CN114701217A - 连续纤维增强热塑性复合板及其制备方法与生产设备 - Google Patents
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Abstract
本发明主要涉及本发明涉及复合材料加工领域，特别涉及连续纤维增强热塑性复合板及其制备方法和生产设备。连续纤维增强热塑性复合板制备方法主要包括：放置钢板于辊压装置左侧，钢板加热装置将钢板提前加热，使所述钢板胶膜预热至熔融状态；所述辊压装置压合且冷却复合结构，以将熔融状态胶膜快速粘合于钢板或者蜂窝芯表面；使用复合机装置将复合结构的表层加热、压合及冷却，以形成所述连续纤维增强热塑性复合板；使用该方法制备出的材料产品表面平整美观，复合强度高，压缩强度高，复合板材抗冲击耐穿刺效果好。
Description
技术领域
本发明涉及复合材料加工领域，特别涉及一种连续纤维增强热塑性复合板及其制备方法和生产设备。
背景技术
连续纤维增强热塑性复合材料具有轻质、高强度、隔热等特性，在复合材料领域应用越来越广泛，传统电池包防护板为全尺寸钢板制备，但钢材比重大，价格高，不能够满足新能源汽车的轻量化需求。目前防护板也有采用连续热塑性蜂窝板制备，但热塑性蜂窝板冲击性能、防刺穿性能较差，如果遇尖刺物，例如路上尖锐的石头、钉子、钢丝或者铁丝容易被刺穿造成电池包损坏甚至着火或爆炸。将钢板与连续纤维增强热塑性材料复合为一体，采用连续纤维增强热塑性复合板局部镶嵌钢板，不仅可以降低钢板用量，减少钢板的锈蚀，而且可以获得更高的抗冲击、防穿刺性能。
热塑性复合板局部镶嵌钢板对连续复合设备提出了更高的要求，由于钢板与连续纤维复合材料热导率、比热容的差异，导致钢板镶嵌区域与无钢板区域达到相同温度所需热量不一致，通常钢板区域需要额外热量补偿。传统连续式特氟龙复合设备或钢带复合设备加热面相对均匀，不能对板材不同区域选择性加热，制备板材复合粘接强度不均匀。
发明内容
针对以上问题，本发明的目的在于提供可连续化生产，局部镶嵌钢板连续纤维增强热塑性复合板制备方法和设备，使用该方法制备出的材料产品表面平整美观，复合强度高，压缩强度高，复合板材抗冲击耐穿刺效果好。主要原理是采用钢板加热装置对钢板进行提前加热使其达到热塑复合材料熔融温度，通过辊压装置将钢板与胶膜层提前粘合，然后进入复合机装置与上下表层粘接复合，获得较高的复合强度完美的外观表面。
具体的，本发明采用了下列技术方案：
一种连续纤维增强热塑性复合板制备方法，包括：
放置钢板于辊压装置左侧，钢板加热装置将钢板提前加热，钢板加热温度范围120-160℃，使所述钢板胶膜预热至熔融状态；
所述辊压装置压合且冷却复合结构，以将熔融状态高分子粘接胶膜快速粘合于钢板和蜂窝芯表面；
使用复合机装置将复合结构的连续纤维增强热塑性表层加热、压合及冷却，以形成所述连续纤维增强热塑性复合板。
优选地，所述复合结构所述复合结构包括但不限于下胶膜、钢板、蜂窝芯及下表层，所述下表层贴合蜂窝芯下表面，所述下胶膜位于蜂窝芯与钢板之间；当所述复合结构还包括上胶膜与上表层时，所述上胶膜位于上表层与钢板之间。
进一步地，所述制备方法还包括，驱动覆盖表层的复合结构进入所述复合机装置内部，所述复合机装置加热段对复合结构的表层加热至熔化，加热温度200-240℃，熔化状态表层经过中间压辊压制粘接于所述胶膜或蜂窝芯外表面，复合机装置冷却段压制将多层复合材料冷却定形。
