增强板材及其制备方法与流程

1.本发明涉及一种增强板材及其制备方法，属于复合板材技术领域。


背景技术：

2.弹性体如天然橡胶、合成橡胶、热塑性的弹性体，均具有良好的触感，具有质软、弹性好的特点。这些特点使得具有弹性体材料表面的板材相对于其他材料在装潢方面具有不可比拟的优势，尤其是用作室内或者户外的地板。
3.授权公告号为gb2445714b的专利文献公开了一种板材。该板材具有弹性的表面和作为支撑梁的硬质发泡的芯层。它的表层和芯层均使用聚氨酯，因此其表层和芯层在不使用粘结剂的情况下能够融合形成一体，并且不可被剥离，它没有采用任何可剥离的技术手段将两者连接。由于聚氨酯作为芯层采用发泡的工艺制成，热固性的聚氨酯材料发泡后作为支撑梁的强度不能完全满足板材在应用场景的各种强度要求，因此它的聚氨酯芯层通过混合一定量的纤维来提升整体芯层的强度。该板材由于表面弹性，芯层通过纤维增加强度，两层之间由于采用同种材质具有良好的结合力，因此具有良好的触感和强度，受到市场的广泛欢迎。
4.但是，聚氨酯板材的材料在芯层制造中混合纤维增强的工艺非常复杂，并且涉及到对设备的改造，致使该板材难以大范围的推广应用。


技术实现要素：

5.本发明要解决上述技术问题，从而提供一种增强板材。该板材通过在支撑体中植入由金属或塑料制成的具有竖直贯穿自身芯体的孔道的支撑芯进行增强，避免了在原料中掺入粉末状的增强纤维，简化了生产工艺，并且显著地提高了产品的弹性模量。
6.本发明解决上述问题的技术方案如下：增强板材，包括设有板材使用面的硬质支撑体；所述的硬质支撑体包括具有多个竖直贯穿自身芯体的孔道的支撑芯、由第一树脂形成的填充所述孔道并包覆所述支撑芯的聚合物发泡体、由第一树脂形成的至少构成所述支撑体上表面的第一结合表层和由第一树脂和/或能与所述第一树脂融合的第二树脂形成的构成所述支撑体下表面的第二结合表层；还包括设置在所述的第一结合表层和所述的聚合物发泡体之间的由所述的第一结合表层和所述的聚合物发泡体融合形成的第一过渡连接层；和设置在所述的第二结合表层和所述的聚合物发泡体之间的由所述的第二结合表层和所述的聚合物发泡体融合形成的第二过渡连接层。
7.首先，发明人希望不通过在原料中混入增强纤维来提高板材的强度，因为这样既可以免除对混料设备的升级改造，又可以免除生产车间的粉尘污染。比如可以通过替换材料，但单纯通过替换可使用的材料来增强板材的强度，在材料的选择上也是有限的，并且材料替换后还可能会使板材的质地发生显著的变化，而质地的变化会严重影响消费者的使用
感受，会影响产品的销量。因此，发明人希望在板材内植入整体性的增强结构来解决上述问题。
8.在另一个方面，现有技术的板材还存在弹性模量不高的问题。地板的安装需要密集地铺设龙骨，而且即便如此做，地板也容易在重物的压力下弯曲。而该问题，理论上也能够通过在板材内植入增强结构来解决。
9.基于上述因素，本发明通过在板材内部设置支撑芯来解决问题。支撑芯具有多个竖直贯穿自身芯体的孔道，所述的聚合物发泡体填充所述的孔道并包覆所述的支撑芯。因此，支撑芯能够有效地提供板材所需的刚性和强度，使得板材既不容易被压塌也不容易弯曲。
10.本发明上述技术方案中，第一结合表层是指由与聚合物发泡体相同的材料形成的结皮层。通常在发泡聚合物的成型过程中，与发泡腔的腔壁接触的部分原料由于空间受限，并且温度也更低，发泡程度受到较大程度的抑制，在从模具模口挤出时，往往会生成一定厚度的硬质结皮层。而为了使得板材获得更好的强度，一般会通过人为的手段来控制所形成的硬质结皮层达到所需的厚度。如适当改变模具内部发泡腔的形状，如在模具内部加设芯棒，如在模具发泡腔的模具板上开设冷却水道等。
