CN110185915B - 热塑性复合芯材的生产方法和生产设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种热塑性复合芯材的生产方法和生产设备,生产方法包括:模内热复合成型具有结构层和功能层的几何片材或平整片材并沿流水线输出方向持续输出;将平整片材或几何片材分割加工成沿流水线输出方向依次排布且沿宽边输出方向呈带状延伸的多个芯材单元片并将各个芯材单元片层叠拼接成单元拼接体。生产设备包括热复合挤出模具、塑材表面加工设备、切割组件、导向定位组件和胶枪等。本发明提供了一种热塑性复合芯材的生产方法和生产设备,能够低成本、连续地生产出兼备结构强度高和功能多样化的双层结构热塑性复合芯材。

Description

热塑性复合芯材的生产方法和生产设备
技术领域
本发明涉及材料成型技术领域,具体地,涉及一种热塑性复合芯材的生产方法和生产设备。
背景技术
蜂窝芯板不仅具有低密度、高强度的优点,还具备减震、隔音、隔热等许多优异的性能,因此 被广泛应用在船舶、交通运输、航空航天等领域。其中,热塑性蜂窝芯材更具有极高的比强度、废料 可回收再生利用、热成型性能好等优势,相比传统的金属材料和非可再生的热固性材料更具有竞争力。
市面上的热塑性蜂窝芯材主要通过吹塑或吸塑的工艺生产成型,受限于加工压力和热塑性材料 的塑性性能等,吸塑或者吹塑均不宜用来加工形状复杂或壁厚较大的产品,由此限制了热塑性蜂窝芯 材的最大壁厚。此外,热塑性芯材由于壁厚较薄、容易产生破壁,不利于添加结构填料或者功能填料, 导致热塑性芯材的功能多样化受限,无法满足实际应用中的多样化需求。
另外,随着实际应用需求的不断升级,由单一结构材料制备的热塑性蜂窝芯材已不能满足各种 复杂的应用场景。在实际应用场景中,热塑性蜂窝芯材除了需要达到轻质重载的要求,往往还需要针 对不同的使用环境来适应性地增加一些使用功能,如阻燃性能、隔音性能、防腐性能等。现有的蜂窝 形芯材通常通过在蜂窝壁的基体材料中分散性地添加功能填料的方式来产生新的功能,但功能材料受 限于可添加的比例以及分散性的分布特点,其产生的功能效果也大大受限,导致现有的热塑性芯材在 功能需求多样化方面存在瓶颈。
发明内容
针对现有技术的上述缺陷或不足,本发明提供了一种热塑性复合芯材的生产方法和生产设备, 能够低成本、连续地生产出兼备结构强度高和功能多样化的双层结构热塑性复合芯材。
为实现上述目的,本发明提供了一种热塑性复合芯材的生产方法,包括:
模内热复合成型具有结构层和功能层的几何片材或平整片材并沿流水线输出方向持续输出;
将所述平整片材或几何片材分割加工成沿所述流水线输出方向依次排布且沿宽边输出方向呈带 状延伸的多个芯材单元片,其中至少部分的所述芯材单元片的片材表面上形成有沿所述宽边输出方向 重复呈现的非闭合的几何体;
将各个所述芯材单元片层叠拼接成单元拼接体,其中所述单元拼接体中形成有通过所述几何体 拼接而成的多个轴孔结构,所述轴孔结构包括拼接轴孔和围绕所述拼接轴孔的周向封闭的轴孔周壁。
在一些具体实施例中,将各个所述芯材单元片层叠拼接成单元拼接体可包括:
将各个所述芯材单元片翻转预设角度,其中各个所述芯材单元片的旋转轴线均沿所述宽边输出 方向;
沿所述流水线输出方向将各个所述芯材单元片层叠拼接成所述单元拼接体。
可选地,将各个所述芯材单元片翻转预设角度可包括:
使任意相邻的两个所述芯材单元片的翻转方向相同;
其中,在沿所述流水线输出方向依次排布的第一芯材单元片、第二芯材单元片和第三芯材单元 片中,所述第二芯材单元片的所述结构层与一侧的所述第一芯材单元片的所述功能层沿所述流水线输 出方向对齐,所述第二芯材单元片的所述功能层与另一侧的所述第三芯材单元片的所述结构层沿所述 流水线输出方向对齐。
可选地,在沿所述流水线输出方向将各个所述芯材单元片层叠拼接成单元拼接体之前,沿所述 宽边输出方向移动调整所述芯材单元片,使得任意相邻的两个所述芯材单元片中,一者的几何形状高 点与另一者的几何形状低点沿所述流水线输出方向对齐。
可选地,将各个所述芯材单元片翻转预设角度包括:
使任意相邻的两个所述芯材单元片的翻转方向相反;
其中,在沿所述流水线输出方向依次排布的第一芯材单元片、第二芯材单元片和第三芯材单元 片中,所述第二芯材单元片的所述结构层与一侧的所述第一芯材单元片的所述结构层沿所述流水线输 出方向对齐,所述第二芯材单元片的所述功能层与另一侧的所述第三芯材单元片的所述功能层沿所述 流水线输出方向对齐。
进一步地,在所述几何片材或平整片材中,所述功能层与用于承受载荷的所述结构层可具有相 容性。
在一些具体实施例中,将各个所述芯材单元片层叠拼接成单元拼接体可包括:
使任意相邻的所述芯材单元片之间的所述结构层或所述功能层之间以熔融粘接方式相连。
可选地,所述平整片材或几何片材的输出加工方式为挤出、压延、流延或辊压加工;
和/或,所述几何体的加工方式为辊式模具挤压、板状模具挤压或链式模具挤压;
和/或,沿所述流水线输出方向持续输出的所述平整片材或几何片材中,所述结构层的片层厚度 不小于0.1mm。
可选地,任意形状的所述拼接轴孔的外接圆的直径不小于1mm;和/或,任意形状的所述拼接 轴孔的孔轴长与该拼接轴孔的外接圆的直径之比不大于200。
可选地,所述结构层的材质包括热塑性聚合物、填料填充的热塑性聚合物、纤维增强的热塑性 树脂基复合材料、塑性形变纸张和/或钢塑复合物。
进一步地,所述热塑性聚合物可为聚丙烯、聚乙烯、聚酰胺、热塑性聚酯、聚氯乙烯、聚苯乙 烯、聚碳酸酯、聚苯醚、热塑性弹性体、多元共聚热塑性塑料、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯硫醚、聚醚 醚酮和聚酰亚胺中的一种或其中多种的共混物;
或者,填料填充的所述热塑性聚合物中的填料可为蜡、滑石粉、炭黑、白炭黑、高岭土、碳酸 钙、硬脂酸、硬脂酸钙、晶须、二氧化钛、氧化铁、颜料、阻燃剂和抗氧剂中的一种或其中多种的组 合物;
或者,纤维增强的所述热塑性树脂基复合材料中的纤维可为有机纤维、无机纤维、金属纤维、 高分子纤维、植物纤维中的一种或多种;
