專利名稱：利用離聚物面料的木塑復(fù)合物及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及制造擠出木塑復(fù)合物的系統(tǒng)和方法，更具體地，涉及利用離聚物面料制造擠出木塑復(fù)合物的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在過去的25年中，新型材料已經(jīng)進(jìn)入塑料產(chǎn)品市場。通常作為木塑復(fù)合物(WPC)、 纖維-塑料復(fù)合物、或塑料復(fù)合物(PC)提及的新材料已經(jīng)被建筑產(chǎn)品市場接納，應(yīng)用于例如戶外裝飾和欄桿、墻板、屋頂和各種其它產(chǎn)品。木塑復(fù)合物的市場已經(jīng)壯大，木塑復(fù)合物目前用于汽車應(yīng)用以及經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的建筑產(chǎn)品部門中。木塑復(fù)合物是木材、或其它天然纖維和熱塑性材料的共混產(chǎn)品。該產(chǎn)品可以用傳統(tǒng)的塑料工藝?yán)鐢D出或注塑成型生產(chǎn)。例如，許多建筑產(chǎn)品采用類似于傳統(tǒng)塑料工藝的擠出加工來生產(chǎn)。木材和塑料材料在擠出過程前或擠出過程中共混。在建筑產(chǎn)品市場中， 木塑復(fù)合物通常與木材競爭。目前WPC材料是最常見的木材或天然纖維與聚乙烯、聚丙烯或聚氯乙烯(PVC)的化合物。但是，目前可用的WPC有某些缺陷。例如，如果復(fù)合物含有過高或過低的塑料對(duì)木材的比率，成品可能不具有預(yù)期的視覺外觀或結(jié)構(gòu)性能特點(diǎn)。這種產(chǎn)品在市場上是較為不理想的。另外，由于熱塑性材料和用于制造的其它添加劑成本高，制備 WPC可能是昂貴的。諷刺的是，許多消費(fèi)者希望WPC看起來與木材類似，但也希望WPC表現(xiàn)為強(qiáng)大的塑料化合物。為了提高性能，生產(chǎn)商通常在WPC配方中加入U(xiǎn)V穩(wěn)定劑、抗氧劑、殺菌劑、顏料、 阻燃劑、或其它添加劑。但是，這些添加劑可能增加產(chǎn)品的制造成本，即使某些添加劑只在產(chǎn)品上有限位置有值得關(guān)注的好處(例如，在UV穩(wěn)定劑的情況下，只對(duì)暴露在陽光下的產(chǎn)品外部有好處)。為了降低加入產(chǎn)品中的添加劑的用量，通常使用面料包覆。一般而言，面料與芯材料共擠出在芯擠出材料上形成聚合物薄層?？梢栽诿媪现屑尤敫鞣N添加劑，從而降低了每線英尺產(chǎn)品中添加劑的總量。但是，這些面料可能從基礎(chǔ)WPC上脫落，可能破裂或其它方式的失效，導(dǎo)致外觀難看、性能受損以及消費(fèi)者不滿意。對(duì)于某些面料，為了提高粘合性，通常在芯材料和面料之間放置分離的束縛層，但是該束縛層可能存在許多問題。例如，隨著時(shí)間的推移，由所述束縛層形成的結(jié)合可能從面料和芯材料之一或兩者上分離，導(dǎo)致產(chǎn)品失效。這可能發(fā)生，因?yàn)橛捎诓牧闲阅艿牟煌?面料和芯材料可能以不同的比率膨脹和收縮，其可能導(dǎo)致結(jié)合失效。另外，水、冰或安裝環(huán)境條件相關(guān)的其它有害物仍然可以穿透面料層，例如，通過分離的面料部分的邊緣空隙。此外，利用分離的束縛層的面料產(chǎn)品的制造成本往往很高，因?yàn)樗鍪`層必須應(yīng)用到成品面料和芯材料。

發(fā)明內(nèi)容