11.作为上述技术方案的优选，所述的第一结合表层形成所述板材的使用面。
12.作为上述技术方案的优选，所述的第一结合表层形成所述板材的使用面。
13.作为上述技术方案的优选，所述的板材还包括设置在所述的第一结合表层表面的形成所述板材使用面的覆盖层，所述的覆盖层为弹性层或硬质层。
14.作为上述技术方案的优选，所述的板材还包括设置在所述的第一结合表层表面的硬质壳层和设置在所述硬质壳层表面的形成所述板材使用面的覆盖层，所述的覆盖层为弹性层。
15.作为上述技术方案的优选，所述的支撑芯为布满所述孔道的通板；所述的孔道是截面为圆形或者多边形的直孔。
16.作为上述技术方案的优选，所述的支撑芯由金属或塑料制成，所述的聚合物发泡体为发泡聚烯烃、发泡聚氯乙烯或发泡聚氨酯。
17.作为上述技术方案的优选，所述的支撑芯由金属或塑料制成，所述的聚合物发泡体为发泡聚烯烃、发泡聚氯乙烯或发泡聚氨酯；所述的硬质壳层主要由聚烯烃、聚氯乙烯或工程塑料构成；所述的覆盖层主要由弹性体构成。
18.现有技术中有一种蜂窝芯增强的板材，如授权公告号为cn 204640940 u的实用新型专利公开的一种聚氨酯纸板，该板由蜂窝板、面板、聚氨酯发泡填充物组成，蜂窝板的每个蜂窝内填充有聚氨酯发泡填充物，面板分别覆盖蜂窝板顶面和底面，蜂窝板和面板通过压制成型。该板通过在蜂窝腔内填充聚氨酯发泡填充物，提高了蜂窝板的支撑性能。由于该板的上下两个面板与蜂窝板是通过压制结合在一起的，因此结合强度低，并且蜂窝板的边缘裸露在外，因此无法用作地板、墙板，通常只能用作包装用纸板。
19.基于现有技术，在蜂窝板的孔道内填充泡沫芯是容易实现的。但是若要同时在孔道内填充泡沫芯并用所述的泡沫芯包覆所述的蜂窝板再使之形成结皮层就变得非常困难。尤其是制成适于用作地板或者墙板的板材。
20.因此，本发明的另一个目的是提供上述增强板材的一种制备方法。
21.增强板材的制备方法，包括以下步骤：a、提供一由金属或塑料制成的具有竖直贯穿自身芯体的孔道的支撑芯；b、将所述支撑芯通入模具的主通道中；c、将模具的第一侧流道连接第一副挤出机，第二侧流道连接第二副挤出机；并在第一副挤出机内通入包含有发泡剂的第一树脂；d、通过第一副挤出机将第一树脂经第一侧流道注入到模具的发泡腔内，于发泡腔内使所述第一树脂从所述支撑芯的第一表面的孔道口子流入，从所述支撑芯的与所述第一表面对应的第二表面的孔道口子流出；然后将所述支撑芯从模具挤出，制得所述的硬质支撑体；e、在所述硬质支撑体的表面形成板材的使用面。
22.本发明还提供了上述增强板材的另一种制备方法。
23.增强板材的制备方法，包括以下步骤：a、提供一由金属或塑料制成的具有竖直贯穿自身芯体的孔道的支撑芯；b、将所述支撑芯通入模具的主通道中；c、将模具的第一侧流道连接第一副挤出机，第二侧流道连接第二副挤出机；并在第一副挤出机内通入包含有发泡剂的第一树脂，在第二副挤出机通入能与所述第一树脂相容的第二树脂；d、通过第一副挤出机将第一树脂经第一侧流道注入到模具的发泡腔内，于发泡腔内使所述第一树脂从所述支撑芯的第一表面的孔道口子流入，从所述支撑芯的与所述第一表面对应的第二表面的孔道口子流出；同时，通过第二副挤出机将第二树脂经与所述第一侧流道相对设置的第二侧流道注入到模具的发泡腔内，使第二树脂与从所述第二表面的孔道口子流出的第一树脂汇合形成混合树脂，然后将所述支撑芯从模具挤出，制得所述的硬质支撑体；e、在所述硬质支撑体的表面形成板材的使用面。
