用含有塑料的回收材料制造产品的方法 【发明领域】
本发明特别涉及目前由木材形成、或用木材、胶合板或其他板材等作为基体结构或基体的产品。
【发明背景】
目前有大量产品是由木材形成或是用木材、胶合板等作为构件、基体结构或基体的产品，从而取得所要求的物理性能如抗拉强度和结构强度、刚性和形状，对这些产品可用螺钉、钉子、胶或用其他方法将表面附加体、覆盖体或包覆体固定、粘贴或附加在其上面。
典型的例子是隔热钢门，这种钢门采用木制边框，在边框的相对两面装上钢板，再在框架内充填泡沫隔热体。
其他的例子有：木制门框窗框型材，对其外露表面可涂刷、覆盖或包覆诸如塑料或铝材；或用于车库、货车或其他车辆门扇的木制包覆门板等。
采用现有的这类产品，所得构件或基体结构的物理性能比较有限，这是由于所选用的是用一般方法加工出来的木材、胶合板或其他板材。
此外，在加工过程中由于开裂、翘曲或由于一些缺陷会产生很大的木材损耗，最终的产品往往会吸水、翘曲、脱层和腐烂。
另外，如果对这种材料所要求的不是如正方形或长方形一类常规的形状，就必须通过钻、切割和(或)用单件组装以及用钉子、螺钉或其他固定用具进行加工。
发明概述
本发明旨在提供成本很低、使用很耐久的复合材料产品，这种材料与目前在很多商品中采用的木材和木产品相比具有更加优异的质量，因而降低了成本，提高了这种产品的价值。
此外，本发明提供一种重要地环境保护收益，因其能使目前的废料变成非常有用的产品、构件或基体结构，其形状可准确地加以控制以符合最终所需功能。另外，本发明可对产品、构件或基体结构的物理性能作变数范围很宽的选择而符合其所需最终用途。
另外、本发明可使产品、构件或基体结构的形状及其所需物理性能都在制作过程中取得而不再或基本上不再作进一步的加工。
更具体地说，在本发明中，产品、构件或基体结构为一种由颗粒材料构成的挤压模制件，而这种颗粒材料是经过选择以控制其物理性能的，是用热塑粘结剂包覆而粘结成压塑复合体的，其形状是按其最终用途选定的。
在本发明中，这种复合产品的制作是：先对热塑料颗粒和废料或填料颗粒的混合料进行高强度的混合操作，使颗粒作摩擦加热，从而使热塑料颗粒到达熔化状态，因而湿润、粘附、覆盖或基本上覆盖或包覆热的废料或填料颗粒而将其粘结在一起。这时，对热混合料进行挤压模制操作而将经包覆的废料或填料颗粒挤压在一起，迫使熔化的热塑料进入废料或填料颗粒的缝隙和不规则处而包覆之，这就使颗粒之间产生高强度的粘结作用。在冷却而硬化热塑料时，就产生具有所需形状、具有很高内部粘结力而密实的压实复合产品。
制作本发明复合产品所用热塑材料和废料或填料的颗粒可具有不同的尺寸，从粉料到尺寸约为1cm的颗粒。在制作中对这些颗粒可采用破碎、磨粹或类似方法。
为对选定的热塑材料和废料或填料颗粒混合料进行有效的高强度混拌可将混合料装入间歇式高强度混拌机，在混拌机圆筒内叶尖速度高达约每秒20米下旋转的叶片使颗粒彼此碰撞并与混拌机壁体碰撞。这种碰撞作用不仅起到使颗粒充分混拌的作用，而且通过热动力效应或内摩擦加热作用使其温度升高。在混拌持续进行中，热塑颗粒先软化，然后到达熔化状态，于是熔化、湿润而粘附在热的硬或不熔化的颗粒上，使熔化的热塑料包覆热而硬的颗粒而使其粘结在一起。
然后使受热态包覆而粘结的废料或填料颗粒在挤压模制工序中承受挤压力，这时，迫使熔化的热塑料进入废料或填料颗粒的纤维、细孔、缝隙或不规则处，这是随其性质而异的，从而将这些颗粒锁闭在热塑料中，使其受充分的包覆而加强和提高这种受包覆或锁闭颗粒之间的粘结力。
