建筑模板和挤出成型装置的制作方法

1.本发明涉及建筑材料技术领域，尤其是涉及一种建筑模板和挤出成型装置。


背景技术：

2.建筑模板是建筑行业中，使混凝土按照设计的位置、几何尺寸进行成型的临时支护结构。我国是建筑业大国，每年都会消耗大量的建筑模板。行业中主要使用的模板为木模板、铝模板、钢模板以及塑料模板。其中塑料模板以其表面平整度、光洁度高，质量轻、可回收等优点，正在逐步取代木材、金属模板，更加环保和节约资源，是一条可持续发展之路。
3.然而，经发明人研究发现，现有的塑料模板线膨胀系数高、抗冲击性能差。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种建筑模板和挤出成型装置，线膨胀系数低、抗冲击性能强。
5.第一方面，本发明提供一种建筑模板，包括一次共挤成型，依次层叠的第一表层、第一纤维层、中空芯层、第二纤维层和第二表层；
6.所述第一纤维层和第二纤维层均为连续纤维增强聚丙烯复合材料，所述中空芯层、所述第一表层和所述第二表层均为改性聚丙烯复合材料，其中，所述改性聚丙烯复合材料包括相容剂。
7.在可选的实施方式中，所述相容剂为马来酸酐接枝剂。
8.在可选的实施方式中，所述改性聚丙烯复合材料还包括阻燃剂
9.在可选的实施方式中，所述第一纤维层中连续纤维的铺排方向和第二纤维层中连续纤维的铺排方向之间的夹角呈0
°
～135
°
。
10.在可选的实施方式中，所述第一纤维层中连续纤维的铺排方向和第二纤维层中连续纤维的铺排方向之间的夹角为0
°
/45
°
/90
°
/135
°
。
11.在可选的实施方式中，所述第一纤维层中连续纤维的重量含量为40％～70％，所述第二纤维层中连续纤维的重量含量为40％～70％。
12.在可选的实施方式中，所述第一纤维层中的连续纤维的重量含量为50％～60％，所述第二纤维层中的连续纤维的重量含量为50％～60％。
13.在可选的实施方式中，所述第一纤维层和所述第二纤维层的厚度均为0.15～0.6mm。
14.在可选的实施方式中，所述改性聚丙烯复合材料还包括抗氧化剂、光稳定剂、增韧剂和增强剂中的一种或两种以上。
15.在可选的实施方式中，所述中空芯层的厚度为10～12mm；和/或，
16.所述第一表层和第二表层的厚度均为1～2mm。
17.第二方面，本发明提供一种挤出成型装置，用于制造如前述实施方式任一项所述建筑模板，所述挤出成型装置包括：
18.模具，设有相连通的第一挤出型腔和第二挤出型腔，所述第一挤出型腔和所述第二挤出型腔均沿第一方向延伸，所述第一挤出型腔在第二方向的高度小于所述第二挤出型腔在所述第二方向的高度；其中，所述第一方向和所述第二方向垂直，所述模具设有与所述第一挤出型腔远离所述第二挤出型腔的一端相连通的第一塑料进料口、第一板材进料口和第二板材进料口，所述第一板材进料口、所述第一塑料进料口和所述第二板材进料口在所述第二方向依次排布；所述模具设有分别与所述第二挤出型腔在所述第二方向的相对两侧相连通的第二塑料进料口和第三塑料进料口。
19.在可选的实施方式中，所述模具包括在所述第一方向并列连接的第一挤出模和第二挤出模，所述第一挤出模内部设有所述第一挤出型腔，所述第一挤出模远离所述第二挤出模的一端设有所述第一板材进料口、所述第一塑料进料口和所述第二板材进料口；所述第二挤出模内部设有所述第二挤出型腔，所述第二挤出模在所述第二方向的相对两侧分别设有所述第二塑料进料口和所述第三塑料进料口。
20.在可选的实施方式中，所述挤出成型装置还包括分布于所述模具在所述第二方向的相对两侧之外的第一卷轴和第二卷轴，所述第一卷轴对应于所述第一板材进料口设置，所述第二卷轴对应于所述第二板材进料口设置。
21.本发明实施例的有效效果包括，例如，
