專利名稱：制造板的裝置和方法以及由此制造的板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及利用廢纖維來制造板的裝置和方法以及由此而制造的板，更具體地涉及一種以低成本制造板地裝置和方法，不必對原材料即廢纖維進行分選，也不必利用在廢合成纖維的軟化點和融化點之間的差別來添加熱融粘結(jié)劑，所制造的板具有建筑用板所需的抗拉強度、抗彎強度及密度。
在現(xiàn)有技術(shù)中，這種主要用作建筑板材的板是通過將廢合成纖維粉狀物和碎屑混合在一起而不分選、將它們完全融化并將其噴出而從一對輥子間經(jīng)過。
但是這種方法使合成纖維過度融化及液化到不可能形成板的程度，而且如果纖維沒有過度融化，所獲得的板不分開地混合入融化的和未融化的纖維內(nèi)，這樣，板的表面就不平了，而產(chǎn)品的質(zhì)量就下降了。
為了解決上述問題，另一種傳統(tǒng)的方法建議了分選相同融化的廢纖維、然后將其在各自融化溫度下加熱并以這種方式堆疊所獲得的幾層的步驟，或者將一層植物粗麻布插入或堆疊在廢合成纖維之間。
然而，由于這種方法融化具有低融化溫度的廢合成纖維，形成一低融化層，然后將一由具有高融化溫度的廢合成纖維形成的高融化層堆疊在低融化層上，以形成層板，層板不會在各層之間成為完全的融化粘合，從而其間可以很容易地分離開。
另一種建議是將低融化層堆在兩個高融化層之間。在此建議中，由于內(nèi)外層之間融化溫度不同而產(chǎn)生的不完全的融化粘合，也會發(fā)生各層的分離。
幾種采用輕塑料制造建筑用板的技術(shù)揭示于美國專利Nos.3,305,991、3,515,131、4,226,067和5,102,027中。但這些技術(shù)是通過在一個模子中澆鑄融化的合成樹脂來制造，這樣加工處理不容易，制造及加工處理的成本高。
在上述傳統(tǒng)方法中，分選成具有相同融化溫度的廢纖維組的工藝過程降低了生產(chǎn)率，而且需要添加另外的熱融物以防止板裂開及各層間分離。
而且，由于這種方法獲得的板是用處于完全融化狀態(tài)的廢纖維或合成樹脂形成的，板不能保證均勻的密度、抗拉強度及抗彎強度，而這些在進行釘或鋸的加工處理時是需要的。
順便指出，傳統(tǒng)的加熱/加壓輥子被供以來自鍋爐的熱水或油而在保持一給定溫度下將廢纖維的融化物制成板，但是，由于輥子的進口和出口之間的溫度差異很大，從輥子經(jīng)過的板是彎曲的。
本發(fā)明人繼續(xù)對纖維和板進行研究并觀察到各種化學纖維的融化溫度范圍寬達如附表1中所示的120℃至300℃，而諸如棉、羊毛、絲及麻布之類的天然纖維不會融化但會降解。在這種情況下，考慮到在根據(jù)廢纖維材料進行分選時制造板的工藝在商業(yè)上不實用，以及板內(nèi)纖維性材料必須留下一部分以便容易加工板，比如建筑用板，就完成了本發(fā)明。
表1纖維融化特性比較
本發(fā)明的一個目的是提供一種以低成本制造板的裝置和方法，不對原材料即廢纖維進行分選，不利用廢合成纖維的軟化點和融化點之間的差別加入熱融粘合劑，制成的板具有建筑用板所需的抗拉強度、抗彎強度及密度。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種板，其中的纖維性材料部分地留下，以便容易地加工處理該板。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的一種制造板的方法包括以下步驟以一預定尺寸切割廢纖維并錘磨切好的纖維以將纖維從交織狀態(tài)轉(zhuǎn)變到棉花狀態(tài)；將棉花狀態(tài)的纖維喂入到一混合/擠出機，該混合/擠出機被設(shè)定在廢纖維的最高融化溫度和最小融化溫度之間，這樣，具有中間溫度之下的融化溫度的棉花狀態(tài)的纖維可以被融化并與具有中間溫度之上的融化溫度的不融化纖維相混合，并以板的形式擠出融化纖維和不融化纖維的混合物；在均勻設(shè)定的200-300℃的溫度下對擠出的混合物進行的熱輥壓，以具有所需的厚度；以及在表面加工處理后使輥壓后的混合物硬化。
同時，在擠出混合物后，本發(fā)明還包括涂上涂料以對擠出的混合物上色的步驟。
