CN106363933A - 连续纤维增强pvc建筑模板设备及其成型方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种连续纤维增强PVC建筑模板设备及其成型方法，面层的材料是连续纤维增强PVC预浸料，中间芯材层的材料是硬质PVC发泡材料，面层与中间芯材层通过热复合的方式粘合而成。本发明的方法所制备的模板具有密度小，强度高，寿命长的优点，相比其他模板应用范围广，可配框，也可单独使用，相比其他类型模板，采用PVC材料，可以降低模板的成本，中间芯材层选用PVC硬质发泡技术，既可以降低板材重量，又可以与PVC预浸料复合，无需添加胶膜以及其他材料，本发明中的所制备产品及所产生的边角料，可回收再利用，属绿色产品技术。

Description

连续纤维增强PVC建筑模板设备及其成型方法
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，特别涉及一种连续纤维增强PVC建筑模板设备及其成型方法。
背景技术
塑料模板是一种节能型和绿色环保产品，是继木模板、组合钢模板、竹木胶合模板、全钢大模板之后又一新型换代产品。近几年塑料模板在建筑工程和桥梁工程中得到了初步应用，取得了一定的效果，但并未得到建筑业的重视。推广应用塑料模板应该是“以塑代木”、“以塑代钢”，节约资源的重要措施。
目前，有不少企业开发了各种塑料模板，如硬质增强塑料模板、木塑复合模板、GMT塑料模板、楼板塑料模板和塑料大模板体系等。随着模板工程技术水平的不断提高，模板规格正向系列化和体系化发展，出现了不少适用于不同施工工程的模板体系，如组拼式大模板、液压滑动模板、液压爬升模板、台模、筒模、桥梁模板、隧道模板、悬臂模板等。
采用塑料模板应该是模板行业今后发展的主要方向，符合国家倡导的建筑业绿色施工理念，必将是建筑模板发展史的一个重要里程碑，是施工行业的一次革命。
由于塑料模板市场前景较好，以及连续纤维增强热塑性复合材料的蓬勃发展，给建筑模板的升级换代添加了新的活力。专利201110000869.2公布了一种连续纤维涂塑带材复合增加建筑模板，采用面层为连续纤维增强热塑性带中间为刨花板经双面热熔胶粘合一起，这种方法虽然可以制作，但是热熔胶膜价格较高，会使产品成本增加，且热熔胶膜与刨花板所用的热固性粘接树脂的结合强度不高，严重影响模板的寿命。专利CN201610103703.6公布了一种纤维增强建筑模板及其制备方法，采用加入连续纤维增强热塑性复合材料面层通过热复合无纺布作为中间介质层，在制作胶合板，刨花板过程中，直接将其作为面层通过无纺布层涂胶制板的方法制作建筑模板，虽然生产快速，但是其本身仍存在木质模板的硬伤，如易吸水，易虫蛀，中间芯材使用寿命短，回收难等问题。专利201210313498.8《一种建筑模板及其制备方法》公布了连续纤维增强复合材料层与短切纤维增强复合材料层通过交错铺放，通过热压成型。虽然在材质上使用了全塑的结构，但是产品密度大，仅适合配框使用，使用范围单一。专利201110258944.5《一种热塑性纤维增强建筑模板的制备方法》公布了一种面层材料为挤出改性树脂浸润玻璃布，芯材为GMT的建筑模板制作方法，板材的密度小，但是轻质GMT材料的强度低，模量小，模板应用的寿命短，且材料成本高，不利于推广。
发明内容
本发明所要解决的技术问题，是针对前述背景技术中的缺陷和不足，提供一种连续纤维增强PVC建筑模板设备及其成型方法，此种结构的建筑模板生产效率高，表面简洁，且选用材料为热塑性树脂，对人体无害，不污染环境。
本发明的技术方案是这样实现的：一种连续纤维增强PVC建筑模板设备及其成型方法，包括
步骤(1)：先将物料与助剂准确称量，然后倒入高速混合机中进行热混及冷混后排出，倒入挤出机的上料斗中；
步骤(2)：通过纱架将连续纤维铺导出，经过穿丝排，使连续纤维保持在同一平面内，接着在浮动张力辊、差动式分散辊等其他多个圆辊的作用下，将连续纤维展开到特定的面密度，然后与双螺杆挤出机挤出熔融的热塑性树脂进行涂覆，在经过W型模具型腔后，经过连续金属辊辊压冷却后，进行卷曲收卷，得到连续纤维增强PVC预浸带；