22.通过在中空芯层的相对两侧层叠第一纤维层和第二纤维层，由于第一纤维层和第二纤维层均为连续纤维增强聚丙烯复合材料，而连续纤维增强聚丙烯具有极低的线膨胀系数，因此使得整个建筑模板的线膨胀系数显著降低，同时提升了建筑模板的拉伸和弯曲强度，进而提升了抗冲击性能。与中空芯层同为改性聚丙烯复合材料的第一表层和第二表层分别覆盖在第一纤维层外和第二纤维层外，且建筑模板为一次共挤成型，从而在对建筑模板进行配模切割时和钻孔时，能够避免第一纤维层和第二纤维层出现毛边脱纤等缺陷，保证建筑模板的使用性能。而且由于第一表层、第一纤维层、中空芯层、第二纤维层和第二表层的原材料均含有聚丙烯，同时改性聚丙烯复合材料中有相容剂，因此采用纤维增强聚丙烯复合材料和改性聚丙烯复合材料这两种原材料在共挤成型时，结合的更加紧密。
附图说明
23.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
24.图1为本发明实施例建筑模板在第一视角下的示意图；
25.图2为本发明实施例建筑模板在第二视角下的示意图；
26.图3为本发明实施例挤出成型装置的示意图；
27.图4为本发明实施例挤出成型装置使用状态下的示意图。
28.图标：1-建筑模板；10-第一表层；12-第一纤维层；14-中空芯层；141-通孔；1410-第一直线段；1430-第二直线段；1450-第三直线段；1470-第四直线段；16-第二纤维层；18-第二表层；3-挤出成型装置；30-模具；32-第一挤出模；321-第一挤出型腔；323-第一塑料进料口；325-第一板材进料口；357-第二板材进料口；34-第二挤出模；341-第二挤出型腔；
343-第二塑料进料口；345-第三塑料进料口；35-模柱；36-第一卷轴；38-第二卷轴。
具体实施方式
29.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
30.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
31.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
32.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
33.此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
34.在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
35.下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
36.请参考图1和图2，本发明实施例提供了一种建筑模板1，该建筑模板1包括一次共挤成型，依次层叠的第一表层10、第一纤维层12、中空芯层14、第二纤维层16和第二表层18。第一纤维层12和第二纤维层16均为连续纤维增强聚丙烯复合材料，中空芯层14、第一表层10和第二表层18均为改性聚丙烯复合材料，其中，改性聚丙烯复合材料包括相容剂。
37.承上述，本发明实施例的建筑模板1，通过在中空芯层14的相对两侧层叠第一纤维层12和第二纤维层16，由于第一纤维层12和第二纤维层16均为连续纤维增强聚丙烯复合材料，而连续纤维增强聚丙烯具有极低的线膨胀系数，因此使得整个建筑模板1的线膨胀系数显著降低，同时提升了建筑模板1的拉伸和弯曲强度，进而提升了抗冲击性能。与中空芯层14同为改性聚丙烯复合材料的第一表层10和第二表层18分别覆盖在第一纤维层12外和第二纤维层16外，且建筑模板1为一次共挤成型，从而在对建筑模板1进行配模切割时和钻孔
时，能够避免第一纤维层12和第二纤维层16出现毛边脱纤等缺陷，保证建筑模板1的使用性能。
