专利名称：工业化生产宽幅板材的方法及其成型设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及非金属类宽幅板材制造领域，特别是涉及工业化生产宽幅(TT)板材的方法及其成型设备。
背景技术：
目前，生产宽幅(TT)板材的方法及其设备，主要是挤出法和压制法生产，采用螺杆挤出机成型和辅装压制机成型，但螺杆挤出机成型的缺点是生产宽幅板材的难度大，例如木塑板的生产，目前中国一般生产最宽至300mm，国际上最宽也只能生产至600mm；而且生产宽幅板材中，纤维与塑料、橡胶、砼(混凝土)等的配料比，必须保持有相当的比例，例如纤维在70％以下，否则混合料的流动性太差，再则，由于挤出量受到一定局限，量大、板厚、板宽对大规模工业化生产宽幅(TT)板都带来问题。压制法的缺点是对生产厚型、单孔、双孔、多孔宽幅(TT)板材，在工艺条件、产品形状、尺寸变形等问题上均不适用。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术存在不足，提供一种工业化、大规模生产多规格多品种，优质高效，低成本的宽幅(TT)板材的方法及其成型设备。
本发明提供的工业化生产宽幅板材的方法，其特征在于包括(1)粉碎与预处理将植物纤维、塑料、橡胶或矿物质分别粉碎成10-400目的细粉；然后将经粉碎过的纤维、塑料、橡胶或矿物质分别进行预处理，达到各种规格品种宽幅板材要求的原材料；(2)成型在工业化生产宽幅板材成型设备中，经预处理的纤维、塑料、橡胶或矿物质与助剂进行配料成型，成型进油温度150-180℃，冲压压力15-30Mpa，冲压速度2-10m/min，冷却得宽幅板材，(3)步骤(2)的成型板材通过整理、检验后得合格产品。
按照本发明提供的工业化生产宽幅板材的方法中，所述宽幅板材(通称TT)通常指宽达6000mm，当然也能生产目前市场现有窄幅板材。
按照本发明提供的工业化生产宽幅(TT)板材的方法中，生产方法的工艺步骤及工艺参数都与成型设备密切配合匹配，是在所述成型设备中实现工业化生产宽幅(TT)板材。
所述纤维主要是指各种植物纤维，如木材或木材加工后废弃物、甘蔗渣、稻谷壳、桑杆、桔杆、果壳、麻棕、废家俱、废木(竹)模板等植物纤维。所述橡胶主要是指各种天然橡胶、合成橡胶如丁苯橡胶、顺丁橡胶、聚异戊二烯橡胶、丁腈橡胶、丁基橡胶、氯丁橡胶等及其废旧轮胎、胶鞋、胶带、胶圈、胶垫等废旧橡胶工业制品回收的废橡胶。所述塑料主要是指聚乙烯如高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、线型低密度聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯或其废塑料，以及丁二烯一苯乙烯系热塑塑性弹性体如SBS、SIS等。为了降低成本优选用废橡胶、废塑料及废植物纤维。
所述步骤(1)的粉碎，主要是橡胶及废旧橡胶制品、植物纤维、塑料及废旧塑料、矿渣石料的粉碎，其中废旧橡胶的粉碎，优选采用国际ZL00803038的专利技术生产40目-200目细度橡胶粉。植物纤维的粉碎分粗粉碎和精细粉碎，粗粉碎可采用昆明木材机械厂生产的木料破碎机，例如粉碎至锯屑粗细，精细粉碎可采用上海粮食机械厂生产的谷壳粉碎机，粉碎至60-100目细度。塑料及废塑料的粉碎可采用无锡博大橡塑粉体技术公司的旋流粉碎机，粉碎至40-100目细度。上述细度的选定按各种板材要求而定。