表面加工處理步驟包括由多個設(shè)定在200-300℃溫度下的多個小輥子來降低輥壓的混合物粗糙度的步驟；以及將輥壓混合物的扭曲形態(tài)變直的整平步驟。
擠出機的設(shè)定溫度設(shè)定在180-200℃之間，而擠出機的擠出壓力設(shè)定在130-170h.p.之間。
根據(jù)本發(fā)明的另一個特征，制造板的裝置包括一以一預定尺寸切割廢纖維的旋轉(zhuǎn)切具；一從切好的纖維中揀選金屬材料的裝置；一用來將切好的纖維從交織狀態(tài)變成棉花狀態(tài)的錘磨機；一混合棉花狀態(tài)的纖維的裝置，它設(shè)定于廢纖維的最高融化溫度和最低融化溫度之間的一中間溫度下，這樣，其融化溫度在中間溫度之下的棉花狀態(tài)的纖維可以融化并與其融化溫度在中間溫度之上的不融化纖維相混合，并以板的形式擠出融化的和不融化的纖維的混合物；一均勻設(shè)定在200-300℃溫度下以對擠出的混合物進行熱輥壓以獲得所需厚度的輥子；對輥壓的混合物的表面狀態(tài)進行加工處理的后處理裝置；以及一以一預定尺寸將已輥壓混合物切成板的切具。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，擠出機的溫度設(shè)定于180-200℃的范圍內(nèi)，此溫度范圍可立刻融化具有最低融化點的化學纖維，以使融化點低于一預定溫度的化學纖維液化，產(chǎn)生其自身的熱融物，而廢纖維的粉狀混合物經(jīng)過130-170馬力的擠出螺桿并被混合，就大致上確定了板的抗彎強度及密度。
當以板的形式從擠出機擠出時，板的表面被涂上涂料以對色調(diào)進行加工處理。接著，當板通過多個相對于全體輥子具有200-300℃的均勻溫度分布的主加熱/加壓輥子時，再次控制了板的厚度、強度和密度。然后，當板通過多個小輥子時，板表面的粗糙度及最終強度受到控制，而當通過相互交叉的多個輥子時，板的彎曲狀態(tài)被弄直。最后，在由冷卻而硬化后，板由切具切割成所制造產(chǎn)品的給定盡寸。
因此，本發(fā)明的工藝方法不包括分選成具有相同融化點的廢纖維組的步驟，使利用具有較低融點的化學纖維作為熱融物，因此不需要對擠出機添加另外的熱融物。板可以以低成本制造，板的一部分在塑化狀態(tài)下融化，板的另一部分保留在纖維狀態(tài)下。特別地，由于板的表面在熱輥壓期間是塑化的，板具有適于加工處理的抗拉強度和抗彎強度，所生產(chǎn)的產(chǎn)品具有均勻的質(zhì)量，它不存在孔洞、彎曲或裂縫。
本發(fā)明的其他特征和目的將從以下結(jié)合附圖的描述中看得很清楚。


圖1A和圖1B是本發(fā)明利用廢纖維制造板的裝置實施例的前視圖1C和1D是本發(fā)明利用廢纖維制造板的裝置的實施例的平面圖2是圖1中的加熱/加壓主輥子的縱剖視圖。
圖1A-1D顯示了本發(fā)明利用廢纖維制造板的裝置的一較佳實施例。
如圖1A-1D中所示，本裝置的各種設(shè)備布置成一條直線，這樣，原材料即廢纖維1從“進入”側(cè)進入，從“出口”側(cè)獲得成為產(chǎn)品的板。
在該裝置的第一階段，設(shè)置了長約5米的用來傳送廢物料1的傳送帶3，在傳送帶3的下一階段，連接有一旋轉(zhuǎn)切具5以將新攜帶的纖維1以8-10厘米的尺寸進行切割。
然后，由風箱8沿垂向管子9吹送的風使粉狀廢纖維1飄動，從管子9的向上方向由一旋流器10吸入，并通過一漏斗11存放在高度比如為8米的貯存罐7內(nèi)。在這種情況下，在通過管子9傳送時，金屬拉鏈和鈕扣等因質(zhì)量不同而被分揀出。
存放在貯存罐7內(nèi)的粉狀廢物料由位于貯存罐7下面的傳送帶13供給至錘磨機15。廢纖維由錘磨機15以棉花或紗線的形式排出，棉花形式的廢纖維由位于管子17和貯存罐19之間的旋流器21通過管子17吸入，且傳送至貯存罐19。
在旋流器10及21上通過各自管子31及33連接有兩個用于集塵的集塵器27及29。圖1C所示的實施例揭示了用于廢纖維的三條預處理線，但也可以只有一條預處理線，一直到貯存罐19。
然后，棉花形式的廢纖維被填入垂向安裝的混合器23內(nèi)，纖維在其內(nèi)由一螺桿25混合，同時，一部分填入的纖維由設(shè)定于180-200℃溫度下的內(nèi)部熱量所融化，這樣，融化的纖維就起到熱融粘合劑的作用。
