一种复合材料板材成型机及其成型工艺的制作方法

本公开一般涉及机械设备技术领域，具体涉及一种复合材料板材成型机及成型工艺。

背景技术：

随着材料技术的发展，纤维增强热塑性树脂基复合材料成为了材料技术发展中的重点方向，其制品能被广泛地应用于汽车各零部件、石油化工领域的管道、贮槽、防腐耐腐蚀性槽以及电器、民用宇航等各个领域。据此发展趋势，在不久的将来，纤维增强热塑性复合材料将取代现有的纤维增强热固性复合材料及部分金属，在国际市场上占据一个重要的位置。目前，热塑性复合材料成型技术快速发展，亟待开发与之相关的复合材料成型装置。

技术实现要素：

第一方面，鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种相较于现有技术而言，能够实现高效生产的复合材料板材成型机。

一种复合材料板材成型机，包括：箱体本体，固接于所述箱体本体内的压聚装置，固接于所述箱体本体内且位于所述压聚装置两侧的第一辊轮组件与第二辊轮组件，和固接于所述箱体本体内且位于所述第一辊轮组件与压聚装置之间的给料装置，以及设置于箱体本体内的加热循环装置；所述压聚装置包括：固接于箱体本体内的第一驱动装置，固接于第一驱动装置自由端的第一压聚板和固接于箱体本体内且与第一压聚板正对应的第二压聚板，所述第一压聚板和第二压聚板相互靠近的侧壁上均设有加热单元；所述第二压聚板距离第一辊轮组件的距离大于第一压聚板距离第一辊轮组件的距离；所述给料装置下端与所述第二压聚板靠近第一辊轮组件的一端正对应。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述给料装置包括：中空给料箱体，所述给料箱体顶部设有进料管且其侧壁设有进气管，所述给料箱体底部设有布料孔。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述给料箱体包括：一体式结构的接料部，与所述接料部连通且位于其下方的汇料部和与所述汇料部连通且位于其下方的布料部；所述接料部的宽度大于所述布料部的宽度；所述汇料部呈漏斗型。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述进气管的出气口正对应所述进料管的正下方。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述进气管远离给料箱体的一端通过第一管路连接有设置于箱体本体外部的气泵；所述第一管路上设有第二加热装置。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述第一辊轮组件包括：通过第一升降装置固接在所述箱体内顶壁的第一上辊轮和与所述第一上辊轮相配合的第一下辊轮；所述二辊轮组件包括：通过第二升降装置固接在所述箱体内顶壁的第二上辊轮和与所述第二上辊轮相配合的第二下辊轮。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述给料箱体顶部还设有通气管和用于封闭通气管的锁紧阀。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述加热循环装置包括：均匀布置在所述箱体本体内的多个第一加热装置和独立设置在所述箱体本体内的热循环风机。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述箱体本体内壁设有多个温度传感器。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述第一下辊轮与所述第二下辊轮之间同步旋转。

第二方面，鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种相较于现有技术而言，能够实现高效生产的复合材料板材成型工艺。

一种复合材料板材成型工艺，包括以下步骤：

在120-140℃环境下，分别等量配置第一预置料和第二预置料，再分别按照第一预设时间抽真空脱水；

保持120-140℃环境，解除第一预置料的真空状态，并在其内加入naoh，按照第二预设时间抽真空脱水，得到第一配置料；

保持120-140℃环境，解除第二预置料的真空状态，并在其内加入tdi，按照第三预设时间搅拌，得到第二配置料；

将第一配置料和第二配置料等比例混合，升温至160-180℃并保持；

将混合均匀的第一配置料和第二配置料均匀浇铸至温度为160-180℃的连续纤维，得到混合体并保持温度160-180℃；

将混合体移至保温至160-180℃的压聚装置下，按照第一预设压力压制聚合。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述第一预置料和第二预置料为己内酰胺。

综上所述，本申请提供有一种复合材料板材成型机的具体结构。本技术方案通过对所述板材成型机内部件进行具体改进，具体地优化了给料装置与压聚装置的位置关系，尤其是给料装置下方与第二压聚板的位置关系，既能够保证精准地布料，又能够保证均匀地布料。此外，本技术方案还具体地优化了第一压聚板和第二压聚板的尺寸关系，使得给料装置能够与第二压聚板之间的位置配合更加精准。

