸7’，相對于壓延機3，被安排成圖1所示的對稱反向方式。另外，與圖1所示的裝置相反，含熱塑性纖維的條狀料5被施加于上輥103和中輥203之間的木質(zhì)型板1上，附加熱塑性纖維條狀料或聚丙烯膜8被施加在中間輥203和下部輥303間，圖2的例子中木質(zhì)型板1，熱塑性纖維條狀料5和條狀料或膜8被一起送料入上壓延機輥103和中壓延機輥203之間并因此在這第一次壓延操作中被接合在一起。
如圖3和4所示，含熱塑性纖維且在初始有一定厚度的氈，織物或無紡織物條狀料5，在壓延時相對于木質(zhì)型板1進行壓制并同時被加熱至一個能使熱塑性纖維部分或全部熔融的溫度。一經(jīng)壓延，含熱塑性纖維的條狀料便被固定于木質(zhì)型板1上，形成帶一個木質(zhì)型片層1’和一個略薄于條狀料5的增塑或塑性材料類似的片層5’的復合板。這個片層5’有一個光滑的外表面和部分為美觀和結(jié)構(gòu)上的要求保留的條狀料5纖維的圖形或結(jié)構(gòu)印跡。
兩片層1’，5’由兩種不同的結(jié)合固定在一起，即一個由施加在兩個片層上的壓力產(chǎn)生的機械類結(jié)合，這種結(jié)合使熱塑性材料在它們?nèi)廴跔顟B(tài)相互穿透并混入未熔融部分，即未熔融纖維和填料，結(jié)果是，冷卻時片層1’，5’被緊固在一起；和一種由于部分熔融熱塑性材料，特別是片層1’之一的熔融聚丙烯組分與熔融熱塑性材料，或與另一片層5’的熔融聚丙烯粘合在一起產(chǎn)生的化學類結(jié)合。
本質(zhì)上，本發(fā)明不限于在此描述和闡述的具體方案，也可在不離開以上披露的指導思想和以下權(quán)利要求情況下被很大程度地改變和改性，特別是在結(jié)構(gòu)方面。
權(quán)利要求
1.塑料材料(優(yōu)選熱塑性材料)復合板，包含至少一個填充熱塑性材料層(1’)，特別是填充鋸末和/或木粉和/或木刨花等所謂木質(zhì)型材料的聚丙烯層，其特征在于它至少具有一個至少包括部分纖維狀熱塑性材料的附加層(5’)，這個附加層(5’)通過壓制和同時部分或全部熔融纖維狀熱塑性材料和木質(zhì)型片層而施加于木質(zhì)型片層(1)的一個面上，由相互穿透和混入未熔融部分，特別是部分纖維和/或填料提供兩片層(1’，5’)的一種機械固定，并由粘合部分熔融的纖維狀熱塑性材料和熔融木質(zhì)型片層的熱塑性材料提供一種化學固定，形成一個類似于塑性材料的層(5’)，其表面基本光滑，僅為美觀或結(jié)構(gòu)目的留有至少部分纖維狀圖形和/或結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的塑性材料復合板，其特征在于它由三層構(gòu)成，即一個木質(zhì)型中間層(1’)和兩個含有至少部分纖維狀熱塑性材料的外層(5’)或在木質(zhì)型層(1’)一面含有至少部分纖維狀熱塑性材料的單個外層(5’)和通過相對于木質(zhì)型層(1)壓制并同時僅加熱膜(8)也被施加于片層(1’)上而將含熱塑性材料薄膜(8)的層施加在該層的另一面上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的塑性材料復合板，其特征在于含有纖維狀熱塑性材料的層(5’)包括比例為100％至50％，優(yōu)選80％至70％的熱塑性材料纖維，和部分其它材料，特別是以纖維形式的材料，其百分含量從0％至50％，優(yōu)選為20％至30％。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的塑性材料復合板，其特征在于非熱塑性材料部分可由粘膠絲纖維，聚酯，聚酰胺纖維、棉纖維、黃麻纖維、玻璃纖維或其它合成或天然材料構(gòu)成，熱塑性材料纖維由聚丙烯構(gòu)成。
5.根據(jù)以上一或多項權(quán)利要求的塑性材料復合板，其特征在于含有纖維狀熱塑性材料的層(5’)可由長或短的，無規(guī)取向的熱塑性纖維氈；一種織物或無紡織物；或熱塑性膠乳或玻璃纖維構(gòu)成；將該層相對于木質(zhì)型板(1)壓制，并同時加熱到至少纖維狀熱塑性材料部分發(fā)生部分或全部熔融的溫度以及很可能讓一些或所有的其它纖維狀材料與第一種相混合。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的塑性材料復合板，其特征在于氈，織物或無紡織物條狀料(5)，在固定在木質(zhì)型板(1)前重量為30至1000g/m2，優(yōu)選100至250g/m2，厚度為0.3至10mm，優(yōu)選1至3mm。