步骤(3)：将PVC预浸带通过放卷架放卷，在其上按照设计要求，铺放特定角度及层数的PVC预浸料，通过金属辊使其平整，牵引物料，使其通过烘箱后用多个金属辊进行辊压，使PVC预浸料按照设计的厚度进行压实成板，然后将辊压后的PVC预浸板进行预热，与挤出机模具中挤出的硬质PVC发泡板进行直接热复合，通过多个金属辊逐步辊压、冷却，最后进行切割、收取。
作为一优选的实施方式，连续纤维增强树脂预浸料由包含以下重量份的组分制成：
连续纤维 50～60份；
热塑性树脂、助剂 40～50份。
作为一优选的实施方式，所述连续纤维选自无机连续纤维，所述无机连续纤维选自玻璃纤维、碳纤维、硼纤维或玄武岩纤维，所述热塑性树脂选用自聚聚氯乙烯。
作为一优选的实施方式，加热方式为电加热或红外加热，步骤(1)中高速混合机混合后的排料温度为120-130℃，冷混机的排料温度为40-45℃。
作为一优选的实施方式，步骤(2)中的浮动张力辊与丝杆连接在一起，根据需要实现上升或者下降，差动式分散辊为多根圆辊焊接成一个圆辊，当连续纤维经过其表面时，其转速比正常生产的线速度慢，呈间歇式与连续纤维接触，将连续纤维均匀地打散，又不损伤连续纤维，其他圆辊为表面镀有氧化铝的多个圆辊，圆辊辊径为100-500mm，纤维展开密度为玻璃纤维800-1200g/m2，玄武岩纤维120-150g/m2，碳纤维180-240g/m2，芳纶纤维180-240g/m2，金属辊压冷却的冷却方式为自然冷却或风冷。
作为一优选的实施方式，步骤(3)中PVC预浸料的层数为1至5层，PVC预浸料铺层角度为0°/90°/0°/90°/0°，0°/0°/90°/0°/0°，0°/90°/90°/90°/0°中的一种或几种。
作为一优选的实施方式，步骤(3)中用于平整PVC预浸料的辊为表面镀有氧化铝的多个圆辊，烘箱加热温度为160℃-200℃，加热方式为电加热或红外加热中的一种，辊压压力为1-3MPa，预热温度为180℃-200℃，加热方式为电加热或红外加热中的一种。
作为一优选的实施方式，步骤(3)中用于冷却的金属辊表面经打磨处理达到镜面效果，用于冷却的金属辊中，第一个金属辊辊径大于800mm，其他金属辊辊径为500-600mm，冷却方式为自然冷却或通水冷却，辊压压力为3-7MPa。
作为一优选的实施方式，步骤(3)中PVC预浸料在建筑模板中至少为一个面。
作为一优选的实施方式，整个工艺过程中速度恒定，速度为1-8m/min。
采用了上述技术方案后，本发明的有益效果是：
1、本发明中的原料及设备，包括对预浸料及成型方法的选择，可以做到设备简单，价格低廉，工艺要求不高，连续生产，提高能效。
2、本发明所制备的模板具有密度小，强度高，寿命长的优点，相比其他模板应用范围广，可配框，也可单独使用。相比其他类型模板，采用PVC材料，可以降低模板的成本，中间芯材层选用PVC硬质发泡技术，既可以降低板材重量，又可以与PVC预浸料复合，无需添加胶膜以及其他材料。
3、本发明中的所制备产品及所产生的边角料，可回收再利用，属绿色环保产品技术。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明连续纤维增强PVC建筑模板的整体结构示意图。
图中，1-面层；2-中间芯材层。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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。
一种连续纤维增强PVC建筑模板，由面层1和中间芯材层2组成，面层1的材料是连续纤维增强PVC预浸料，中间芯材层2的材料是硬质PVC发泡材料，面层1与中间芯材层2通过热复合的方式粘合而成。
实施例1：PVC建筑模板的生产方法1
步骤(1)：准确称量各种原料及助剂后，将PVC树脂和助剂倒入高速混合机后，低速启动高速混合机。混合一段时间后，当高速混合机内温度升至120℃时，将物料排入冷混机，启动冷混机，当料温降至40℃后，由排料口出料后，倒入双螺杆挤出机的加料斗中。
步骤(2)：通过纱架将连续玻璃纤维铺导出，经过穿丝排，使连续纤维保持在同一平面内。接着在浮动张力辊，差动式分散辊等其他多个圆辊的作用下，将连续玻璃纤维展开到1000g/㎡，然后与双螺杆挤出机挤出熔融的PVC树脂进行涂覆，在经过W型模具型腔后，经过连续金属辊辊压冷却后，进行卷曲收卷，得到连续纤维增强PVC预浸料。