或者,纤维增强的所述热塑性树脂基复合材料中的纤维可为玻璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维、 钢丝纤维、聚丙烯纤维、聚酯纤维、超高分子量聚乙烯纤维、聚酰亚胺纤维和麻纤维中的一种或者其 中多种的组合物。
进一步地,所述功能层为阻燃层、抗紫外层、颜色层、阻热或传热层、透磁或阻磁层、抗菌层、 或隔音层中的一种或者多种功能组合层;和//或,所述功能层的材质包括阻燃填料填充聚合物、抗紫 外填料填充聚合物、颜料填料填充聚合物、阻热或传热填料填充聚合物、透磁或阻磁填料填充聚合物、 抗菌填料填充聚合物、隔音填料填充聚合物中的一种或者多种组合物。
更进一步地,所述生产方法还可包括:
使得当所述平整片材的片材表面的垂直方向为承受压缩载荷方向时,所述单元拼接体的材料体 积利用率不低于60%,优选的,材料体积利用率不低于80%;
和/或,在所述单元拼接体的平行于所述平整片材的片材表面的芯材横截面上,平面空隙率不低 于40%,进一步的,所述平面空隙率不低于60%。
根据本发明的另一方面,提供了一种热塑性组合芯材的生产设备,包括:
热塑材料成型设备,用于在模内热复合成型具有结构层和功能层的几何片材或平整片材并沿流 水线输出方向持续输出;
芯材单元片加工成型组件,用于将所述平整片材或几何片材分割加工成沿所述流水线输出方向 依次排布且沿宽边输出方向呈带状延伸的多个芯材单元片,使得至少部分的所述芯材单元片的片材表 面上形成有沿所述宽边输出方向重复呈现的非闭合的几何体;
单元拼接体拼接组件,用于将各个所述芯材单元片层叠拼接成单元拼接体,使得所述单元拼接 体中形成有通过所述几何体拼接而成的多个轴孔结构,并且所述轴孔结构包括拼接轴孔和围绕所述拼 接轴孔的周向封闭的轴孔周壁。
在一些具体实施例中,所述热塑材料成型设备可包括上下布置的第一挤出模具和第二挤出模具 以及位于所述第一挤出模具和所述第二挤出模具的成型挤出口的热复合成型段。
可选地,所述单元拼接体拼接组件包括:
导向定位组件,用于将各个所述芯材单元片翻转预设角度,其中各个所述芯材单元片的旋转轴 线(PP’)均沿所述宽边输出方向;
芯材单元片拼接组件,用于沿所述流水线输出方向归拢依次排布的各个所述芯材单元片以层叠 拼接成单元拼接体;
熔融粘接组件,用于加热各个所述芯材单元片以熔融粘接成所述单元拼接体。
本发明的生产方法可通过例如热复合挤出模具等持续输出双层塑性材料,可适应性地将不同的 功能材料与结构材料热复合成型为蜂窝形芯材,由此生产出来的双层结构热塑性复合芯材不仅保持了 原有结构材料的轻质重载的优点,还能通过与功能性材料结合获得单一组成材料所不能达到的综合性 能,如阻燃性能、屏蔽性能、吸音性能等。并且,本生产方法生产连续性较好,一体化生产出蜂窝体, 生产效率高。此外,本发明的生产设备均由多个相对简单的装置组成,大大降低生产成本、并可实现 连续大规模生产。
本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与下面的具体实施方式一 起用于解释本发明,但并不构成对本发明的限制。在附图中:
图1为根据本发明的具体实施例中,热塑性复合芯材的生产方法的流程示意图;
图2为构成本发明的单元拼接体的一种具体实施例的最小组成单元的芯材单元片的主视图;
图3为图2的局部放大示意图;
图4展示了根据本发明的一种具体实施例的热塑性复合芯材的立体结构;
图5为图4的主视图;
图6展示了图2所示的芯材单元片的一种层叠拼接的方式,其中任意相邻的两个芯材单元片的 翻转方向相同;
图7为图6的局部放大示意图;
图8展示了图2所示的芯材单元片的另一种层叠拼接的方式,其中任意相邻的两个芯材单元片 的翻转方向相反;
图9为图8的局部放大示意图;
图10为展示了一种根据本发明的热塑性复合芯材的结构的主视图,其中的拼接轴孔有多种形 状,相邻的芯材单元片的结构形状不同;
图11为根据发明的一种具体实施例的热塑材料成型设备;
图12为应用于图1的生产方法中的生产设备的一种具体实施例的结构示意图;
图13为应用于图1的生产方法中的生产设备的另一种具体实施例的结构示意图。
附图标记说明:
100 单元拼接体 101 拼接轴孔
102 几何形状高点 103 几何形状低点
104 几何体 105 几何体第一内孔
106 几何体第二内孔 1 热塑材料成型设备
1a 第一挤出模具 1b 第二挤出模具
1c 热复合成型段 2’ 塑材表面加工设备
3 胶枪 4 切割组件
5 导向定位组件 6 芯材单元片拼接组件
5a 正向转向器 5b 反向转向器
10 平整片材 10’ 几何片材
30 芯材单元片
31 平整芯材单元片 32 几何芯材单元片
A 结构层 B 功能层
D1 第一方向 D2 第二方向
D3 第三方向 Z 流水线平台垂直方向
X 流水线输出方向 Y 宽边输出方向
a 夹角
W 芯材单元片宽度方向 L 芯材单元片长度方向
OO' 几何内孔中心线 PP’ 旋转轴线
具体实施方式
以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是,此处所描述的具 体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例,并不用于限制本发明实施例。
需要说明的是,在不冲突的情况下,本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明实施例中,在未作相反说明的情况下,使用的方位词如“上、下、顶、底”通常是针 对附图所示的方向而言的或者是针对竖直、垂直或重力方向上而言的各部件相互位置关系描述用词。
下面将参考附图并结合示例性实施例来详细说明本发明。
本发明的示例性实施例中提供了一种热塑性复合芯材及其生产方法和生产设备。如图2~图5所 示,本发明的热塑性复合芯材为蜂窝形芯材,即为图4中所示单元拼接体100,该单元拼接体100由 多个沿第一方向D1延伸且沿第二方向D2层叠拼接的芯材单元片30组成。其中,芯材单元片30的 成型板材为包括结构层A和功能层B的双层片材结构,该结构层A为用于形成承受载荷的结构材料, 而功能层B则为用于提供各种功能的功能材料。
