一种高横向强度拉挤结构板材及其制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种高横向强度拉挤结构板材及其制造方法，无碱玻璃纤维粗纱和编织毡，复合毡经纱架和毡轴上引出后，依次通过导纱架、浸胶槽、预成型模装置，经浸润和预成型之后的玻璃纤维纱和玻璃纤维毡进入预加热到设定温度的结构板材拉挤模具中，固化成型后的板材经牵引机构牵引、定长切割等工序，加工成与模具形状相同的具有较大尺寸的结构板材产品，产品具有较高的横向强度，轻质高强，能进行切割，钻孔等二次加工。另外，板材两侧设计有凹凸卡口，方便拼接，可广泛用作大面积的建筑模板、墙体板、屋面板、家具板、装饰板等等建筑方面，也可用于其他行业如能源、交通领域。
【专利说明】一种高横向强度拉挤结构板材及其制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于纤维增强复合材料生产【技术领域】，尤其是涉及一种高横向强度拉挤结构板材及其制作方法。
【背景技术】
[0002]传统的建筑等领域用结构板材，如建筑模板等采用木材、钢材等材料制成，由于木材易吸水腐烂，并且木材资源的匮乏及人们对森林的保护使得木模板已逐渐退出。钢模板虽然可以满足建筑的需要，但由于钢材和水泥具有良好的亲和性，加之钢材易锈蚀，所以钢模板在施工后脱模困难，往往在使用前还要涂覆一层脱模剂，带来施工繁琐的问题，另外脱模剂往往也极易污染钢筋及建筑表面，或引起质量事故或给下一步建筑施工带来困难，钢模板在使用中易被碰撞变形，使得被灌注的水泥表面十分不平整，往往还要再次用水泥进行平整修饰。
[0003]采用先进拉挤成型工艺配合合理的铺层方式制成的一种高横向强度建筑结构模板，与传统模板相比，它具有以下优点:
[0004]1.工艺简单高效，拉挤工艺线速度最高可达到2m/min以上，加上可同时生产多件广品，更进一步提闻了生广效率。
[0005]2.拉挤板材具有很高的纵向和横向强度，充分伸直的高性能纤维连续粗纱使板材具有极高的纵向强度，高性能纤维毡(编织毡、复合毡等)使产品具备良好的横向强度和表面形态。
[0006]3.抗水性好，吸水率极低。不会因受潮而变形，更不会腐烂生锈。
[0007]4.表面光滑与水泥不亲和、不粘连，施工后脱模容易，也不会因水泥的粘连而变形。
[0008]5.使用间苯型不饱和聚酯树脂或者乙烯基树脂，产品具有耐酸碱，防腐防潮，耐气候，耐老化，使用寿命长的特点，可重复使用次数多，成本低。
[0009]6.重量轻、施工方便，方便二次加工，如切割、钻孔、订钉、胶结或铆接等。
[0010]7.施工效率高、质量好，施工后建筑物表面光滑平整，不必进行二次修饰，节省了工序，提高了施工效率，降低施工成本。
[0011 ] 这种高横向强度建筑结构板材凭其优越的性能,可替代木材和钢制作建筑模板。可广泛应用于活动房屋、包装箱板和火车轮船的舱室隔板等建筑、交通领域。
【发明内容】
[0012]本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种使用拉挤成型工艺，用高性能纤维增强不饱和聚酯树脂或者乙烯基树脂制作的高性能树脂基复合材料，生产一种具有高纵向和横向强度建筑结构模板，生产工艺简单高效，性能优异，成本较低，适合大规模工业化生产。
[0013]本发明的目的可以通过以下技术方案来实现:[0014]一种高横向强度拉挤结构板材，其树脂配方由包括以下重量份的组分制成:
[0015]树脂100;
[0016]填料30-40;
[0017]内脱模剂5-10;
[0018]引发剂1-2;
[0019]还包括增强材料，增强材料用量根据板材尺寸、强度要求占最终制品质量分数的50-70%。
[0020]所述的树脂为不饱和聚酯树脂、乙烯基树脂或酚醛树脂；
[0021]所述的填料为轻质碳酸钙或氢氧化铝；所述的轻质碳酸钙优选超细碳酸重钙。
[0022]所述的内脱模剂为硬脂酸锌。
[0023]所述的引发剂为质量比为1:1的过氧化苯甲酰(BPO)和过氧化苯甲酰叔丁酯(TBPB)的混合物或对甲基苯磺酸。
[0024]所述的增强材料为无碱玻纤粗纱、编织毡和复合毡三者中一种或多种，增强材料的质量分数占制品质量的50% -70%。
