CN207044682U - 热塑性复合材料波纹板生产系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种热塑性复合材料波纹板生产系统。本实用新型的热塑性复合材料波纹板生产系统，包括用于输送熔融预浸料的给料系统、用于将熔融预浸料滚压成波纹板的模具系统和用于收取波纹板的收料系统，所述模具系统设置在所述给料系统的输出端，所述模具系统具有两个相对设置的模具和用于驱动两个所述模具转动的驱动装置，在两个所述模具的外周上分别设有波纹，所述收料系统设置在所述模具系统的输出端。本实用新型的热塑性复合材料波纹板生产系统能够连续、快速地生产热塑性复合材料波纹板。

Description

热塑性复合材料波纹板生产系统

技术领域

本实用新型涉及一种波纹板生产系统，具体涉及一种热塑性复合材料波纹板生产系统。

背景技术

热塑性复合材料是由纤维等增强材料与基体材料复合形成的高性能新型材料，具有加工周期短、可回收、柔韧性和抗冲击性能强、抗破坏能力和阻尼性能好、能够进行二次加工等优点，近年来已经逐渐代替热固性复合材料、塑料、木材、金属等传统材料。热塑性复合材料波纹板具有优异的力学性能，目前主要通过模压成型方式进行生产，然而该方式生产成本高、生产周期长、且无法实现连续生产。因此，特别期待一种能够克服上述缺陷的热塑性复合材料波纹板生产系统。

实用新型内容

本实用新型提供一种热塑性复合材料波纹板生产系统，其能够连续、快速地生产热塑性复合材料波纹板。

本实用新型提供一种热塑性复合材料波纹板生产系统，包括用于输送熔融预浸料的给料系统、用于将熔融预浸料滚压成波纹板的模具系统和用于收取波纹板的收料系统，所述模具系统设置在所述给料系统的输出端，所述模具系统具有两个相对设置的模具和用于驱动两个所述模具转动的驱动装置，在两个所述模具的外周上分别设有波纹，所述收料系统设置在所述模具系统的输出端。

在一实施方式中，所述给料系统包括用于输送预浸料的放卷装置和用于将预浸料加热至熔融状态的加热装置，所述加热装置设置在所述放卷装置的输出端，所述模具系统设置在所述加热装置的输出端。

进一步地，所述放卷装置具有用于控制预浸料张紧力的张紧装置。

进一步地，所述加热装置为红外加热装置或电热加热装置。

在另一实施方式中，所述给料系统包括用于输送纤维的牵引装置、用于预热纤维的预热装置、用于将热塑性树脂加热熔融并挤出的挤出机和用于将纤维浸渍于熔融热塑性树脂以形成熔融预浸料的浸渍装置，所述预热装置设置在所述牵引装置的输出端，所述浸渍装置具有两个输入端，所述预热装置和所述挤出机分别设置在所述浸渍装置的两个输入端，所述模具系统设置在所述浸渍装置的输出端。

进一步地，热塑性复合材料波纹板生产系统还包括用于输送纤维丝的放丝装置和用于将纤维丝制成纤维织物的展纱装置，所述展纱装置设置在所述放丝装置的输出端，所述牵引装置设置在所述展纱装置的输出端。

进一步地，热塑性复合材料波纹板生产系统还包括用于对熔融预浸料进行压平的压平装置，所述压平装置设置在所述浸渍装置与所述模具系统之间。

在再一实施方式中，所述给料系统为挤出机。

进一步地，所述波纹设置在所述模具的轴向或径向上。

进一步地，热塑性复合材料波纹板生产系统还包括用于冷却波纹板的冷却系统，所述冷却系统设置在所述模具系统与所述收料系统之间。

本实用新型的热塑性复合材料波纹板生产系统，利用热塑性复合材料冷却定型速度快的特点，采用滚压成型方式生产热塑性复合材料波纹板；其中，给料系统能够将熔融预浸料连续地输送至模具系统，模具系统中的两个模具在驱动装置的驱动下转动，并在熔融预浸料的两侧形成波纹，随后快速冷却定型成波纹板，并被收料系统收取。上述设置方式能够降低热塑性复合材料波纹板的生产成本，同时实现热塑性复合材料波纹板的连续、快速生产。

附图说明

图1为本实用新型第一实施方式的热塑性复合材料波纹板生产系统的结构示意图；

图2为本实用新型第二实施方式的热塑性复合材料波纹板生产系统的结构示意图；

图3为本实用新型第三实施方式的热塑性复合材料波纹板生产系统的结构示意图；

图4为本实用新型第四实施方式的热塑性复合材料波纹板生产系统的结构示意图；

图5为本实用新型第一实施方式的模具系统中两个模具的设置结构示意图；

图6为本实用新型第二实施方式的模具系统中两个模具的设置结构示意图。

附图标记说明：

1：放卷装置；2：加热装置；3：模具；31：波纹；4：驱动装置；5：收料系统；6：放丝装置；7：展纱装置；8：牵引装置；9：预热装置；10：挤出机；11：浸渍装置；12：压平装置。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型的附图和实施例，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