24.本发明上述技术方案，开创性地提出了采用模具挤出法来制备内部植入有具有竖直贯穿自身芯体的孔道的支撑芯的硬质支撑体。发明人在试验时发现将发泡料填充到支撑芯的孔道这个过程很难，首先，孔道不能是封闭的，否则由于内部气压的原因，发泡料将无法灌满孔道；其次，不能从孔道两头分别灌注两股发泡料，这样做同样会由于内部气压的原因，使这两股发泡料被阻隔而难以融合，严重降低板材的整体质量。因此，发明人最终采用了一股发泡料，使之从支撑芯的第一表面的孔道口子流入，从其另一个表面的孔道口子流出，这样解决了无法灌满孔道的问题，也不存在两股物料难以融合的问题。不过，依照本发明的方法，这样做，模具需要有些许改变，即不能如以往的模具那样，因为以往模具在支撑芯通入主通道时，支撑芯的下表面与主通道的下底壁相贴合，这样就无法使得发泡料从支撑芯的上表面流入下表面流出。因此，需要在主通道内架空所述的支撑芯。架空所述的支撑芯可以有多种方式，如将所述主通道的下底壁替换成多孔板，并在多孔板底部设置空腔，并使该空腔与外界相通；又或者在主通道内设置悬空的输送轨道。具体到本发明中，任何能够支持发泡料从支撑芯的一个表面流入另一个表面流出的结构，都是本发明的保护范围之内。
25.本发明上述技术方案的步骤d中，当“通过第一副挤出机将第一树脂经第一侧流道
注入到模具的发泡腔内，于发泡腔内使所述第一树脂从所述支撑芯的第一表面的孔道口子流入，从所述支撑芯的与所述第一表面对应的第二表面的孔道口子流出，然后将所述支撑芯从模具挤出，制得所述的硬质支撑体”时，硬质支撑体的第一结合表层和第二结合表层由同一种物质形成，即，第二结合表层由第一树脂形成；当“通过第一副挤出机将第一树脂经第一侧流道注入到模具的发泡腔内，于发泡腔内使所述第一树脂从所述支撑芯的第一表面的孔道口子流入，从所述支撑芯的与所述第一表面对应的第二表面的孔道口子流出，同时，通过第二副挤出机将第二树脂经与所述第一侧流道相对设置的第二侧流道注入到模具的发泡腔内，使第二树脂与从所述第二表面的孔道口子流出的第一树脂汇合形成混合树脂；然后将所述支撑芯从模具挤出，制得所述的硬质支撑体”时，构成硬质支撑体的第二结合表层的物质，取决于从孔道口子流出的第一树脂和第二树脂的物质的量的比例：1、当第二树脂占大多数时，第二结合表层主要由第二树脂形成，第二过渡连接层由第一树脂与第二树脂融合形成；2、当第一树脂占大多数时，第二结合表层主要由第一树脂和第二树脂融合形成，第二过渡连接层由第一树脂形成；3、当第一树脂与第二树脂大致相当的时候，以上情况都有可能出现，甚至可能同时出现。因此，通过本发明方法制得的增强板材，它的第二结合表层由第一树脂和/或能与所述第一树脂融合的第二树脂形成。本发明上述技术方案中，在所述硬质支撑体的表面形成板材的使用面包含有多种情形：1、当第一结合表层具有足够厚度的时候，板材使用面可以由第一结合表层来形成；2、无论第一结合表层是否具有足够的厚度，都可以在第一结合表层上共挤一形成所述板材使用面的覆盖层，该覆盖层既可以为弹性层又可以为硬质层；3、无论第一结合表层是否具有足够的厚度，都可以在第一结合表层上共挤一硬质壳层，然后再在硬质壳层上共挤一形成所述板材使用面的弹性层。
26.综上所述，本发明具有以下有益效果：1、本发明通过在支撑体内部设置支撑芯，显著地增强了板材的抗压强度和弹性模量；2、本发明提供的增强板材，支撑体一体连接整体成型，具有整体性好的优点，不容易发生开裂的问题；3、本发明提供的增强板材的制备方法，控制物料的流量、模具内部的压强和产品挤出的速率，就能实现基于模具挤出的生产，并且生产得到的产品，机械内应力消除，产品整体性好，不易发生碎裂、弯曲、开裂等问题。
附图说明