所述步骤(1)预处理主要指增容、增强、改性，主要是在配料中加入有关助剂(添加剂)，如丙烯酸、马来酸改性聚烯烃，邻苯二甲酸二辛脂、聚乙烯醋酸乙烯酯，苯乙烯系热塑性弹性体，防老剂1010[四(3-3′5′-二叔丁基-4′-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯)，1-羟基-3-甲基-4-异丙基苯，2，6-二叔丁基苯酚，2，6-二叔丁基甲基苯酚。紫外线吸收剂例如水杨酸酯类如水杨酸对辛基苯酯等，二苯甲酮类如2-羟基正辛基二苯甲酮(UV-531)，2-羟基-4-十八烷氧基二苯甲酮等。石蜡、硬脂酸、白油、碳酸钙或氢质碳酸钙、滑石粉、硫磺、乙烯一醋酸乙烯、聚乙烯醇、淀粉、松胶油、木(竹)浆、硼砂、矿粉、硅烷偶联剂如乙烯基三甲氧基硅烷、硅烷505等，钛酸酯偶联剂如二(二辛基焦磷酰氧基)氧代酯酸钛(KR-1385)等，铝酸酯偶联剂如偶联剂DL-411-A等，阴离子和阳离子及非离子型表面活性剂等。上述配料均按各种板材要求，选用不同品种，数量，应用方法(时间、温度、压力、先后投料程序)。例如，塑料纤维板原辅料的预处理，因纤维粉为亲水性物质而塑料为亲油性物质，两者直接混合性能不佳，应把纤维粉表面改性，表面改性在60°～80°温度下经高速混合机混合5分钟，并加入改性剂为硅烷偶联剂-505或钛酸偶联剂(均为市售工业品)和润滑剂如石蜡和白油，通过改性使纤维粉表面亲油性提高，且包覆了纤维吸水性表面，从而可防止料存放时的吸水返湿现象，增加与塑料的相容性，促使产品提高强度，同时利于后续成型加工。再如，生产橡塑板，首先需将橡胶粉采用乙烯一醋酸乙烯(EVA)改性，改性时再加入邻苯二甲酸二辛脂(DCP)及硫磺(S)等配合剂，使其与塑料相容，然后将塑料加入混炼机中塑化至熔融状态时，再加入改性好的橡胶粉形成橡塑基弹性体，经冷却、粉碎后作为橡塑板材成型的原料。又如生产橡塑纤维板的原料预处理，则是把配制好的橡塑粉与改性好的纤维粉按一定配比混合，作为橡塑纤维板材的原料。
本发明提供的工业化生产宽幅(TT)板材成型设备(或称成型机)，其特征在于包括成品板材出口1，中空隔板模墙2，位于固定架7下面，模箱3，管芯4，冲压块5，料箱6，装有液压传动装置的固定架7，基础结构8；所述料箱位于模箱上面固定架下面，料箱上口与固定架的定位板相连接，下口与模箱相连，中间隔板模墙、管芯及冲压块设在料箱和模箱内，中间隔板模墙两端固定在模箱两端板墙上，整个设备固定在基础结构8上。
按照本发明提供的工业化生产宽幅板材成型设备中，所述料箱6(图6)是个上无盖下无底的四壁箱体，四周墙板6-2连接，上口与上部定位架7的定位板连接6-5，四周装有固定螺孔6-4，下口与模箱连接6-6，四周装有固定螺孔6-1，料箱6的上端设有进料管6-3，用来供料(见图6)。所述模箱3(a、b)(见图3a，图3b)是个上无盖下无底的四壁箱体，上口与料箱6-6连接，下口供出产品，但模箱对边两块为模箱墙板3b-3，另外两块对边为模箱模墙3b-4，它与中空隔板模墙2不同的只是在墙体上端的进料段3a-3与压缩段3a-4只需半边成斜面。料箱6和模箱3内装有中空隔板模墙2、管芯4、冲压块5。所述中空隔板模墙2(见图2)为中空隔板，分加温段2-5、保温段2-6、冷却定型段2-7，加温段2-5内为中空、装有加温进出油管2-1，冷却定型段2-7内为中空，装有冷却进出水管2-2，在加温段2-5部份的外形上分为进料段2-3、压缩段2-4、成型段2-8，进料段2-3窄于成型段2-8，压缩段2-4形成斜面，中空隔板模墙2两端固定在模箱3两端的墙板3b-3上，该中间隔板模墙既能促进成型，又能调控温度。所述管芯4(见图4)的上端管臂上开孔后通入出油管4-2，整个管芯垂直悬挂在定位导向板7(a、b)-4上，上面用锁定压圈4-3锁定，下面用定位挡圈4-4固定，整个管芯4分加温段4-9与冷却定型段4-10两部份，加温段4-9部份包括进料段4-6、压缩段4-7、成型段4-8，加温段4-9内用回流导热油加温，管芯4的进料段4-6直径小于成形段直径4-8，压缩段4-7形成锥形面，该管芯能使成型板材中空、密实、又能控制温度。
在模箱中设置管芯可以生产各种类型板材，如在模箱中设单排管芯则生产单孔空心板，设双排管芯则生产双孔空心板，设多排管芯则生产多孔空心板，不设管芯则生产实芯板。