现有的热塑性蜂窝芯材通常通过在蜂窝壁的基体材料中分散性地添加功能填料的方式来增加热 塑性蜂窝芯材的新功能,如阻燃、防热、屏蔽、吸声等功能。但是此种方式受限于功能填料的可添加 最大比例以及实际分布状况,性能往往分散性大且难以精确控制材料的结构和性能,功能填料产生的 功能效果也大大受限,导致现有的热塑性蜂窝芯材在进一步提高复合功能方面存在瓶颈。
此外,市面上的热塑性蜂窝形芯材主要有两种,一种是圆管式蜂窝芯材,即通过挤出壁厚较厚 的圆管后将其吹塑形成壁厚较小的圆管,并将多根圆管堆成坨后放入烤箱进行加热,圆管加热后相互 粘结形成圆管式蜂窝形芯材。此圆管式蜂窝芯材的生产简单但不连续、生产效率低。还有一种是在片 材表面吸塑形成半蜂窝形结构,然后将成型后的片材折叠成蜂窝体结构,该折叠式蜂窝芯材生产连续 但控制复杂,且物料浪费较多。再者,无论是圆管式蜂窝芯材还是折叠式蜂窝芯材,都需要通过吹塑 或者吸塑的生产工艺成型,吹塑或吸塑均受限于加工压力和热塑性材料的塑性性能等,使得热塑性蜂 窝芯材的最大壁厚受限且容易产生破壁,不利于添加结构填料或者功能填料,导致热塑性芯材的应用 场合受限,无法满足实际应用中的多样化的需求。
相较于现有的热塑性蜂窝芯材,本发明的热塑性复合芯材除了保持了原有结构材料的轻质重载 的优点以外,本发明的热塑性复合芯材的蜂窝壁为结构层复合功能层的双层片材热复合结构,可适应 性地将不同的功能材料与结构材料热复合以获得单一结构材料所不能达到的综合性能。由于功能层与 结构层是独立分层设置,不存在混合比例以及分散性的限制,能够更加精确地控制材料的结构以及性 能。再者,本发明的热塑性复合芯材的功能层连续分布,所能达到的功能效果显著。此外,本发明的 热塑性复合芯材采用的功能层和结构层相容性好,两者之间能产生的物理或化学的相容性,如浸润性、 反应性和互溶性等,两者的结合强度高,满足了实际应用中的多样化的需求。
进一步地,参见图1,本发明的热塑性复合芯材的生产方法可实现连续流水作业、生产效率高、 大大降低生产成本、实现节约型生产,且无需采用吸塑或吹塑的生产工艺,无壁厚方面的限制,可生 产出较大壁厚的的热塑性复合芯材,同时可添加各种增强填料或者功能填料,不会产生破壁,大大拓 展了本发明的热塑性复合芯材的应用场合。
更进一步地,参见图11~图13,针对本发明的热塑性复合芯材的生产方法,相应地,本发明还 提供了两种热塑性复合芯材的生产设备,两种设备均由多个相对简单的装置组成,大大降低生产成本、 并可实现连续大规模生产。
以下将述及本发明的热塑性复合芯材及其生产方法和生产设备。
其中,为了便于说明和理解本发明的热塑性复合芯材及其生产方法和生产设备,定义平整片材 10或几何片材10’从热塑材料成型设备1沿流水线持续输出的方向为流水线输出方向X,即平整片材 10或几何片材10’的长度方向;定义平整片材10或几何片材10’的宽度方向为平整片材10或几何片 材10’的宽边输出方向Y;定义垂直于流水线平台的方向为垂直方向Z。参见图12、图13,坐标系原 点均设置在热塑材料成型设备1的上游,并通过流水线输出方向X、宽边输出方向Y和流水线平台垂 直方向Z共同限定出了每一组生产设备的绝对坐标系。定义芯材单元片宽度方向W为单元拼接体100 的第三方向D3;定义芯材单元片长度方向L为单元拼接体100的第一方向D1;定义单元拼接体100 的厚度方向为单元拼接体的第二方向D2。
为形成上述的蜂窝状的热塑性复合芯材,参见图1,本发明提供了一种热塑性复合芯材的生产 方法,可包括步骤:
S31、模内热复合成型具有结构层A和功能层B的几何片材10’或平整片材10并沿流水线输出 方向X持续输出;
S32、将平整片材10或几何片材10’分割加工成沿流水线输出方向X依次排布且沿宽边输出方 向Y呈带状延伸的多个芯材单元片30,其中至少部分的芯材单元片30的片材表面上形成有沿宽边输 出方向Y重复呈现的非闭合的几何体104;
S33、将各个芯材单元片30层叠拼接成单元拼接体100,其中单元拼接体100中形成有通过几 何体104拼接而成的多个轴孔结构,轴孔结构包括拼接轴孔101和围绕拼接轴孔101的周向封闭的轴 孔周壁。
本实施例的生产方法实现了双层热塑性复合材料的连续流水线生产,且本实施例的生产方法成 型加工出的芯材单元片30沿平整片材10的宽边输出方向Y呈波浪状延伸,并可直接输出几何片材 10’,后续只需对几何片材10’进行塑性即可成型加工出芯材单元片30。
在步骤S31中,平整片材10或几何片材10’均可采用直接连续挤出的方式,也可采用压延、流 延或辊压加工等加工方式。其中,沿流水线输出方向X持续输出的几何片材10’的片材表面上形成有 沿宽边输出方向Y重复呈现的非闭合的几何体104,几何体104沿流水线输出方向X连续延伸形成几 何形状带。需要说明的是,沿流水线输出方向X持续输出的几何片材10’难以在后续加工成型过程中 形成平整芯材单元片31,只能形成几何芯材单元片32。
但无论是沿流水线输出方向X持续输出的平整片材10还是几何片材10’,两者均为具有结构层 和功能层的双层片材热复合结构,结构层A和功能层B的材料具有相容性,可直接在生产流水线上 热复合成型,即沿流水线输出方向X同步输出的结构材料和功能材料在模具内可不通过粘结剂直接热 复合成型,由此双层片材热复合结构可连续沿流水线输出方向X直接成型输出,生产工艺简单连续。 并且,功能层B可适应性地根据所需的功能选择不同的功能材料与结构层A的结构材料进行热复合, 可选地,功能材料可为阻燃材料、隔音材料、防腐材料等其他符合本发明的功能材料。
并且,由于在本发明的种生产方法中无吸塑或者吹塑工艺,故热塑性复合材料无壁厚方面限制, 即沿流水线输出方向X持续输出的平整片材10或几何片材10’中,结构层A的片层厚度可不小于 0.1mm,由此形成的蜂窝形芯体的结构强度高。
可选择地,当在步骤S31中沿流水线输出方向X持续输出几何片材10’时,步骤S32可包括子 步骤:
S3211、将几何片材10’的片材表面上沿宽边输出方向Y重复呈现的非闭合的几何体104进行塑 形固化;
S3212、将塑形后的几何片材10’分割加工成沿流水线输出方向X依次排布且沿宽边输出方向Y 呈带状延伸的多个芯材单元片30。
其中,通常从热塑材料成型设备1挤出的几何片材10’是软化的,不利于后续快速连续加工。 可增加设置在热塑材料成型设备1的下游并用于对挤出几何片材上的几何形状带进行压辊定型的压 辊组件(图中未示出)。在挤出几何片材的后方设置作为压辊组件的几何体塑形组件,从而便于将软 化的挤出几何片材进一步压实、固化、定型,以便于后续的切割、翻转、打胶等作业。
可选择地,当在步骤S31中沿流水线输出方向X持续输出平整片材10、并对平整片材10进行 先加工出几何体104再切割时,步骤S32可包括子步骤:
S3221、在平整片材10的至少部分的片材表面上加工出沿宽边输出方向Y重复呈现的非闭合的 几何体104;
S3222、沿宽边输出方向Y切割至少部分的片材表面上加工有几何体104的平整片材10,以形 成沿流水线输出方向X等宽的多个带状的芯材单元片30。
可选择地,当在步骤S31中沿流水线输出方向X持续输出平整片材10、并对平整片材10进行 先切割再加工出几何体104时,步骤S32可包括子步骤:
S3221’、将平整片材10分割加工成沿流水线输出方向X依次排布且沿宽边输出方向Y呈带状 延伸的多个片材单元带;
S3222’、在至少部分的片材单元带的片材表面上分别加工出沿宽边输出方向Y重复呈现的非闭 合的几何体104以形成芯材单元片30。
需要说明的是,沿流水线输出方向X持续输出的平整片材10不仅可加工出几何芯材单元片32, 也可加工出平整芯材单元片31。几何体104的加工方式可采用辊式模具挤压、板状模具挤压或链式 模具挤压等。
其中,经过步骤S32形成的至少部分的芯材单元片30的片材表面上加工出垂直于片材表面的 几何凸起部,在几何凸起部上形成有在片材表面呈非闭合状的并沿流水线输出方向X轴向贯通的几何 体第一内孔105,即形成几何体104,几何体104在至少部分的芯材单元片30的片材表面上沿宽边输 出方向Y重复出现。如图12、图13所示,加工出的芯材单元片30上加工出有几何内孔中心线OO’ 平行于流水线输出方向X的几何体104。
进一步地,步骤S33包括子步骤:
S331、将各个芯材单元片30翻转预设角度,其中各个芯材单元片30的旋转轴线PP’均沿宽边 输出方向Y;
S332、沿流水线输出方向X将各个芯材单元片30层叠拼接成单元拼接体100。
具体地,在步骤S331中,翻转的预设角度定义为:芯材单元片30翻转后,芯材单元片30的 几何内孔中心线OO’与平整片材10的片材表面形成的夹角a,即芯材单元片宽度方向W与流水线输 出方向X之间形成的夹角a。其中,翻转的预设角度即夹角a可为锐角可为钝角。优选的,如图12、 图13所示,夹角a为90°,翻转后的各个芯材单元片30的几何内孔中心线OO’垂直于流水线平台, 即翻转后的各个芯材单元片30与平整片材10垂直。
在一些具体实施例中,步骤S331还可包括:
使任意相邻的两个芯材单元片30的翻转方向相反;
其中,在沿流水线输出方向X依次排布的第一芯材单元片、第二芯材单元片和第三芯材单元片 中,第二芯材单元片的结构层A与一侧的第一芯材单元片的结构层A沿流水线输出方向X对齐,第 二芯材单元片的功能层B与另一侧的第三芯材单元片的功能层B沿流水线输出方向X对齐。如图8、 图9所示,相邻的两个芯材单元片30的翻转方向相反并拼接在一起时,拼接位置的组合方式为 A-A-B-B接触,即相邻两个芯材单元片的拼接位置的两侧均为功能层B或均为结构层A。
在一些具体实施例中,步骤S331可包括:
使任意相邻的两个芯材单元片30的翻转方向相同;
其中,在沿流水线输出方向X依次排布的第一芯材单元片、第二芯材单元片和第三芯材单元片 中,第二芯材单元片的结构层A与一侧的第一芯材单元片的功能层B沿流水线输出方向X对齐,第 二芯材单元片的功能层B与另一侧的第三芯材单元片的结构层A沿流水线输出方向X对齐。如图6、 图7所示,相邻的两个芯材单元片30的翻转方向相同并拼接在一起时,拼接位置的组合方式为 A-B-A-B接触,即相邻两个芯材单元片30的拼接位置的其中一侧为功能层B,另一侧为结构层A。
其中,需要说明的是,当任意相邻的两个芯材单元片30形状相同且翻转方向相反时,可无需沿 宽边输出方向Y调整移动芯材单元片30的位置即可使得任意相邻的两个芯材单元片30中的一者的几 何形状高点102与另一者的几何形状低点103沿流水线输出方向X对齐。当相邻的两个芯材单元片 30形状不同且翻转方向相反或任意相邻的两个芯材单元片30的翻转方向相同时,在沿流水线输出方 向X将各个芯材单元片30层叠拼接成单元拼接体100之前,可沿宽边输出方向Y移动调整芯材单元 片30,使得任意相邻的两个芯材单元片30中,一者的几何形状高点102与另一者的几何形状低点103 沿流水线输出方向X对齐,由此形成沿宽边输出方向Y依次间隔分布且沿垂直于流水平台的垂直方 向Z轴向贯通的拼接轴孔101。
进一步地,步骤S332可包括:
可将翻转后的芯材单元片30沿流水线输出方向X交替放置在作为芯材单元片拼接组件6的输 送带上,通过控制输送速度的大小变化、控制输送带的间歇停止工作、或者设置下游端的止挡部件等 各种方式,使得芯材单元片30产生沿流水线输出方向X的滑移移动、抵接和相互胶接成单元拼接体 100。当然,也可通过设置沿流水线输出方向X的收拢组件来将相邻的芯材单元片30沿流水线输出方 向X靠近、粘接以形成单元拼接体100。其中,拼接形成的单元拼接体100包括通过几何体104拼接 形成并沿宽边输出方向Y依次分布的多个轴孔结构,轴孔结构包括拼接轴孔101和围绕拼接轴孔101 的周向封闭的轴孔周壁。
可选地,步骤S332可包括:
使任意相邻的芯材单元片30之间的结构层A或功能层B之间以熔融粘接方式相连,熔融粘接 方式可以为热熔拼接、超声拼接或红外拼接等等。
或者,步骤S332可包括:
使任意相邻的芯材单元片30之间的结构层A或功能层B之间以胶粘粘接方式相连。即使得各 个芯材单元片30的接触表面都涂覆胶接层,并通过胶接层连接相邻的芯材单元片30。
更进一步地,本发明的生产方法还包括:
使得在拼接成型的单元拼接体100中,当平整片材10的片材表面的垂直方向为承受压缩载荷方 向时,单元拼接体100的材料体积利用率不低于60%,优选的,材料体积利用率不低于80%;
和/或,在单元拼接体100的平行于平整片材10的片材表面的芯材横截面上,平面空隙率不低 于40%,进一步的,平面空隙率不低于60%。
对于上述的生产方法,本发明还提供了一种热塑性复合芯材的生产设备,包括:
热塑材料成型设备1,用于在模内热复合成型具有结构层A和功能层B的几何片材10’或
平整片材10并沿流水线输出方向X持续输出;
芯材单元片加工成型组件,用于将平整片材10或几何片材10’分割加工成沿流水线输出方向X 依次排布且沿宽边输出方向Y呈带状延伸的多个芯材单元片30,使得至少部分的芯材单元片30的片 材表面上形成有沿宽边输出方向Y重复呈现的非闭合的几何体104;
单元拼接体拼接组件,用于将各个芯材单元片30层叠拼接成单元拼接体100,使得单元拼接体 100中形成有通过几何体104拼接而成的多个轴孔结构,并且轴孔结构包括拼接轴孔101和围绕拼接 轴孔101的周向封闭的轴孔周壁。
其中,如图11~图13所示,热塑材料成型设备1包括上下布置的第一挤出模具1a和第二挤出 模具1b以及位于第一挤出模具1a和第二挤出模具1b的成型挤出口的热复合成型段1c。上下布置的 第一挤出模具1a和第二挤出模具1b分别挤出具有相容性的功能材料片材和结构材料片材,两种材料 通过热复合成型段1c进行模内热复合成型,以直接成型为结构层A复合功能层B的双层片材热复合 结构的平整片材10,从而可以直接在流水线上持续输出生产。
此外,芯材单元片加工成型组件可包括切割组件4和塑材表面加工设备2’,切割组件4用于沿 宽边输出方向Y切割表面已成型加工有几何体104的平整片材10或几何片材10’,塑材表面加工设 备2’用于在平整片材10的片材表面加工成型出垂直于片材表面呈隆起状的几何凸起部或者用于在几 何片材10’的片材表面塑形加工出垂直于片材表面呈隆起状的几何凸起部,几何体104形成有在片材 表面呈非闭合状且沿流水线输出方向X轴向贯通的几何体第一内孔105。如图12、图13所示,塑材 表面加工设备2’采用压辊组件,本发明不限于此,也可采用板式模具或者链式模具等加工组件。当沿 流水线输出方向X持续输出平整片材10时,可根据切割和几何成型加工的先后顺序的不同,切割组 件4和塑材表面加工设备2’在流水线上的位置可调换。
在一些实具体实施例中,生产设备还可包括:
胶枪3,用于对几何体104的接触表面涂覆胶接层。可选择地,胶枪3可设置在切割组件4的 上游端,或者,可设置在切割组件4的下游端。
进一步地,单元拼接体拼接组件还可包括:
导向定位组件5,用于将各个芯材单元片30翻转预设角度,其中各个芯材单元片30的旋转轴 (PP’均沿所述宽边输出方向Y;
芯材单元片拼接组件6,用于沿流水线输出方向X归拢依次排布的各个芯材单元片30以层叠拼 接成单元拼接体;
熔融粘接组件,用于加热各个芯材单元片30以熔融粘接成单元拼接体100。
其中,导向定位组件5包括沿流水线输出方向X依次布置且均沿宽边输出方向Y延伸的正向转 向器5a和反向转向器5b,一个芯材单元片30通过正向转向器5a正向翻转90°,即可立于输送带表 面上,紧接着的另一个芯材单元片30通过反向转向器5b反向翻转90°,也可立于输送带表面上。 或者,还可为其他的翻转角度或翻转方式,导向定位组件5也可为旋转机械手、机器人或平面连杆机 构等。
此外,在芯材单元片拼接组件6层叠拼接成的单元拼接体100中,通过几何体104拼接形成并 沿宽边输出方向Y依次分布的多个轴孔结构,轴孔结构包括拼接轴孔101和围绕拼接轴孔101的周向 封闭的轴孔周壁。
流水线作业时,热塑材料成型设备1、芯材单元片加工成型组件、导向定位组件5、芯材单元片 拼接组件6和熔融粘接组件可沿流水线输出方向X依次布置,或者,热塑材料成型设备1、塑材表面 加工设备2’、胶枪3、切割组件4、导向定位组件5和芯材单元片拼接组件6可沿流水线输出方向X 依次布置等其他布置方式,以适于流水线持续生产作业。
以上为根据本发明的热塑性复合芯材的生产方法和生产设备,以下将参见图2~图10,详细述 及根据本发明的热塑性复合芯材的结构。
本发明的热塑性复合芯材为蜂窝形芯材,即为图4中所示单元拼接体100,该单元组合100由 多个沿第一方向D1延伸且沿第二方向D2层叠拼接的芯材单元片30组成,至少部分的芯材单元片30 的片材表面形成有沿芯材单元片长度方向L依次分布且呈非闭合状的几何体104。其中,如图2、图 3所示,芯材单元片30为包括结构层A和功能层B的双层片材结构,结构层A为用于形成承受载荷 的结构材料,而功能层B则为用于提供各种功能的功能材料。结构层A的结构材料和功能层B的功 能材料之间具有相容性,即两者之间产生的物理和化学的相容性。如浸润性、反应性和互溶性等。由 此,结构层A与功能B在模具内可不通过粘结剂直接热复合成型。在外型上,在本发明的单元拼接 体100中形成有至少沿第一方向D1依次分布的多个由几何体104拼接形成轴孔结构,轴孔结构包括 轴向沿第三方向D3的拼接轴孔101和围绕拼接轴孔101的周向封闭的轴孔周壁。
进一步地,功能层B可例如为阻燃层、抗紫外层、颜色层、阻热或传热层、透磁或阻磁层、抗 菌层、或隔音层中的一种或者多种功能组合层。
其中,可选地,功能层B的材质包括阻燃填料填充聚合物、抗紫外填料填充聚合物、颜料填料 填充聚合物、阻热或传热填料填充聚合物、透磁或阻磁填料填充聚合物、抗菌填料填充聚合物、隔音 填料填充聚合物中的一种或者多种组合物。
此外,为了保证结构层A具有足够的力学强度,结构层A的片层厚度不小于0.1mm。
此外,可将任意形状的拼接轴孔101的外接圆的直径优选设置为不小于1mm;和/或,可将任 意形状的拼接轴孔101的孔轴长与该拼接轴孔101的外接圆的直径之比优选设置为不大于200,以使 得芯材获得更佳的重载轻质效果。