进一步地，所述多层复合材料是指表层处于未冷却状态的连续纤维增强热塑性复合板。
进一步地，所述制备方法还包括，蜂窝芯放置于下表层上，蜂窝芯运输平台驱动蜂窝芯与下表面整体移动，同时下胶膜被压合覆盖于所述蜂窝芯表面，钢板投放于带有下胶膜的蜂窝芯上方。
进一步地，所述制备方法还包括：设置钢板放置装置与钢板加热装置于同一位置，先对钢板加热而后投放。
可替换地，所述制备方法还包括：设置钢板放置装置于钢板加热装置左侧，投放钢板后而对钢板进行加热。
进一步地，当设置钢板放置装置与钢板加热装置于同一位置或钢板加热装置的左侧，加热后的钢板会使得下胶膜升温至熔融状态，辊压装置压合所述复合结构，使下胶膜粘合于钢板和蜂窝芯之间，而后上胶膜放卷装置与上表层放卷装置同时放卷上胶膜与上表层，所述上表层覆盖于上胶膜。
可替换地，所述制备方法还包括：设置钢板放置装置于钢板加热装置左侧且位于复合机装置内部，投放钢板后而对钢板进行加热。
进一步地，当设置钢板放置装置于钢板加热装置左侧且位于复合机装置内部，上胶膜放卷装置与上表层放卷装置同时放卷上胶膜与上表层使其贴合复合结构，所述上表层覆盖于上胶膜，加热后的钢板使得上下胶膜都升温至熔融状态，而后辊压装置压合多层材料，使上胶膜粘接于所述上表层与所述钢板之间，下胶膜粘合于钢板和蜂窝芯之间。
进一步地，所述制备方法还包括：牵引所述连续纤维增强热塑性复合板向前运动并裁切为需要的尺寸,如2290*1110mm、2050*1100mm等。
此外，本发明还提供了一种连续纤维增强热塑性复合板生产设备：
主要包括：钢板放置装置、辊压装置、钢板加热装置以及复合机装置，所述加热装置适于预热所述钢板放置装置投放的钢板，使投放后附着其上的胶膜呈熔融状态，所述钢板放置装置位于所述辊压装置和复合机装置左侧，所述辊压装置适于压制钢板与熔融状态胶膜粘合，所述复合机装置中依次包括加热段、中间压辊以及冷却段，适于将表层加热熔化、压制后复合粘接于胶膜或蜂窝芯表面，而后冷却定型得到连续纤维增强热塑性复合板。
进一步地，所述钢板放置装置与钢板加热装置位于同一位置。
可替换地，所述钢板放置装置于钢板加热装置左侧。
可替换地，所述钢板加热装置设置于复合机装置内部，所述钢板加热装置位于加热段左侧。
进一步地，所述辊压装置包括上下对称的上部压辊和下部压辊，所述上部压辊和下部压辊内部设有通冷水的铝方通，用于快速冷却胶膜或者表层。
进一步地，所述加热装置包括加热铝方通、红外烤箱及电磁感应器，在生产时可以根据实际需要进行选择。
进一步地，所述钢板放置装置为机械手，所述机械手可以实现钢板的准确投放。
进一步地，所述生产设备还包括，下表层放卷装置，用于放卷蜂窝芯下方的下表层；蜂窝芯放置平台，用于投放蜂窝芯至下表层上方；所述下表层放卷装置位于所述蜂窝芯放置平台左侧；蜂窝芯输送平台，用于带动下表层和蜂窝芯整体移动；所述蜂窝芯输送平台位于下表层下方；下胶膜放卷装置，用于放卷下胶膜并压合下胶膜覆盖于蜂窝芯表面；所述下胶膜放卷装置位于所述钢板放置装置左侧；上胶膜放卷装置和上表层放卷装置，分别用于放卷上胶膜与上表层至于钢板上表面，所述上胶膜放卷装置和上表层放卷装置位于钢板放置装置与复合机装置之间；牵引装置，所述牵引装置包括若干对辊，用于牵引连续纤维增强热塑性复合板，所述牵引装置位于所述复合机装置右侧；裁切装置，用于将所述连续纤维增强热塑性复合板裁切为需要的尺寸，所述裁切装置设置于设备最后端。