挤压模制工序的结果是取得由受热塑料包覆而作高强度粘结的紧密压实的颗粒料所形成的产品。
通过如上所述制备复合模制产品，只要采用按重量计少到10％的热塑料、其余只是颗粒状废料、回收料或填料就可制得有用的复合产品、构件或基体结构。
此外，在本发明中，这种复合构件或基体结构可装入一复合产品，其中构件或基体结构可用以支承至少覆盖其一部分表面的覆盖层或包覆层。
由于热塑料的功用是包覆和粘结废料或填料颗粒，本发明可有效地利用废的或回收的热塑料，如重新磨碎的低、中、高密度聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、尼龙、聚氯乙烯、ABS树脂和其他磨碎的热塑料作为热塑料的来源。
可有利地用作填料的颗粒材料为木质颗粒一类纤维材料，也就是锯屑、磨碎的木屑、磨碎的布、纸、玻璃纤维和重新磨碎的热固材料。
可用作填料的颗粒材料作为另一些例子是以下一类废料：烟灰、炉灰、磨碎的花生壳、米糠或玉米包皮。可以理解，许多其他颗粒材料如橡胶、金属、砂子、混凝土等颗粒也可利用。
这样，可以理解，本发明可生产极为有用的产品，同时又利用了废料而完成了重要的环境保护工作，否则还必须在适当的场合下处理这种废料。
可以理解，对各种不同的颗粒材料混合料可按需要和要求使用。例如，加入纤维颗粒材料可对模制复合产品、构件或基体结构的膨胀性能作出很好的控制。这对形状尺寸由基体结构控制的门框或门板一类整年处于范围很宽温度下的复合产品是很必要的。
而且，使用如烟灰、玻璃颗粒、炉灰一类颗粒材料可赋于构成基体的复合产品以强度和刚度。
热塑粘结剂最好也是回收料如聚氯乙烯或一种聚乙烯或某些熔点相近的回收热塑料混合料。这样，整个基体结构可以由用以模制成极为有用、呈现出选定物理性能的压实构件的回收料或废料构成。可以理解，这种构件在其预期的使用中不会产生吸水、翘曲、开裂或其他变质现象。
单位重要模制产品、构件或基体结构的热塑粘结剂用量可按产品的最终用途按重要计约在产品的10-90％之间变动，受包覆的颗粒材料的用量可按重量计约在产品的90-10％之间变动。
在板大多数用途中，热塑粘结剂最好按重量计约为模制产品的40-60％，控制物理性能的颗粒材料按重量计约为模制产品的60-40％。
由于制作复合产品、构件或基体结构采用的是模制法，因此，可以理解，可在很宽的形状范围内制作而不必加工，从而可直接用于或可作为基体用于范围很广的产品。采用本发明方法所得这种产品的例子是：用于住房或车辆的隔热钢门、门框型材、窗框型材、转门壁板、折门壁板或其他最终产品形状和物理性能很重要的产品。
此外，可以理解，在模制的产品、构件或基体结构的紧密压实粘结的性质使其成为实体坚固的结构的情况下，由热塑粘结剂对颗粒材料的包覆使其具有防潮、防虫、防腐等性能，与此同时，通过包覆使废料或填料颗粒锁闭起来，这就对其有效、安全地作了环境保护的处理而可用来达到非常有用的目的。
可以理解，对如上所述制得的复合模制产品、构件或基体结构可容易地进行钻孔、切割或加工，并可容易地用钉子、螺钉、U形钉或其他固定用具进行固定。也可容易地将表面覆盖体或其他外部附加体用商售工业粘结剂粘结其上。必要时还可通过对这种模型复合产品表面作适当的处理后对其进行刷漆。
附图的详细描述
图1为分解透视图，示出将按本发明所制压塑复合框架用作基体结构的复合钢门；
图2为图1沿线2-2的剖面；
图3为完成的门扇剖面、示出充填有隔热材料的内部；