38.需要说明的是，聚丙烯(polypropylene，简称pp)是一种半结晶的热塑性塑料。聚丙烯具有较高的耐冲击性，机械性质强韧，抗多种有机溶剂和酸碱腐蚀。本实施例一次共挤成型，依次层叠第一表层10、第一纤维层12、中空芯层14、第二纤维层16和第二表层18构成的五层结构的建筑模板1，每一层的基材材料均是聚丙烯，因此能够使改性聚丙烯符合材料和连续纤维增强聚丙烯复合材料在共挤时界面结合的更加紧密，从而保证整个建筑模板1的结构紧密性，提高建筑模板1的机械力学性能。同时改性聚丙烯复合材料中有相容剂，相容剂也叫大分子偶联剂、增容剂，是指借助分子间的键合力，促使不相容的两种聚合物结合在一体，进而得到稳定的共混物的助剂，因此能够进一步保证连续纤维增强聚丙烯复合材料和改性聚丙烯复合材料这两种原材料在共挤时界面结合的更加紧密，从而进一步提高建筑模板1的机械力学性能，且能够提高建筑模板1的表面光洁度。其中，相容剂可以为马来酸酐接枝剂。
39.在本实施例中，为了保证建筑模板1的机械力学性能，中空芯层14的厚度可以为10～12mm。第一表层10和第二表层18的厚度均可以为1～2mm。
40.中空芯层14具有多个沿其长度方向延伸的通孔141，多个通孔141均匀间隔排布，通孔141的横截面可以是多边形、圆形、椭圆形、不规则封闭环形，即通孔141的横截面只要是封闭的环形即可。多个通孔141的横截面可以相同，也可以不相同，即中空芯层14的横截面相撞包括多边形、圆形、椭圆形、不规则封闭环形中的一种或几种。
41.具体的，请继续参考图1和图2，示例性地给出了中空芯层14的横截面包括多边形，从而每个通孔141的横截面包括顺次首尾连接的第一直线段1410、第二直线段1430、第三直线段1450和第四直线段1470，第一直线段1410和第二直线段1430之间呈夹角，第二直线段1430和第三直线段1450之间呈夹角，第三直线段1450和第四线段之间呈夹角，第四直线段1470和第一直线段1410之间呈夹角。具体而言，第一直线段1410和第二直线段1430之间呈90
°
，第二直线段1430和第三直线段1450之间呈90
°
，第三直线段1450和第四直线段1470之间呈90
°
，第四直线段1470和第一直线段1410之间呈90
°
。另外，第一直线段1410、第二直线段1430、第三直线段1450和第四直线段1470的长度均相等，因此第一直线段1410、第二直线段1430、第三直线段1450和第四直线段1470围成一个正方形。
42.在本实施例中，改性聚丙烯复合材料还包括阻燃剂。需要理解的是，阻燃剂能够赋予易燃聚合物难燃性的功能性助剂，改性聚丙烯复合材料中含有该阻燃剂，从而能够为建筑模板1提供阻燃性能(ul94≥v2)。上述阻燃剂可列举为氢氧化镁、氢氧化铝、tdcpp、聚磷酸铵、磷酸三苯酯、mpp、硼酸锌、十溴二苯乙烷、包覆红磷或tbc等。在本实施例中，阻燃剂为低卤阻燃剂或者无卤阻燃剂，绿色环保。
43.在本实施例中，抗氧化剂、光稳定剂、增韧剂和增强剂中的一种或两种以上。
44.需要理解的是，增强剂又称增强材料，是指添加到高分子聚合物中能与高分子聚合物紧密地结合，提升复合材料的机械力学性能如抗拉强度、断裂伸长率和抗冲击强度显著提高的物质。上述增强剂可列举为滑石粉、硅灰石、高岭土、玻璃纤维(例如长切玻璃纤维、短切玻璃纤维等)、碳酸钙等。从而改性聚丙烯复合材料中含有增强剂能够使中空芯层14、第一表层10和第二表层18的机械力学性能进一步提升，从而使建筑模板1的机械力学性
能进一步提升。
45.改性聚丙烯复合材料中的抗氧化剂，能够防止中空芯层14、第一表层10和第二表层18被氧化，从而延长其使用寿命，进而延长建筑模板1的使用寿命。同时在共挤成型工艺过程中，抗氧化剂能够防止复合材料的热氧化降解，使成型加工能够顺利进行。上述抗氧化剂可列举为2，6-三级丁基-4-甲基苯酚、双(3，5-三级丁基-4-羟基苯基)硫醚、四〔β-(3，5-三级丁基-4-羟基苯基)丙酸〕季戊四醇酯等。