7.根據(jù)以上一項或多項權(quán)利要求的塑性材料復合板，其特征在于熱塑性材料薄膜(8)由聚丙烯構(gòu)成。
8.權(quán)利要求1至5的一或多項的塑性材料復合板的加工方法，其特征在于該法包含一個木質(zhì)型板(1)的擠出步驟，一個把含有至少部分纖維狀熱塑性材料的層(5)疊加在上述木質(zhì)型板(1)上的步驟，隨后相互相對壓制這兩層(1，5)，同時至少加熱含熱塑性材料纖維的層(5)，最好所述層(1，5)都加熱，升溫至足以保證至少是纖維狀熱塑性材料和有可能所述層(5)的其它組分部分或全部熔融，結(jié)果是這兩層(1，5)相互穿透以及它們未熔融部分(1，5)，尤其是未熔融纖維和填料相合并，導致兩層(1，5)由機械固定而固定在一起，這兩層(1，5)的熔融熱塑性組分的粘合導致化學固定而固定在一起。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其特征在于相對于木質(zhì)型層壓制和加熱含纖維材料層的步驟是由加熱的壓延機輥(103，203，303)在一木質(zhì)型條狀料(1)的壓延階段進行的，含纖維狀熱塑性材料的附加層在所述木質(zhì)型板(1)的壓延階段，通過將含纖維狀熱塑性材料的條狀料(5)喂料入壓延機輥(103，203)之間與木質(zhì)型板(1)同時以它疊加在板上的方法施加上去。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其特征在于含纖維狀熱塑性材料的條狀料(5)在被喂料入壓延機(3)前經(jīng)過一個預熱階段(6)。
11.根據(jù)權(quán)利要求8至10的方法，其特征在于使條狀料(5)與木質(zhì)型板(1)相接合的壓延機輥(103，203)就第一輥(103)而言被加熱到75至150℃，優(yōu)選85至100℃，就第二輥(203)而言被加熱到85至150℃，或優(yōu)選90至100℃。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其特征在于為了將含有熱塑性材料的纖維的條狀料(5)施加于木質(zhì)型板(1)上，壓延機輥(103，203)中每個輥需施加50至150巴的壓力，優(yōu)選70至80巴。
13.根據(jù)以上權(quán)利要求8至12一或多項權(quán)利要求的方法，其特征在于含纖維狀熱塑性材料的附加第二層或聚丙烯層通過在木質(zhì)型層(1’)上疊加和壓制同時加熱含至少部分纖維狀熱塑性材料的一種條狀料(8)，或熱塑性材料薄膜(8)而施加于木質(zhì)型層(1’)的自由面。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的方法，其特征在于含纖維狀熱塑性材料的條狀料或熱塑性材料薄膜(8)，在含有纖維狀熱塑性材料的條狀料(5)在同一壓延操作或下一個壓延操作時施加在木質(zhì)型板(1)的反面的同時或之后被施加于木質(zhì)型板(1)上。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的方法，其特征在于一臺壓延機(3)被提供和安裝有三個壓延機輥(103，203，303)相互垂直地排列，其壓延機下輥被加熱到85至120℃，優(yōu)選85至95℃，并施加50至150巴的壓力，優(yōu)選70至80巴。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的方法，其特征在于含纖維狀熱塑性材料的第一個條狀料(5)和木質(zhì)型板(1)一起被喂入壓延機上輥(103)和壓延機中輥(203)之間的第一個壓延點時，含纖維狀熱塑性材料的第二個條狀料(8)或熱塑性材料膜疊加在木質(zhì)型板(1)的相應(yīng)面上被喂入壓延機中輥(203)和壓延機下輥(303)間的第二個壓延點。
17.根據(jù)權(quán)利要求15的方法，其特征在于含纖維狀熱塑性材料的第一個條狀料(5)，木質(zhì)型板(1)，和含纖維狀熱塑性材料的第二個條狀料(8)或在第一個條狀料(5)相反面的薄膜(8)都被一起喂入壓延機上輥(103)和壓延機中輥(203)之間的第一個壓延點。
