[发明专利]一种连续玻纤预浸片材增强热塑性塑料蜂窝复合板材的成型设备与方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种复合板材的的成型设备与方法，尤其是一种连续玻纤预浸片材增强热塑性塑料蜂窝复合板材的成型设备与方法。

背景技术

连续玻纤预浸片材增强热塑性塑料蜂窝复合板材具有优异的拉伸强度、弯曲强度/模量、高低温冲击强度等，并具有相对较低的密度和可回收利用等特点，近年来在国外得到巨大的发展，以汽车为首，船舶、建筑构件等以往采用金属材料的地方不少已被连续玻纤预浸片材增强热塑性塑料蜂窝复合板材所代替。

已有技术由多层材料复合生产的塑料蜂窝复合板材，由于上下表层塑料基体和蜂窝芯层塑料基体不同，复合材料的相容性差，上下表层材料和蜂窝芯层多采用粘结剂粘结，而这种粘结剂粘结，不但连接牢固性不足，而且不环保，加上在实用过程中酸碱、空气和水汽的作用，以致这种粘结剂粘结的接缝，极易发生脱胶分层，而直接影响实用寿命。而且，传统的蜂窝复合板材缺乏对上下表层材料的结构设计，纤维排布均为同方向，从而导致产品的力学性能在某个方向偏低。

近年来也有通过热熔平铺在钢带上的叠合的多层原料，然后热轧、冷轧来制备多层蜂窝夹芯板材（如中国专利申请CN102975464A），而该方法存在以下缺点：（1）上下表层用连续玻纤预浸片材通过预热直接与芯层蜂窝板复合，上下表层由于缺少张紧装置，导致受热时上下表层横向和纵向收缩不一致，从而严重影响复合板材的表面质量；（2）该方法实际上是两步法生产工艺，即先将上下表层用3-5片连续玻纤预浸片材复合好，先制备上下表层，然后再与芯层蜂窝复合板复合，生产效率低，而且需要不同的设备分别制备上下表层和复合板；（3）上下表层材料缺少结构设计，导致复合材料的力学性能较差；（4）所用的设备为连续钢带复合机，即通过钢带平面热轧副热压复合，再通过钢带平面冷轧副冷却成型，钢带平面复合机的制造成本及维护成本都很高，此外，热传递是通过热源传递给钢带平面，钢带平面又传递给复合板，导致传热效率低，影响生产效率。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种各向力学性能优异的连续玻纤预浸片材增强热塑性塑料蜂窝复合板材的成型设备和方法，有效解决了现有技术存在产品各向力学性能低、产品收缩不一致、生产线自动化程度低、设备制造成本高、生产效率低的技术缺陷。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。

一种连续玻纤预浸片材增强热塑性塑料蜂窝复合板材的成型设备，所成型的复合板材包括聚丙烯蜂窝板芯层和连续玻纤预浸聚丙烯片材表层，其特征在于，该设备依次包括：输送芯层的输送轨道（1）、对芯层进行预热的红外辐射预热装置（2）、对表层进行输送、预热和张紧的放卷系统（3）、对预热后表层和芯层进行加热、加压、复合的加热复合单元（4）、对复合后的板材冷却定型的冷却单元（5）、使成型的复合板材进一步冷却的冷却托架（6）、提供输送动力的牵引机（7）、横向锯切机（8）和升降打包台（9），所述的放卷系统（3）对应复合板材的上表层和下表层包括上放卷系统和下放卷系统，分别安装在加热复合单元（4）入口处的上部和下部，所述的上下放卷系统分别由多个辊筒（10）组成，辊筒（10）为空心结构，内通加热介质。

其中，所述的上下放卷系统（3）分别由3-5个辊筒（10）组成，辊筒（10）呈“S”型排布，辊筒（10）的直径为300-400mm，间距为400-500mm，辊筒（10）内加热介质为导热油。

其中，所述的加热复合单元（4）由4-6对加热对辊（11）组成，加热对辊（11）的直径为250-350mm，间距为400-500mm，加热对辊（11）为空心结构，加热介质为导热油。

其中，所述的冷却单元（5）由4-6对冷却对辊（12）组成，冷却对辊（12）的直径为200-250mm，间距为300-400mm，冷却对辊（12）为空心结构，冷却介质为制冷水。

本发明还提供一种成型连续玻纤预浸片材增强热塑性塑料蜂窝复合板材的方法，包括如下步骤：

（1）放置在输送轨道（1）上的芯层经导向辊（13）导入红外辐射预热装置（2）进行预热，预热温度为180-200℃，预热时间为1-2min，芯层采用聚丙烯蜂窝板；

（2）放置在上下放卷系统上的上表层和下表层经辊筒（10）预热、张紧，预热温度为150-180℃，预热时间为1-2min，上表层和下表层采用连续玻纤预浸聚丙烯片材；