46.光稳定剂是高分子制品(例如塑料、橡胶、涂料、合成纤维)的一种添加剂，它能屏蔽或吸收紫外线的能量，猝灭单线态氧及将氢过氧化物分解成非活性物质等功能，使高分子聚合物在光的辐射下，能排除或减缓光化学反应可能性，阻止或延迟光老化的过程，从而达到延长高分子聚合物制品使用寿命的目的。因此改性聚丙烯复合材料中的光稳定剂能够抑制光对建筑模板1的降解作用，提高建筑模板1的耐光性，从而延长建筑模板1的使用寿命。上述光稳定剂可列举为受阻胺类、受阻苯甲酸酯类、二苯甲酮类、苯并三唑、机镍络合物等光稳定剂。
47.增韧剂是具有降低复合材料脆性和提高复合材料抗冲击性能的一类助剂，改性聚丙烯复合材料中含有该增韧剂，韧性及抗冲击性能强，从而能够提升建筑模板1的整体韧性及承载强度。上述增韧剂可列举为sbs增韧剂、poe增韧剂等。
48.第一纤维层12和第二纤维层16也即cfrt板材，第一纤维层12和第二纤维层16的厚度均为0.15～0.6mm。第一纤维层12中连续纤维的铺排方向和第二纤维层16中连续纤维的铺排方向之间的夹角呈0
°
～135
°
，即第一纤维层12中连续纤维的铺排方向和第二纤维层16中连续纤维的铺排方向之间的夹角可以是0
°
～135
°
之间的任一数值，具体夹角数值的根据实际强度需求进行选择。例如，第一纤维层12中连续纤维的排列方向和第二纤维层16中连续纤维的铺排方向之间的夹角为0
°
/45
°
/90
°
/135
°
等。从而改善建筑模板1各个方向上的机械力学性能和抗热变形性能。
49.在本实施例中，为了在保证建筑模板1的强度的前提下，进一步防止建筑模板1在进行配模切割和钻孔时，第一纤维层12和第二纤维层16出现毛边脱线现象，因此将第一纤维层12中连续纤维的重量含量为40％～70％，第二纤维层16中连续纤维的重量含量为40％～70％，也即第一纤维层12和第二纤维层16中的连续纤维的重量含量为40％～70％。例如40％、45％，50％，55％，60％，65％，70％等。更为优选地，将第一纤维层12和第二纤维层16中的连续纤维的重量含量控制为50％～60％，即将第一纤维层12中的连续纤维的重量含量控制为50％～60％，第二纤维层16中的连续纤维的重量含量控制为50％～60％，例如50％，51％，52％，53％，54％，55％，56％，57％，58％，59％，60％等。
50.承上述，本实施例的建筑模板1，通过在中空芯层14的相对两侧层叠第一纤维层12和第二纤维层16，由于第一纤维层12和第二纤维层16均为连续纤维增强聚丙烯复合材料，而连续纤维增强聚丙烯具有极低的线膨胀系数，因此使得整个建筑模板1的线膨胀系数显著降低，同时提升了建筑模板1的拉伸和弯曲强度，进而提升了抗冲击性能。与中空芯层14同为改性聚丙烯复合材料的第一表层10和第二表层18分别覆盖在第一纤维层12外和第二纤维层16外，且建筑模板1为一次共挤成型，从而在对建筑模板1进行配模切割时和钻孔时，能够避免第一纤维层12和第二纤维层16出现毛边脱纤等缺陷，保证建筑模板1的使用性能。而且由于第一表层10、第一纤维层12、中空芯层14、第二纤维层16和第二表层18的原材料均
含有聚丙烯，同时改性聚丙烯复合材料中有相容剂，因此采用纤维增强聚丙烯复合材料和改性聚丙烯复合材料这两种原材料在共挤成型时，结合的更加紧密。
51.另外，本实施例的建筑模板1，在实际工程应用过程中，第一表层10和第二表层18直接与混凝土接触，使混凝土按照设计的位置和几何形状成型，由于第一表层10和第二表层18均为改性聚丙烯材料，因此与混凝土之间不会产生化学粘接，使得混凝土成型后表面光滑、气穴少，同时工人拆掉建筑模板1也更加容易。第一纤维层12和第二纤维层16均为连续纤维增强聚丙烯材料在混凝土浇筑时，可以防止建筑模板1整体由于混凝土凝固时释放的高热量而产生热变形，建筑模板1由于线性膨胀过大，导致建筑模板1发生胀模等问题，保证混凝土的浇注成型质量。而且第一纤维层12和第二纤维层16提升了建筑模板1的拉伸、弯曲以及抗冲击能力等机械力学性能，提高了建筑模板1的周转次数，能够多次重复使用。