图4为带有凹槽以便装入塑料盖体的门扇垂直边沿局部剖面图；
图5为透视图，示出模制操作，其中，将加热到熔化、可流动、粘稠状态并含有热态受覆盖或基本上受覆盖或包覆的颗粒填料的长条热塑粘结剂装入模具以备挤压；
图6为图5沿线6-6的剖面；
图7为剖面图，示出对装在模腔内的材料进行压实并使其包覆废料或填料颗粒；
图8为类似于图7的视图，示出经压实后的基体结构材料；
图9为透视图，示出复合壁板的组装，壁板具有挤压模制的框架形基体结构，可将其直接夹装在覆盖板体或壁板之间；
图10示出图9所示框架的替代品，这是分成两个部分的框架；
图11为图9组装壁板的剖面图，示出在其中间装入的隔热泡沫料；
图12为构成挤压模制基体结构的典型窗用型材，其中外露表面覆有附加的护套；
图13为类似于图12的视图，但示出典型的门框型材；
图14为透视图，示出复合门框，其中构件是按本发明制作的；
图15为货车透视图，示出折叠后门，这是用一组壁板制成的，壁板可用任一所需形式铰接在一起(铰链末示出)；
图16为图15沿线16-16的剖面图，示出挤压模基体结构，在其上面附加覆盖体或包覆体，用以覆盖基体结构的外表面和边沿表面；
图17为类似于图16的视图，但示出整个地受包覆的基体结构；
图18为货车的后端视图，这种货车采用一对作垂直铰接的转门；
图19为图18沿线19-19的部面图，示出本发明门板复合结构，在此示例中，整个门板受到包覆或铠装。
图1所示钢门50的组装仅为用按本发明制作的复合基体结构制取本发明产品的一个例子。
如图所示，门扇是用框架1制成的，框架为按本发明用热塑粘结剂包覆和粘合颗粒材料制取的挤压模制件。此框架形成基体结构，可用任一种造当的用具如钉子、螺钉、工业胶将钢制覆板2固定其上。
在组装后，对框架内部空间就可充填泡沫聚胺酯一类隔热材料3，这可通过图1所示在框架上钻出的孔4引入框架内部，框架上还设有出气孔5以便在形成泡沫操作中使空气从框架内部排出。
就图1中框架1这种本发明基体结构而言，如不作适当的表面处理或准备，很难涂上油漆，对这种基体结构的外露垂直边沿可在6处开槽以便承接和夹持边缘塑料覆盖体7。
如图1所示，框架1具有内部凸体8，凸体与前覆板或壁板2中的孔9对齐，用以安装门把或球形把和相关门闩机构(未示出)。
图5示出用以模制框架1的模具10，模具10具有与框架1形状相应的沟槽11，在此沟槽内铺上装料，该装料呈由熔化的复合材料构成的长条12的形式，这是在高强度混拌机内制取并通过螺旋给料或柱塞注射供料从给料器14压出喷嘴13的装料，给料器在供料时通过任一合适的机构沿沟槽11移动，最好采用自动装置(未示出)。
如上所述，构成熔化装料12的材料是选用热塑颗粒和废料或填料颗粒的混合料制备的，在本示例中可选用木材、粉料或锯屑。
这样，将混合料装入高强度间歇式混拌机，其中，在圆筒形混合腔内旋转叶片的转速约为每秒20m，迫使颗粒彼此碰撞并碰撞圆筒形混拌机壁体。这种碰撞作用使颗粒得到充分彻底的混拌而使其温度通过热动力效应或内摩擦加热作用升高起来。在混拌持续进行中，热塑颗粒或至少是熔化温度较低的热塑颗粒先在温度约为160-170℃时软化，这取决于所含塑料。在持续的混拌中，软化的热塑料达到温度约为200-230℃的熔化状态，这时，熔化的热塑料就湿润或包覆和粘附热固体不熔化颗粒而使热固体颗粒粘结在一起并将其包覆或至少基本上包覆起来。
图6剖面示出铺在沟槽11内、沉积其中的熔化装料或长条装料12，并大致示出熔化的热塑料15和颗粒材料16。