在一個(gè)方面，本發(fā)明涉及一種適用作建筑材料的擠出復(fù)合物，所述擠出復(fù)合物包括具有以基本上均勻混合物形式存在的基礎(chǔ)聚合物和天然纖維的芯以及具有離聚物的面料。在一個(gè)實(shí)施方案中，所述基礎(chǔ)聚合物選自由聚丙烯、聚乙烯、HDPE、MDPE、LDPE、LLDPE、及其組合組成的組。在另一個(gè)實(shí)施方案中，所述天然纖維選自由木屑、木粉、薄木片、鋸木屑、 亞麻、黃麻、大麻、洋麻、稻殼、蕉麻、及其組合組成的組。在又一個(gè)實(shí)施方案中，所述面料進(jìn)一步包括面料聚合物，其中所述離聚物和所述面料聚合物是基本上均勻混合物。在另外又一個(gè)實(shí)施方案中，所述基礎(chǔ)聚合物是第一聚合物，同時(shí)所述面料聚合物也是第一聚合物，其可以是HDPE。在上述方面的另一實(shí)施方案中，所述面料進(jìn)一步包括添加劑。在一個(gè)實(shí)施方案中， 其中所述添加劑包括著色劑、UV穩(wěn)定劑、抗氧劑、殺菌劑和阻燃劑中的至少一種。在另一個(gè)實(shí)施方案中，所述著色劑是雜色著色劑。在又一個(gè)實(shí)施方案中，所述芯包括約1重量％至約 100重量％的基礎(chǔ)聚合物。在另外又一個(gè)實(shí)施方案中，所述芯包括約46重量％的基礎(chǔ)聚合物。在上述方面的另一個(gè)實(shí)施方案中，所述面料包括約1重量％至約100重量％的離聚物、約20重量％至約80重量％的離聚物、或約27. 5重量％的離聚物。在另一個(gè)實(shí)施方案中，所述面料包括約0重量％至約99重量％的面料聚合物、約20重量％至約80重量％ 的面料聚合物、或約72. 5重量％的面料聚合物。在又一個(gè)實(shí)施方案中，所述面料的厚度為約0. 012英寸至0. 040英寸、或約0. 015英寸至約0. 020英寸。在另外又一個(gè)實(shí)施方案中， 所述面料通過共擠出與所述芯的至少一側(cè)直接結(jié)合。在另一個(gè)方面，本發(fā)明涉及一種適用作建筑材料的擠出復(fù)合物的制造方法，所述方法包括以下步驟提供基礎(chǔ)共聚物，提供天然纖維，混合并加熱所述基礎(chǔ)共聚物和天然纖維以生產(chǎn)包括基本上均勻熔融共混物的基礎(chǔ)混合物，提供離聚物，以及通過模具共擠出離聚物到至少部分基礎(chǔ)混合物上以形成型材。在一個(gè)實(shí)施方案中，所述方法進(jìn)一步包括提供面料聚合物以及混合并加熱所述離聚物和面料聚合物以生產(chǎn)具有基本上均勻熔融共混物的面料混合物的步驟。在另一個(gè)實(shí)施方案中，所述基礎(chǔ)聚合物是第一聚合物，所述面料聚合物是該第一聚合物，其可以選自由聚丙烯、聚乙烯、HDPE, MDPE, LDPE, LLDPE、及其組合組成的組。在一個(gè)實(shí)施方案中，所述第一聚合物是HDPE。在又一個(gè)實(shí)施方案中，所述方法進(jìn)一步包括提供添加劑以及混合并加熱所述離聚物、面料聚合物和添加劑生產(chǎn)具有基本上均勻熔融共混物的面料混合物的步驟。在另外又一個(gè)實(shí)施方案中，所述添加劑是著色劑、UV穩(wěn)定劑、抗氧劑、殺菌劑和阻燃劑中的至少一種。在另一個(gè)實(shí)施方案中，所述方法進(jìn)一步包括冷卻所述型材的步驟，其可以包括將所述型材通過一種液體，該液體可以是水和冷卻劑中的至少一種。此處，除非另有說明，當(dāng)描述特定應(yīng)用、工藝或?qū)嵤┓桨笗r(shí)一種材料的使用不是將所述應(yīng)用、工藝或?qū)嵤┓桨赶薅ǖ皆撎囟ǖ囊阎牧?。根?jù)此處所述的教導(dǎo)，所述材料可以互換使用。此外，除非另有說明，術(shù)語WPC、PC、纖維-塑料復(fù)合物、以及其變種可以互換使用。附圖簡要說明
當(dāng)結(jié)合附圖閱讀時(shí)，從下列各實(shí)施方案的描述中將更全面地理解本發(fā)明的其它特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)、以及本發(fā)明本身，其中