所述冲压块5(图5)分加压支座5-1，模块5-2，六角型管芯定位孔5-3几个部份组成，加压支座5-1连接于液压导向柱7-4上，得到动力，六角型管芯定位孔5-3是让管芯4穿过该孔，模块5-2在液压情况下，负责上下不断冲压在中间隔板模墙2与管芯4中间冲压段的料。
所述固定架7(见图7)由立柱7-3，定位导向板7-2，顶梁7-6，压块导向梁7-7，液压传动装置等组成，在顶梁7-6上装有油缸7-5，油缸7-5连接压块导向梁7-7，冲压块7-1连在导向柱7-4上，导向柱7-4又连在压块导向梁7-7上，当油缸7-5开始工作，冲压块7-1也开始上下冲压，管芯7-8在冲压块7-1的定位孔中穿过，并穿过定位导向板7-2后固定在定位导向板7-2上，进油管7-10和出油管7-9装在定位导向板7-2上面，有利管芯稳定和导热油进出。
所述基础结构8为钢筋混凝土结构或金属结构均可。
根据所需生产板材的不同品种，将机器调节好成型进油温度通常150-180℃，冲压速度2-10m/min，冲压压力15-30Mpa，即可将配制好的料进入料箱，料箱中的料均匀进入模箱、中间隔板模墙，管芯的进料段经冲压块不断冲压，料不断进入压缩段，继而进入成型段，由于在进料段、压缩段、成型段的加温、加压，物料得到了塑化成型，待塑化成型的板材往下进入了保温段及冷却段，板材就得到了固化和定型。
本发明提供的工业化生产宽幅板材的方法及其成型设备的特点为1、适应生产的多品种。可适用于生产纯纤维板、橡胶粉板、塑料板、地质聚合物弹性体板、塑料纤维板，橡胶纤维板、橡塑纤维板、加砼纤维板等。
2、可供选择的原料多。既可适应新原材料，特别又可适应多种固体废弃物的大量节约利用、综合利用、循环利用，如废橡胶、废塑料、废植物纤维、废煤灰、矿粉、废家俱、电器……等。
3、适合生产的板材规格多。可生产单孔板、也可生产多孔板；可单块生产，也可多块生产均能一次成型，在模箱中排列单排管芯即生产单孔空心板，排列双排管芯则生产双孔空心板，排列多排管芯则生产多孔空心板，不排管芯则生产实芯板，根据板的厚薄可出大孔板，小孔板，孔的形状不同可出圆孔板、方孔板、六角孔板等。
4、板材生产过程中下料均管芯周边、中空隔板模墙两边、模箱一边同步进料，各块板材模的进料段部位均衡进料。温度均板材成型过程中，不管是加温、保温还是冷却，各块板材既保证内外同步冷热，又保证板材之间的同等冷热；压力均冲压块的压力来自整体导向梁、导向梁又有两边等量油缸加压，冲压块冲向进料段的压力十分均等。
5、板材成品机械强度高原材料经过改性、增容，物料内在结合好；生产过程中物料固化成型时经压缩段压缩，密度高，板材中孔采用六角峰窝双层结构，受压、受冲击的能力强。
6、板材门幅宽、平面大，(当然门幅窄，平面小的也可生产)，可生产出(60～6000mn宽×1000×12000mn长)规格板材。
7、从设备上下来的成品板材，不管上、下、左、右，四面的光洁度好。
8、经济效益高1、原料配比成本低，填充料多，如矿物类物质；流动性差的低成本料多，如纤维类物质；高成本的塑性原料少，如塑料。2、先进的生产方法和设备降低了生产成本。3、连续自动化生产方式，促使生产率高。4、多孔规格用料少。5、次品率低，废料全部回用。
本发明提供的宽幅板材可用于隔墙板、房屋板、地板、水利护墙板、家庭用板、包装箱板、隔音板、仓垫板、建筑模板、集装箱和卡车箱底板及船仓板等方面。
图1为宽幅板材成型设备结构示意2为中空隔板模墙示意3、a为模箱示意3、b为模箱附视图示意4为管芯示意5为冲压块示意6为料箱示意7、a为固定架示意7、b为固定架附视示意图具体实施方式
本发明用下列实施例来进一步说明本发明，但本发明的保护范围并不限于下列实施例。