进一步地，所述连续纤维增强热塑性复合板采用上述生产设备与制备方法制备而成。
本发明具有以下有益效果：
采用钢板加热装置对钢板区域热量补偿，钢板提前加热使其达到热塑复合材料熔融温度，通过辊压装置将钢板与胶膜层提前粘合，后进入复合机装置与上下表层粘接复合，可对板材不同区域选择性加热，热量补充，加热面相对均匀，板材复合粘接强度均匀，可获得较高的复合强度，完美的外观表面，较高的生产速度。
附图说明
图1为本发明的实施例1的具体结构图。
图2为本发明的实施例2的具体结构图。
图3为本发明的实施例3的具体结构图。
其中图中各编号为：1-下表层放卷装置、2-蜂窝芯放置平台、3-下胶膜放卷装置、4-蜂窝芯输送平台、5-钢板放置装置、6-辊压装置、7-上胶膜放卷装置、8-上表层放卷装置、9-复合机装置、91-加热段、92-中间压辊、93-冷却段、10-牵引装置、11-裁切装置、12-钢板加热装置。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
实施例1
请参阅图1，下表层放卷装置1设置在本设备的最前端，放卷下表层，蜂窝芯放置平台2投放蜂窝芯至下表层上方，所述下表层放卷装置1位于所述蜂窝芯放置平台2左侧，蜂窝芯输送平台4设置于下表层下方，蜂窝芯输送平台4带动下表层和蜂窝芯整体移动，下胶膜放卷装置3放卷下胶膜并压合下胶膜覆盖于蜂窝芯表面，所述下胶膜放卷装置3位于所述钢板放置装置5左侧，钢板放置装置5位于蜂窝芯上方，与钢板加热装置12处于同一位置,辊压装置6设置于复合机装置9左侧，辊压装置6由上下对称的上部压辊和下部压辊组成，上部压辊和下部压辊设有通冷水的铝方通，通过钢板加热装置12将钢板加热至下胶膜熔融温度，然后通过机械手(图中未示出)快速将其放入辊压装置6左侧，辊压装置6将下胶膜、钢板与蜂窝芯快速压合；上胶膜放卷装置7和上表层放卷装置8分别放卷上胶膜与上表层至于钢板上表面，所述上表层覆盖于上胶膜；包含钢板蜂窝芯、钢板、胶膜、上下表层的复合材料运输至复合机装置加热段91，表层经过熔化后至复合机中间压辊92，中间压辊92压合使得表层复合粘接于上胶膜与蜂窝芯，通过复合机冷却段93将多层复合材料冷却定型，通过牵引装置10输送至裁切装置11，裁切为需要尺寸。
实施例2
请参阅图2，下表层放卷装置1设置在本设备的最前端，放卷下表层，蜂窝芯放置平台2投放蜂窝芯至下表层上方，所述下表层放卷装置1位于所述蜂窝芯放置平台2左侧，蜂窝芯输送平台4设置于下表层下方，蜂窝芯输送平台4带动下表层和蜂窝芯整体移动，下胶膜放卷装置3放卷下胶膜并压合下胶膜覆盖于蜂窝芯表面，所述下胶膜放卷装置3位于所述钢板放置装置5左侧，钢板放置装置5位于蜂窝芯上方，钢板加热装置12设置于钢板放置装置5右侧,辊压装置6设置于复合机装置9左侧，辊压装置6由上下对称的上部压辊和下部压辊组成，上部压辊和下部压辊设有通冷水的铝方通，通过钢板加热装置12将钢板加热至下胶膜熔融温度，然后通过机械手(图中未示出)快速将其放入辊压装置6左侧，辊压装置6将下胶膜、钢板与蜂窝芯快速压合；上胶膜放卷装置7和上表层放卷装置8分别放卷上胶膜与上表层至于钢板上表面，所述上表层覆盖于上胶膜；包含钢板蜂窝芯、钢板、胶膜、上下表层的复合材料运输至复合机装置加热段91，表层经过熔化后至复合机中间压辊92，中间压辊92压合使得表层复合粘接于上胶膜与蜂窝芯，通过复合机冷却段93将多层复合材料冷却定型，通过牵引装置10输送至裁切装置11，裁切为需要尺寸。