圖1是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案制備的面料包覆的纖維-塑料復(fù)合擠出物的立體圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案形成面料包覆的纖維-塑料復(fù)合擠出物的系統(tǒng)的立體圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施方案形成面料包覆的纖維-塑料復(fù)合擠出物的系統(tǒng)的橫截面示意圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施方案形成面料包覆的纖維-塑料復(fù)合擠出物的生產(chǎn)線的示意圖；圖5是用在根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施方案形成面料包覆的纖維-塑料復(fù)合擠出物的系統(tǒng)中的共旋轉(zhuǎn)雙螺桿擠出機(jī)的側(cè)視圖；圖6是用在根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施方案形成面料包覆的纖維-塑料復(fù)合擠出物的系統(tǒng)中的Y形塊適配器和擠出模具組件的立體圖；圖7A描繪了用在根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施方案形成面料包覆的纖維_塑料復(fù)合擠出物的系統(tǒng)中的共擠出模具組件的側(cè)面剖視圖和前視圖；圖7B描繪了圖7A中共擠出模具組件的板的入口圖、側(cè)面剖視圖和出口圖；圖7C描繪了圖7A中共擠出模具組件的局部放大的側(cè)面剖視圖；以及圖8描繪了面料包覆的離聚物/聚合物配方與粘合強(qiáng)度的關(guān)系。
具體實(shí)施例方式圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明的面料包覆的擠出的纖維_塑料復(fù)合物10的一種實(shí)施方案。所述擠出的木塑復(fù)合物(WPC) 10—般包括由包括一種或多種基礎(chǔ)聚合物和天然纖維的混合物形成的三維復(fù)合體或芯12。所述基礎(chǔ)聚合物可以包括聚丙烯、聚乙烯、HDPE, MDPE, 聚丙烯、LDPE、LLDPE、PVC、類似材料、及其組合。所述天然纖維或填充材料有助于給擠出的芯12提供天然木材產(chǎn)品的外觀和感覺。天然纖維的類型，例如木材填料或類似材料，包括木屑、木粉、薄木片、鋸木屑、亞麻、黃麻、蕉麻、大麻、洋麻、稻殼、類似材料、及其組合。這種填料的使用可以降低芯12的重量和成本。另外，所述芯12可以包括添加劑，例如著色劑、 潤滑劑、阻燃劑、防霉劑、相容劑、偶聯(lián)劑、殺菌劑、UV穩(wěn)定劑、抗氧劑、其它材料、及其組合。在一個(gè)實(shí)施方案中，所述芯12至少在一側(cè)用包括離聚物和面料聚合物的面料14 涂覆。在一個(gè)實(shí)施方案中，在具有HDPE基礎(chǔ)聚合物的芯上的HDPE和離聚物的面料已經(jīng)顯示出令人滿意的結(jié)果。所述基礎(chǔ)聚合物的一個(gè)目的是促進(jìn)所述離聚物和所述含有相同聚合物的擠出WPClO之間的粘結(jié)。由于聚合物例如聚乙烯在特定條件下會(huì)迅速風(fēng)化，離聚物的加入也可能改善外部風(fēng)化性能。通常情況下，單獨(dú)的離聚物對(duì)底層復(fù)合芯12表現(xiàn)出有限的粘合性。所述離聚物是能改善未涂覆擠出WPC表面性能的保護(hù)組分。