结合图1至图6所示，本实用新型的热塑性复合材料波纹板生产系统，包括用于输送熔融预浸料的给料系统、用于将熔融预浸料滚压成波纹板的模具系统和用于收取波纹板的收料系统5，模具系统设置在给料系统的输出端，模具系统具有两个相对设置的模具3和用于驱动两个模具3转动的驱动装置4，在两个模具3的外周上分别设有波纹31，收料系统5设置在模具系统的输出端。

在本实用新型中，可以理解的是，各装置具有用于材料进入的输入端和用于材料流出的输出端。本实用新型的热塑性复合材料波纹板生产系统，利用热塑性复合材料冷却定型速度快的特点，采用滚压成型方式生产热塑性复合材料波纹板；其中，给料系统能够将熔融预浸料输送至模具系统，模具系统中的两个模具3在驱动装置4的驱动下转动，并在熔融预浸料的两侧形成与模具3的波纹31相对应的波纹，形成有波纹的熔融预浸料随后快速冷却定型成波纹板，并被收料系统5收取。上述设置方式能够降低热塑性复合材料波纹板的生产成本，同时实现热塑性复合材料波纹板的连续、快速生产。

在本实用新型中，给料系统用于将熔融预浸料输送至模具系统，特别是将熔融预浸料连续地输送至模具系统，对其具体结构不作严格限制，可以为本领域的常规结构。

如图1所示，在第一实施方式中，给料系统可以包括用于输送预浸料的放卷装置1和用于将预浸料加热至熔融状态的加热装置2，加热装置2设置在放卷装置1的输出端，模具系统设置在加热装置2的输出端；上述给料系统分别利用放卷装置1和加热装置2实施预浸料的输送和加热熔融。

具体地，放卷装置1可以具有放卷轴、电机等常规结构，预浸料可以安装在放卷轴上，电机在驱动放卷轴转动时实现预浸料的连续输送。此外，放卷装置1还可以具有用于控制预浸料张紧力的张紧装置，从而避免预浸料弯折。上述放卷装置1特别适合用于输送连续纤维增强热塑性复合材料预浸料。

对加热装置2的具体结构和设置位置不作严格限制，只要便于使预浸料在到达加热装置2的输出端时形成熔融状态即可；加热装置2例如可以为红外加热装置、电热加热装置等。对加热装置2的具体设置参数不作严格限制，其中电热加热装置的加热温度例如可以设定为140℃-300℃。

在本实用新型中，模具系统用于将熔融预浸料滚压成波纹板；可以理解的是，给料系统将熔融预浸料输送至模具系统的两个模具3之间，两个模具3在驱动装置4的驱动下转动，从而对熔融预浸料形成牵引作用，两个模具3外周上的波纹31分别使熔融预浸料的两侧形成波纹31，随后快速冷却定型形成波纹板。

本实用新型对热塑性复合材料波纹板生产系统中模具系统的设置数量不作严格限制，可以设置一个，也可以设置为两个以上；其中，第一个模具系统(即靠近给料系统的模具系统)用于在熔融预浸料上形成波纹，后续增设的模具系统用于对熔融预浸料上形成的波纹进行加固，从而有利于波纹板波形的稳定。

如图1所示，第一实施方式的热塑性复合材料波纹板生产系统可以设置一个模具系统；对该模具系统中两个模具3的具体结构、形状、尺寸等不作严格限制，可以根据波纹板产品的波形需求相应设置。其中，两个模具3可以为圆柱状结构；两个模具3的外径和波纹31的形状均可以相同或不同，从而便于通过更换不同的模具3来生产具有不同波纹形状的波纹板。具体地，两个模具3的外径可以为80-300mm。

在一实施方式中，两个模具3的波纹31的截面形状均为梯形；该梯形的底角角度可以为30°至90°；该梯形的高度可以为4mm-20mm；该梯形的顶边长度可以为2-8mm。此外，波纹单元长度可根据实际情况合理设置，例如可以设置为6mm-50mm。

对两个模具3上的波纹31的设置方式不作严格限制，可根据实际需求合理设置。如图5所示，在一实施方式中，两个模具3的波纹31均可以设置在模具3的轴向上，从而便于生产横向波纹板。如图6所示，在另一实施方式中，两个模具3的波纹31均可以设置在模具3的径向上，从而便于生产纵向波纹板。在其它实施方式中，还可以通过对模具进行设计从而在熔融预浸料上形成其它形状排布规律的波纹。

