增強合成樹脂瓦及其生產設備的制作方法
【專利摘要】公開了一種增強合成樹脂瓦，其包括從上到下依次排列且通過多層共擠而熱合為一體的四層，這四層分別是：耐候樹脂構成的表面層；熱塑性樹脂構成的上骨架層；高強度有機纖維織布構成的增強層；和熱塑性樹脂構成的下骨架層；其中，構成增強層的高強度有機纖維織布與上骨架層和下骨架層共融結合。還公開了生產這種增強合成樹脂瓦的生產設備。本實用新型的增強合成樹脂瓦在結構強度和使用壽命上得到改進。
【專利說明】增強合成樹脂瓦及其生產設備

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種新型屋面防水材料，尤其是一種增強合成樹脂瓦。本實用新型還涉及用于生產所述增強合成樹脂瓦的專用生產設備。

【背景技術】
[0002]目前，公知的合成樹脂瓦為三層結構，其中，以熱塑性塑料(例如高分子PVC材料)做骨架層，表面輔以耐候材料(例如丙烯酸酯-丙烯腈-苯乙烯共聚物)，在底面復合一層玻璃纖維網格布的復合制品。由于PVC材料固有的熱脹冷縮特性以及自身機械強度的限制，大面積合成樹脂瓦的屋面防水，在炎熱的天候中極易塌腰變形、裂縫漏水，而在寒冷的天候中當遇到外力沖擊時(如顆粒較大的冰雹、砂石等)，即使底面復合一層玻纖布，仍然無助于表面受沖擊時的破裂。特別在合成樹脂瓦使用年久后，上述缺陷更會進一步顯露。
[0003]因此，現有的合成樹脂瓦的結構存在結構強度低、使用壽命短等缺陷。
實用新型內容
[0004]本實用新型的目的是提供一種增強合成樹脂瓦，其能克服現有三層結構的合成樹脂瓦的結構強度低、使用壽命短等缺陷。
[0005]為了實現上述目的，根據本實用新型的一個方面，提供了一種增強合成樹脂瓦，其包括從上到下依次排列且通過多層共擠而熱合為一體的四層，這四層分別是:
[0006]耐候樹脂構成的表面層；
[0007]熱塑性樹脂構成的上骨架層；
[0008]高強度有機纖維織布構成的增強層；和
[0009]熱塑性樹脂構成的下骨架層；
[0010]其中，構成增強層的高強度有機纖維織布與上骨架層和下骨架層共融結合。
[0011]根據一種可行實施方式，所述增強層以預應力狀態夾置于上骨架層和下骨架層之間。
[0012]根據一種可行實施方式，構成增強層的高強度有機纖維織布中的每股纖維都以均衡預應力狀態夾置于上骨架層和下骨架層之間。
[0013]根據一種可行實施方式，構成所述表面層的耐候樹脂為ASA樹脂，且所述表面層的厚度為0.15-0.20mm。
[0014]根據一種可行實施方式，構成所述上骨架層和下骨架層的熱塑性樹脂為PVC樹月旨，且所述上骨架層和下骨架層的厚度分別為2-3mm。
[0015]根據一種可行實施方式，所述增強合成樹脂瓦的瓦形為波形、竹節形、梯形或平板形。
[0016]根據一種可行實施方式，所述增強合成樹脂瓦設計為具有提供至少1750N承載力的結構和尺寸。
[0017]根據一種可行實施方式，所述增強合成樹脂瓦具有自身形成的縱向延伸的加強結構。
[0018]根據本實用新型的另一個方面，提供了一種用于生產上述增強合成樹脂瓦的生產設備，其包括:
[0019]表面層單螺桿擠出機；
[0020]上骨架層雙螺桿擠出機；
[0021]分配器，其輸入端連接著表面層單螺桿擠出機和上骨架層雙螺桿擠出機的輸出端;
[0022]第一平口模，其輸入端連接著分配器的輸出端；
[0023]下骨架層雙螺桿擠出機；
[0024]第二平口模，其輸入端連接著下骨架層雙螺桿擠出機的輸出端；
[0025]增強層張緊-延展-調正裝置；
[0026]對所述增強合成樹脂瓦的各層材料進行均勻熱合操作的三輥壓延裝置，其布置在第一平口模、第二平口模和增強層張緊-延展-調正裝置的下游；以及