大量控制性試驗(yàn)表明， 所述擠出WPC 10表面上的離子化合物增強(qiáng)了抗劃傷性、抗褪色性和抗污染性。所述離聚物 /聚合物面料也降低了極高和極低溫度下水對(duì)所述WPC 10的損傷。因此，通常希望在WPC 的所有面上提供面料。但是，WPC不需要用面料完全包圍來獲得與其相關(guān)的優(yōu)點(diǎn)。在一些實(shí)施方案中，可能希望將面料共擠出到芯型材的部分表面上，例如，只在那些環(huán)境暴露最嚴(yán)重的表面上(例如朝上的水平表面和可選的擠出面板的垂直邊緣)。如上所述，在某些實(shí)施方案中，所述面料聚合物與芯12中采用的基礎(chǔ)聚合物基本相同或相同。例如，面料聚合物和基礎(chǔ)聚合物都可以是聚乙烯。或者，可以將聚乙烯面料聚合物和聚丙烯基礎(chǔ)聚合物結(jié)合使用。也可以考慮聚丙烯面料聚合物和聚乙烯基礎(chǔ)聚合物的結(jié)合使用以及其它不同聚合物的組合。這有助于確保所述芯12與面料14之間的粘合性。 此外，所述面料14可以包括天然纖維和添加劑，例如上面列出的與芯12相關(guān)的那些。與直接將天然纖維和添加劑加入其中的復(fù)合物相比，通過將添加劑加入面料14而不是芯12的方式，可以明顯降低每線英尺擠出復(fù)合物中添加劑的總量。在某些實(shí)施方式中，本發(fā)明包括形成具有共擠出的離聚物/聚合物面料的塑料復(fù)合擠出物的系統(tǒng)和方法。如圖2和3所示，擠出系統(tǒng)100包括至少四個(gè)主站分配基礎(chǔ)聚合物(例如，粉末和/或顆粒形式)和其它添加劑的供料站或主要喂料器150 ；用來接收基礎(chǔ)聚合物的共旋轉(zhuǎn)雙螺桿擠出機(jī)102 ；分配到擠出機(jī)102中與基礎(chǔ)聚合物混合的其它材料 (例如，填充材料如木材或天然纖維、添加劑如著色劑等)的二次側(cè)喂料器160 ；以及形成復(fù)合擠出物的具有預(yù)定配置的擠出模具140。圖4，在下面更詳細(xì)地描述，描述了圖2和3的擠出系統(tǒng)100，具有兩個(gè)共擠出站和制造成品面料包覆的WPC相關(guān)的下游組件。在圖2描述的擠出系統(tǒng)100中，擠出機(jī)102包括擠出筒120和一對(duì)共旋轉(zhuǎn)擠出螺桿 110、112。所述擠出筒120定義出一個(gè)內(nèi)部腔122(圖5)，材料(例如，基礎(chǔ)聚合物、填充材料、添加劑等)在該內(nèi)部腔中混合、加熱和輸送。所述擠出筒120是包括大量離散筒節(jié)128 的組件。所述筒節(jié)128順序排列一起形成內(nèi)部腔122，其作為供料站150和擠出模具140 之間的流動(dòng)通道(即用于輸送各種材料)。擠出螺桿110、112每個(gè)包含大量離散的螺桿段 116，其密封在內(nèi)部腔122中并從上游進(jìn)料區(qū)130延伸到擠出模具140。所述螺桿段116是可拆卸、可更換和可互換的，螺桿螺紋可以被設(shè)計(jì)為當(dāng)材料沿著擠出筒120的內(nèi)部腔122通過所述擠出機(jī)時(shí)完成所需的進(jìn)料、輸送、揉捏和混合工序。所述擠出螺桿110、112在平行位置上排列并且相對(duì)于彼此共旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。擠出螺桿 110,112的共旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)混合材料，例如基礎(chǔ)聚合物、木纖維、添加劑等，并通過擠出筒120輸送這些材料。所述擠出筒120和擠出螺桿110、112可以由市售零件制成。該工藝也可以采用螺桿相對(duì)于彼此反向旋轉(zhuǎn)的相似類型的雙螺桿擠出機(jī)。