相对于传统钢和铝等金属成几何片材料,热塑性材料具有质量轻、绝缘性好、耐腐蚀、易粘结 和焊接等优点。此外,塑料板材可回收利用,便于二次加工,节约资源。其中,结构层A的材质可包 括热塑性聚合物、填料填充的热塑性聚合物、纤维增强的热塑性树脂基复合材料、塑性形变纸张和/ 或钢塑复合物。具体地,热塑性聚合物可为聚丙烯、聚乙烯、聚酰胺、热塑性聚酯、聚氯乙烯、聚苯 乙烯、聚碳酸酯、聚苯醚、热塑性弹性体、多元共聚热塑性塑料、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯硫醚、聚 醚醚酮和聚酰亚胺中的一种或其中多种的共混物。
此外,填料填充的热塑性聚合物中的填料可为蜡、滑石粉、炭黑、白炭黑、高岭土、碳酸钙、 硬脂酸、硬脂酸钙、晶须、二氧化钛、氧化铁、颜料、阻燃剂和抗氧剂中的一种或其中多种的组合物。 而纤维增强的热塑性树脂基复合材料中的纤维可为有机纤维、无机纤维、金属纤维、高分子纤维、植 物纤维中的一种或多种。具体地,纤维增强的热塑性树脂基复合材料中的纤维可为玻璃纤维、碳纤维、 玄武岩纤维、钢丝纤维、聚丙烯纤维、聚酯纤维、超高分子量聚乙烯纤维、聚酰亚胺纤维和麻纤维中 的一种或者其中多种的组合物。
在本发明的热塑性复合芯材中,根据芯材单元片30组合拼接的方式不同,可分为两种组合拼接 方式。如图8、图9所示的第一种组合拼接方式,任意相邻的两个芯材单元片30的翻转方向相反并 依次层叠拼接,此时芯材单元片30之间的拼接位置的组合方式为A-A-B-B接触,即相邻两个芯材单 元片的拼接位置的两侧均为功能层B或均为结构层A。换言之,当单元拼接体100至少包括沿第二方 向D2依次层叠拼接的第一芯材单元片、第二芯材单元片和第三芯材单元片时,第二芯材单元片的结 构层A与一侧的第一芯材单元片的结构层A抵接相连,第二芯材单元片的功能层B与另一侧的第三 芯材单元片的功能层B抵接相连。
如图6、图7所示的第二种组合拼接方式,任意相邻的两个芯材单元片30的翻转方向相同并依 次层叠拼接,此时芯材单元片30之间的拼接位置的组合方式为A-B-A-B接触,即相邻两个芯材单元 片30的拼接位置的其中一侧为功能层,另一侧为结构层。换言之,当单元拼接体100至少包括沿第 二方向D2依次层叠拼接的第一芯材单元片、第二芯材单元片和第三芯材单元片,第二芯材单元片的 结构层A与一侧的第一芯材单元片的功能层B抵接相连,第二芯材单元片的功能层B与另一侧的第 三芯材单元片的结构层A抵接相连。
在本发明的热塑性复合芯材中,参见图10,芯材单元片30可分为几何芯材单元片32和平整芯 材单元片31,几何芯材单元片32表面加工有几何体104,平整芯材单元片31表面未加工有几何体 104。其中,如图4、图5所示的单元拼接体100沿第二方向D2层叠拼接的几何片材30均相同,每 个几何片材30的片材表面上形成的几何体104均相同且沿第一方向D1等间隔分布。但本发明不限于 此,如图10所示,单元拼接体100沿第二方向D2层叠拼接的几何芯材单元片32可不相同。或者, 几何芯材单元片32的片材表面上形成的几何体104可不相同。或者,几何芯材单元片32的片材表面 上形成的几何体104沿第一方向非等间隔分布等。
其中,几何体104形成为从几何芯材单元片32的片材表面沿第二方向D2隆起的几何凸起部, 几何凸起部内形成有轴向沿第三方向D3的几何体第一内孔105,该几何体第一内孔105沿第二方向 D2呈单侧开口状,几何体第一内孔105的单侧开口端由邻接的芯材单元片30封闭以构成至少部分的 拼接轴孔101,其几何内孔中心线OO'沿第三方向D3。此外,相邻的几何体104之间还可形成非封闭 的几何体第二内孔106,几何体第一内孔105与几何体第二内孔106的非封闭开口朝向相反。几何体 104可为压制成型结构,几何体第一内孔105可为压制成型孔且可为正六边形孔、菱形孔、腰形孔或 不规则的异型孔的半分孔等各种形状。
其中,单元拼接体100沿第二方向D2层叠拼接的任意相邻的两个芯材单元片30中至少包括一 个几何芯材单元片32。任意相邻的两个芯材单元片30拼接形成的轴孔结构中,每个拼接轴孔101至 少包括一个几何体第一内孔105或一个几何体第二内孔106,用于沿周向封闭至少一个几何体第一内 孔105或一个几何体第二内孔106的内孔周向闭合结构可为平整壁或包括至少部分的几何体104。如 图10所示,拼接轴孔101可包括一个几何体第一内孔105或一个几何体第二内孔106,也可包括多 个几何体第一内孔105或多个几何体第二内孔106。内孔周向闭合结构可为平整芯材单元片31的平 整片材壁也可为几何芯材单元片32的至少部分的几何体104。
在一些具体实施例中,在每个几何芯材单元片32中,相同的各个几何体104沿第一方向D1等 步距分布,由各个几何形状高点102构成的几何形状高点面和由各个几何形状低点103构成的几何形 状低点面形成为沿第一方向D1的平行平面。
可选地,如图4、图5所示,单元拼接体100为长方体形状,第一方向D1与第二方向D2垂直 且分别为单元拼接体100的两个边长方向,第二方向D2垂直于芯材单元片30的片材表面,第三方向 D3为单元拼接体100的厚度方向。此时,拼接轴孔101沿单元拼接体100的厚度方向贯通,即几何 内孔中心线OO'沿单元拼接体100的厚度方向。当然,,本发明不限于此,各方向定位可以互换。此 外,第一方向D1、第二方向D2与第三方向D3中彼此两两之间也不限于形成直角夹角,也可例如为 锐角等。
具体地,单元拼接体100可至少包括沿第二方向D2依次层叠拼接的第一芯材单元片、第二芯 材单元片和第三芯材单元片,第二芯材单元片32通过几何形状高点102与一侧的第一芯材单元片的 几何形状低点103抵接相连,且通过几何形状低点103与另一侧的第三芯材单元片的几何形状高点 102抵接相连,从而拼接成整个单元拼接体100。在相邻的芯材单元片中,抵接相连的几何形状高点 102与几何形状低点103之间形成为热复合连接的弧面接触、尖端接触或平面接触。其中,如图6、 图8所示,抵接相连的几何形状高点102与几何形状低点103之间形成为热复合连接的弧面接触;如 图10所示,抵接相连的几何形状高点102与几何形状低点103之间形成为热复合连接的尖端接触或 平面接触。