此外，对模具系统中驱动装置4的设置数量不作严格限制，只要驱动装置4能够驱动两个模具3转动即可。在一实施方式中，可以设置一个驱动装置4；此时，两个模具3可以相互啮合，驱动装置4可以通过驱动一个模具从而带动另一个模具转动。在另一实施方式中，还可以设置两个驱动装置4，两个驱动装置4分别驱动两个模具3转动。

对驱动装置4不作严格限制，可以为电机等常规结构，此时模具3可以安装在电机的转轴上。优选地，驱动装置4可以设置为变频电机，从而便于根据实际需要对模具3的转速进行控制；其中，变频电机的频率例如可以设置为0.2HZ至10HZ。

进一步地，本实用新型的热塑性复合材料波纹板生产系统，还可以包括用于冷却波纹板的冷却系统，冷却系统设置在模具系统与收料系统5之间。对冷却系统的具体结构和冷却方式不作严格限制，只要能够实现波纹板的快速冷却定型即可，例如可以采用水冷、空气冷却等常规冷却方式；此外，还可以采用一组或几组具有与模具3相同外形的模具进行冷却定型。可以根据热塑性复合材料的树脂种类、板材厚度、成品收缩率等条件确定具体的冷却方式和冷却速度，从而避免影响波纹板成品的外观、尺寸和力学性能等。

在本实用新型中，收料系统5用于收取波纹板，可以为本领域的常规结构。如图1所示，在第一实施方式中，收料系统5可以包括收卷轴和驱动装置4，驱动装置4例如可以为电机，电机在驱动收卷轴转动时能够实现波纹板的连续收取，从而便于实现热塑性复合材料波纹板的连续化生产。

如图2所示，第二实施方式的热塑性复合材料波纹板生产系统可以在第一实施方式的热塑性复合材料波纹板生产系统的基础上增设一个模具系统，此时，第二实施方式的热塑性复合材料波纹板生产系统具有两个模具系统，两个模具系统可以具有相同结构；其中，第一个模具系统(即靠近给料系统的模具系统)用于在熔融预浸料上形成波纹，第二个模具系统(即靠近收料系统5的模具系统)用于对熔融预浸料上形成的波纹进行加固，从而有利于波纹板波形的稳定。

如图3所示，第三实施方式的热塑性复合材料波纹板生产系统可以在第一实施方式的热塑性复合材料波纹板生产系统的基础上设置不同的收料系统5；具体地，第三实施方式可以将收料系统5设置为切割装置，该切割装置可以将波纹板切割为具有特定尺寸和形状的型材后进行贮存和运输。

如图4所示，第四实施方式的热塑性复合材料波纹板生产系统可以在第一实施方式的热塑性复合材料波纹板生产系统的基础上设置不同的给料系统；具体地，在第四实施方式中，给料系统包括用于输送纤维的牵引装置8、用于预热纤维的预热装置9、用于将热塑性树脂加热熔融并挤出的挤出机10和用于将纤维浸渍于熔融热塑性树脂以形成熔融预浸料的浸渍装置11，预热装置9设置在牵引装置8的输出端，浸渍装置11具有两个输入端，预热装置9和挤出机10分别设置在浸渍装置11的两个输入端，模具系统设置在浸渍装置11的输出端。在该设置方式下，热塑性复合材料波纹板生产系统还能够实现熔融预浸料的制备。

特别是，上述第四实施方式的热塑性复合材料波纹板生产系统，还可以包括用于输送纤维丝的放丝装置6和用于将纤维丝制成纤维织物的展纱装置7，展纱装置7设置在放丝装置6的输出端，牵引装置8设置在展纱装置7的输出端。该方式特别适用于多向纤维热塑性复合材料织物、纤维树脂混编单向或多向织物等热塑性复合材料。

此外，上述热塑性复合材料波纹板生产系统还可以包括用于对熔融预浸料进行压平的压平装置12，压平装置12设置在浸渍装置11与模具系统之间。压平装置12能够对熔融预浸料的厚度、宽度等尺寸进行控制，从而便于生产具有预设尺寸的波纹板；具体地，熔融预浸料的厚度可以为0.3-1.2mm。

在其它实施方式中，还可以将给料系统设置为挤出机；此时，挤出机能够实施预浸料的加热熔融，并且能够将熔融预浸料直接挤出至模具系统中进行滚压成型。

本实用新型的热塑性复合材料波纹板生产系统用于将纤维增强的热塑性复合材料预浸料加工为波纹板。对热塑性复合材料预浸料的组成不作严格限制，例如可以包括30-60重量份的纤维和40-70重量份的热塑性树脂；其中，纤维可以选自玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维和超高分子量纤维中的一种或几种；纤维可以为连续纤维、短切纤维、多向纤维织物、混编单向或多向纤维织物等。热塑性树脂可以选自聚丙烯、聚乙烯、尼龙、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚碳酸酯和丙烯晴-丁二烯-苯乙烯共聚物中的一种或几种。此外，热塑性复合材料预浸料还可以包括抗氧剂、抗老化剂等常规添加剂。