52.同时，还需要说明的是，本实施例的建筑模板1还可以在报废后整体破碎回收，连续纤维增强聚丙烯符合材料中的连续纤维将破碎成为长纤维，由此能够将破碎回收的建筑模板1熔化后与新料按一定比例混合，例如旧料占比≤50％，从而制得改性聚丙烯母粒，减少新料添加比例，降低成本，并且其中连续纤维破碎后的长纤维能够作为填充料增强回收料的机械性能。
53.请参考图3，本实施例还提供了一种挤出成型装置3，该挤出成型装置3用于制造上述实施例的建筑模板1，挤出成型装置3包括模具30，模具30设有相连通的第一挤出型腔321和第二挤出型腔341，第一挤出型腔321和第二挤出型腔341均沿第一方向延伸，第一挤出型腔321在第二方向的高度小于第二挤出型腔341在第二方向的高度；其中，第一方向和第二方向垂直，模具30设有与第一挤出型腔321远离第二挤出型腔341的一端相连通的第一塑料进料口323、第一板材进料口325和第二板材进料口357，第一板材进料口325、第一塑料进料口323和第二板材进料口357在第二方向依次排布；模具30设有分别与第二挤出型腔341在第二方向的相对两侧相连通的第二塑料进料口343和第三塑料进料口345。在第一挤出型腔321和第二挤出型腔341两者中的至少一者，设置有沿第一方向延伸的多个模柱35，多个模柱35均匀间隔排列，用于成型中空芯层14的多个通孔141。
54.进一步的，模具30包括在第一方向并列连接的第一挤出模32和第二挤出模34，第一挤出模32内部设有第一挤出型腔321，第一挤出模32远离第二挤出模34的一端设有第一板材进料口325、第一塑料进料口323和第二板材进料口357；第二挤出模34内部设有第二挤出型腔341，第二挤出模34在第二方向的相对两侧分别设有第二塑料进料口343和第三塑料进料口345。
55.在本实施例中，挤出成型装置3还包括分布于模具30在第二方向的相对两侧之外的第一卷轴36和第二卷轴38，第一卷轴36对应于第一板材进料口325设置，第二卷轴38对应于第二板材进料口357设置。其中，第一卷轴36和第二卷轴38均用于防止连续纤维增强聚丙烯复合卷形板材。
56.请参考图4，本实施例的挤出成型装置3在使用时，应用至螺杆挤出机中，能够一次共挤成型上述实施例的建筑模板1，例如按照以下过程进行：
57.挤出螺杆旋转挤压熔融态改性聚丙烯复合材料从第一塑料进料口323进入第一挤出型腔321，第一卷轴36和第二卷轴38同步放卷，使得两卷连续纤维增强聚丙烯复合板材分别从第一板材进料口325和第二板材进料口357进入第一挤出型腔321，连续纤维增强聚丙
烯复合板材会由于熔融态改性聚丙烯复合材料的热传递效应而软化，以在第一挤出型腔321中挤出成型三层结构，即中间的改性聚丙烯复合层及其两侧的连续纤维增强聚丙烯复合层。
58.挤出螺杆继续旋转，第一卷轴36和第二卷轴38同步继续放卷，使得熔融态改性聚丙烯复合材料和在两层连续纤维增强聚丙烯复合板材进入第二挤出型腔341；
59.熔融态改性聚丙烯复合材料和在两层连续纤维增强聚丙烯复合板材经过第二塑料进料口343和第三塑料进料口345时，分别向第二塑料进料口343和第三塑料进料口345注入熔融态改性聚丙烯复合材料，进入第二挤出型腔341，且分别流入两层连续纤维增强聚丙烯复合板材的外侧，以在第二挤出型腔341中挤出成型五层结构，即上述的三层结构在第二方向的相对两侧分别成型改性聚丙烯复合层，也即在两层连续增强聚丙烯复合层的外侧分别成型改性聚丙烯复合层。
60.挤出螺杆继续旋转，第一卷轴36和第二卷轴38同步继续放卷，以使第二挤出型腔341中成型的五层结构穿出模具30，从而后续通过冷却定型即可得到上述实施例的建筑模板1。
61.还需要强调的是，在本实施例中，第二塑料进料口343和第三塑料进料口345之间的中心连线沿第二方向，即第二塑料进料口343和第三塑料进料口345在第二方向相对，从而保证第一表层10和第二表层18成型均匀。第一方向即为图3和图4中的f1方向，第二方向即为图3和图4中的f2方向。
62.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。