图7示出向下对熔化装料12加压的压板17，将其挤压成密实体如图8所示。
在挤压模制工序中对装料12加上压实压力如上所述可取得高密度构件或基体结构，这是由高强度粘结在一起、具有所需预定形状、受包覆的颗粒材料构成的。
对颗粒材料16的选择和热塑料的比例取决于门扇50的最终用途。对于经受很大温度变化的门扇，颗粒废料或填料最好具有至少部分地具有锯屑或粒状布或纸料一类纤维材料。热塑料15最好含有回收的聚氯乙烯或聚乙烯，重量比例最好约为30-60％的颗粒材料，余量为热塑粘结材料或基本上为热塑粘结剂而外加某些用以取得硬度和强度的烟灰或炉灰一类颗粒材料。
可以理解，作为示例的钢门中框架或基体结构由于其具有受包覆而粘结成压实体的颗粒材料，不仅能利用原来难以处理、现在却非常有利地利用了的废料颗粒，而且还能可靠地控制或限定基体结构的物理性能。同时，由于热塑粘结剂的作用是包覆和粘结颗粒材料，还可有利地利用回收的热塑料而不致使其成为废料而予以废弃，从而使整个的基体结构可充分利用回收料或废料，从而以十分低廉的成本进行生产。
从环境保护的观点来看，可以理解，不必砍伐树木来取得木质纤维而可将锯屑、磨碎的木屑或其他木质废料用作颗粒材料。此外，可以理解，对采用复合构件或基体结构的产品来说，其基本形状取决于或可以取决于可模制出而不必加工的复合构件或基体结构的形状。另一方面，对模塑的复合产品或基体结构可容易地切割、钻孔和加工，便于安装或用普通的固定用具或工业胶将需其支承的材料固定其上。还可理解，对模制的复合构件或基体结构可将其用复盖层如橡胶进行包覆或通过浸渍或其他方法用胶乳进行包覆或铠装，如对其表面进行予处理还可对其进行刷漆、染色或印花。
在挤压模制过程中，在对颗粒材料用热塑料如上所述作加压包覆和强力粘结时可有利地采用范围很宽的颗粒废粒或填料。回收或重新磨碎的热塑料、其熔化温度高于在模制过程中加热到熔化状态而构成粘结剂的热塑材料者可用作有用的颗粒固体料或填料。重新磨碎的或回收的热固塑料颗粒也可利用。在纤维类有用颗粒中，磨碎的木料以及锯屑、磨碎的布料、纸料可用以控制膨胀而为了取得硬度可以利用短而细的玻璃纤维。典型的其他用以取得结构强度的颗粒废料为烟灰、炉灰、磨碎的花生壳，磨碎的米糠和玉米包皮。
其他有用的颗粒材料包括砂子、混凝土、金属颗粒和橡胶颗粒，但，这并不对本发明起有限制作用。
还可以理解，对这些不同的颗粒材料进行组合就可按最终复合产品的性质和用途选定构成最终产品基体的构件或基体结构所要求的物理性能。
如上所述，可用作热塑粘结剂的回收塑料，作为示例可包括重新磨碎的具有低、中、高密度的聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、尼龙、ABS树脂和聚氯乙烯。
图9再示出按以上所述制得基体构件18的使用情况，此构件为长方形框架，用以构成隔热壁板19的复合产品。在此情况下，基体结构框架18夹在一对盖板或包覆体20之间，将盖板用螺钉、钉子或其他用具固定在框架18上，在其中间充填泡沫隔热体21，这与钢门50的情况相同。盖板20可以由钢板、铝板或塑料板等适用材料构成。
一般采用整体框架的基体结构18，可以理解，对基体结构可制成图10所示两半框架22那样的单个构件。
此外，颗粒材料取决于壁板的最终用途。还取决于构成盖板或包覆体20所用材料的性能，同时应考虑到纤维颗粒有利于膨胀的控制而烟灰一类颗粒有利于硬度。
图12示出如上所述制得的复合构件或基体结构23，这是挤压模制成窗框型材的形状，其外露表面具有固定其上的塑料或金属包覆体24。