实施例1-3为生产塑料纤维中空板将表1中例1的聚丙烯用旋流粉碎机粉碎成40-100目细度。将甘蔗渣用木料粉碎机先粉碎成锯屑粗细，再用谷壳粉碎机粉碎到60-100目细度粉。细粉聚丙烯与偶联剂硅烷505，石蜡和白油按表中例1重量在70-80℃温度下经高速混合5分钟进行改性。细粉聚丙烯与丙烯酸改性聚烯烃和聚乙烯醋酸乙烯酯、苯乙烯系热塑弹性体SBS，防老剂1010，滑石粉和/或碳酸钙按表中例重量于混炼机中混合塑化成熔融状态时，再入改性好的甘蔗渣，然后通过宽幅成型机(设备)于加油温度为180℃、压力为20Mpa，出成品速度为米/4分钟成型条件下成型成1000mm宽幅塑料纤维中空板，再经整理检测后得成品塑料纤维中空板。
实施例2-3实施例2-3的生产步聚与成型设备相同于实施例1，不同是纤维分别为杨木或稻谷壳粉。
实施例4为生产橡塑弹性体中空板将精细橡胶粉80目与乙烯-醋酸乙烯、邻苯二甲二辛酯、硫磺按表2重量在带有隔套的高速混合机中，改性温度170℃，时间7分，混合机转速3000转/分进行改性。然后将高密度聚乙烯按表2重量加入混炼油机中塑化至熔融状态时，再加入改性好的橡胶粉，混炼温度170℃，时间7分钟，使加入料完全相容为止，形成橡塑弹性体，经冷却后，粉碎作为橡塑板材成型原料。然后在宽幅板材成型设备中，加热油温度170℃，压力30Mpa，出成品速度米/9分钟进行成型成1000mm橡塑弹性体中空板，再经整理检测后得成品橡塑弹性体中空板。
实施例5为纤维中空板将表3所列物料组分及重量在混合机中充分混合均匀，在宽幅板材成型设备中，按表3中所列工艺参数成型纤维中空板，经整理、检测后成成品纤维中空板。
表1
表2
表3
权利要求
1.一种工业化生产宽幅板材的方法，其特征在于包括(1)粉碎与预处理将植物纤维、塑料、橡胶或矿物质分别粉碎成10-400目的细粉；然后将经粉碎过的植物纤维、塑料橡胶或矿物质分别进行预处理，达到各种规格品种宽幅板材要求的原材料；(2)成型在工业化生产宽幅板材成型设备中，经预处理的纤维、塑料、橡胶或矿物质与助剂进行配料成型，成型进油温度150-180℃，冲压压力15-30Mpa，冲压速度2-10m/min，冷却得宽幅板材，(3)步骤(2)的成型板材通过整理、检验后得合格宽幅板材。
2.根据权利要求1的工业化生产宽幅板材的方法，其特征在于所述纤维为木材或木材加工后废弃物、甘蔗渣、稻谷壳、桑杆、桔杆、果壳、麻棕、废家俱或废木竹模板；所述橡胶为天然橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶、聚异戊二烯橡胶、丁腈橡胶、丁基橡胶、氯丁橡胶或废旧橡胶工业制品回收的废橡胶；所述塑料为聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯或废塑料，以及苯乙烯系热塑性弹性体；所述预处理为在橡胶、植物纤维或塑料中添加增容剂、增韧剂、润滑剂及添加剂。
3.根据权利要求2的工业化生产宽幅板材的方法，其特征在于所述增容剂为丙烯酸或马来酸改性聚烯烃、聚乙烯醋酸乙烯酯、硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂；所述增韧剂为苯乙烯系热塑性弹性体；所述助剂为防老剂四(3-3′5′-二叔丁基-4′-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、2，6-二叔丁基苯本酚、2，6-二丁基-4甲基苯酚，紫外线吸收剂水杨酸对辛基苯酯、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酯，填充剂滑石粉或碳酸钙或氢质碳酸钙；所述润滑剂为石蜡、硬脂酸或白油。
4.根据权利要求1的工业化生产宽幅板材成型设备，其特征在于包括成品板材出口(1)，中空隔板模墙(2)，模箱(3)，管芯(4)，冲压块(5)，料箱(6)，位于固定架(7)下面，装有液压传动装置的固定架(7)，基础结构(8)；所述料箱位于模箱上面固定架下面，料箱上口与固定架的定位板相连接，下口与模箱相连；中间隔板模墙、管芯及冲压块设在料箱和模箱内，中间隔板模墙两端固定在模箱两端板墙上，整个设备固定在基础结构上。