27.图1是本发明实施例一和实施例二的结构示意图；图2是图1的局部放大图；图3是本发明实施例三的结构示意图；图4是图3的局部放大图；图5是本发明实施例四的结构示意图；图6是图5的局部放大图；图7是本发明支撑芯的俯视结构示意图；图8是用于制备本发明实施例一的模具结构示意图；图9是用于制备本发明实施例二的模具结构示意图；
图中，1-硬质支撑体，20-覆盖层，30-硬质壳层，11-支撑芯，12-聚合物发泡体，13-第一结合表层，14-第二结合表层，15-第一过渡连接层，16-第二过渡连接层；101-第一侧流道，102-第二侧流道，103-第一多孔板，104-第二多孔板，105-第一树脂分配腔，106-树脂融流腔，107-泄压腔。
具体实施方式
28.以下结合附图对本发明进行进一步的解释说明。
29.本具体实施方式仅仅是对本发明的解释，并不是对本发明的限制。本领域技术人员在阅读了本发明的说明书之后所做的任何改变，只要在权利要求书的范围内，都将受到专利法的保护。
30.实施例一如图1~2所示，增强板材，包括设有板材使用面的硬质支撑体1；所述的硬质支撑体1包括具有多个竖直贯穿自身芯体的孔道的支撑芯11、由第一树脂形成的填充所述孔道并包覆所述支撑芯11的聚合物发泡体12、由第一树脂形成的构成所述支撑体1上表面和四个侧表面的第一结合表层13和由第一树脂和能与所述第一树脂融合的第二树脂形成的构成所述支撑体1下表面的第二结合表层14；还包括设置在所述的第一结合表层13和所述的聚合物发泡体12之间的由所述的第一结合表层13和所述的聚合物发泡体12融合形成的第一过渡连接层15；和设置在所述的第二结合表层14和所述的聚合物发泡体12之间的由所述的第二结合表层14和所述的聚合物发泡体12融合形成的第二过渡连接层16。
31.支撑芯11的结构如图7所示，本实施例中支撑芯11为布满所述孔道的通板；所述的孔道是截面为正六边形的直孔。
32.本实施例中，所述的支撑芯11由热塑性聚丙烯制成，所述的聚合物发泡体12为发泡聚氯乙烯。第一树脂和第二树脂均为聚氯乙烯，第一结合表层13和第一结合表层14为低发泡或者不发泡的结皮层。
33.上述增强板材的制备方法如下：a、提供一由热塑性聚丙烯制成的具有竖直贯穿自身芯体的孔道的支撑芯11；b、将所述支撑芯11通入模具的主通道中；c、将模具的第一侧流道连接第一副挤出机，第二侧流道连接第二副挤出机；并在第一副挤出机内通入包含有发泡剂的第一树脂，在第二副挤出机通入能与所述第一树脂相容的第二树脂；d、通过第一副挤出机将第一树脂经第一侧流道注入到模具的发泡腔内，于发泡腔内使所述第一树脂从所述支撑芯的第一表面的孔道口子流入，从所述支撑芯的与所述第一表面对应的第二表面的孔道口子流出；同时，通过第二副挤出机将第二树脂经与所述第一侧流道相对设置的第二侧流道注入到模具的发泡腔内，使第二树脂与从所述第二表面的孔道口子流出的第一树脂汇合形成混合树脂，然后将所述支撑芯11从模具挤出，制得所述的硬质支撑体1；e、在所述硬质支撑体1的表面形成板材的使用面。
34.本实施例中，板材的使用面由第一结合表层13形成。
35.如图8所示，用于制备所述增强板材的模具，由多块模具板(a~g)对接而成。
36.模具内设有主通道，在所述主通道的上方，设有第一侧流道101，在所述主通道的下方，设有第二侧流道102。
37.主通道内设有与贴近主通道上壁设置的第一多孔板103、贴近主通道下壁设置的第二多孔板104。主通道上壁与第一多孔板103之间形成第一树脂分配腔105，主通道下壁与第二多孔板104之间形成树脂融流腔106；所述第一树脂分配腔105与所述的第一侧流道101相通，所述的树脂融流腔106与所述的第二侧流道102相通。所述的第一树脂分配腔105和所述的树脂融流腔106一直延伸至所述模具的模具出口。所述的第一多孔板103和第二多孔板104之间形成所述支撑芯的入口。