在图13中，挤压模制复合构件或基体结构25具有门框型材的形状，在其外露表面上具有固定其上的塑料或金属的包覆体26。
对窗框或门框型材一类的基体结构23、25，其所用颗粒材料的选择分别取决于其最后用途。在其用于经受温度变化范围很宽的场合，颗粒材料最好含有很大比例的纤维颗粒，这按重量可高达基体结构的约30-40％。
完整制造的复合产品如门扇50或壁板19可具有作为一整体单元模制的复合基体结构框架，但，本发明的复合挤压模制体往往可以只是用以与其他类似的挤压模制构件组合的构件。例如，图13-12所示门框窗框一类框体分别用于住房或其他建筑物的建造，这样，调整工作看来是必不可少的。一个例子是图14中27处所示侧门框或侧门壁的长度会是须要调整的。因此，这些框体构件大体上是以与门框高度相比较长的尺寸送往工地的，以便在现场将其切割到合适的长度。
图14示出门框的制造，其中，将侧框或侧壁27固定到槛框28或顶框29上。所有这些框体是如上所述用由热塑粘结剂包覆和粘结的颗粒材料制成的挤压模制复合构件。对包覆门框外露表面的适用包覆体可用螺钉、钉子或其他紧固件将其固定在基体结构上。此外，或换一种方法，对包覆体可通过基体结构上如图13所示凹槽30进行固定，而包覆体可设有如图13所示嵌装指状体31以与沟槽30嵌接。另一种方法是对框体外露表面作适当处理而进行刷漆或覆上一层薄膜。
与此相同，对窗用型材基体结构23可使包覆体24设置嵌装指状体32而使之嵌入图12所示基体结构23上所形成的凹槽23中。
另一将木材广泛用作基体结构的领域是货车门板的制造，其中，采用本发明复合颗粒材料基体结构可大量节约木材，同时可提高门扇的物理性能，消除翘曲、腐烂、脱层并使门扇防水防虫害。
图15简略示出带有折叠后门35的货车34，门扇由一组用适用的铰链作转动连接的水平门板36制成(铰链未示出)。
在本发明中，这些门板36采用图16所示复合基体结构37，这是用由热塑料包覆和粘结的颗粒材料构成的板体。固定在基体结构37上的包覆体38覆盖门板的外露后表面。此外，对颗粒材料及其质地可加以选择以符合门板36所需物理性能。采用回收的或废的颗粒料制造如门板36所示这类本发明门板不仅能显著地降低成本，而且利用本发明基体结构这类壁板会明显优于目前所用的壁板。
图16示出在外面和边沿上具有包覆体的基体结构37，但可以对整个基体结构36用图17所示包覆体39作全面的包覆。
图18示出另一种广泛用于货车40后面的门扇结构。在此情况下，门扇结构具有一对门板41，对门板用铰链42在其外沿上进行固定，并使其在中间作转动闭合而用适当的锁闭机构43使其紧闭。目前这些壁板41采用很大的胶合板作所需覆盖。胶合板如果象通常发生的那样破裂或开裂，就会报废，并还涉及在其制造时所耗用的大量木材。此外，这种门板要经受各种各样的气候，很易损坏。
采用本发明，这种门板就可在成本上取得极大的节约，且可避免砍伐很多的树木，同时，通过废料或回收料的利用改进了环境保护。这样，如图19所示，就可用热塑粘结剂包覆和粘结颗粒材料而制成基体结构44，再用基体结构制成门板41，其中，将包覆体45固定其上。
包覆体45可以是塑料的或是金属的如薄铝板或薄钢板，必要时可仅覆盖门板41的外表面。
可以理解，这里仅示出本发明数量有限的用压塑复合材料所作产品示例，本发明压塑产品、构件或基体结构可有利地用以制造大量不同的产品。所有这类产品都应包括在本发明所附权利要求书的范围内。