[0025]所述的无碱玻璃粗纱为直接无捻粗纱，表面涂覆硅烷偶联剂，线密度为1200-9600tex纤维直径在13-31 μ m，还可以选用碳纤维、芳纶纤维或玄武岩纤维等其他高性能纤维。`
[0026]所述的编织毡为机织或针织布与纤维毡复合，或者双轴向布与纤维毡的复合，克重在300g/m2-1200g/m2之间，复合方式可以是粘接剂粘结，也可以是涤纶线缝合。
[0027]所述的复合毡为连续毡与聚酯表面毡经涤纶线缝合而成，克重在200g/m2-400g/m2之间，也可以单独使用300g/m2的玻璃纤维连续毡和20-40g/m2的聚酯表面毡。
[0028]一种如权利要求1所述的高横向强度拉挤结构板材的制作方法，其特征在于，包括以下步骤:
[0029](I)按结构板材截面尺寸及其强度要求将所需的无碱玻纤粗纱，编织毡，复合毡安放到纱架和毡轴上，增强材料在牵引力的作用下通过设计好的第二导纱架、然后在浸胶槽内胶液中充分浸溃；
[0030](2)充分浸溃后的增强材料通过第一导纱架、整理并分型进入第二预成型装置、第一预成型装置、增强材料整齐地进入多段加热的模具中固化成型，模具在加热板的作用下加热，穿出模具后将增强材料整齐有序地固定到拉拔机上；
[0031](3)在拉拔机牵引力的作用下，增强材料经过自动切割机定长切割成要求的长度的产品，产品经后加工制作成结构板材。
[0032]其中，所述的步骤⑴中所述的浸胶槽为双层空心槽，分别设置一个入口和出口，两根加热棒以及一个温度传感器并连接有温控设备，可以使胶槽中胶液保持在设定的恒定温度，双层空心槽中间可用水或者硅油为加热介质，室温较高时通循环水冷却，根据纱线头数的多少还可将浸胶槽设计为两个或多个，以保证胶液对增强材料的充分浸溃。
[0033]浸胶槽内胶液是将原料按照树脂配方配制得，从导纱板中引出的增强材料分层整齐地进入浸胶槽后，在压胶辊的作用下浸入到胶液中。
[0034]所述的步骤(2)中第二预成型装置用于挤除部分多余的树脂，排除部分气泡，使增强材料按预先设计的铺层结构，从发散状态自然、流畅地与产品截面相似，完成定位。[0035]所述的导纱架及预成型装置设有2-3个。
[0036]所述的步骤⑵中加热板的加热区间分为3区，加热温度范围分别为:90~140°C、150 ~180°C、120 ~190?。
[0037]所述的步骤(3)中产品后加工步骤包括钻孔、对板材喷涂胶衣、防滑砂等。
[0038]所述的结构板材的左右两侧分别设计有凹凸卡口，方便拼接。
[0039]与现有技术相比，本发明通过拉挤成型工艺，简单、高效、连续地生产结构板材，成本较低。板材中充分伸直的高性能纤维连续粗纱使板材具有极高的纵向强度，高性能纤维毡(编织毡、复合毡等)使产品具备良好的横向强度和表面形态，板材重量轻、施工方便，方便二次加工，可多次循环使用，耐酸碱，防腐防潮，耐气候，耐老化，可在建筑、交通等领域广泛使用。
【专利附图】
【附图说明】
[0040]图1为实施例1制作得到的结构板材的结构示意图；
[0041]图2为拉挤工艺机器配置示意图；
[0042]图3为本发明中第二导纱架装置的结构示意图；
[0043]图4为本发明中第一导纱架装置的结构示意图；
[0044]图5为本发明中第二预成型装置的结构示意图；
[0045]图6为本发明中模具截面示意图。
【具体实施方式】
`[0046]下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
[0047]实施例1
[0048]以无碱玻纤粗纱增强不饱和聚酯树脂体系制作宽900mm厚5mm的结构板材的过程进一步说明本发明，树脂体系配方及增强材料详细信息如下表所示..[0049]表1树脂体系配方及详细信息
【权利要求】
1.一种高横向强度拉挤结构板材，其特征在于，制作该板材的树脂配方由包括以下重量份的组分制成: 树脂 100 ； 填料 20-40 ； 内脱模剂5-10 ； 引发剂 1-2 ； 还包括增强材料，增强材料用量根据板材尺寸、强度要求占最终制品质量分数的50-70%。
2.根据权利要求1所述的一种高横向强度拉挤结构板材，其特征在于，所述的树脂为不饱和聚酯树脂、乙烯基树脂或酚醛树脂。