在反向旋轉(zhuǎn)的設(shè)計(jì)中，所述工藝與上述共旋轉(zhuǎn)配置不同，混合和分散往往是更不劇烈的。因此，更依賴于熱量的加入，而不是剪切混合，以在通過擠出模具140之前完成所有成分的復(fù)合。如圖2和3所示，所述擠出系統(tǒng)100包括至少四個(gè)主站供料站150 ；共旋轉(zhuǎn)雙螺桿擠出機(jī)102 ；第二側(cè)喂料器160 ；以及擠出模具140。所述供料站150可以包括單個(gè)和/或兩個(gè)螺桿(即雙螺桿)失重式喂料器用于將固體材料，通常是纖維、粉末和/或顆粒形式， 通入擠出機(jī)102的進(jìn)料區(qū)130。典型的商業(yè)規(guī)模系統(tǒng)可以采用最大進(jìn)料率在約50磅/小時(shí)和2000磅/小時(shí)之間的一個(gè)或多個(gè)失重式喂料器。所述喂料器也可以在所述工藝最初啟動(dòng)時(shí)直接將材料輸送到擠出機(jī)中。仍然參照?qǐng)D2和3，所述雙螺桿擠出機(jī)102包括擠出筒120和一對(duì)共旋轉(zhuǎn)螺桿110、 112。所述擠出筒120是形成基本連續(xù)的筒的離散筒節(jié)128的組合。當(dāng)與反旋轉(zhuǎn)擠出機(jī)相比時(shí)，這樣的排列提供了靈活性，可以移動(dòng)、移除、和/或更換單個(gè)筒節(jié)128以提供不同的筒結(jié)構(gòu)，例如顧及不同的供料(例如進(jìn)料點(diǎn))、真空、或注射位置。另外，所述分節(jié)的筒結(jié)構(gòu)為進(jìn)入擠出機(jī)102的多個(gè)進(jìn)料點(diǎn)(例如，如示出的在132a、132b)之間的選擇提供了靈活性。例如可以使用一個(gè)以上進(jìn)料點(diǎn)來獲得在復(fù)合成分、產(chǎn)品性能和外觀方面更復(fù)雜的擠出產(chǎn)品。 每一筒節(jié)128定義出一個(gè)筒孔，組裝后，沿著擠出筒120的長度方向(即從進(jìn)料區(qū)130向擠出模具140延伸)形成基本上連續(xù)的內(nèi)部腔122。每一筒節(jié)128包括電加熱元件，例如加熱筒殼和用于逆流液體冷卻的冷卻孔，兩者一起對(duì)溫度進(jìn)行可優(yōu)化動(dòng)態(tài)調(diào)整和控制。單個(gè)筒節(jié)128選自開放筒(即具有用于喂料區(qū)的進(jìn)料口)、具有嵌入件(用于脫氣、計(jì)量或注射區(qū))的開放筒、封閉筒和/或用于結(jié)合了喂料(例如，纖維或添加劑的側(cè)向喂料)和排氣功能的組合筒，每一個(gè)的長度在大約4英寸至20英寸之間。如圖3所示，擠出筒120包括兩個(gè)開放筒節(jié)128a、128b，其分別與第一喂料器150和第二側(cè)喂料器160成流體連通。在相鄰的筒節(jié)128之間的結(jié)合部形成堵漏密封。如圖2所示，相鄰?fù)补?jié)128可以與栓結(jié)法蘭127連接，或者，可選地，與C形夾鉗筒連接器連接。參考圖2，就分散和分布熔融擠出物基質(zhì)內(nèi)的添加物和其它材料的能力而言，共旋轉(zhuǎn)擠出螺桿110、112提供相對(duì)有效的擠出機(jī)類型。如圖所示，每個(gè)擠出螺桿110、112包含分段的螺桿排列，其中每個(gè)擠出螺桿110、112包括一系列適合于軸117的離散的元件或階梯角度(即螺桿段116)。齒狀物或齒條124(見圖5)使得單個(gè)段116固定在軸117上。合適的螺桿段可購自黎巴嫩的俄勒R州的ENTEK制造公司。單個(gè)螺桿段116每個(gè)是可拆卸和可更換的，并且可以選擇不同的螺桿配置，從而允許針對(duì)具體應(yīng)用和/或工藝要求的多種螺桿配置的排列。在各種類型的螺桿段配置中，單個(gè)段可以選自輸送元件、混合元件、捏合元件和/ 或特殊元件。