CN206733639U

CN206733639U - 一种v型靠模层叠成型装置

Info

Publication number: CN206733639U
Application number: CN201621247274.1U
Authority: CN
Inventors: 焦志伟; 丁凤龙; 程祥; 翟子程; 丁玉梅; 杨卫民
Original assignee: Beijing University of Chemical Technology
Current assignee: Beijing University of Chemical Technology
Priority date: 2016-11-22
Filing date: 2016-11-22
Publication date: 2017-12-12
Anticipated expiration: 2026-11-22

Abstract

本实用新型公开了一种V型靠模层叠成型装置，由多组模外层叠器依次串联组成、平行放置。其生产线由多组模外层叠器及复合材料片材组成。通过一台或多台挤出机共混或共挤出的熔体经过压延机压制展延成一定厚度和宽度的n层复合材料片材，然后在第一模外层叠器作用下，由于每个V型层叠器又由m个V型齿构成，片材延展为n×(2m)层的多层结构片材；若串联k个模外层叠器，则可得到n×(2m)^k层的多层结构复合材料片材，最后一组模外层叠器可与卷取装置或辅助设备相连。本实用新型装置解决了模内层叠模腔难清理和内部压力过大等问题，在常温下将片材直接折叠成V型，能够使片材未经破坏迅速层叠，可大大提高层叠效率，并获得具有最佳性能的纳米层叠复合材料。

Description

一种V型靠模层叠成型装置

技术领域

本发明属于高分子材料先进制造技术领域，涉及到纳米层叠、模外成型装置。

背景技术

纳米层状复合材料在力学性能、阻隔性能、导电性能、光学性能等方面有着重大优势，被广泛应用于国防军工、轨道交通、航空航天等领域。许多学者提出一系列纳米层状复合材料制备方法，例如ZL2009102376225(一种纳米叠层复合材料制备装置)和ZL2010102463705(一种高阻隔性微纳叠层复合材料的制备装置及方法)，这些专利大都是以模内层叠为主要发展方向，但由于模内分层过多会引起模具加工因难、模腔不易清洗、压力损失大等问题，大大提高了成本、限制了分层数量，不利于纳米层状材料的产业化。

发明内容

针对现有模内层叠成型的不足，本发明提出一种新型模外层叠成型装置。其目的不仅解决因层叠器造成的模腔难清理、内部压力损失过大、层叠效果差等缺陷，而且能够高效率得到纳米层叠复合材料。

本发明的技术方案具体如下：一种V型靠模层叠成型装置，由多组模外层叠器依次串联组成，每组模外层叠器包括：压延机、扭转辊、V型层叠器、汇流辊、加热器、复合压延机、双向拉伸机和牵引机。各组成部件按所述顺序依次串联、平行放置。压延机夹持住复合材料片材，扭转辊将复合材料片材由水平方向扭转为竖直方向，复合材料片材对应V型层叠器的m个V型齿，V型层叠器将复合材料片材折叠成2m层的折叠片材，m为大于或等于2的整数。折叠片材由汇流辊引导进入加热器，加热器有便于折叠片材穿过的出口和入口，加热器能提供均匀的加热场，受热后的折叠片材经复合压延机、双向拉伸机和牵引机的压延、延展及牵引后完成一次折叠，经过这样多组模外层叠器的多次折叠后得到层厚符合要求的多层片材。其中，复合压延机利用其热辊将折叠片材压薄，双向拉伸机利用其夹持装置和压辊对压薄折叠片材进行双向的拉伸，牵引机通过其牵引辊对折叠片材进行牵引，使复合材料片材连续地进行层叠。

本发明一种V型靠模层叠成型装置，V型层叠器由凹模、凸模组成。凹模和凸模均匀布置有V型齿，凹模的V型齿和凸模的V型齿相互对应，二者的V型齿之间夹持复合材料片材，V型层叠器从入口到出口其V型齿深度逐渐变深、宽度逐渐变窄，即复合片材逐渐地由开始时折叠的浅而宽，最终折叠层贴合时达到折叠的宽度和厚度，为了防止折叠时出现皱折，需要这样的逐渐折叠。V型层叠器是由m个V型齿结构并排而成，每个V型齿结构可使复合材料片材折叠2次。对凹模和凸模的V型齿的齿表面进行聚四氟乙烯等涂覆层处理，并在其表面开设微小气孔，可降低片材通过V型层叠器时的滑动阻力。对V型齿的棱边进行倒圆角处理，可减小片材通过V型层叠器时的损伤。通过V型层叠器出口端面上的两个通气管分别通入的高温高压气体从凹模和凸模的表面小孔喷出，在片材和 V型层叠器之间形成微气流层，从而降低片材通过V型层叠器时的滑动阻力。

