专利名称：高强高模聚乙烯纤维复合材料拼压成型设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种拼压技术，特别涉及一种高强高模聚乙烯
(HSHMPE)纤维复合材料拼压成型设备。
背景技术：
高强高模聚乙烯纤维(下文简称聚乙烯纤维)也称超高分子量聚 乙烯(UHMWPE)纤维或者伸长链(ECPE)聚乙烯纤维，是指相对 分子质量在(l ~6>106的聚乙烯，经纺丝-超拉伸后制成的超高分子质 量聚乙烯纤维。
聚乙烯纤维是继碳纤维、芳纶(Kevlar)纤维之后广泛应用的高 性能纤维；高强高模聚乙烯纤维复合材料(下文简称聚乙烯纤维复合 材料)与其它纤维增强复合材料相比，具有质量轻、耐冲击、介电性 能高等优点，在现代化战争和航空航天、海域防御、武器装备等领域 发挥着举足轻重的作用。同时，该纤维在汽车、船舶、医疗器械、体
育运动器材等领域亦有广阔的应用前景。因此，聚乙烯纤维复合材料 自问世起就倍受重视，发展很快。
聚乙烯纤维复合材料大体的制备过程如下首先将经纺丝-超拉伸 后制成的超高分子质量聚乙烯纤维与基体材料复合成为单层复合材 料，然后将上述单层复合材料切片，继而将多片上述单层复合材料涂 沫胶黏剂后层叠地放置，并在适当的压强和温度下拼压；通常需要将 该压强和温度保持适当的时间，以便上述胶黏剂充分浸透上述单层复 合材料，这样各单层复合材料以及胶黏剂就可以结合为一个整体，从 而得到聚乙烯纤维复合材料的成品。
可见，在适当的压强和温度下拼压成型是聚乙烯纤维复合材料制 备过程中的一个关键步骤。在拼压过程中，聚乙烯纤维复合材料不同 部分的温度应当尽可能一致；如果在拼压过程中聚乙烯纤维复合材料 不同部分温度的一致性较差，会导致聚乙烯纤维复合材料成品中存在 局部缺陷。具体地说，当局部温度过高时，上述胶黏剂容易发生分解并失去黏结功能，因此聚乙烯纤维很难结合于一体；当局部温度过低 时，上述胶黏剂融化不充分、流动性较差，因此不能充分浸透上述单 层复合材料。此外，拼压过程中温度的稳定性、压强的范围、拼压持 续的时间对聚乙烯纤维复合材料成品的质量也有较大影响。
然而，现有技术中的相关设备对上述技术参数特别是各部分温度 一致性的控制不够理想，这直接导致聚乙烯纤维复合材料的成品存在 局部缺陷，限制了产品质量的提高。
因此，如何提高拼压过程中聚乙烯纤维复合材料不同部分温度的 一致性，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种高强高模聚乙烯纤维复合材料拼压成 型设备，在拼压过程中，聚乙烯纤维复合材料不同部分的温度具有较 高的一致性。
为解决上述技术问题，本发明提供一种高强高模聚乙烯纤维复合 材料拼压成型设备，包括由支撑框架支撑的上压板和下压板，两者相
平行且大体水平设置；所述支撑框架进一步设有压紧油缸，以便调整 所述上压板和下压板的距离；所述上压板和下压板中至少一者的内部
导热油孔的两端分别连接导热油箱的送油管和回油管。
优选地，所述上压板和下压板的内部均i殳有所述导热油孔。 优选地，所述上压板和/或下压板包括两块叠置于一体的加热板，
所述导热油孔设置于两者之间。
优选地，所述上压板和/或下压板的导热油孔分为至少两层，各层
优选地，所述上压板和/或下压板进一步包括三块叠置于一体的加 热板；所述导热油孔分为两层，且分别设置于所述加热板之间相连接 的位置。
优选地，位于外层的所述加热板的外侧进一步固定连接夹持板。 优选地，所述导热油孔分为两层；所述上压板和/或下压板进一步包括两块叠置于一体的加热板，该两块加热板的接触面均具有凹槽， 从而在上述接触面的两侧形成上述分为两层的导热油孔。
优选地，所述成型设备进一步包括与所述夹持板连接的温度监测 装置，以及显示温度监测结果的显示装置。
优选地，所述送油管或者回油管中设有油量调节装置。
优选地，所述成型设备进一步包括控制装置，所述控制装置接收 温度监测装置的监测信号，并据此控制所述油量调节装置，以便调节 所述送油管或者回油管的流量。
相对上述背景技术，本发明所提供的高强高模聚乙烯纤维复合材 料拼压成型设备，其上压板和下压板中至少一者的内部具有在平行于
两端分别连接导热油箱的送油管和回油管。因此，可以向所述导热油 孔持续通入具有适当温度的导热油，由于所述导热油孔在平行于该上 压板和/或下压板的平面上均匀分布，因此在导热油的加热下所述上压 板和/或下压板各部分的温度可以均匀上升，即所述上压板和/或下压