以各種長度、螺距和傾伏向設(shè)計(jì)混合元件和捏合元件。采用幾個(gè)相同或不同寬度且彼此間距相等的分段組成捏合塊。排列捏合、混合、輸送和其它段的順序以控制剪切、 熔融的程度和能量的添加。另外，這種混合工藝提供了基礎(chǔ)聚合物和其它添加劑的均勻熔體和可控分散-分布。分段螺桿110、112允許螺桿配置的修改，例如修改工藝參數(shù)、改變物理性能和/或擠出產(chǎn)品的表面外觀。通常，螺桿段的整個(gè)直徑保持不變；然而，步級(jí)的形狀 (例如步級(jí)間的螺距和距離)可以改變?？梢耘帕新輻U段116以便擠出機(jī)102的約前半部分提供比較高的剪切和捏合(即基礎(chǔ)材料和任意添加劑的分散混合)以及擠出機(jī)102的約后半部分提供比較低的剪切(即復(fù)合材料和著色劑或其它添加劑的分布混合)?？梢允褂眠@種排列抑制形成復(fù)合材料聚合部分的一種或多種聚合物和添加劑的過度混合。圖3和4描述了制造設(shè)備的示例性實(shí)施方案。每一個(gè)擠出螺桿110、112包括52個(gè)離散的螺桿段116，每一個(gè)螺桿段的長度為約60mm至約120mm。這種特殊的結(jié)構(gòu)定義出了 12 個(gè)加工區(qū)Z1-Z12，每一個(gè)加工區(qū)展現(xiàn)了由一個(gè)或多個(gè)離散的螺桿段定義的螺桿配置的變化 (例如見圖3、4和表A-1)。在該實(shí)施方案中，排列螺桿段116以便前五個(gè)區(qū)域(Z1-Z5)形成用于分散混合(即比較高的捏合和剪切)的第一混合區(qū)域170，以及后七個(gè)區(qū)域(Z6-Z12) 形成用于分布混合(即比較低的剪切)的第二混合區(qū)域172。在分散混合中，可以克服顆粒間的黏合強(qiáng)度以達(dá)到更精細(xì)水平的分散；分散混合也被稱為充分混合。換句話說，分散混合包括化合物內(nèi)的離散顆粒的混合和破壞。分布混合的目的是在黏合強(qiáng)度不起作用的情況下提高組分的空間分布；它也被稱為簡單混合或粗混合。分布混合允許在基本不影響顆粒的尺寸和/或形狀(即不破壞顆粒)的情況下將離散顆粒分開和散開成混合物。
圖4是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案形成面料包覆的WPC的加工線250的示意圖。 描述了擠出機(jī)102以及一對(duì)面料擠出機(jī)300a、300b和圖2和3中的描述的配置擠出系統(tǒng) 100下游的各種組件。每一個(gè)面料擠出系統(tǒng)300包括面料喂料器302和雜色著色劑喂料器 304，每一個(gè)喂料器將所需數(shù)量的組分運(yùn)送到共擠出料斗306。用離聚物和基礎(chǔ)面料聚合物的混合物以特殊應(yīng)用所需或要求的任意比例填滿面料喂料器302。這種混合物可以預(yù)混合運(yùn)送至喂料器302或者通過兩個(gè)料斗引入喂料器302。可以通過一個(gè)或多個(gè)添加劑喂料器 308將其它添加劑引入料斗306。所述添加劑可以包括著色劑、殺蟲劑、阻燃劑、UV抑制劑寸。在描述的實(shí)施方案中，每個(gè)擠出機(jī)主體310包括四個(gè)區(qū)(Z1-Z4)，并在芯擠出模具 140的出口處連接到共擠出模具312。所述擠出機(jī)310可以是單螺桿或雙螺桿結(jié)構(gòu)。面料擠出機(jī)300的相關(guān)工藝參數(shù)列于表A-I中。在描述的實(shí)施方案中，所述擠出機(jī)主體310與擠出機(jī)102不同，螺桿和機(jī)筒是不分段的。此外，所述螺桿配置不是用來混合的，而是用來熔化和輸送。在其它的技術(shù)方案中，可以采用具有分段的機(jī)筒或螺桿的不同類型的擠出機(jī)。 