[0027]瓦形定型裝置，其布置在三輥壓延裝置的下游。
[0028]根據一種可行實施方式，所述增強層張緊-延展-調正裝置具有使得構成增強層的高強度有機纖維織布在三輥壓延裝置中在預應力狀態下熱合定型的結構。
[0029]根據本實用新型，通過多層共擠提供的增強合成樹脂瓦產品除了在保持合成樹脂瓦抗老化、耐腐蝕、難燃燒等優良特性外，還使產品的抗沖擊性能、承載性能以及受熱尺寸變形率等特性均得到有效提高。本實用新型的增強合成樹脂瓦在結構強度和使用壽命得到改進，為現代大跨度、大屋面建筑防水提供了一種新型材料。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0030]圖1是根據本實用新型的增強合成樹脂瓦的層面結構示意圖；
[0031]圖2-4是根據本實用新型的增強合成樹脂瓦的各種可行形狀的外觀圖；
[0032]圖5是根據本實用新型的增強合成樹脂瓦生產設備的示意圖。

【具體實施方式】
[0033]下面參照附圖描述本實用新型的可行實施方式。
[0034]圖1示意性地示出了根據本實用新型的一個實施方式的具有通過多層共擠形成的四層結構的增強合成樹脂瓦100，包括最上方的表面層LI，位于表面層LI下面的上骨架層L2，位于上骨架層L2下面的增強層L3，以及位于增強層L3下面的下骨架層L4。這四個層彼此層壓且融合在一起，構成一體的層合結構。
[0035]根據一種可行實施方式，本實用新型的增強合成樹脂瓦100采用四層復合共擠(共融)成型技術，使多層材料有機的結合為一個堅固的整體。
[0036]根據一種可行實施方式，所述表面層LI為共擠的耐候樹脂層，例如ASA樹脂層，其厚度為0.15-0.20mm,以保證本實用新型的增強合成樹脂瓦100在自然天候環境中的耐侯性。上骨架層L2和下骨架層L4均為共擠的熱塑性樹脂層，例如PVC樹脂層，厚度均為2-3mm,以保證本實用新型的增強合成樹脂瓦100的機械性能和難燃燒、耐腐蝕等特性。增強層L3是本實用新型的增強合成樹脂瓦100中的關鍵層，是在上骨架層L2和下骨架層L4之間共擠夾置的一層有機材料的高強纖維織布。由于高強纖維織布具有機械強度高，遇冷、熱尺寸變化率小等特點，且優選在預應力狀態下共擠定型，從而使本實用新型的增強合成樹脂瓦100的抗沖擊性、承載性以及受熱尺寸變形率等性能都得到有效提高。尤其是在使用年久之后，本實用新型的增強合成樹脂瓦100的各項性能仍然會保持良好。
[0037]作為增強層L3的構成增強材料的纖維織布，其各股纖維可以通過熱壓嵌入上骨架層L2和下骨架層L4的材料中，并且增強層L3與上骨架層L2和下骨架層L4的材料共融結合(即實現分子間結合)。這樣，整個增強合成樹脂瓦100的結構強度可以提高。
[0038]纖維織布的每股纖維可以都在均衡預應力狀態下成型(類似于預應力鋼筋混凝土制件效果)，使得增強合成樹脂瓦100中的每種材料的機械性能都能有效發揮，進而，使本實用新型的增強合成樹脂瓦100的整體物理機械性能得以有效的提高。
[0039]本領域技術人員能夠理解本實用新型的四層結構的增強合成樹脂瓦100與現有技術的三層結構的增強合成樹脂瓦之間的實質性區別。現有的三層結構的增強合成樹脂瓦包括上面的耐候材料、中間的骨架層以及下面的玻璃纖維網格布。由于玻璃纖維網格布結合在骨架層的下表面上，并且暴露于外界，因此，無法對玻璃纖維網格布施加預應力，也就無法對骨架層施加大的約束力，因而對骨架層的增強作用有限。甚至在長時間使用后，玻璃纖維網格布有局部受損或從骨架層分離的可能，這會導致增強合成樹脂瓦的性能退化。
[0040]與此不同，在本實用新型的四層結構的增強合成樹脂瓦100中，有機材料的增強層L3被夾置于上骨架層L2和下骨架層L4之間并且與它們共融結合，這是對增強層L3施加預應力的關鍵條件，也是現有技術中的玻璃纖維網格布無法實現的(玻璃纖維為無機材料，無法實現與骨架層的樹脂之間的分子間結合)。