此外，本申请还提供有一种复合材料板材成型工艺的具体步骤。在该复合材料板材成型工艺中，通过优化整体的工艺流程，能有效地解决现有技术中的技术问题。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是本申请一种复合材料板材成型机的结构示意图；

图2是本申请中给料箱体的主视图结构示意图(部分剖视)；

图3是本申请中给料箱体的侧视图结构示意图。

图中：

1、箱体本体；2、第一驱动装置；3、第一压聚板；4、第二压聚板；5、加热单元；6、给料箱体；61、接料部；62、汇料部；63、布料部；7、进料管；8、进气管；9、布料孔；10、第一管路；11、气泵；12、第一加热装置；13、第一上辊轮；14、第一下辊轮；15、第二上辊轮；16、第二下辊轮；17、通气管；18、锁紧阀；19、热循环风机；20、温度传感器；21、第二加热装置。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

实施例一：

请参考图1所示的一种复合材料板材成型机。

所述复合材料板材成型机，包括：箱体本体1，固接于所述箱体本体1内的压聚装置，固接于所述箱体本体1内且位于所述压聚装置两侧的第一辊轮组件与第二辊轮组件，和固接于所述箱体本体1内且位于所述第一辊轮组件与压聚装置之间的给料装置，以及设置于箱体本体1内的加热循环装置；所述压聚装置包括：固接于箱体本体1内的第一驱动装置2，固接于第一驱动装置2自由端的第一压聚板3和固接于箱体本体1内且与第一压聚板3正对应的第二压聚板4，所述第一压聚板3和第二压聚板4相互靠近的侧壁上均设有加热单元5；所述第二压聚板4距离第一辊轮组件的距离大于第一压聚板3距离第一辊轮组件的距离；所述给料装置下端与所述第二压聚板4靠近第一辊轮组件的一端正对应。

在制备复合材料的过程中，以连续纤维为基材，连续纤维自箱体本体内一侧进入箱体本体，然后依次经过第一辊轮组件、压聚装置和第二辊轮组件，最终自箱体本体内另一侧穿出。在第一辊轮组件和第二辊轮组件的带动下，连续纤维能够实现自箱体本体一侧至另一侧移动。

在连续纤维上布设自给料装置内的流出的熔融物料，经过压聚装置的复合作业，使得熔融物料与连续纤维相复合。为便于连续纤维的连续进给，所述连续纤维一端接入第二辊轮组件，另一端接入第一辊轮组件。随着第二辊轮组件和第一辊轮组件的带动，连续纤维在箱体本体内能够连续移动。

复合作业中的具体工作过程如下：

给料装置内承接来自外部的熔融物料，然后布洒在架设在第二辊轮组件和第一辊轮组件之间的连续纤维，随后，第二辊轮组件和第一辊轮组件带动连续纤维移动至压聚装置内，在第一压聚板和第二压聚板的作用下实现熔融物料和连续纤维的复合作业。

整个的工作过程如下：

给料装置承接来自外部的熔融物料后布洒在停滞的连续纤维上；

一次布洒作业完毕，第二辊轮组件和第一辊轮组件带动连续纤维继续移动，直至布洒于连续纤维上的熔融物料恰位于第一压聚板和第二压聚板之间；

连续纤维停滞，由第一压聚板和第二压聚板将所述熔融物料与连续纤维相互复合；同时，给料装置承接来自外部的熔融物料后布洒在停滞的连续纤维上。

以上程序往复进行。

其中：

箱体本体1，本实施例中的基础结构，其内用于安装其他功能结构组件。箱体前后及侧部有可以开关的密封门，方便上料和清理，该门在关闭是有良好的密封性和保温性。箱体尾部有一个狭长形的的出口，此出口为板材出口。

压聚装置，本实施例中的关键结构，其包括：固接于箱体本体1内的第一驱动装置2，固接于第一驱动装置2自由端的第一压聚板3和固接于箱体本体1内且与第一压聚板3正对应的第二压聚板4，所述第一压聚板3和第二压聚板4相互靠近的侧壁上均设有加热单元5。具体的，所述第一驱动装置为液压驱动装置。

基于压聚装置的具体结构，所述第二压聚板4固接于箱体本体1内部，其不产生任何位移；所述第一压聚板3，其与所述第一驱动装置固接，在所述第一驱动装置的带动下靠近或者远离所述第二压聚板。