在某些實(shí)施方案中，每個(gè)共擠出主體310的輸出量為約1251b/hr至約1751b/hr。如果采用單個(gè)面料擠出機(jī)，輸出量可以在約2501b/hr至約4001b/hr之間。根據(jù)特定生產(chǎn)線的配置、 面料層的表面積和厚度等，考慮其它輸出量。一般來說，共擠出機(jī)的輸出量約占體系100總輸出量的5%。擠出后，如果需要，所述擠出的面料包覆的復(fù)合物可以用軋花機(jī)314裝飾，并通過一個(gè)或多個(gè)冷卻罐316，該冷卻罐316可以用如水和/或冷卻液的液體填充以加快冷卻。在冷卻的過程中可以采用可選的真空型或其它類型的校正模具來保持復(fù)合物的尺寸要求。采用鉗子318從冷卻罐316和校正模具中拉出所述擠出復(fù)合物以保持冷卻后產(chǎn)品的尺寸一致性。在最后的空氣冷卻站322和包裝站324之前，用一個(gè)或多個(gè)鋸320切割擠出復(fù)合物成品。圖4中描繪的生產(chǎn)線250的其它技術(shù)方案也在考慮范圍。例如，可以采用一個(gè)共擠出機(jī)310將熔融面料材料喂料到兩個(gè)共擠出模具312a、312b中。所描繪的共擠出系統(tǒng)可能是特別理想的，但是，允許不同配方的面料應(yīng)用到擠出的WPC的不同表面，或者允許應(yīng)用到同一批芯材料的面料材料快速轉(zhuǎn)換。這允許例如生產(chǎn)不同顏色的面料包覆的WPC。表A-I確定了本發(fā)明各實(shí)施方案中采用的代表性的區(qū)域溫度和擠出機(jī)工藝系統(tǒng)相關(guān)的其它細(xì)節(jié)。以高/低范圍的形式列出了每個(gè)區(qū)溫度。值得注意的是，可以利用所列的范圍制備面料包覆的WPC和沒有面料包覆的WPC。此外，也可以利用所列的范圍制備根本沒有采用木材或天然纖維而純粹由添加劑和基礎(chǔ)聚合物制成的復(fù)合物。根據(jù)表A-I中顯示的范圍制造面料包覆的WPC和沒有面料包覆的WPC的實(shí)例如下所述。溫度和那些描繪的以外的其它工藝參數(shù)也在考慮范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種適用作建筑材料的擠出復(fù)合物，所述擠出復(fù)合物包含具有以基本上均勻的混合物形式存在的基礎(chǔ)聚合物和天然纖維的芯；和包含離聚物的面料。
2.權(quán)利要求1所述的擠出復(fù)合物，其中所述基礎(chǔ)聚合物選自由聚丙烯、聚乙烯、HDPE、 MDPE, LDPE, LLDPE、及其組合組成的組。
3.權(quán)利要求1所述的擠出復(fù)合物，其中所述天然纖維選自由木屑、木粉、薄木片、鋸木屑、亞麻、黃麻、大麻、洋麻、稻殼、蕉麻、及其組合組成的組。
4.權(quán)利要求1所述的復(fù)合物，其中所述面料進(jìn)一步包含面料聚合物，其中所述離聚物和所述面料聚合物構(gòu)成基本上均勻的混合物。
5.權(quán)利要求4所述的擠出復(fù)合物，其中所述基礎(chǔ)聚合物包含第一聚合物，所述面料聚合物包含該第一聚合物。
6.權(quán)利要求5所述的擠出復(fù)合物，其中所述第一聚合物是HDPE。
7.權(quán)利要求4所述的擠出復(fù)合物，其中所述面料進(jìn)一步包含添加劑。
8.權(quán)利要求7所述的擠出復(fù)合物，其中所述添加劑包括著色劑、UV穩(wěn)定劑、抗氧劑、殺菌劑和阻燃劑中的至少一種。
9.權(quán)利要求8所述的擠出復(fù)合物，其中所述著色劑包括雜色著色劑。
10.權(quán)利要求1所述的擠出復(fù)合物，其中所述芯包括約1重量％至約100重量％的基礎(chǔ)聚合物。
11.權(quán)利要求10所述的擠出復(fù)合物，其中所述芯包括約46重量％的基礎(chǔ)聚合物。