[0041]增強層L3優選處在預應力狀態，甚至每股纖維都處在均衡預應力狀態，因此增強層L3可對上骨架層L2和下骨架層L4提供非常高的增強效果，進一步使得本實用新型的增強合成樹脂瓦100具有高強度。
[0042]此外，增強層L3被夾置于上骨架層L2和下骨架層L4之間，而非暴露于外界，因此，其不容易局部受損或從骨架層分離，因而能夠持久地保持增強合成樹脂瓦100的性能。
[0043]圖1中所示的增強合成樹脂瓦100呈平板狀，但根據本實用新型的各種可行實施方式，增強合成樹脂瓦100可以具有其它瓦形。
[0044]例如，根據圖2所示的實施方式，增強合成樹脂瓦100具有波紋形結構，即增強合成樹脂瓦100具有縱向延伸的圓弧形隆起部10a和圓弧形底部100b。通過這種波紋結構，可以進一步提高增強合成樹脂瓦100的強度。
[0045]根據圖3所示的實施方式，增強合成樹脂瓦100具有竹節形結構，即增強合成樹脂瓦100具有縱向延伸的圓弧形隆起部10a和大致平坦的底部100b。此外，增強合成樹脂瓦100在縱向上分為多段100c，每段10c的縱向延伸方向相對于增強合成樹脂瓦100的縱向成一定的角度(例如5至15度)，使得各段10c之間錯落銜接。通過這種竹節形結構，可以進一步提高增強合成樹脂瓦100的強度，并且能夠獲得傳統屋頂瓦的美感。
[0046]根據圖4所示的實施方式，增強合成樹脂瓦100具有梯形結構，即增強合成樹脂瓦100具有縱向延伸的梯形隆起部10a和大致平坦的底部100b。底部10b的橫向寬度大于隆起部10a的橫向寬度，并且底部10b上形成有縱向延伸的加強肋100d。通過這種梯形結構，可以進一步提高增強合成樹脂瓦100的強度。
[0047]其它有助于提高增強合成樹脂瓦100強度和/或美感的結構也可以采用。
[0048]本實用新型在其另一方面提供了用于通過多層共擠生產所述增強合成樹脂瓦100的專用生產設備。下面描述增強合成樹脂瓦100的生產設備及生產工藝。
[0049]本實用新型的生產設備主要包括:表面層單螺桿擠出機1，用于輸送表面層樹脂；上骨架層雙螺桿擠出機10，用于輸送上骨架層樹脂；分配器2，其輸入端連接著表面層單螺桿擠出機I和上骨架層雙螺桿擠出機10的輸出端，用于接收并均勻分配所述輸送的表面層樹脂和上骨架層樹脂；第一平口模4，其輸入端連接著分配器2的輸出端，以便接收表面層樹脂和上骨架層樹脂并且共同擠出表面層樹脂與上骨架層樹脂的復合帶料5 ;下骨架層雙螺桿擠出機6，用于輸送下骨架層樹脂；第二平口模7，其輸入端連接著下骨架層雙螺桿擠出機6的輸出端，用于接收下骨架層樹脂并擠出下骨架帶料8 ;增強層張緊-延展-調正裝置9，用于輸出增強纖維織料3 ;三輥壓延裝置11，其布置在第一平口模4、第二平口模7和增強層張緊-延展-調正裝置9的下游，用于接收復合帶料5、增強纖維織料3和下骨架帶料8 (其中增強纖維織料3位于復合帶料5中的上骨架層樹脂與下骨架帶料8之間)，并將它們熱合成平形板材12 ;瓦形定型裝置13，其布置在三輥壓延裝置11的下游，用于接收平形板材12并將其定型。
[0050]在生產增強合成樹脂瓦100時，通過單螺桿擠出機I將表面層樹脂(例如ASA樹脂)擠入分配器2，通過雙螺桿擠出機10將上骨架層樹脂(例如PVC)混合料擠入分配器2，分配器2將表面層樹脂、上骨架層樹脂混合料均勻分配并通過第一平口模4共同擠出，實現產品表面層樹脂與上骨架層樹脂的復合帶料5。同時，通過雙螺桿擠出機6將下骨架層樹脂混合料通過第二平口模7擠出，實現產品的下骨架帶料8 ;通過張緊-延展-調正裝置9，將增強纖維織料3在預應力狀態下送入表面層樹脂與上骨架層樹脂的復合帶料5與下骨架帶料8之間。
