CN114851459A - 一种泡沫夹心蜂窝板的生产设备及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于蜂窝板复合材料领域，公开一种泡沫夹心蜂窝板的生产设备及其制备方法。包括自左向右依次间隔设置的成型口模、定径装置、冷却装置、牵引装置、切割装置和热压装置；成型口模的进料端连接有挤出装置；挤出装置包括第一挤出机和第二挤出机；成型口模包括壳体层成型口模和泡沫夹心层成型口模，泡沫夹心层成型口模位于壳体层成型口模内腔；第一挤出机的挤出口对应连接至壳体层成型口模端部的进料口、第二挤出机的挤出口对应连接至泡沫夹心层成型口模端部的进料口。本发明无须再单独向蜂窝孔中注射泡沫材料层，简化了制备工艺，方便使用。

Description

一种泡沫夹心蜂窝板的生产设备及其制备方法
技术领域
本发明属于蜂窝板复合材料领域，具体涉及一种泡沫夹心蜂窝板的生产设备及其制备方法。
背景技术
泡沫材料因具有轻质、保温的特性，常单独或与加强结构结合用作复合板材的芯材。蜂窝板是复合板材常用的芯层结构，蜂窝板虽轻质高强，但无良好的保温隔热效果，因此，蜂窝板常与泡沫材料复合制成具有保温功能的高强度芯层供复合板材使用。
目前，常见的泡沫材料与蜂窝芯复合的方式为使用泡沫注射设备将泡沫原液打入预先成型的蜂窝板材中，进行发泡成型。这种方式制备的保温芯材虽工艺简单，方便操作，但因蜂窝芯材预先成型，泡沫材料后发泡成型，二者存在界面粘结性能差导致两相分层的风险，同时在注射泡沫原液时，蜂窝孔内的泡沫量不能定量注射，往往会发生泡沫液溢料或缺料，影响板材的外观和整体性能。
发明内容
为了改进现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种泡沫夹心蜂窝板的生产设备及其制备方法。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：
一种泡沫夹心蜂窝板的生产设备，所述生产设备包括依次间隔设置的成型口模、定径装置、冷却装置、牵引装置、切割装置和热压装置；成型口模的进料端连接有挤出装置；所述挤出装置包括第一挤出机和第二挤出机，第一挤出机设有第一树脂进料口，第二挤出机设有第二树脂进料口和发泡剂加料口；所述成型口模包括壳体层成型口模和泡沫夹心层成型口模，壳体层成型口模出模口超出泡沫夹心层成型口模出模口，泡沫夹心层成型口模的壁厚沿出料方向逐渐减小，泡沫夹心层成型口模位于壳体层成型口模内腔并且泡沫夹心层成型口模的外壁与壳体层成型口模的内壁之间留有作为壳体层挤出通道的环形间隙；第一挤出机的挤出口对应连接至壳体层成型口模端部的进料口、第二挤出机的挤出口对应连接至泡沫夹心层成型口模端部的进料口。
较好地，第一挤出机和第二挤出机分别自进料端向挤出端依次设置有加热一区、加热二区、加热三区，第一树脂进料口设置在第一挤出机的加热一区位置，第二树脂进料口设置在第二挤出机的加热一区位置，发泡剂加料口设置在第二挤出机的加热三区位置。
较好地，所述定径装置为上下间隔设置的滚轮；所述切割装置和热压装置设置于放置平台上。
一种利用所述生产设备制备泡沫夹心蜂窝板的方法，步骤如下：
S1、称取热塑性树脂母料，分别通过第一树脂进料口、第二树脂进料口添加至第一挤出机和第二挤出机中进行熔融，并将发泡剂从发泡剂加料口添加到第二挤出机中与其中的热塑性树脂母料熔融混合；
S2、第一挤出机中的熔融物料从壳体层挤出通道挤出，与此同时第二挤出机中的熔融物料从泡沫夹心层成型口模挤出，随后进入定径装置，然后经冷却装置、牵引装置、裁切装置得到泡沫夹心管；
S3、将步骤S2制得的泡沫夹心管在热压装置内沿各个泡沫夹心管轴向平行的方向并排铺设并紧密贴合，然后热压装置沿泡沫夹心管轴向方向加压至1MPa以下，160-210℃温度下加热5-30min，冷却到室温，即得泡沫夹心蜂窝板。