板温度的一致性较高；这样，两者之间所夹持的聚乙烯纤维复合材料
能够被均匀地加热，其各部分温度的一致性也较高。
图1为本发明所提供高强高模聚乙烯纤维复合材料拼压成型设备
一种具体实施方式
的结构示意图2为本发明所提供上压板第一种具体实施方式
的结构示意图； 图3为本发明所提供上压板第二种具体实施方式
的结构示意图； 图4为本发明所提供上压板第三种具体实施方式
的结构示意图； 图5为本发明所提供上压板第四种具体实施方式
的结构示意图； 图6为本发明所提供上压板第五种具体实施方式
的结构示意图； 图7为本发明所提供上压板第六种具体实施方式
的结构示意图。
具体实施例方式
本发明核心是提供一种高强高模聚乙烯纤维复合材料拼压成型 设备，在提供较高拼压压力的同时，能够方便、有效地控制所述高强
6高模聚乙烯纤维复合材料的温度。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图 和实施方式对本发明作进一步的详细说明。
请参考图1,图1为本发明所提供高强高模聚乙烯纤维复合材料 拼压成型设备一种具体实施方式
的结构示意图。
在一种具体实施方式
中，本发明所提供的高强高模聚乙烯纤维复 合材料拼压成型设备(以下简称拼压成型设备)包括支撑框架1,支
撑框架1具体可以包括若干立柱11以及横梁12。
所述拼压成型设备还包括上压板3和下压板2，两者应当相平行， 且两者均可以大体水平地设置。上压板3和下压板2相对应的表面即 为所述拼压成型设备的压紧面。
上压板3和下压板2由支撑框架1的立柱11支撑，两者中至少有 一者，比如上压板3，应当能够相对于立柱11做竖直运动。
支撑框架1的横梁12固定连接压紧油缸4的缸体，压紧油缸4 设置于上压板3的正上方，其缸杆连接上压板3。如果希望下压板2 能够相对于立柱11做竖直运动，则压紧油缸4应当设置于下压板2 的正下方，其缸杆应当连接下压板2。
下面仍以压紧油缸4设置于上压板3正上方的情形为例进行描述。
可以启动动力装置，以便由压力油推动压紧油缸4的缸杆竖直向 下伸出，因此上压板3可以竖直向下运动，上压板3与下压板2的间 距因此减小。事先置于下压板2上表面的多层聚乙烯纤维复合材料因 此可以被挤压；通过调节压紧油缸4即可调节上述多层聚乙烯纤维复 合材料所承受的压强。
请同时参考图2，图2为本发明所提供上压板第一种具体实施方 式的结构示意图。
上压板3的内部具有导热油孔31，当然，导热油孔31也可以单 独或者同时设置于下压板2的内部。
导热油孔31应当设置于平行于上压板3的平面内，其两端分别连通导热油箱的送油管51以及回油管52;图1中实心箭头所示方向 即为导热油流动方向。
导热油孔31应当在其所在平面内均匀分布，以便于上压板3各 部分的温度具有较高的一致性，进而保证所述聚乙烯纤维复合材料受 热均匀。
为此，应当专门-i殳计导热油孔31的分布图形。导热油孔31可以 包括若干相平行的直通道，各直通道可以相并联，也可以相串联。在 各直通道相互并联的情况下，应当采取必要的措施保证各条直通道内 导热油的流量大体相等；例如，可以适当加大远离送油管51以及回油 管52的直通道的橫截面积。
当然，导热油孔31的形状并不限于上述相平行的直通道。鉴于 上压板3和下压板2多为方形，也可以将上述分布图形设为"回"形， 还可以将上述分布图形设为若干同心圓；但此时应当进一步设计导热 油孔31各部分的连通方式，以确保导热油能够均匀地到达导热油孔 31的各部分，对此本文不再展开。
本发明所提供的高强高模聚乙烯纤维复合材料拼压成型设备，其 上压板和下压板中至少一者的内部具有在平行于该上压板和/或下压 板的平面上均匀分布的导热油孔，所述导热油孔的两端分别连接导热 油箱的送油管和回油管。因此，可以向所述导热油孔持续通入具有适 当温度的导热油，由于所述导热油孔在平行于该上压板和/或下压板的 平面上均勻分布，因此在导热油的加热下所述上压板和/或下压板各部 分的温度可以均匀上升，即所述上压板和/或下压板温度的一致性较 高；这样，两者之间所夹持的聚乙烯纤维复合材料能够被均匀地加热， 其各部分温度的一致性也较高。
可以对上述第一种具体实施方式
中的高强高模聚乙烯纤维复合 材料拼压成型设备进行若干改进。
请参考图3，图3为本发明所提供上压板第二种具体实施方式
的 结构示意图。
在第二种具体实施方式
中，本发明所提供的上压板3进一步由第一加热板32和第二加热板33组成，两者叠置放置并焊接于一体。