需要说明的是,从图10可见,不同形状结构的几何芯材单元片32进行组合拼接时,并非各个 几何形状高点102和几何形状低点103均能对应相接,部分的几何形状高点102或几何形状低点103 可呈悬空状。当各个芯材单元片30的形状结构都相同时,只需在沿第一方向D1的两端对齐的多个芯 材单元片30的基础上,使得任意相邻的两个芯材单元片30围绕平行于第一方向D1的旋转轴线翻转 相反的方向,由此,一个芯材单元片30上的几何体104与反向翻转后的另一芯材单元片30上的几何 体104沿第二方向D2对齐并一体连接。其中,反向翻转后的芯材单元片30中,几何形状低点103 和几何形状高点102的位置发生互换。当然,也可使得任意相邻的两个芯材单元片30围绕平行于第 一方向D1的旋转轴线翻转且翻转方向相同,并沿第一方向D1移动调节以错开一定距离,由此,第 一芯材单元片上的第一几何体与相邻的第二芯材单元片上的第二几何体沿第一方向D1依次交替布置 并一体连接。基于上述两种排列翻转规则,可对应地形成整个单元拼接体100。
为获得符合要求的能够实现轻质重载的热塑性复合芯材,在图4所示的成型后的单元拼接体100 中,可通过设置较多的作为减质孔的拼接轴孔101以实现轻量化。参照图4,在单元拼接体100的由 第一方向D1与第二方向D2定义且与单元拼接体100实体相交的任一平面,即单元拼接体100的任 一横截面平面中,平面空隙率应不低于40%,进一步的,平面空隙率应不低于60%。在单元拼接体 100的上述横截面平面中,平面空隙率即各个拼接轴孔101的孔截面面积总和与横截面平面的总平面 面积之比。
在轻量化的同时,为实现重载,除了材料选择,还应提高材料体积利用率,即沿载荷受力方向, 能够承受载荷的有效部分与整体部分的质量比或体积比。通俗而言,沿载荷受力方向真实受力部分为 承受载荷的有效部分,而垂直于载荷受力方向的材料部分或空洞部分则为承受载荷的无效部分,无效 部分的材料体积利用率为0。作为示例,在图4中,当第三方向D3为承受压缩载荷方向时,单元拼 接体100的材料体积利用率不低于60%,优选的,材料体积利用率不低于80%。其中,关于材料体积 利用率的定义,当材料承受压缩载荷时,沿着载荷方向具备实体材料且实体材料累计高度大于等于 95%该方向材料的最高高度部分的材料体积与材料总体积之比即为材料体积利用率。
综上可见,本发明提供了一种热塑性复合芯材及其生产方法和生产设备,本发明的热塑性复合 芯材可适应性地将不同的功能材料与结构材料热复合成型为蜂窝形芯材,由此不仅保持了原有结构材 料的轻质重载的优点,还能通过与功能性材料结合获得单一组成材料所不能达到的综合性能,如阻燃 性能、屏蔽性能、吸音性能等。此外,本发明的热塑性复合芯材的蜂窝壁为结构层复合功能层的双层 片材热复合结构,功能层连续分布、功能效果显著,且采用的功能层和结构层相容性好,结合强度高, 可应用在对轻质高强要求较高的各个领域中,同时还可针对各个不同领域的特殊要求来增加阻燃功 能、防腐功能、隔音功能等,满足了实际应用中的多样化的需求。
与此同时,本发明的生产方法和生产设备解决了传统蜂窝芯材的制造成本高、不可添加功能填 料及增强填料、物料浪费的问题,实现了蜂窝芯低成本、可填充等优点以及节约型的生产制造,有效 拓展了热塑性复合材料的应用领域。
以上结合附图详细描述了本发明实施例的可选实施方式,但是,本发明实施例并不限于上述实 施方式中的具体细节,在本发明实施例的技术构思范围内,可以对本发明实施例的技术方案进行多种 简单变型,这些简单变型均属于本发明实施例的保护范围。
另外需要说明的是,在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征,在不矛盾的情况下, 可以通过任何合适的方式进行组合,为了避免不必要的重复,本发明实施例对各种可能的组合方式不 再另行说明。
此外,本发明实施例的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合,只要其不违背本发明实 施例的思想,其同样应当视为本发明实施例所公开的内容。

Claims (15)

1.热塑性复合芯材的生产方法,包括:
模内热复合成型具有结构层(A)和功能层(B)的几何片材(10’)或平整片材(10)并沿流水线输出方向(X)持续输出;
将所述平整片材(10)或几何片材(10’)分割加工成沿所述流水线输出方向(X)依次排布且沿宽边输出方向(Y)呈带状延伸的多个芯材单元片(30),其中至少部分的所述芯材单元片(30)的片材表面上形成有沿所述宽边输出方向(Y)重复呈现的非闭合的几何体(104);
将各个所述芯材单元片(30)层叠拼接成单元拼接体(100),包括:
将各个所述芯材单元片(30)翻转预设角度,其中各个所述芯材单元片(30)的旋转轴线(PP’)均沿所述宽边输出方向(Y);
沿所述流水线输出方向(X)将各个所述芯材单元片(30)层叠拼接成所述单元拼接体(100);
其中,所述单元拼接体(100)中形成有通过所述几何体(104)拼接而成的多个轴孔结构,所述轴孔结构包括拼接轴孔(101)和围绕所述拼接轴孔(101)的周向封闭的轴孔周壁。
2.根据权利要求1所述的热塑性复合芯材的生产方法,其中,将各个所述芯材单元片(30)翻转预设角度包括:
使任意相邻的两个所述芯材单元片(30)的翻转方向相同;
其中,在沿所述流水线输出方向(X)依次排布的第一芯材单元片、第二芯材单元片和第三芯材单元片中,所述第二芯材单元片的所述结构层(A)与一侧的所述第一芯材单元片的所述功能层(B)沿所述流水线输出方向(X)对齐,所述第二芯材单元片的所述功能层(B)与另一侧的所述第三芯材单元片的所述结构层(A)沿所述流水线输出方向(X)对齐。