[0051]接下來，通過三輥壓延機11，將表面層在預應力狀態下與上骨架的復合帶料5、增強纖維織料3以及下骨架帶料8進行熱合、延展、整形，實現增強合成樹脂瓦的平形板材12。
[0052]接下來，平形板材12通過瓦形定型裝置13，定型為竹節形、梯形、波紋形等屋面瓦形狀的增強合成樹脂瓦100。
[0053]在瓦形定型裝置13下游，可以設置切斷裝置(未示出)，以將增強合成樹脂瓦100切割成預定長度。
[0054]本領域技術人員能夠理解，根據本實用新型的生產設備，在上骨架層雙螺桿擠出機10和下骨架層雙螺桿擠出機6之間設置了增強層張緊-延展-調正裝置9，并通過下游的三輥壓延裝置11使多層材料均勻熱合，從而能夠獲得堅固的整體式增強合成樹脂瓦100。
[0055]為說明上述增強合成樹脂瓦性能指標的提高情況，本實用新型通過以下方法進行對比實驗。
[0056]首先，試樣制備。本實驗將試樣分為“實驗”和“對照”2組，用同一試驗設備和在同一試驗條件下進行。實驗組為本實用新型的增強合成樹脂瓦，對照組為現有技術的合成樹脂瓦。兩組產品試樣的波形、厚度、尺寸以及生產日期等相同。
[0057]接下來，進行低溫落錘沖擊試驗。試驗依據JG/T346-2011標準(合成樹脂裝飾瓦)，試驗方法:GB/T8814-2004標準，試驗設備:低溫落錘沖擊試驗機。標準試驗:對照組與實驗組全部合格；破壞試驗:將試驗落錘高度在標準高度的基礎上提高35%，對照組結果是試樣破裂，實驗組結果是試樣完好。因此，可以得出，同現有技術的合成樹脂瓦相比，本實用新型的增強合成樹脂瓦的抗沖擊能力得到大幅提高。
[0058]接下來，進行承載性能試驗。試驗依據JG/T346-2011標準(合成樹脂裝飾瓦)，試驗方法:GB/T9341-2008標準，試驗設備:承載性能試驗機。試驗結果:當兩組撓度均為3%的標準值時，對照組承載力是1198N，實驗組承載力是至少1750N。因此，可以得出，同現有技術的合成樹脂瓦相比，本實用新型的增強合成樹脂瓦的承載能力得到大幅提高。
[0059]接下來，進行加熱后尺寸變化率測定。試驗依據JG/T346-2011標準(合成樹脂裝飾瓦)，試驗方法:GB/8814-2004標準，試驗設備:電熱鼓風箱、溫度計。試驗結果:對照組加熱后尺寸變化率為1.92%，試驗組加熱后尺寸變化率為1.37%。因此，可以得出，同現有技術的合成樹脂瓦相比，本實用新型的增強合成樹脂瓦的加熱后尺寸穩定性得到大幅提聞。
[0060]本實用新型的增強合成樹脂瓦通過自主創新的工藝與設備，在現有合成樹脂瓦的骨架層間復合共擠了一層高強纖維織布，使產品的抗沖擊性、承載性以及受熱尺寸變形率等性能比現有合成樹脂瓦，分別提高了 35146128?^有效地解決了合成樹脂瓦受天候影響，遇冷抗沖擊性能不足，遇熱承載性能不足等缺陷。本實用新型的增強合成樹脂瓦在結構強度和使用壽命方面都得到了改進，為現代化永久性、大跨度建筑的屋面防水、裝飾，提供了一種新型建材。同時，增強合成樹脂瓦連續生產設備的創新研制，還為增強合成樹脂瓦規模化生產奠定了堅實的硬件基礎。
[0061]雖然這里參考具體的實施方式描述了本實用新型，但是本實用新型的范圍并不局限于所示的細節。在不偏離本實用新型的基本原理的情況下，可針對這些細節做出各種修改。
【權利要求】
1.一種增強合成樹脂瓦，其特征在于，包括從上到下依次排列且通過多層共擠而熱合為一體的四層，這四層分別是: 耐候樹脂構成的表面層(LI)； 熱塑性樹脂構成的上骨架層(L2)； 高強度有機纖維織布構成的增強層(L3);和 熱塑性樹脂構成的下骨架層(L4)； 其中，構成增強層(L3)的高強度有機纖維織布與上骨架層(L2)和下骨架層(L4)共融彡口 口 ?