38.并且，所述的第二多孔板104与所述的主通道下壁之间还设置有利于第一树脂填充所述支撑芯的孔道的泄压腔107。所述的泄压腔107设置在所述第一侧流道101的物料出口处的对应处。且所述泄压腔107同时还设置在所述第二侧流道102的物料出口处的前方，并与所述的树脂融流腔106相通。
39.实施例二如图1~2所示，增强板材，包括设有板材使用面的硬质支撑体1；所述的硬质支撑体1包括具有多个竖直贯穿自身芯体的孔道的支撑芯11、由第一树脂形成的填充所述孔道并包覆所述支撑芯11的聚合物发泡体12、由第一树脂形成的构成所述支撑体1上表面和四个侧表面的第一结合表层13和由第一树脂形成的构成所述支撑体1下表面的第二结合表层14；还包括设置在所述的第一结合表层13和所述的聚合物发泡体12之间的由所述的第一结合表层13和所述的聚合物发泡体12融合形成的第一过渡连接层15；和设置在所述的第二结合表层14和所述的聚合物发泡体12之间的由所述的第二结合表层14和所述的聚合物发泡体12融合形成的第二过渡连接层16。
40.支撑芯11的结构如图7所示，本实施例中支撑芯11为布满所述孔道的通板；所述的孔道是截面为正六边形的直孔。
41.本实施例中，所述的支撑芯11由热塑性聚丙烯制成，所述的聚合物发泡体12为发泡聚氯乙烯。第一树脂为聚氯乙烯，第一结合表层13和第一结合表层14为低发泡或者不发泡的结皮层。
42.上述增强板材的制备方法如下：a、提供一由金属或塑料制成的具有竖直贯穿自身芯体的孔道的支撑芯11；b、将所述支撑芯11通入模具的主通道中；c、将模具的第一侧流道连接第一副挤出机，第二侧流道连接第二副挤出机；并在第一副挤出机内通入包含有发泡剂的第一树脂；d、通过第一副挤出机将第一树脂经第一侧流道注入到模具的发泡腔内，于发泡腔内使所述第一树脂从所述支撑芯的第一表面的孔道口子流入，从所述支撑芯的与所述第一表面对应的第二表面的孔道口子流出；然后将所述支撑芯11从模具挤出，制得所述的硬质支撑体1；e、在所述硬质支撑体1的表面形成板材的使用面。
43.本实施例中，板材的使用面由第一结合表层13形成。
44.如图9所示，用于制备所述增强板材的模具，由多块模具板(a~g)对接而成。
45.模具内设有主通道，在所述主通道的上方，设有第一侧流道101。
46.主通道内设有与贴近主通道上壁设置的第一多孔板103、贴近主通道下壁设置的第二多孔板104。主通道上壁与第一多孔板103之间形成第一树脂分配腔105，主通道下壁与第二多孔板104之间形成有利于第一树脂填充所述支撑芯的孔道的泄压腔107；所述第一树脂分配腔105与所述的第一侧流道101相通。所述的第一树脂分配腔105和所述的泄压腔107一直延伸至所述模具的模具出口。所述的第一多孔板103和第二多孔板104之间形成所述支撑芯的入口。
47.实施例三如图3~4所示，增强板材，包括设有板材使用面的硬质支撑体1；所述的硬质支撑体1包括具有多个竖直贯穿自身芯体的孔道的支撑芯11、由第一树脂形成的填充所述孔道并包覆所述支撑芯11的聚合物发泡体12、由第一树脂形成的构成所述支撑体1上表面和四个侧表面的第一结合表层13和由第一树脂和能与所述第一树脂融合的第二树脂形成的构成所述支撑体1下表面的第二结合表层14；还包括设置在所述的第一结合表层13和所述的聚合物发泡体12之间的由所述的第一结合表层13和所述的聚合物发泡体12融合形成的第一过渡连接层15；和设置在所述的第二结合表层14和所述的聚合物发泡体12之间的由所述的第二结合表层14和所述的聚合物发泡体12融合形成的第二过渡连接层16。