可以在第一加热板32或者第二加热板33的表面设置凹槽，该凹 槽的分布图形应当与导热油孔31的分布图形相对应，以便第一加热板 32或者第二加热板33如图3叠置后在两者相连接的位置形成上述导 热油孔31。这样可以给导热油孔31的加工带来很大的方便。
请参考图4，图4为本发明所提供上压板第三种具体实施方式
的 结构示意图。
在第三种具体实施方式
中，本发明所提供的上压板3改变了其导 热油孔31横截面的形状。
导热油孔31的横截面可以是圆形、椭圆形以及其他形状，但是 最好将导热油孔31的横截面设为矩形。由于同等面积下，矩形的周长 较长，因此将导热油孔31的横截面设为矩形有利于导热油与导热油孔 31的内壁进行热交换。
为了形成横截面为矩形的导热油孔31,上述第一加热板32或者 第二加热板33凹槽横截面的形状也应当为矩形；具有矩形横截面的凹 槽可以由刨床很方便地加工。
请参考图5,图5为本发明所提供上压板第四种具体实施方式
的 结构示意图。
在第四种具体实施方式
中，本发明所提供的上压板3中的导热油 孔31分为两层，即上层孔311和下层孔312。
上层孔311以及下层孔312应当在平行于上压板3的平面内均匀 分布，其分布图案可以与上述第一种具体实施方式
中导热油孔31的分
布图案相同。
地错离；两者在平行于上压板31的平面上的投影最好也均匀分布。如 图4所示，上层孔311以及下层孔312的上述投影之间的距离L1、L2、 L3最好相等。
由于聚乙烯纤维复合材料拼压成型所需要的压强较高，仅设置一 层导热油孔31的情况下导热油孔31的分布比较密集，因此上压板3的强度较低，这限制了拼压成型过程中压强的进一 步提高。
将导热油孔31设为两层即可以显著降低其密度，同时又能够实 现充分的热交换。显然，还可以将导热油孔31设为多层，具体不再赘 述。
上压板3可以由第一加热板32、第二加热板33、第三加热板34 叠置焊接而成。具体实现方式请参考图3所示具体实施方式
，此处不 再赘述。
请参考图6,图6为本发明所提供上压板第五种具体实施方式
的 结构示意图。
在第五种具体实施方式
中，本发明所提供的上压板3可以由第一 加热板32、第二加热板33、第三加热板34以及夹持板35依次叠置焊 接而成，夹持板35位于最外侧，用于直接对聚乙烯纤维复合材料施加 压力并传递热量。第一加热板32与第二加热板33之间，以及第二加 热板33与第三加热板34之间各设有一层导热油孔31。
第三加热板34底面距离导热油孔31较近的位置，其温度将较高； 距离导热油孔31较远的位置，其温度将较低。因此，第三加热板34 底面的温度分布仍不很理想，这不利于聚乙烯纤维复合材料成品质量 的进一步提高。
在第三加热板34的底部进一步设置夹持板35后，在拼压成型过 程中导热油孔31距离聚乙烯纤维复合材料的距离显著增大，热量在夹 持板35底面(即上压板3的压紧面)的分散程度较好，因此其温度分 布将更为均匀，有利于聚乙烯纤维复合材料成品质量的进一步提高。 当然，夹持板3与第三加热板34也可以是一体的。 请参考图7,图7为本发明所提供上压板第六种具体实施方式
的 结构示意图。
在本发明所提供的第六种具体实施方式
中，上压板3进一步包括 两层加热斧反，即第一加热4反32和第二加热^反33,两者同样可以焊4妻 于一体。导热油孔31具体分为两层，即上层孔311以及下层孔312。
第一加热板32和第二加热板33相接触的表面均设有大体均匀分布的凹槽，两加热板紧密地叠置于一体后可以在两者之间形成上述上
层孔311以及下层孔312。
第一加热板32表面的凹槽和第二加热板33表面的凹槽具有大体 相同的间距，同时，在平行于上压^反3的延伸方向上两加热板的凹槽 相错离；进一步，上述两加热板的凹槽在平行于上压板31的平面上的 投影最好也均匀分布。如图7所示，上层孔311以及下层孔312的上 述投影之间的距离L1、 L2、 L3最好相等。
与图4所示具体实施方式
相比，本具体实施方式
中上压板3中热 油孔31的密度显著增加(通常可以增加一倍)，然而作为上压板3组 成部分的第一加热板32和第二加热板33的强度却没有降低，因此在 压强较大的场合上压板3仍然可以可靠的工作。另一方面，由于上层 孔311以及下层孔312均靠近两加热板的4妄触面，在垂直于上压板3 的方向上上层孔311与下层孔312的位置相差不大，因此上压板3接 触复合材料的压紧面与上层孔311以及下层孔312的距离大体相等， 这样就可以使上述压紧面比较均匀地被加热，有利于拼压操作过程中 复合材料受热的进一步均匀。