2.如權利要求1所述的增強合成樹脂瓦，其特征在于，所述增強層(L3)以預應力狀態夾置于上骨架層(L2)和下骨架層(L4)之間。
3.如權利要求2所述的增強合成樹脂瓦，其特征在于，構成增強層(L3)的高強度有機纖維織布中的每股纖維都以均衡預應力狀態夾置于上骨架層(L2)和下骨架層(L4)之間。
4.如權利要求1所述的增強合成樹脂瓦，其特征在于，構成所述表面層(LI)的耐候樹脂為ASA樹脂，且所述表面層(LI)的厚度為0.15-0.20mm。
5.如權利要求1所述的增強合成樹脂瓦，其特征在于，構成所述上骨架層(L2)和下骨架層(L4)的熱塑性樹脂為PVC樹脂，且所述上骨架層(L2)和下骨架層(L4)的厚度分別為2-3mm。
6.如權利要求1至5中任一項所述的增強合成樹脂瓦，其特征在于，所述增強合成樹脂瓦的瓦形為波形、竹節形、梯形或平板形。
7.如權利要求1至5中任一項所述的增強合成樹脂瓦，其特征在于，所述增強合成樹脂瓦設計為具有提供至少1750N承載力的結構和尺寸。
8.如權利要求1至5中任一項所述的增強合成樹脂瓦，其特征在于，所述增強合成樹脂瓦具有自身形成的縱向延伸的加強結構。
9.一種用于生產如權利要求1至8中任一項所述的增強合成樹脂瓦的生產設備，其特征在于，包括: 表面層單螺桿擠出機(I)； 上骨架層雙螺桿擠出機(10)； 分配器(2)，其輸入端連接著表面層單螺桿擠出機(I)和上骨架層雙螺桿擠出機(10)的輸出端； 第一平口模(4),其輸入端連接著分配器(2)的輸出端； 下骨架層雙螺桿擠出機(6)； 第二平口模(7)，其輸入端連接著下骨架層雙螺桿擠出機￠)的輸出端； 增強層張緊-延展-調正裝置(9)； 對所述增強合成樹脂瓦的各層材料進行均勻熱合操作的三輥壓延裝置(11)，其布置在第一平口模(4)、第二平口模(7)和增強層張緊-延展-調正裝置(9)的下游；以及瓦形定型裝置(13)，其布置在三輥壓延裝置(11)的下游。
10.如權利要求9所述的生產設備，其特征在于，所述增強層張緊-延展-調正裝置(9)具有使得構成增強層(L3)的高強度有機纖維織布在三輥壓延裝置(11)中在預應力狀態下熱合定型的結構。
【文檔編號】B32B27/12GK204059766SQ201420450162
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2014年8月11日 優先權日:2013年8月11日
【發明者】徐竹孟, 張芳浩, 王慶江, 楊占慶, 王善鰲 申請人:萊州結力工貿有限公司