实施例3
请参阅图3，下表层放卷装置1设置在本设备的最前端，放卷下表层，蜂窝芯放置平台2投放蜂窝芯至下表层上方，所述下表层放卷装置1位于所述蜂窝芯放置平台2左侧，蜂窝芯输送平台4设置于下表层下方，蜂窝芯输送平台4带动下表层和蜂窝芯整体移动，下胶膜放卷装置3放卷下胶膜并压合下胶膜覆盖于蜂窝芯表面，所述下胶膜放卷装置3位于所述钢板放置装置5左侧，钢板放置装置5位于蜂窝芯上方，钢板加热装置12设置于钢板放置装置5右侧,辊压装置6设置于复合机装置9内部且位于加热段91左侧，辊压装置6由上下对称的上部压辊和下部压辊组成，上部压辊和下部压辊设有通冷水的铝方通，钢板通过机械手(图中未示出)快速将其放入辊压装置6左侧，上胶膜放卷装置7和上表层放卷装置8分别同时放卷上胶膜与上表层至于钢板上表面，使得所述上表层覆盖于上胶膜；钢板加热装置12将钢板加热，加热后的钢板使得上下胶膜都升温至熔融状态，而后辊压装置压合多层材料，使上胶膜粘接于所述上表层与所述钢板之间，下胶膜粘合于钢板和蜂窝芯之间；此时包含钢板蜂窝芯、钢板、胶膜、上下表层的复合材料运输至复合机装置加热段91，表层经过熔化后至复合机中间压辊92，中间压辊92压合使得表层复合粘接于上胶膜与蜂窝芯，通过复合机冷却段93将多层复合材料冷却定型，通过牵引装置10输送至裁切装置11，裁切为需要尺寸。
表1为实施例数据对比
Claims (19)
1.连续纤维增强热塑性复合板制备方法，其特征在于，
放置钢板于辊压装置左侧，钢板加热装置将钢板提前加热，使所述钢板胶膜预热至熔融状态；
所述辊压装置压合且冷却复合结构，以将熔融状态胶膜快速粘合于钢板或者蜂窝芯表面；
使用复合机装置将复合结构的表层加热、压合及冷却，以形成所述连续纤维增强热塑性复合板。
2.根据权利要求1所述的连续纤维增强热塑性复合板制备方法，其特征在于，所述复合结构包括但不限于下胶膜、钢板、蜂窝芯及下表层。
3.根据权利要求1所述的连续纤维增强热塑性复合板制备方法，其特征在于，还包括：
驱动覆盖表层的复合结构进入所述复合机装置内部，所述复合机装置加热段对复合结构的表层加热至熔化，熔化状态表层经过中间压辊压制粘接于所述胶膜或蜂窝芯外表面，复合机装置冷却段压制将多层复合材料冷却定形。
4.根据权利要求3所述的连续纤维增强热塑性复合板制备方法，其特征在于，还包括：
蜂窝芯放置于下表层上，蜂窝芯运输平台驱动蜂窝芯与下表面整体移动，同时下胶膜被压合覆盖于所述蜂窝芯表面，钢板投放于带有下胶膜的蜂窝芯上方。
5.根据权利要求4所述的连续纤维增强热塑性复合板制备方法，其特征在于，还包括：
设置钢板放置装置与钢板加热装置于同一位置，先对钢板加热而后投放。
6.根据权利要求4所述的连续纤维增强热塑性复合板制备方法，其特征在于，还包括：
设置钢板放置装置于钢板加热装置左侧，投放钢板后而对钢板进行加热。
7.根据权利要求6所述的连续纤维增强热塑性复合板制备方法，其特征在于，还包括：
设置钢板加热装置设置于复合机装置内部，投放钢板后而对钢板进行加热。
8.根据权利要求5或者6所述的连续纤维增强热塑性复合板制备方法，其特征在于，加热后的钢板使得下胶膜升温至熔融状态，辊压装置压合所述复合结构，使下胶膜粘合于钢板和蜂窝芯之间，而后上胶膜放卷装置与上表层放卷装置同时放卷上胶膜与上表层，所述上表层覆盖于上胶膜。