当第一压聚板3与第二压聚板4相互远离时，架设在第一辊轮组件与第二辊轮组件之间的连续纤维，自第一压聚板3与第二压聚板4之间穿过并由第一辊轮组件与第二辊轮组件带动移动。

在第一压聚板3与第二压聚板4相互靠近直至贴合的过程中，第一辊轮组件与第二辊轮组件停止运转，架设在第一辊轮组件与第二辊轮组件之间的连续纤维停止移动，便于第一压聚板3与第二压聚板4相互配合以使得连续纤维与自给料装置内布设的物料相互复合。

为便于连续纤维与自给料装置内布设的物料相互复合，所述第一压聚板3与第二压聚板4相互靠近的侧壁上均设有加热单元5。为便于连续纤维精准地承接自所述给料装置内布设的物料，所述第二压聚板4距离第一辊轮组件的距离大于第一压聚板3距离第一辊轮组件的距离；所述给料装置下端与所述第二压聚板4靠近第一辊轮组件的一端正对应。具体地，所述加热单元5可以为能够被预热的加热板。

第一辊轮组件和第二辊轮组件对称分布在所述压聚装置两侧，二者用于带动架设在箱体本体内的连续纤维自二者之间以及第一压聚板3和第二压聚板4穿过。

固接于所述箱体本体1内且位于所述第一辊轮组件与压聚装置之间的给料装置，其一方面，用于承接外部已经熔融的物料；另外一方面，还用于将熔融物料布设在连续纤维上。

此外，本实施例中还设置于箱体本体1内的加热循环装置；由于熔融物料需要160摄氏度到180摄氏度的环境中保温，故加热循环装置一方面可以使箱体本体内的温度最大温度到达180摄氏度；另外一方面还需要使箱体本体内的热空气进行循环，以保证箱内温度均匀。在任一可选的实施例中，所述加热循环装置包括：均匀布置在所述箱体本体1内的多个第一加热装置12和独立设置在所述箱体本体1内的热循环风机19。

第一加热装置，可采用电热板或电热管；为了温度均匀应该设置多处电热板。热循环风机，独立设置在箱体本体内部，通过风机使得箱体本体1内部的气流得以循环，再辅助加热装置的功效，能够保证箱体本体内部温度均匀。

当然，箱体本体内的温度温度可设定，优选地，还可在所述箱体本体上增设温度控制器，如hd-s1103。温度控制器直接与第一加热装置电连接，以控制第一加热装置的设定温度。

可选地，所述箱体本体1内壁设有多个温度传感器20。温度传感器测定箱内温度数据传给温度控制器，温度控制器根据温度传感器的温度数据控制第一加热装置的设定温度以保持箱内温度始终保持设定温度。优选地，温度传感器分布在箱内上下前后至少四个。

请参考图2和图3，熔融物料在160摄氏度到180摄氏度的环境中会逐渐聚合固化，所以需要在160摄氏度到180摄氏度的环境中将熔融己物料快速均匀浇铸，在任一可选的实施例中，所述给料装置包括：中空给料箱体6，所述给料箱体6顶部设有进料管7且其侧壁设有进气管8，所述给料箱体6底部设有布料孔9。

基于上述设计，为便于均匀地浇铸，进料管导入熔融物料，进气管喷出气体将进料管导入的熔融物料喷散，使其均匀流到给料箱体底部，进而均匀地布洒至连续纤维上。在任一可选的实施例中，所述进气管8的出气口正对应所述进料管7的正下方。

可选地，所述给料箱体6顶部还设有通气管17和用于封闭通气管17的锁紧阀18。基于上述设计，通过调节通气管上锁紧阀18的大小，进而调节给料箱体内的气压大小，以此调节熔融物料自给料箱体内的布料孔9喷出速度，实现均匀浇铸。

在任一可选的实施例中，所述给料箱体6包括：一体式结构的接料部61，与所述接料部61连通且位于其下方的汇料部62和与所述汇料部62连通且位于其下方的布料部63；所述接料部61的宽度大于所述布料部63的宽度；所述汇料部62；所述汇料部62呈漏斗型。

在本实施例中，上述设计通过对给料箱体的整体结构进行改进，借由接料部61，汇料部以及布料部63的结合，更加促进熔融物料在所述给料箱体内流动，以减少熔融物料在给料箱体中的残留，防止物料将给料箱体堵住。