以生产玻璃纤维/聚丙烯热塑性复合材料波纹板为例说明本实用新型的热塑性复合材料波纹板生产系统的生产过程；其中，玻璃纤维/聚丙烯热塑性复合材料预浸料中聚丙烯的含量为40wt％，玻璃纤维的含量为60wt％，预浸料的厚度为0.3mm，波纹板生产方法如下：

1、预浸料加热熔融

采用烘箱作为热塑性复合材料波纹板生产系统的加热装置2，根据树脂基体聚丙烯的熔融温度设定烘箱的温度为200℃；预浸料经放卷装置1输送并经张紧装置拉紧后，随着模具系统中两个模具3的转动牵引通过烘箱，并在烘箱内完成熔融过程，形成熔融预浸料。

2、滚压成型

采用变频电机作为热塑性复合材料波纹板生产系统的驱动装置4，根据模具3外径尺寸和预浸料熔融情况设定变频电机的频率为0.5Hz，两个模具3均为横向波纹板成型模具(即模具3的波纹31设置在模具3的轴向上)，两个模具3的外径为90cm，波纹31形状为梯形，梯形底角角度为60°，梯形高度为6mm，波纹单元长度为9mm，波纹厚度为0.3mm；熔融预浸料在通过两个模具3后，在熔融预浸料的上下两侧分别形成波纹。

3、冷却定型

形成有波纹的熔融预浸料随后在空气中快速冷却硬化成型为波纹板(梯形波纹板)。

4、收料

波纹板成型后通过收料系统5进行收卷或切割成特定尺寸和形状的型材，从而方便贮存运输和使用。

本实用新型的热塑性复合材料波纹板生产系统生产工艺简便、操作容易、成型周期短并且可以连续生产；利用该热塑性复合材料波纹板生产系统生产的热塑性复合材料波纹板波形稳定，力学性能优良。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种热塑性复合材料波纹板生产系统，其特征在于，包括用于输送熔融预浸料的给料系统、用于将熔融预浸料滚压成波纹板的模具系统和用于收取波纹板的收料系统，所述模具系统设置在所述给料系统的输出端，所述模具系统具有两个相对设置的模具和用于驱动两个所述模具转动的驱动装置，在两个所述模具的外周上分别设有波纹，所述收料系统设置在所述模具系统的输出端。

2.根据权利要求1所述的热塑性复合材料波纹板生产系统，其特征在于，所述给料系统包括用于输送预浸料的放卷装置和用于将预浸料加热至熔融状态的加热装置，所述加热装置设置在所述放卷装置的输出端，所述模具系统设置在所述加热装置的输出端。

3.根据权利要求2所述的热塑性复合材料波纹板生产系统，其特征在于，所述放卷装置具有用于控制预浸料张紧力的张紧装置。

4.根据权利要求2所述的热塑性复合材料波纹板生产系统，其特征在于，所述加热装置为红外加热装置或电热加热装置。

5.根据权利要求1所述的热塑性复合材料波纹板生产系统，其特征在于，所述给料系统包括用于输送纤维的牵引装置、用于预热纤维的预热装置、用于将热塑性树脂加热熔融并挤出的挤出机和用于将纤维浸渍于熔融热塑性树脂以形成熔融预浸料的浸渍装置，所述预热装置设置在所述牵引装置的输出端，所述浸渍装置具有两个输入端，所述预热装置和所述挤出机分别设置在所述浸渍装置的两个输入端，所述模具系统设置在所述浸渍装置的输出端。

6.根据权利要求5所述的热塑性复合材料波纹板生产系统，其特征在于，还包括用于输送纤维丝的放丝装置和用于将纤维丝制成纤维织物的展纱装置，所述展纱装置设置在所述放丝装置的输出端，所述牵引装置设置在所述展纱装置的输出端。

7.根据权利要求5所述的热塑性复合材料波纹板生产系统，其特征在于，还包括用于对熔融预浸料进行压平的压平装置，所述压平装置设置在所述浸渍装置与所述模具系统之间。

8.根据权利要求1所述的热塑性复合材料波纹板生产系统，其特征在于，所述给料系统为挤出机。

9.根据权利要求1所述的热塑性复合材料波纹板生产系统，其特征在于，所述波纹设置在所述模具的轴向或径向上。

10.根据权利要求1所述的热塑性复合材料波纹板生产系统，其特征在于，还包括用于冷却波纹板的冷却系统，所述冷却系统设置在所述模具系统与所述收料系统之间。