18.根據(jù)以上一或多項權(quán)利要求的方法，其特征在于含纖維狀熱塑性材料的條狀料(5，8)可由長或短的無規(guī)取向的氈，該氈交錯編織或以其它方式而排列緊密；一種織物或無紡織物；熱塑性膠乳；或玻璃纖維氈或氈片構(gòu)成。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的方法，其特征在于氈，織物或無紡織物條狀料(5，8)，在固定于木質(zhì)型板(1)前，重量為30至1000g/m2，優(yōu)選100至250g/m2，厚度為0.3至10mm，優(yōu)選1至3mm。
20.根據(jù)權(quán)利要求18或19的方法，其特征在于條狀料(5，8)中纖維狀塑性材料的含量為100％至50％，優(yōu)選80％至70％，其它材料含量，特別是纖維狀材料，為0％至50％，優(yōu)選20％至30％。
21.根據(jù)權(quán)利要求18至20的方法，其特征在于非熱塑性材料可由粘膠絲纖維，聚酯纖維，聚酰胺纖維，棉纖維，黃麻纖維，玻璃纖維，或其它合成或天然材料構(gòu)成，而熱塑性材料纖維由至少部分聚丙烯構(gòu)成。
22.根據(jù)以上權(quán)利要求8至21的一或多項的方法，其特征在于熱塑性材料膜(8)由聚丙烯構(gòu)成。
23.根據(jù)以上權(quán)利要求8至22的一或多項的方法，其特征在于條狀料或條狀料(5，8)和薄膜(8)被從輔助可轉(zhuǎn)動與壓延機輥平行并有適當制動的卷軸上松卷放出。
24.根據(jù)以上權(quán)利要求8至22的一或多項的方法，其特征在于填充熱塑性材料板，即木質(zhì)型板(1)，由圖中機械(2)擠出制成，板(1)到達壓延機(3)前的厚度與圖中機械(2)模唇間孔隙厚度的比例以1∶1或1.5∶1和4∶1之間為宜，2∶1和3∶1之間更佳。
25.實施加工權(quán)利要求1至7所述塑性材料復合板的權(quán)利要求8至24所述方法的裝置，其特征在于它包含—用于熱塑性材料與填充材料，特別是以鋸末和/或木粉和/或木刨花填充的聚丙烯混合的板(1)的擠出機頭(2)；—一臺帶有至少2個壓延機輥(103，203)的壓延機(3)，輥(103，203)能被加熱并相對于木質(zhì)型板(1)加壓，木質(zhì)型板(1)與疊加在板上并從輔助可轉(zhuǎn)動與輥(103，203)平行(并由制動松卷運動相互作用)的一個卷軸(4，4’)上松卷放出的含纖維狀熱塑性材料的一個條狀料(5)一起被喂料入輥(103，203)之間。
26.根據(jù)權(quán)利要求25的裝置，其特征在于卷軸(4，4’，7)能被安排在壓延機(3)面對或背對擠出機頭(2)的一邊，使條狀料(5，8)疊加在木質(zhì)型板(1)的一面或另一面。
27.根據(jù)權(quán)利要求25或26的裝置，其特征在于考慮到條狀料(5，8)進料入壓延機的方向，條狀料預熱裝置(6)在壓延機(3)之前提供。
28.根據(jù)權(quán)利要求25至27的一或多項裝置，其特征在于壓延機(3)有兩個壓延點，每個由至少一對輥(103，203；203，303)構(gòu)成，優(yōu)選由三個相互平行排列的輥(103，203，303)構(gòu)成并有包含纖維狀熱塑性材料的條狀料(8)或纖維狀熱塑性材料膜(8)的一個附加卷軸(7，7’)的輔助裝置，和用于將含纖維狀熱塑性材料的條狀料(8)或熱塑性材料膜(8)喂入第一對輥(103，203)或第二對輥(203，303)間兩者取一的導向裝置。
29.根據(jù)以上25至28的一或多項權(quán)利要求的裝置，其特征在于壓延機輥(103，203，303)通過相對于喂入它們中間的條狀料材料(1，5，8)加壓而被支承和聯(lián)動。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種塑料復合板，優(yōu)選熱塑性材料，包含至少一種填充熱塑性材料層(1′)，特別是由鋸末和/或木粉和/或刨花等木質(zhì)型材料填充的聚丙烯。包含至少部分纖維熱塑性材料的至少一種附加片層(5′)被施加于木質(zhì)型片層(1)上。由壓塑和同時熔融纖維狀熱塑性材料和木質(zhì)型片層(5′)來完成，由兩個片層(1′，5′)相互穿透并加入未熔融部分如纖維和填料提供一種機械固定。本發(fā)明還涉及一種根據(jù)本發(fā)明二次加工復合板的方法和裝置。
文檔編號B32B27/04GK1139619SQ95107
公開日1997年1月8日 申請日期1995年6月30日 優(yōu)先權(quán)日1995年6月7日
發(fā)明者E·金泰科爾, A·奧蒂諾 申請人:G·O·R·特別申請股份有限公司