3.根据权利要求1所述的一种高横向强度拉挤结构板材，其特征在于，所述的填料为轻质碳酸钙或氢氧化铝。
4.根据权利要求1所述的一种高横向强度拉挤结构板材，其特征在于，所述的内脱模剂为硬脂酸锌。
5.根据权利要求1所述的一种高横向强度拉挤结构板材，其特征在于，所述的引发剂为质量比为1:1的过氧化苯甲酰(BPO)和过氧化苯甲酰叔丁酯(TBPB)的混合物或对甲基苯磺酸。·
6.根据权利要求1所述的一种高横向强度拉挤结构板材，其特征在于，所述的增强材料为无碱玻纤粗纱、编织毡和复合毡，按制品尺寸、强度及模量需要设计三者比例，最终增强材料的质量分数占制品总质量的50% -70%。
7.根据权利要求6所述的一种高横向强度拉挤结构板材，其特征在于，所述的无碱玻璃粗纱为直接无捻粗纱，表面涂覆硅烷偶联剂，线密度为1200-9600teX纤维直径在13-31 μ m，还可以选用碳纤维、芳纶纤维或玄武岩纤维等其他高性能纤维。
8.根据权利要求6所述的一种高横向强度拉挤结构板材，其特征在于，所述的编织毡为机织或针织布与纤维毡复合，或者双轴向布与纤维毡的复合，克重在300g/m2-1200g/m2之间，复合方式可以是粘接剂粘结，也可以是涤纶线缝合。
9.根据权利要求6所述的一种高横向强度拉挤结构板材,其特征在于,所述的复合租为连续毡与聚酯表面毡经涤纶线缝合而成，克重在200g/m2-400g/m2之间，也可以单独使用300g/m2的玻璃纤维连续毡和20-40g/m2的聚酯表面毡。
10.一种如权利要求1所述的高横向强度拉挤结构板材的制作方法，其特征在于，包括以下步骤: (1)按结构板材截面尺寸及其强度要求将所需的无碱玻纤粗纱，编织毡，复合毡安放到纱架和毡轴上，增强材料在牵引力的作用下通过设计好的第二导纱架、然后在浸胶槽内胶液中充分浸溃； (2)充分浸溃后的增强材料通过第一导纱架、整理并分型进入第二预成型装置、第一预成型装置、增强材料整齐地进入多段加热的模具中固化成型，模具在加热板的作用下加热，穿出模具后将增强材料整齐有序地固定到拉拔机上； (3)在拉拔机牵引力的作用下，增强材料经过自动切割机定长切割成要求的长度的产品，产品经后加工制作成结构板材。
11.根据权利要求10所述的高横向强度拉挤结构板材的制作方法，其特征在于，所述的步骤(1)中所述的浸胶槽为双层空心槽，分别设置一个入口和出口，两根加热棒以及一个温度传感器并连接有温控设备，可以使胶槽中胶液保持在设定的恒定温度，双层空心槽中间可用水或者硅油为加热介质，室温较高时通循环水冷却，根据纱线头数的多少还可将浸胶槽设计为两个或多个，以保证胶液对增强材料的充分浸溃。 浸胶槽内胶液是将原料按照树脂配方配制得，从导纱板中引出的增强材料分层整齐地进入浸胶槽后，在压胶辊的作用下浸入到胶液中。
12.根据权利要求10所述的高横向强度拉挤结构板材的制作方法，其特征在于，所述的步骤(2)中第二预成型装置用于挤除部分多余的树脂，排除部分气泡，使增强材料按预先设计的铺层结构，从发散状态自然、流畅地与产品截面相似，完成定位。
13.根据权利要求10所述的一种高横向强度拉挤结构板材的制作方法，其特征在于，所述的导纱架及预成型装置设有2-3个。
14.根据权利要求10所述的高横向强度拉挤结构板材的制作方法，其特征在于，所述的步骤⑵中加热板的加热区间分为3区，加热温度范围分别为:90~140°C、150~180°C、120 ~190°C。
15.根据权利要求10所述的一种高横向强度拉挤结构板材的制作方法,其特征在于，所述的步骤(3)中产品后加工步骤包括钻孔、对板材喷涂胶衣、防滑砂等。
16.根据权利要求10所述 的一种高横向强度拉挤结构板材的制作方法，其特征在于，所述的结构板材的左右两侧分别设计有凹凸卡口，方便拼接。
【文档编号】C08L67/06GK103589127SQ201210290987
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2012年8月15日 优先权日:2012年8月15日
【发明者】王志涛, 王占东, 吴超, 李兰杰 申请人:上海杰事杰新材料(集团)股份有限公司