48.所述的板材还包括设置在所述的第一结合表层13表面的形成所述板材使用面的覆盖层2。
49.本实施例中，所述的支撑芯11由热塑性聚丙烯制成，所述的聚合物发泡体12为发泡聚氯乙烯。第一树脂和第二树脂均为聚氯乙烯，第一结合表层13和第一结合表层14为低发泡或者不发泡的结皮层。所述的覆盖层2为聚氨酯弹性层。
50.上述增强板材的制备方法如下：a、提供一由热塑性聚丙烯制成的具有竖直贯穿自身芯体的孔道的支撑芯11；b、将所述支撑芯11通入模具的主通道中；c、将模具的第一侧流道连接第一副挤出机，第二侧流道连接第二副挤出机；并在第一副挤出机内通入包含有发泡剂的第一树脂，在第二副挤出机通入能与所述第一树脂相容的第二树脂；d、通过第一副挤出机将第一树脂经第一侧流道注入到模具的发泡腔内，于发泡腔内使所述第一树脂从所述支撑芯的第一表面的孔道口子流入，从所述支撑芯的与所述第一表面对应的第二表面的孔道口子流出；同时，通过第二副挤出机将第二树脂经与所述第一侧流道相对设置的第二侧流道注入到模具的发泡腔内，使第二树脂与从所述第二表面的孔道口子流出的第一树脂汇合形成混合树脂，然后将所述支撑芯11从模具挤出，制得所述的硬质支撑体1；e、在所述的第一结合表层13的表面设置形成所述板材使用面的覆盖层2。
51.本实施例中，制备所述支撑芯的模具同实施例一。
52.实施例四如图5~6所示，增强板材，包括设有板材使用面的硬质支撑体1；所述的硬质支撑体1包括具有多个竖直贯穿自身芯体的孔道的支撑芯11、由第一树脂形成的填充所述孔道并包覆所述支撑芯11的聚合物发泡体12、由第一树脂形成的构成所述支撑体1上表面和四个侧表面的第一结合表层13和由第一树脂和能与所述第一树脂融合的第二树脂形成的构成
所述支撑体1下表面的第二结合表层14；还包括设置在所述的第一结合表层13和所述的聚合物发泡体12之间的由所述的第一结合表层13和所述的聚合物发泡体12融合形成的第一过渡连接层15；和设置在所述的第二结合表层14和所述的聚合物发泡体12之间的由所述的第二结合表层14和所述的聚合物发泡体12融合形成的第二过渡连接层16。
53.所述的板材还包括设置在所述的第一结合表层13表面的硬质壳层3和设置在所述硬质壳层表面的形成所述板材使用面的覆盖层2，所述的覆盖层2为弹性层。
54.本实施例中，所述的支撑芯11由热塑性聚丙烯制成，所述的聚合物发泡体12为发泡聚氯乙烯。第一树脂和第二树脂均为聚氯乙烯，第一结合表层13和第一结合表层14为低发泡或者不发泡的结皮层。所述的硬质壳层3为asa树脂，所述的覆盖层2为聚氨酯弹性层。
55.上述增强板材的制备方法如下：a、提供一由热塑性聚丙烯制成的具有竖直贯穿自身芯体的孔道的支撑芯11；b、将所述支撑芯11通入模具的主通道中；c、将模具的第一侧流道连接第一副挤出机，第二侧流道连接第二副挤出机；并在第一副挤出机内通入包含有发泡剂的第一树脂，在第二副挤出机通入能与所述第一树脂相容的第二树脂；d、通过第一副挤出机将第一树脂经第一侧流道注入到模具的发泡腔内，于发泡腔内使所述第一树脂从所述支撑芯的第一表面的孔道口子流入，从所述支撑芯的与所述第一表面对应的第二表面的孔道口子流出；同时，通过第二副挤出机将第二树脂经与所述第一侧流道相对设置的第二侧流道注入到模具的发泡腔内，使第二树脂与从所述第二表面的孔道口子流出的第一树脂汇合形成混合树脂，然后将所述支撑芯11从模具挤出，制得所述的硬质支撑体1；e、在所述的第一结合表层13的表面设置硬质壳层3；f、在所述的硬质壳层3的表面设置形成所述板材使用面的覆盖层2。
56.本实施例中，制备所述支撑芯的模具同实施例一。