本发明一种V型靠模层叠成型装置，凹模V型齿与凸模V型齿相互对应，凹模V型齿与凸模V型齿中间夹持复合片材，构成V型层叠器。凹模、凸模靠近端相对于V型层叠器中心面的距离相同。将复合片材穿过V型层叠器的凹模、凸模向中慢慢靠拢。

本发明一种V型靠模层叠成型装置，复合压延机、双向拉伸机和牵引机构成拉伸系统。该拉伸系统需为片材提供玻璃化温度以上至熔点以下的适当温度范围(高弹态)的温度环境，使片材易于拉伸。复合压延机将高弹态的原V型片材折叠贴合后初步压延变宽变薄，通过双向拉伸机快速展宽变薄，再经牵引机构进一步精细压延，最终延展成型为n×(2m)层、厚度均匀的原有宽度尺寸片材。

本发明一种V型靠模层叠成型装置，该生产线由多组模外层叠器及复合材料片材组成，各组成部件按所述顺序依次串联、平行放置。复合片材可由水平扭转 90度的竖直方向，当一定宽度和厚度的n层片材在经过V型层叠器(凸模、凹模)被折叠成窄宽较厚的n×(2m)层片材，宽度变为原宽度的1/(2m)，度厚度变为原厚度的(2m)倍。汇流辊带动折叠片材向前运动，并汇聚贴合在一起，之后再通过加热器的方形通孔前行，并利用加热器对孔内片材均匀加热，以使其变为熔体状态，之后在复合压延机带动下向前运动到双向拉伸机中延展成型为n×(2m) 层、厚度均匀的原有宽度尺寸片材；又通过第二组模外层叠器变为n×(2m)²层的多层结构复合材料片材；若串联k个模外层叠器，则可得到n×(2m)^k层的多层结构复合材料片材。最后一个模外层叠器可与卷取装置或辅助设备相连，制备具有层叠结构复合材料片材、粒料或粉料。

本发明采用模块化设计，将已经定型的薄膜或熔体经过V型折叠后加热再压延，经过多次反复折叠压延形成层叠结构，在常温下对片材进行折叠处理，能有效地大幅度对其等分，在保证足够层数的前提下极大地减小了层叠器数量、提高了生产效率。

附图说明

图1是本发明一种V型靠模层叠成型装置三维生产线示意图。

图2是本发明一种V型靠模层叠成型装置模外层叠器原理示意图。

图3是本发明一种V型靠模层叠成型装置V型层叠器结构示意图。

图4是本发明一种V型靠模层叠成型装置V型层叠器凹模示意图。

图5是本发明一种V型靠模层叠成型装置V型层叠器凸模示意图。

图中，1-复合材料片材，2-压延机，3-扭转辊，4-凸模，5-汇流辊，6-加热器， 7-复合压延机，8-双向拉伸机，9-牵引机，10-凹模。

具体实施方式

本发明一种V型靠模层叠成型装置，其三维生产线如图1所示，由多组模外层叠器依次串联组成、平行放置，图1中所示为含有两组模外层叠器的本发明一种V型靠模层叠成型装置。通过一台或多台挤出机共混或共挤出的复合材料片材 1或薄膜经过第一组模外层叠器作用下，由于每个V型层叠器由m个V型齿结构构成，复合材料片材1延展为n×(2m)层的多层结构片材；通过第二组模外层叠器变为n×(2m)²层的多层结构复合材料片材；若串联k个模外层叠器，则可得到n×(2m)^k层的多层结构折叠片材。最后一个模外层叠器可与卷取装置或辅助设备相连，制备具有层叠结构复合材料片材、粒料或粉料。本例中，n＝1，m＝8，k＝4，则层数至少为1×16⁴＝65536；复合材料片材1厚度为1mm，则最终制备的薄膜层最小厚度不超过1/65536(约为15nm)，从而可通过上述生产线加工出纳米级层叠结构复合材料。