12.權(quán)利要求4所述的擠出復(fù)合物，其中所述面料包括約1重量％至約100重量％的離聚物。
13.權(quán)利要求4所述的擠出復(fù)合物，其中所述面料包括約20重量％至約80重量％的離聚物。
14.權(quán)利要求4所述的擠出復(fù)合物，其中所述面料包括約27.5重量％的離聚物。
15.權(quán)利要求4所述的擠出復(fù)合物，其中所述面料包括約0重量％至約99重量％的面料聚合物。
16.權(quán)利要求4所述的擠出復(fù)合物，其中所述面料包括約20重量％至約80重量％的面料聚合物。
17.權(quán)利要求4所述的擠出復(fù)合物，其中所述面料包括約72.5重量％的面料聚合物。
18.權(quán)利要求4所述的擠出復(fù)合物，其中所述面料包括小于約50重量％的面料聚合物。
19.權(quán)利要求4所述的擠出復(fù)合物，其中所述面料的厚度為約0.012英寸至約0. 040英寸。
20.權(quán)利要求19所述的擠出復(fù)合物，其中所述面料的厚度為約0.015英寸至約0. 020英寸。
21.權(quán)利要求1所述的擠出復(fù)合物，其中所述面料通過共擠出與所述芯的至少一側(cè)直接結(jié)合。
22.一種制造適用作建筑材料的擠出復(fù)合物的方法，所述方法包括以下步驟 提供基礎(chǔ)共聚物；提供天然纖維；混合并加熱所述基礎(chǔ)共聚物和天然纖維以生產(chǎn)成為基本上均勻熔融共混物的基礎(chǔ)混合物；提供離聚物；以及通過模具將離聚物共擠出到基礎(chǔ)混合物的至少一部分上以形成擠出型材。
23.權(quán)利要求22所述的方法，進(jìn)一步包括以下步驟 提供面料聚合物；以及混合并加熱所述離聚物和面料聚合物以生產(chǎn)成為基本上均勻熔融共混物的面料混合物。
24.權(quán)利要求22所述的擠出復(fù)合物，其中所述基礎(chǔ)聚合物包含第一聚合物，所述面料聚合物包含該第一聚合物。
25.權(quán)利要求24所述的擠出復(fù)合物，其中所述第一聚合物選自由聚丙烯、聚乙烯、 HDPE、MDPE、LDPE、LLDPE、及其組合組成的組。
26.權(quán)利要求24所述的擠出復(fù)合物，其中所述第一聚合物是HDPE。
27.權(quán)利要求23所述的方法，進(jìn)一步包括以下步驟 提供添加劑；以及混合并加熱所述離聚物、面料聚合物和添加劑以生產(chǎn)成為基本上均勻熔融共混物的面料混合物。
28.權(quán)利要求27所述的方法，其中所述添加劑包括著色劑、UV穩(wěn)定劑、抗氧劑、殺菌劑和阻燃劑中的至少一種。
29.權(quán)利要求22所述的方法，進(jìn)一步包括冷卻所述擠出型材的步驟。
30.權(quán)利要求28所述的方法，其中冷卻步驟包括將所述擠出型材通過一種液體。
31.權(quán)利要求29所述的方法，其中所述液體是水和冷卻劑中的至少一種。
全文摘要
一種適用作建筑材料的擠出復(fù)合物，包括具有以基本上均勻混合物形式存在的基礎(chǔ)聚合物和天然纖維的芯以及離聚物面料。為了提高所述離聚物對(duì)基礎(chǔ)聚合物的粘合性，可以在與所述芯共擠出之前，將所述離聚物與相似或基本相似的基礎(chǔ)聚合物混合。另外，可以將各種添加劑與面料材料混合以改善產(chǎn)品的視覺美感和建筑材料的性能，特別隨著時(shí)間的推移。
文檔編號(hào)B32B27/32GK102307723SQ200980156095
公開日2012年1月4日 申請(qǐng)日期2009年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月19日
發(fā)明者D·G·曼柯什, J·P·普茲比林斯基 申請(qǐng)人:纖維復(fù)合有限責(zé)任公司