较好地，发泡剂加料口处的压力为0.1-3MPa。
较好地，加热一区、加热二区、加热三区的温度依次升高，并且所述加热一区温度控制在180-220℃，所述加热二区温度控制在190-230℃，所述加热三区温度控制在200-250℃。
较好地，壳体层成型口模的温度＜泡沫夹心层成型口模的温度并且壳体层成型口模的温度控制在20-100℃，泡沫夹心层成型口模的温度控制在100-230℃。
较好地，以质量百分比计，始终控制第二挤出机挤出端所得熔融物料中发泡剂占热塑性树脂母料的1-10%。
较好地，所述热塑性树脂母料为聚丙烯、聚苯乙烯、聚乙烯、聚酰胺、聚氨酯、酚醛树脂或聚氯乙烯中的一种或多种。
较好地，所述发泡剂为物理发泡剂或化学发泡剂；所述物理发泡剂为膨胀温度为210-230℃的热膨胀微球；所述化学发泡剂为偶氮二甲酰胺、偶氮二异丁腈、对甲苯磺酰肼、碳酸氢铵或含氢硅油中的一种或几种。
本发明所述泡沫夹心蜂窝板包括蜂窝骨架结构，蜂窝骨架结构的蜂窝孔内部填充有泡沫层；壳体层挤出通道对应成型的是泡沫夹心管的壳体层，泡沫夹心层成型口模对应成型的是泡沫夹心管的泡沫夹心层，泡沫夹心管在热压处理之后即得泡沫夹心蜂窝板，其中泡沫夹心管的壳体层相互粘结构成了泡沫夹心蜂窝板的蜂窝骨架结构。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1、本发明制备的泡沫夹心蜂窝板，其中泡沫夹心层采用的泡沫原料基材对应壳体层的树脂原料，因此，泡沫夹心层和壳体层二者具有相近的熔融温度，泡沫夹心层与壳体层的结合强度更高，最终制备的泡沫夹心蜂窝板的保温性能进一步得到提升；
2、本发明使用两种成型口模：壳体层成型口模和泡沫夹心层成型口模，合理控制泡沫夹心层泡沫原料的发泡过程，使壳体层的成型过程与泡沫夹心层泡沫原料的发泡过程同时进行，泡沫夹心层成型口模具有一定的加热温度，壳体层的内壁因此受热发生变软现象而不会像外壁面一样完全固化，软化的壳体层内壁与泡沫夹心层泡沫原料因都具有相同的热塑性树脂成分，这使得壳体层与泡沫夹心层泡沫原料在成型口模出口相遇接触时能很好地相融结合，不会发生不同组分相融时界面出现分层的现象；
3、成型口模的作用是输送原料、定型，泡沫夹心层成型口模除了起到输送原料、定型的作用还需要保证物料在控制温度内能够有一定的膨胀，然后在出模口与壳体层成型口模出来的壳体层汇合形成整体结构；如果泡沫夹心层成型口模为等壁厚筒状，其内的物料就无法膨胀，甚至模具需要承受很大的作用力从而影响模具使用寿命，在出模口可能无法与壳体层迅速形成粘合或者出模口处有很大膨胀力无法保证泡沫夹心管的壁厚和尺寸，造成不良品；壁厚自左向右逐渐减小的泡沫夹心层成型口模为物料行进中的膨胀提供空间，并且能够在出模口处减少空隙距离和膨胀力，利于两种材料的融合和产品的稳定；
4、本发明制备的泡沫夹心蜂窝板材，泡沫夹心层与壳体层通过挤出机一体成型，无须再单独向蜂窝孔中注射泡沫材料层，简化了制备工艺，方便使用。
附图说明
图1：本发明生产设备的结构示意图；图中：1、第一挤出机；2、第二挤出机；3、发泡剂加料口；41、第一树脂进料口，42、第二树脂进料口；5、壳体层成型口模；6、泡沫夹心层成型口模；7、定径装置；8、冷却装置；9、传送装置；10、放置平台；11、泡沫夹心管；12、壳体层；13、泡沫夹心层；14、切割装置；15、热压装置；A、加热一区；B、加热二区；C、加热三区。
具体实施方式
为使本发明更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