步骤(3)：将PVC预浸带通过放卷架放卷，在其上按照设计要求，铺放5层预浸带，预浸料铺层角度为0°/90°/0°/90°/0°，通过金属辊使其平整，牵引物料，使其通过烘箱后通过多个金属辊进行辊压，使PVC预浸料按照设计的厚度进行压实成板，然后将辊压后的PVC预浸板进行预热后，与挤出机模具中挤出的硬质PVC发泡板进行直接热复合后，通过多个金属辊逐步辊压，冷却，最后进行切割，收取。
实施例2：PVC建筑模板的生产方法2
步骤(1)：准确称量各种原料及助剂后，将PVC树脂和助剂倒入高速混合机后，低速启动高速混合机。混合一段时间后，当高速混合机内温度升至120℃时，将物料排入冷混机，启动冷混机，当料温降至40℃后，由排料口出料后，倒入双螺杆挤出机的加料斗中。
步骤(2)：通过纱架将连续玻璃纤维铺导出，经过穿丝排，使连续纤维保持在同一平面内。接着在浮动张力辊，差动式分散辊等其他多个圆辊的作用下，将连续玻璃纤维展开到1000g/㎡，然后与双螺杆挤出机挤出熔融的PVC树脂进行涂覆，在经过W型模具型腔后，经过连续金属辊辊压冷却后，进行卷曲收卷，得到连续纤维增强PVC预浸料。
步骤(3)：将PVC预浸带通过放卷架放卷，在其上按照设计要求，铺放5层预浸带，预浸料铺层角度为0°/0°/90°/0°/0°，通过金属辊使其平整，牵引物料，使其通过烘箱后通过多个金属辊进行辊压，使PVC预浸料按照设计的厚度进行压实成板，然后将辊压后的PVC预浸板进行预热后，与挤出机模具中挤出的硬质PVC发泡板进行直接热复合后，通过多个金属辊逐步辊压，冷却，最后进行切割，收取。
实施例3：PVC建筑模板的生产方法3
步骤(1)：准确称量各种原料及助剂后，将PVC树脂和助剂倒入高速混合机后，低速启动高速混合机。混合一段时间后，当高速混合机内温度升至120℃时，将物料排入冷混机，启动冷混机，当料温降至40℃后，由排料口出料后，倒入双螺杆挤出机的加料斗中。
步骤(2)：通过纱架将连续玻璃纤维铺导出，经过穿丝排，使连续纤维保持在同一平面内。接着在浮动张力辊，差动式分散辊等其他多个圆辊的作用下，将连续玻璃纤维展开到1200g/㎡，然后与双螺杆挤出机挤出熔融的PVC树脂进行涂覆，在经过W型模具型腔后，经过连续金属辊辊压冷却后，进行卷曲收卷，得到连续纤维增强PVC预浸料。
步骤(3)：将PVC预浸带通过放卷架放卷，在其上按照设计要求，铺放5层预浸带，预浸料铺层角度为0°/90°/0°/90°/0°，通过金属辊使其平整，牵引物料，使其通过烘箱后通过多个金属辊进行辊压，使PVC预浸料按照设计的厚度进行压实成板，然后将辊压后的PVC预浸板进行预热后，与挤出机模具中挤出的硬质PVC发泡板进行直接热复合后，通过多个金属辊逐步辊压，冷却，最后进行切割，收取。
实施例4：PVC建筑模板的生产方法4
步骤(1)：准确称量各种原料及助剂后，将PVC树脂和助剂倒入高速混合机后，低速启动高速混合机。混合一段时间后，当高速混合机内温度升至120℃时，将物料排入冷混机，启动冷混机，当料温降至40℃后，由排料口出料后，倒入双螺杆挤出机的加料斗中。
步骤(2)：通过纱架将连续玻璃纤维铺导出，经过穿丝排，使连续纤维保持在同一平面内。接着在浮动张力辊，差动式分散辊等其他多个圆辊的作用下，将连续玻璃纤维展开到1000g/㎡，然后与双螺杆挤出机挤出熔融的PVC树脂进行涂覆，在经过W型模具型腔后，经过连续金属辊辊压冷却后，进行卷曲收卷，得到连续纤维增强PVC预浸料。
步骤(3)：将PVC预浸带通过放卷架放卷，在其上按照设计要求，铺放3层预浸带，预浸料铺层角度为0°/90°/0°，通过金属辊使其平整，牵引物料，使其通过烘箱后通过多个金属辊进行辊压，使PVC预浸料按照设计的厚度进行压实成板，然后将辊压后的PVC预浸板进行预热后，与挤出机模具中挤出的硬质PVC发泡板进行直接热复合后，通过多个金属辊逐步辊压，冷却，最后进行切割，收取。
性能 测试方法 单位 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4
弯曲性能 GB/T 9341-2000 MPa 190 232 210 170
弯曲模量 GB/T 9341-2000 GP 7 9 7.5 6