本发明一种V型靠模层叠成型装置，其模外层叠器如图2所示，模外层叠器包括：压延机2、扭转辊3、凹模10、凸模4、汇流辊5、加热器6、复合压延机 7、双向拉伸机8和牵引机9。各组成部件按所述顺序依次串联、平行放置。当一定宽度和厚度的n层复合材料片材1在经过V型层叠器(凹模10、凸模4)之前扭转90度(首次需手动扭转)，之后经过V型层叠器被折叠成窄宽较厚的n×(2m) 层片材。折叠后的片材由汇流辊5带动向前运动，并汇聚贴合在一起，宽度变为原宽度的1/(2m)，厚度变为原厚度的2m倍，之后再通过加热器6的方形通孔前行，并利用加热器6对孔内片材均匀加热，以使其变为可压缩的熔体状态，之后在复合压延机7带动下向前运动到双向拉伸机8中延展成型为n×(2m)层、厚度均匀的原有宽度尺寸片材。

本发明一种V型靠模层叠成型装置，其V型层叠器结构如图3所示，凹模 10的V型齿与凸模4的V型齿相互对应构成V型层叠器。V型层叠器从入口端到出口端V型齿逐渐变深、宽度逐渐变窄，对薄膜形成折叠。V型层叠器是由m 个V型齿结构并排而成，每个V型齿结构可使复合材料片材折叠2次。V型层叠器在首次使用时，需要手动将片材穿过V型层叠器，然后凹模10、凸模4向中慢慢靠拢，紧密贴合在一起，由汇流辊5将折叠后的片材带动向前运动。复合材料片材在常温下经V型层叠器后变成V型折叠片材。

本发明一种V型靠模层叠成型装置，其凹模10结构如图4所示，凸模4结构如图5所示。V型层叠器由凹模10、凸模4组成。对凹模10、凸模4的V型齿表面进行聚四氟乙烯等涂覆层处理，涂覆层的材料即可以增加齿表面的耐磨性，又可以减少齿表面与复合材料片材之间的摩擦，并在其表面开设微小气孔，降低片材通过V型层叠器时的滑动阻力。对V脊线进行倒圆角处理，减小片材通过V型层叠器时的损伤。通过V型层叠器出口端面上的两个通气管分别通入的高压气体从凹模和凸模的表面小孔喷出，在片材和V型层叠器之间形成微气流层，从而降低片材通过V型层叠器时的滑动阻力。

本发明一种V型靠模层叠成型装置，复合压延机7、双向拉伸机8和牵引机 9构成拉伸系统。该拉伸系统需放置于玻璃化温度以上、熔点以下的适当温度范围(高弹态)的温度环境中。复合压延机7将高弹态的原V型片材初步压延变宽变薄，通过双向拉伸机8快速展宽变薄，再经牵引机构9进一步精细压延，延展成型为n×(2m)层、厚度均匀的原有尺寸片材。

Claims

1.一种V型靠模层叠成型装置，其特征在于：由多组模外层叠器依次串联组成，每组模外层叠器包括压延机、扭转辊、V型层叠器、汇流辊、加热器、复合压延机、双向拉伸机和牵引机，各组成部件按压延机、扭转辊、V型层叠器、汇流辊、加热器、复合压延机、双向拉伸机和牵引机依次串联、平行放置；压延机夹持住复合材料片材，扭转辊将复合材料片材由水平方向扭转为竖直方向，复合材料片材对应V型层叠器的m个V型齿，V型层叠器将复合材料片材折叠成2m层的折叠片材；折叠片材由汇流辊引导进入加热器，受热后的折叠片材经复合压延机、双向拉伸机和牵引机的压延、延展及牵引后完成一次折叠，经过这样多组模外层叠器的多次折叠后得到层厚符合要求的多层片材； V型层叠器由凹模、凸模组成，凹模和凸模均匀布置有V型齿，凹模的V型齿和凸模的V型齿相互对应，二者的V型齿之间夹持复合材料片材，V型层叠器从入口到出口V型齿深度逐渐变深、宽度逐渐变窄。

2.根据权利要求1所述的一种V型靠模层叠成型装置，其特征在于：对凹模和凸模的V型齿的齿表面进行涂覆层处理。

3.根据权利要求2所述的一种V型靠模层叠成型装置，其特征在于：涂覆层处理为涂覆聚四氟乙烯。

4.根据权利要求1所述的一种V型靠模层叠成型装置，其特征在于：V型齿的齿表面开设微小气孔。

5.根据权利要求1所述的一种V型靠模层叠成型装置，其特征在于：对V型齿的棱边进行倒圆角处理。