不融化的纖維和融化的纖維的混合物喂入一水平安裝且設(shè)定于180-200℃溫度的擠出機35，混合物在其內(nèi)由一擠出螺桿37完全混合，并在130-170馬力的擠出壓力下以板的形式通過一寬度與板寬度相對應的輸出嘴39擠出，如圖1C所示。擠出的板的強度和密度主要由擠出壓力決定。
然后，擠出的板由從層壓機41供給的涂料涂覆，這樣板的表面就上色了。
接著，當涂有涂料的板經(jīng)過三組大型的主加熱/加壓輥子43(沿主輥子的縱向均勻設(shè)定于200-300℃的溫度下)時，再次自動控制了板的厚度、強度和密度。
如圖2所示，每個輥子43的入口連接至一鍋爐45，從鍋爐45供給諸如熱水或油之類的傳熱介質(zhì)，然后從出口49返回到鍋爐45。
在主輥子43中，一連接至入口47的供給管子51向上延伸至里面中部，其頭部通過一分成前、中及后側(cè)的三路分路管53連接至一由內(nèi)管55分開的外室57。外室57也由多個等間距布置在分路管53相對側(cè)的排出嘴59與一連接于出口49的內(nèi)室61相連。
因此，由于熱介質(zhì)從內(nèi)室61中部供給至外室57的前、中及后部，輥子的進口47和出口49保持均勻而沒有溫差。
輥子的這個溫度特點使主輥子可以生產(chǎn)沒有彎曲、扭曲和裂縫的均勻質(zhì)量的好板。此時，通過主輥子43的高溫和高壓將板的表面加熱到高于板內(nèi)部的溫度，這樣，板的表面就比板的內(nèi)部更塑化，從而增強了表面的強度。
在具有所需厚度和強度的板由主輥子43熱輥壓后，已輥壓的板經(jīng)過多個、比如98個小的加熱輥子63以降低板表面的粗糙度，從而使其表面光滑。在這種情況下，傳熱介質(zhì)施加到小的加熱輥子63上，以設(shè)定于約200-300℃的溫度。
在輥子63上方安裝了一個集塵罩65，它與上述集塵器相聯(lián)通，以收集從制成的板釋放出的各種氣體和塵埃。
在小輥子63的下一階段安裝了多個相互交叉的整平輥子67，用來將所形成的板的彎曲狀態(tài)弄直。同時，將設(shè)定在約200-300℃溫度的傳熱介質(zhì)施加到每個整平輥子67上。
接著，在整平輥子67的下一階段，安裝了多個冷卻輥子71，冷卻水從水冷器69施加于輥子71上以使板形的合成樹脂硬化。冷卻輥子71也相互交叉。
下一步，通過一傳送輥73，硬化的板喂入下一階段并由一側(cè)旁切具75以一定尺寸進行切割。
如上所述，本發(fā)明的工藝方法不包括將熱融物作為附加的粘合材料加到擠出機的步驟。如果廢纖維的融化溫度之間的差別不大，可以加入比如以乙烯基乙酸酯的聚合物樹脂為主要成份的熱融型粘合劑，但如果融化溫度間的差別大到某種程度，則可通過將擠出機的溫度設(shè)定于平均溫度來從廢纖維本身產(chǎn)生熱融物。擠出機的溫度最好根據(jù)廢纖維的種類和比例、擠出壓力和填入廢纖維的通過速度而決定。
如果添加熱融物，則需要通過對擠出機加入成形劑來減小擠出的融化物的密度，這樣，形成的板就具有適用于建筑用板的適當?shù)闹亓俊?br> 因此，本發(fā)明的工藝過程不包括分選成具有相同融化點的廢纖維組，而是利用具有較低融化點的化學纖維作為熱融物，所以不需要添加另外的熱融物到擠出機?？梢栽诘统杀厩闆r下制造板，且板的一部分在塑化狀態(tài)下融化，而板的另一部分保留于纖維狀態(tài)。特別地，由于在熱輥壓期間板的表面是塑化的，板具有適于加工處理的抗拉強度和抗彎強度，生產(chǎn)的產(chǎn)品具有均勻的質(zhì)量，不會有孔洞、彎曲和縫隙。
特別地，采用本發(fā)明板的建筑用板可使用多出木板四倍的時間，其制造成本比木板低。各板的重量基本相同，且本發(fā)明的板的強度高于木板。
上面的描述僅為了解釋。很容易明白，不偏離本發(fā)明精神的各種變化對本領(lǐng)域熟練人員來說是顯而易見的。
權(quán)利要求
1.一種制造板的方法，包括以下步驟
a)以一預定尺寸切割廢纖維并將切割后的纖維錘磨以從交織狀態(tài)轉(zhuǎn)變到棉花狀態(tài)；