5.根据权利要求4的工业化生产宽幅板材成型设备，其特征在于所述料箱为上无盖下无底的四壁箱体，四周墙板(6-20连接，上口与上部定位架(7)的定位板连接(6-5)，四周装有固定螺孔(6-4)，下口与模箱连接(6-6)，四周装有固定螺孔(6-1)，料箱(6)的上端设有进料管(6-3)。
6.根据权利要求4的工业化生产宽幅板材成型设备，其特征在于所述模箱是个上无盖下无底的四壁箱体，上口与料箱(6-6)连接，下口供出产品，模箱对边两块为模箱墙板(3b-3)，另外两块对边为模箱模墙(3b-4)，在墙体上端的进料段(3a-3)与压缩段(3a-4)为半边成斜面。
7.根据权利要求4的工业化生产宽幅板材成型设备，其特征在于所述中空隔板模墙(2)为中空隔板，分加温段(2-5)、保温段(2-6)、冷却定型段(2-7)，加温段(2-5)内为中空、装有加温进出油管(2-1)，冷却定型段(2-7)内为中空，装有冷却进出水管(2-2)，在加温段(2-5)部份的外形上分为进料段(2-3)、压缩段(2-4)、成型段(2-8)，进料段(2-3)窄于成型段(2-8)，压缩段(2-4)形成斜面，中空隔板模墙(2)两端固定在模箱(3)两端的墙板(3b-3)上。
8.根据权利要求4的工业化生产宽幅板材成型设备，其特征在于所述管芯(4)的上端管臂上开孔后通入出油管(4-2)，整个管芯垂直悬挂在定位导向板(7(a、b)-4)上，上面用锁定压圈(4-3)锁定，下面用定位挡圈(4-4)固定，整个管芯(4)分加温段(4-9)与冷却定型段(4-10)两部份，加温段(4-9)部份包括进料段(4-6)、压缩段(4-7)、成型段(4-8)，加温段(4-9)内用回流导热油加温，管芯(4)的进料段(4-6)直径小于成形段直径(4-8)，压缩段(4-7)形成锥形面。
9.根据权利要求4的工业化生产宽幅板材成型设备，其特征在于所述冲压块分加压支座(5-1)，模块(5-2)，六角型管芯定位孔(5-3)几个部份组成，加压支座(5-1)连接于液压导向柱(7-4)上，得到动力，六角型管芯定位孔(5-3)是让管芯(4)穿过该孔，模块(5-2)在液压情况下，负责上下不断冲压在模墙(2)与管芯(4)中间冲压段的料。
10.根据权利要求4的工业化生产宽幅板材成型设备，其特征在于所述固定架由立柱(7-3)；定位导向板(7-2)；顶梁(7-6)；压块导向梁(7-7)等组成，在顶梁(7-6)上装有油缸(7-5)，油缸(7-5)连接压块导向梁(7-7)，冲压块(7-1)连在导向柱(7-4)上，导向柱(7-4)又连在压块导向梁(7-7)上，当油缸(7-5)开始工作，冲压块(7-1)也开始上下冲压，管芯(7-8)在冲压块(7-1)的定位孔中穿过，并穿过定位导向板(7-2)后固定在定位导向板(7-2)上，进油管(7-10)和出油管(7-9)装在定位导向板(7-2)上面，有利管芯稳定和导热油进出；所述基础结构为钢筋混凝土结构或金属结构。
全文摘要
本发明涉及一种工业化生产宽幅板材的方法及其成型设备，其特征在于成型设备包括成品板材出口(1)、中间隔板模墙(2)、模箱(3)、管芯(4)、冲压块(5)、料箱(6)，装有液压传动装置的固定架(7)、基础结构(8)；还公开了在工业化生产宽幅板材成型设备中生产宽幅板材的方法。该工业化生产宽幅板材成型方法和设备广泛用于隔板、房屋板、地板、水利护墙板、家庭用板、包装箱板、隔音板、仓垫板、建筑模板、集装箱和卡车箱底板及船仓板等方面。
文档编号B29K7/00GK1743162SQ200510105788
公开日2006年3月8日 申请日期2005年9月29日 优先权日2005年9月29日
发明者何永峰 申请人:何永峰