拉伸断裂强度 GB/T 1040-2006 MPa 200 230 200 180
冲击强度 JG 149-2003 KJ/m2 145 169 151 118
从性能观察中可以看出板材中预浸带的铺放的数量越多，强度越大，预浸带的铺层，决定板材的性能，由此可见可以依据其性能和实际应用环境，来体现经济利益的最大效益。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.连续纤维增强PVC建筑模板设备及其成型方法，其特征在于，包括：
步骤(1)：先将物料与助剂准确称量，然后倒入高速混合机中进行热混及冷混后排出，倒入挤出机的上料斗中；
步骤(2)：通过纱架将连续纤维铺导出，经过穿丝排，使连续纤维保持在同一平面内，接着在浮动张力辊、差动式分散辊等其他多个圆辊的作用下，将连续纤维展开到特定的面密度，然后与双螺杆挤出机挤出熔融的热塑性树脂进行涂覆，在经过W型模具型腔后，经过连续金属辊辊压冷却后，进行卷曲收卷，得到连续纤维增强PVC预浸带；
步骤(3)：将PVC预浸带通过放卷架放卷，在其上按照设计要求，铺放特定角度及层数的PVC预浸料，通过金属辊使其平整，牵引物料，使其通过烘箱后用多个金属辊进行辊压，使PVC预浸料按照设计的厚度进行压实成板，然后将辊压后的PVC预浸板进行预热，与挤出机模具中挤出的硬质PVC发泡板进行直接热复合，通过多个金属辊逐步辊压、冷却，最后进行切割、收取。
2.如权利要求1所述的连续纤维增强PVC建筑模板设备及其成型方法，其特征在于，连续纤维增强树脂预浸料由包含以下重量份的组分制成：
连续纤维 50～60份；
热塑性树脂、助剂 40～50份。
3.如权利要求2所述的连续纤维增强PVC建筑模板设备及其成型方法，其特征在于：所述连续纤维选自无机连续纤维，所述无机连续纤维选自玻璃纤维、碳纤维、硼纤维或玄武岩纤维，所述热塑性树脂选用自聚聚氯乙烯。
4.如权利要求1所述的连续纤维增强PVC建筑模板设备及其成型方法，其特征在于：加热方式为电加热或红外加热，步骤(1)中高速混合机混合后的排料温度为120-130℃，冷混机的排料温度为40-45℃。
5.如权利要求1所述的连续纤维增强PVC建筑模板设备及其成型方法，其特征在于：步骤(2)中的浮动张力辊与丝杆连接在一起，根据需要实现上升或者下降，差动式分散辊为多根圆辊焊接成一个圆辊，当连续纤维经过其表面时，其转速比正常生产的线速度慢，呈间歇式与连续纤维接触，将连续纤维均匀地打散，又不损伤连续纤维，其他圆辊为表面镀有氧化铝的多个圆辊，圆辊辊径为100-500mm，纤维展开密度为玻璃纤维800-1200g/m2，玄武岩纤维120-150g/m2，碳纤维180-240g/m2，芳纶纤维180-240g/m2，金属辊压冷却的冷却方式为自然冷却或风冷。
6.如权利要求1所述的连续纤维增强PVC建筑模板设备及其成型方法，其特征在于：步骤(3)中PVC预浸料的层数为1至5层，PVC预浸料铺层角度为0°/90°/0°/90°/0°，0°/0°/90°/0°/0°，0°/90°/90°/90°/0°中的一种或几种。
7.如权利要求1所述的连续纤维增强PVC建筑模板设备及其成型方法，其特征在于：步骤(3)中用于平整PVC预浸料的辊为表面镀有氧化铝的多个圆辊，烘箱加热温度为160℃-200℃，加热方式为电加热或红外加热中的一种，辊压压力为1-3MPa，预热温度为180℃-200℃，加热方式为电加热或红外加热中的一种。
8.如权利要求1所述的连续纤维增强PVC建筑模板设备及其成型方法，其特征在于：步骤(3)中用于冷却的金属辊表面经打磨处理达到镜面效果，用于冷却的金属辊中，第一个金属辊辊径大于800mm，其他金属辊辊径为500-600mm，冷却方式为自然冷却或通水冷却，辊压压力为3-7MPa。
9.如权利要求1所述的连续纤维增强PVC建筑模板设备及其成型方法，其特征在于：步骤(3)中PVC预浸料在建筑模板中至少为一个面。
10.如权利要求1所述的连续纤维增强PVC建筑模板设备及其成型方法，其特征在于：整个工艺过程中速度恒定，速度为1-8m/min。
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