9.根据权利要求7所述的连续纤维增强热塑性复合板制备方法，其特征在于，上胶膜放卷装置与上表层放卷装置同时放卷上胶膜与上表层使其贴合复合结构，所述上表层覆盖于上胶膜，加热后的钢板使得上下胶膜都升温至熔融状态，而后辊压装置压合多层材料，使上胶膜粘接于所述上表层与所述钢板之间，下胶膜粘合于钢板和蜂窝芯之间。
10.根据权利要求1所述的连续纤维增强热塑性复合板制备方法，其特征在于，还包括：牵引所述连续纤维增强热塑性复合板向前运动并裁切为需要的尺寸。
11.连续纤维增强热塑性复合板生产设备，其特征在于，包括：钢板放置装置(5)、辊压装置(6)、钢板加热装置(12)以及复合机装置(9)，所述钢板加热装置(12)适于预热所述钢板放置装置(5)投放的钢板，使投放后附着其上的胶膜呈熔融状态，所述钢板放置装置(5)位于所述辊压装置(6)和复合机装置(9)左侧，所述辊压装置(6)适于压制钢板与熔融状态胶膜粘合，所述复合机装置(9)中依次包括加热段(91)、中间压辊(92)以及冷却段(93)，适于将表层加热熔化、压制后复合粘接于胶膜或蜂窝芯表面，而后冷却定型得到连续纤维增强热塑性复合板。
12.根据权利要求11所述的连续纤维增强热塑性复合板生产设备，其特征在于，所述钢板放置装置(5)与钢板加热装置(6)位于同一位置。
13.根据权利要求11所述的连续纤维增强热塑性复合板生产设备，其特征在于，所述钢板放置装置(5)于钢板加热装置(6)左侧。
14.根据权利要求13所述的连续纤维增强热塑性复合板生产设备，其特征在于，所述钢板放置装置(5)设置于复合机装置(9)内部，所述钢板放置装置(5)位于加热段(91)左侧。
15.根据权利要求11所述的连续纤维增强热塑性复合板生产设备，其特征在于，所述辊压装置(6)包括上下对称的上部压辊和下部压辊，所述上部压辊和下部压辊内部设有通冷水的铝方通。
16.根据权利要求11所述的连续纤维增强热塑性复合板生产设备，其特征在于，所述加热装置(12)包括加热铝方通、红外烤箱及电磁感应器。
17.根据权利要求11所述的连续纤维增强热塑性复合板生产设备，其特征在于，钢板放置装置(5)为机械手。
18.根据权利要求11所述的连续纤维增强热塑性复合板生产设备，其特征在于，还包括，下表层放卷装置(1)，用于放卷蜂窝芯下方的下表层；蜂窝芯放置平台(2)，用于投放蜂窝芯至下表层上方；所述下表层放卷装置(1)位于所述蜂窝芯放置平台(2)左侧；蜂窝芯输送平台(4)，用于带动下表层和蜂窝芯整体移动；所述蜂窝芯输送平台(4)位于下表层下方；下胶膜放卷装置(3)，用于放卷下胶膜并压合下胶膜覆盖于蜂窝芯表面；所述下胶膜放卷装置(3)位于所述钢板放置装置(5)左侧；上胶膜放卷装置(7)和上表层放卷装置(8)，分别用于放卷上胶膜与上表层至于钢板上表面，所述上胶膜放卷装置(7)和上表层放卷装置(8)位于钢板放置装置(5)与复合机装置(9)之间；牵引装置(10)，所述牵引装置(10)包括若干对辊，用于牵引连续纤维增强热塑性复合板，所述牵引装置(10)位于所述复合机装置(9)右侧；裁切装置(11)，用于将所述连续纤维增强热塑性复合板裁切为需要的尺寸，所述裁切装置(11)设置于设备最后端。
19.连续纤维增强热塑性复合板，其特征在于，采用上述连续纤维增强热塑性复合板生产设备和制备方法加工而成。
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