b)將棉花狀態(tài)的纖維喂入一混合/擠出機，該混合/擠出機設(shè)定于一在廢纖維最高融化溫度和最低融化溫度之間的中間溫度，這樣，其融化溫度低于此中間溫度的棉花狀態(tài)的纖維可以融化并與其融化溫度高于此中間溫度的不融化纖維相混合，并將融化的和不融化的纖維的混合物以板的形式擠出；
c)在均勻設(shè)定在200-300℃溫度下熱輥壓所擠出的混合物，以獲得所需的厚度；以及
d)在表面加工處理后使輥壓的混合物硬化。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在擠出混合物之后還包括涂覆涂料以對擠出混合物表面上色的步驟。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，此表面加工處理步驟
a)由多個設(shè)定于200-300℃溫度的小輥子來降低已輥壓的混合物的粗糙度；以及
b)整平步驟，將已輥壓的混合物的彎曲狀態(tài)弄直。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，擠出機的所述設(shè)定溫度設(shè)定在180-200℃之間，擠出機的擠出壓力設(shè)定在130-170hp之間。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，切好的纖維尺寸約為100平方厘米。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括利用在纖維切割之后切好的纖維之間的重量差別來除去金屬材料。
7.一種根據(jù)權(quán)利要求1采用廢纖維制造的板。
8.一種制造板的裝置，包括
一旋轉(zhuǎn)切具，用來以一預定尺寸切割廢纖維；
一從切好的纖維中揀選金屬材料的裝置；
一錘磨機，用來將切好的纖維從交織狀態(tài)轉(zhuǎn)變到棉花狀態(tài)；
一用來混合棉花狀態(tài)的纖維的裝置，它設(shè)定在廢纖維的最高融化溫度和最低融化溫度之間的一個中間溫度，這樣，其融化溫度低于此中間溫度的棉花狀態(tài)的纖維可融化并與其融化溫度高于此中間溫度的不融化纖維相混合，并以板的形式將融化的和不融化的纖維的混合物擠出；
用來熱輥壓所擠出的混合物的輥子，均勻地設(shè)定于200-300℃的溫度，以獲得所需厚度；
一后處理裝置，用來加工處理已輥壓的混合物的表面狀態(tài)；以及
一切具，用來將已輥壓的混合物以一預定尺寸切成板。
9.如權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，還包括一層壓機，用來涂覆涂料，以對抗出的混合物上色。
10.如權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，每個所述輥子包括
雙重管子，具有一內(nèi)室和一外室，將傳熱介質(zhì)排至一出口，所述內(nèi)室和外室被沿縱向和周向分開；
一三路分路管，用來從室的中間將加熱的介質(zhì)分成前、中、后側(cè)而到達外室；以及
多個噴嘴，用來將傳熱介質(zhì)從外室注入與三路分路管相對的內(nèi)室。
11.如權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，所述后處理裝置包括
多個小的加熱輥子，用來降低已輥壓的混合物的粗糙度；
整平輥子，用來將已輥壓的混合物的扭曲狀態(tài)弄直；
多個冷卻輥子，用來使已輥壓的混合物硬化。
全文摘要
一種用廢纖維制成的板、制造裝置及方法。首先，切割廢纖維，然后由錘磨機將切好的纖維從交織狀態(tài)轉(zhuǎn)變成棉花態(tài)。在一混合器和一擠出機內(nèi)，棉花狀態(tài)的纖維被混合。并以板的形式擠出。在此情形下，混合器和擠出機設(shè)定在纖維最高和最低融化溫度之間的一中間溫度。因此，融化的和不融化的纖維的混合物相混合。接著控制混合物的厚度、密度及板的表面，然后硬化并以給定尺寸切割。
文檔編號B27N3/28GK1167670SQ96106560
公開日1997年12月17日 申請日期1996年6月10日 優(yōu)先權(quán)日1996年6月10日
發(fā)明者鄭正植 申請人:鄭正植