如图1所示，一种泡沫夹心蜂窝板的生产设备，包括自左向右依次间隔设置的成型口模、定径装置7、冷却装置8、牵引装置9、放置平台10；成型口模的左端连接有挤出装置，放置平台10上自左向右间隔设有切割装置14和热压装置15；所述挤出装置包括第一挤出机1和第二挤出机2，第一挤出机1和第二挤出机2分别自左向右依次设置有加热一区A、加热二区B、加热三区C，第一挤出机1的加热一区A位置设置有第一树脂进料口41，第二挤出机2的加热一区A位置设置有第二树脂进料口42，第二挤出机2的加热三区C位置设置有发泡剂加料口3；所述成型口模包括壳体层成型口模5和泡沫夹心层成型口模6，壳体层成型口模5和泡沫夹心层成型口模6均为圆筒状，壳体层成型口模5的长度稍大于泡沫夹心层成型口模6的长度，壳体层成型口模5等壁厚，泡沫夹心层成型口模6的壁厚自左向右逐渐减小，泡沫夹心层成型口模6位于壳体层成型口模5内腔并且泡沫夹心层成型口模6的外壁与壳体层成型口模5的内壁之间留有环形间隙作为壳体层挤出通道，壳体层成型口模5的左端和泡沫夹心层成型口模6的左端对齐，这样就保证壳体层成型口模5的出模口超出泡沫夹心层成型口模6的出模口，右侧多出的空间有利于壳体层12与泡沫夹心层13泡沫原料在成型口模出口相遇接触时能很好地相融结合；第一挤出机1的挤出口对应连接至壳体层成型口模5端部的进料口、第二挤出机2的挤出口对应连接至泡沫夹心层成型口模6端部的进料口；所述定径装置7为上下间隔设置的滚轮；所述牵引装置9为传送带；所述切割装置14为裁切机。
一种利用所述生产设备制备泡沫夹心蜂窝板的方法，步骤如下：
S1、称取热塑性树脂母料—聚丙烯粉料，分别通过第一树脂进料口41、第二树脂进料口42添加至第一挤出机1和第二挤出机2中进行熔融，并将发泡剂—膨胀温度为220℃的热膨胀微球（购于阿克苏公司）从发泡剂加料口3添加到第二挤出机2中与其中的热塑性树脂母料熔融混合；其中，第一挤出机1和第二挤出机2的加热一区A温度为180℃，加热二区B温度为200℃，加热三区C温度为210℃，发泡剂加料口3处的压力为1.0Mpa；根据第二挤出机2的挤出速度通过流量计控制第二挤出机2中热塑性树脂母料和发泡剂的进料速率，始终保证第二挤出机2挤出端所得熔融物料中发泡剂占热塑性树脂母料的3wt%；
S2、第一挤出机1中的熔融物料从壳体层挤出通道挤出，与此同时第二挤出机2中的熔融物料从泡沫夹心层成型口模6挤出（壳体层成型口模5的温度控制在40℃，泡沫夹心层成型口模6的温度控制在230℃），随后进入定径装置7（上下滚轮的间距与泡沫夹心管11的外径尺寸保持一致），然后经冷却装置8、牵引装置9、切割装置14得到泡沫夹心管11，泡沫夹心管11包含壳体层12和泡沫夹心层13；
S3、将步骤S2制得的泡沫夹心管11在热压装置15内沿各个泡沫夹心管11轴向平行的方向并排铺设并紧密贴合，然后热压装置沿泡沫夹心管轴向方向加压至0.5MPa，200℃温度下加热15min，冷却到室温，即得泡沫夹心蜂窝板。
实施例2
生产装置的结构同实施例1，制备步骤与实施例1的区别在于：热塑性树脂母料为聚苯乙烯粉料，发泡剂为偶氮二甲酰胺；加热一区A温度为190℃，加热二区B温度为210℃，加热三区C温度为220℃，发泡剂加料口3处的压力为1.5MPa，第二挤出机2中发泡剂占热塑性树脂母料的5wt%；壳体层成型口模5温度为30℃，泡沫夹心层成型口模6温度为190℃；步骤S3中，210℃温度下加热15min；其它均同实施例1。
实施例3
生产装置的结构同实施例1，制备步骤与实施例1的区别在于：热塑性树脂母料为聚氯乙烯粉料，发泡剂为对甲苯磺酰肼；加热一区A温度为210℃，加热二区B温度为230℃，加热三区C温度为240℃，发泡剂加料口3处的压力为2.0MPa，第二挤出机2中发泡剂占热塑性树脂母料的8wt%；壳体层成型口模5温度为80℃，泡沫夹心层成型口模6温度为220℃；步骤S3中，210℃温度下加热10min；其它均同实施例1。