3.根据权利要求2所述的热塑性复合芯材的生产方法,其中,在沿所述流水线输出方向(X)将各个所述芯材单元片(30)层叠拼接成单元拼接体(100)之前,沿所述宽边输出方向(Y)移动调整所述芯材单元片(30),使得任意相邻的两个所述芯材单元片(30)中,一者的几何形状高点(102)与另一者的几何形状低点(103)沿所述流水线输出方向(X)对齐。
4.根据权利要求1所述的热塑性复合芯材的生产方法,其中,将各个所述芯材单元片(30)翻转预设角度包括:
使任意相邻的两个所述芯材单元片(30)的翻转方向相反;
其中,在沿所述流水线输出方向(X)依次排布的第一芯材单元片、第二芯材单元片和第三芯材单元片中,所述第二芯材单元片的所述结构层(A)与一侧的所述第一芯材单元片的所述结构层(A)沿所述流水线输出方向(X)对齐,所述第二芯材单元片的所述功能层(B)与另一侧的所述第三芯材单元片的所述功能层(B)沿所述流水线输出方向(X)对齐。
5.根据权利要求1所述的热塑性复合芯材的生产方法,其中,在所述几何片材(10’)或平整片材(10)中,所述功能层(B)与用于承受载荷的所述结构层(A)具有相容性。
6.根据权利要求5所述的热塑性复合芯材的生产方法,其中,将各个所述芯材单元片(30)层叠拼接成单元拼接体(100)包括:
使任意相邻的所述芯材单元片(30)之间的所述结构层(A)或所述功能层(B)之间以熔融粘接方式相连。
7.根据权利要求1所述的热塑性复合芯材的生产方法,其中,所述平整片材(10)或几何片材(10’)的输出加工方式为挤出、压延、流延或辊压加工;
和/或,所述几何体(104)的加工方式为辊式模具挤压、板状模具挤压或链式模具挤压;
和/或,沿所述流水线输出方向(X)持续输出的所述平整片材(10)或几何片材(10’)中,所述结构层(A)的片层厚度不小于0.1mm。
8.根据权利要求7所述的热塑性复合芯材的生产方法,其中,任意形状的所述拼接轴孔(101)的外接圆的直径不小于1mm;和/或,任意形状的所述拼接轴孔(101)的孔轴长与该拼接轴孔(101)的外接圆的直径之比不大于200。
9.根据权利要求1所述的热塑性复合芯材的生产方法,其中,所述结构层(A)的材质包括热塑性聚合物、填料填充的热塑性聚合物、纤维增强的热塑性树脂基复合材料、塑性形变纸张和/或钢塑复合物。
10.根据权利要求9所述的热塑性复合芯材的生产方法,其中,所述热塑性聚合物为聚丙烯、聚乙烯、聚酰胺、热塑性聚酯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚苯醚、热塑性弹性体、多元共聚热塑性塑料、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯硫醚、聚醚醚酮和聚酰亚胺中的一种或其中多种的共混物;
或者,填料填充的所述热塑性聚合物中的填料为蜡、滑石粉、炭黑、白炭黑、高岭土、碳酸钙、硬脂酸、硬脂酸钙、晶须、二氧化钛、氧化铁、颜料、阻燃剂和抗氧剂中的一种或其中多种的组合物;
或者,纤维增强的所述热塑性树脂基复合材料中的纤维为有机纤维、无机纤维、金属纤维、高分子纤维、植物纤维中的一种或多种;
或者,纤维增强的所述热塑性树脂基复合材料中的纤维为玻璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维、钢丝纤维、聚丙烯纤维、聚酯纤维、超高分子量聚乙烯纤维、聚酰亚胺纤维和麻纤维中的一种或者其中多种的组合物。
11.根据权利要求1所述的热塑性复合芯材的生产方法,其中,所述功能层(B)为阻燃层、抗紫外层、颜色层、阻热或传热层、透磁或阻磁层、抗菌层、或隔音层中的一种或者多种功能组合层;和//或,所述功能层(B)的材质包括阻燃填料填充聚合物、抗紫外填料填充聚合物、颜料填料填充聚合物、阻热或传热填料填充聚合物、透磁或阻磁填料填充聚合物、抗菌填料填充聚合物、隔音填料填充聚合物中的一种或者多种组合物。
12.根据权利要求1~11中任意一项所述的热塑性复合芯材的生产方法,其中,所述生产方法还包括:
使得当所述平整片材(10)的片材表面的垂直方向为承受压缩载荷方向时,所述单元拼接体(100)的材料体积利用率不低于60%;
和/或,在所述单元拼接体(100)的平行于所述平整片材(10)的片材表面的芯材横截面上,平面空隙率不低于40%。
13.根据权利要求12所述的热塑性复合芯材的生产方法,其中,所述单元拼接体(100)的材料体积利用率不低于80%,和/或,所述平面空隙率不低于60%。
14.热塑性复合芯材的生产设备,包括:
热塑材料成型设备(1),用于在模内热复合成型具有结构层(A)和功能层(B)的几何片材(10’)或平整片材(10)并沿流水线输出方向(X)持续输出,所述热塑材料成型设备(1)包括上下布置的第一挤出模具(1a)和第二挤出模具(1b)以及位于所述第一挤出模具(1a)和所述第二挤出模具(1b)的成型挤出口的热复合成型段(1c);
芯材单元片加工成型组件,用于将所述平整片材(10)或几何片材(10’)分割加工成沿所述流水线输出方向(X)依次排布且沿宽边输出方向(Y)呈带状延伸的多个芯材单元片(30),使得至少部分的所述芯材单元片(30)的片材表面上形成有沿所述宽边输出方向(Y)重复呈现的非闭合的几何体(104);
单元拼接体拼接组件,用于将各个所述芯材单元片(30)层叠拼接成单元拼接体(100),使得所述单元拼接体(100)中形成有通过所述几何体(104)拼接而成的多个轴孔结构,并且所述轴孔结构包括拼接轴孔(101)和围绕所述拼接轴孔(101)的周向封闭的轴孔周壁。
15.根据权利要求14所述的热塑性复合芯材的生产设备,其中,所述单元拼接体拼接组件包括:
导向定位组件(5),用于将各个所述芯材单元片(30)翻转预设角度,其中各个所述芯材单元片(30)的旋转轴线(PP’)均沿所述宽边输出方向(Y);
芯材单元片拼接组件(6),用于沿所述流水线输出方向(X)归拢依次排布的各个所述芯材单元片(30)以层叠拼接成单元拼接体(100);
熔融粘接组件,用于加热各个所述芯材单元片(30)以熔融粘接成所述单元拼接体(100)。
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