与图6所示具体实施方式
相比，本具体实施方式
中上压板3在保 持原有技术效果的前提下具有较为简单的结构，同时也降低了设备的 成本。
上文以上压板3为例进行了说明，显然，下压板2的结构可以与 上压板3相同，因此不再赘述。
此外，还可以对上述高强高模聚乙烯纤维复合材料拼压成型设备 做进一步的改进。
可以在夹持板35上连接温度监测装置，比如热电耦；所述温度 监测装置还可以连接显示其温度监测结果的显示装置。这样可以便于 操作者掌握当前的温度信息。
还可以在送油管51或者回油管52中设置调节泵等油量调节装 置，通过调节导热油的流量可以调节拼压成型的温度。
为了便于及时准确地控制温度，可以进一步设置控制装置，所述控制装置连接所述温度监测装置以便接收其监测信号，并据此控制所 述油量调节装置，以便调节所述送油管或者回油管的流量。
以上对本发明所提供的高强高模聚乙烯纤维复合材料拼压成型
方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法 及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在 不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰， 这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
权利要求
1、一种高强高模聚乙烯纤维复合材料拼压成型设备，包括由支撑框架支撑且大体相平行的上压板和下压板；其特征在于，所述上压板和下压板中至少一者的内部具有导热油孔；所述导热油孔在平行于所述上压板和下压板的平面上均匀分布，且其两端分别连接导热油箱的送油管和回油管。
2、 如权利要求1所述的高强高模聚乙烯纤维复合材料拼压成型 设备，其特征在于，所述上压板和下压板的内部均设有所述导热油孔。
3、 如权利要求1或者2所述的高强高模聚乙烯纤维复合材料拼 压成型设备，其特征在于，所述上压板和/或下压板包括两块叠置于一 体的加热板，所述导热油孔设置于两者之间。
4、 如权利要求1或者2所述的高强高模聚乙烯纤维复合材料拼 压成型设备，其特征在于，所述上压板和/或下压板的导热油孔分为至错离。
5、 如权利要求4所述的高强高模聚乙烯纤维复合材料拼压成型 设备，其特征在于，所述上压板和/或下压板进一步包括三块叠置于一 体的加热板；所述导热油孔分为两层，分别"i殳置于相邻的所述加热4反 之间。
6、 如权利要求5所述的高强高模聚乙烯纤维复合材料拼压成型 设备，其特征在于，位于外层的所述加热板的外侧进一步固定连接夹 持板。
7、 如权利要求4所述的高强高模聚乙烯纤维复合材料拼压成型 设备，其特征在于，所述导热油孔分为两层；所述上压板和/或下压板 进一步包括两块叠置于一体的加热板，该两块加热板的接触面均具有 凹槽，从而在上述接触面的两侧形成上述分为两层的导热油孔。
8、 如权利要求4所述的高强高模聚乙烯纤维复合材料拼压成型 设备，其特征在于，进一步包括与所述夹持板连接的温度监测装置， 以及显示温度监测结果的显示装置。
9、 如权利要求8所述的高强高模聚乙烯纤维复合材料拼压成型设备，其特征在于，所述送油管或者回油管中设有油量调节装置。
10、如权利要求9所述的高强高模聚乙烯纤维复合材料拼压成型 设备，其特征在于，进一步包括控制装置，所述控制装置接收温度监 测装置的监测信号，并据此控制所述油量调节装置，以便调节所述送 油管或者回油管的流量。
全文摘要
本发明公开了一种高强高模聚乙烯纤维复合材料拼压成型设备，包括由支撑框架支撑且大体相平行的上压板和下压板，所述上压板和下压板中至少一者的内部具有导热油孔；所述导热油孔在平行于所述上压板和下压板的平面上均匀分布，且其两端分别连接导热油箱的送油管和回油管。可以向所述导热油孔持续通入具有适当温度的导热油，由于所述导热油孔在平行于该上压板和/或下压板的平面上均匀分布，因此在导热油的加热下所述上压板和/或下压板各部分的温度可以均匀上升，即所述上压板和/或下压板温度的一致性较高；这样，两者之间所夹持的聚乙烯纤维复合材料能够被均匀地加热，其各部分温度的一致性也较高。
文档编号B29K23/00GK101602255SQ20081011104
公开日2009年12月16日 申请日期2008年6月10日 优先权日2008年6月10日
发明者周成程 申请人:宁波荣溢化纤科技有限公司