Claims (10)

1.一种泡沫夹心蜂窝板的生产设备，其特征在于：所述生产设备包括依次间隔设置的成型口模、定径装置、冷却装置、牵引装置、切割装置和热压装置；成型口模的进料端连接有挤出装置；所述挤出装置包括第一挤出机和第二挤出机，第一挤出机设有第一树脂进料口，第二挤出机设有第二树脂进料口和发泡剂加料口；所述成型口模包括壳体层成型口模和泡沫夹心层成型口模，壳体层成型口模出模口超出泡沫夹心层成型口模出模口，泡沫夹心层成型口模的壁厚沿出料方向逐渐减小，泡沫夹心层成型口模位于壳体层成型口模内腔并且泡沫夹心层成型口模的外壁与壳体层成型口模的内壁之间留有作为壳体层挤出通道的环形间隙；第一挤出机的挤出口对应连接至壳体层成型口模端部的进料口、第二挤出机的挤出口对应连接至泡沫夹心层成型口模端部的进料口。
2.如权利要求1所述的泡沫夹心蜂窝板的生产设备，其特征在于：第一挤出机和第二挤出机分别自进料端向挤出端依次设置有加热一区、加热二区、加热三区，第一树脂进料口设置在第一挤出机的加热一区位置，第二树脂进料口设置在第二挤出机的加热一区位置，发泡剂加料口设置在第二挤出机的加热三区位置。
3.如权利要求1所述的泡沫夹心蜂窝板的生产设备，其特征在于：所述定径装置为上下间隔设置的滚轮；所述切割装置和热压装置设置于放置平台上。
4.一种利用如权利要求1~3任一项所述生产设备制备泡沫夹心蜂窝板的方法，其特征在于，步骤如下：
S1、称取热塑性树脂母料，分别通过第一树脂进料口、第二树脂进料口添加至第一挤出机和第二挤出机中进行熔融，并将发泡剂从发泡剂加料口添加到第二挤出机中与其中的热塑性树脂母料熔融混合；
S2、第一挤出机中的熔融物料从壳体层挤出通道挤出，与此同时第二挤出机中的熔融物料从泡沫夹心层成型口模挤出，随后进入定径装置，然后经冷却装置、牵引装置、切割装置得到泡沫夹心管；
S3、将步骤S2制得的泡沫夹心管在热压装置内沿各个泡沫夹心管轴向平行的方向并排铺设并紧密贴合，然后热压装置沿泡沫夹心管轴向方向加压至1MPa以下，160-210℃温度下加热5-30min，冷却到室温，即得泡沫夹心蜂窝板。
5.如权利要求3所述的利用所述生产设备制备泡沫夹心蜂窝板的方法，其特征在于：发泡剂加料口处的压力为0.1-3MPa。
6.如权利要求3所述的利用所述生产设备制备泡沫夹心蜂窝板的方法，其特征在于：加热一区、加热二区、加热三区的温度依次升高，并且所述加热一区温度控制在180-220℃，所述加热二区温度控制在190-230℃，所述加热三区温度控制在200-250℃。
7.如权利要求3所述的利用所述生产设备制备泡沫夹心蜂窝板的方法，其特征在于：壳体层成型口模的温度＜泡沫夹心层成型口模的温度并且壳体层成型口模的温度控制在20-100℃，泡沫夹心层成型口模的温度控制在100-230℃。
8.如权利要求3所述的利用所述生产设备制备泡沫夹心蜂窝板的方法，其特征在于：以质量百分比计，始终控制第二挤出机挤出端所得熔融物料中发泡剂占热塑性树脂母料的1-10%。
9.如权利要求3所述的利用所述生产设备制备泡沫夹心蜂窝板的方法，其特征在于：所述热塑性树脂母料为聚丙烯、聚苯乙烯、聚乙烯、聚酰胺、聚氨酯、酚醛树脂或聚氯乙烯中的一种或多种。
10.如权利要求3所述的利用所述生产设备制备泡沫夹心蜂窝板的方法，其特征在于：所述发泡剂为物理发泡剂或化学发泡剂；所述物理发泡剂为膨胀温度为210-230℃的热膨胀微球；所述化学发泡剂为偶氮二甲酰胺、偶氮二异丁腈、对甲苯磺酰肼、碳酸氢铵或含氢硅油中的一种或几种。
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