为维持熔融物料在160摄氏度到180摄氏度之间，在任一可选的实施例中，所述进气管8远离给料箱体6的一端通过第一管路10连接有设置于箱体本体1外部的气泵11；所述第一管路10上设有第二加热装置21。基于上述设计，气泵11导入的气流经过加热装置得以被加热，而后进入进气管中，自进气管进入给料箱体内以将进料管导入的熔融物料喷散。

在任一可选的实施例中，所述第一辊轮组件包括：通过第一升降装置固接在所述箱体1内顶壁的第一上辊轮13和与所述第一上辊轮13相配合的第一下辊轮14；其中：所述第一上辊轮，通过第一升降装置与所述箱体内部顶壁固接，所述第一下辊轮14跨接在所述箱体内部；具体地，所述第一升降装置可以采用涡轮蜗杆的结构加以实现。

所述二辊轮组件包括：所述二辊轮组件包括：通过第二升降装置固接在所述箱体1内顶壁的第二上辊轮15和与所述第二上辊轮15相配合的第二下辊轮16，所述第二上辊轮，通过第二升降装置与所述箱体内部顶壁固接，所述第二下辊轮16跨接在所述箱体内部。具体地，所述第二升降装置可以采用涡轮蜗杆的结构加以实现。优选地，所述第一下辊轮14与所述第二下辊轮16之间同步旋转。

优选地，第一上辊轮13和第一下辊轮14，第二上辊轮15和第二下辊轮16均贴有特氟龙布，防止聚合复合材料粘贴在第一辊轮组件和第二辊轮组件上。

在具体地应用中，熔融物料可为：己内酰胺待聚单体。

实施例二：

一种复合材料板材成型工艺，包括以下步骤：

在120-140℃环境下，分别等量配置第一预置料和第二预置料，再分别按照第一预设时间抽真空脱水。

在本步骤中，在两个不同的罐体内分别置入第一预置料和第二预置料，优选地，所述第一预置料和第二预置料均为己内酰胺。所述第一预置料和第二预置料皆作为基础料，其内能够与其他辅助料混合使用。鉴于水分会影响己内酰胺聚合成mc尼龙的聚合反应进行，如果料内有水，则会聚合失败，己内酰胺脱水前会有一定水分，naoh易潮解(吸收空气总的水蒸气)，故需要加热到120-140℃真空脱水以便两罐内料混合后发生的聚合反应顺利进行，也即需要分别对所述第一预置料和第二预置料进行脱水。

所述第一预设时间优选地可为20min，此外，所述第一预设时间是根据第一预置料和第二预置料的实际用量调整，比如：500克以内抽真空脱水时长为20min。

保持120-140℃环境，解除第一预置料的真空状态，并在其内加入naoh，按照第二预设时间抽真空脱水，得到第一配置料；naoh，氢氧化钠，是聚合反应的催化剂。在实际使用中，其与所述第一预置料的比例关系优选可为：0.4％。所述第二预设时间优选地可为20min，此外，所述第一预设时间是根据第一预置料和第二预置料的实际用量调整，比如：500克以内抽真空脱水时长为20min。

保持120-140℃环境，解除第二预置料的真空状态，并在其内加入tdi，按照第三预设时间搅拌，得到第二配置料；tdi，其中文名称为：甲苯二异氰酸酯，其是聚合反应的活化剂。在实际使用中，其与所述第二预置料的比例关系是：1％；所述第三预设时间优选地可为20s以上，使得第二预置料与tdi混合均匀即可。

将第一配置料和第二配置料等比例混合，升温至160-180℃并保持；在实际操作当中是所述第一配置料和第二配置料分别通过两个计量泵从两个管道流入一个共同管道然后自该共同管道的出口流出的，在此二者流入一个共同管道的过程中，即可以保证混合均匀，不必专门设计搅拌环节。

现有技术中制备聚合浇铸尼龙的步骤为：先将己内酰胺单体加温到120-140℃，真空脱水；然后取消真空加naoh；再继续真空脱水，然后再取消真空加入tdi制成活性剂料即熔融己内酰胺待聚单体；最后再将熔融己内酰胺待聚单体浇铸到预热至160℃的模具中聚合。

基于上述改进有如下好处：一方面，tdi为剧毒物质且加的量很少，按照现有技术中的步骤很难实现自动化生产，故对操作人员会有一定危险，基于本实施例提供的技术方案，在制作第一配置料和第二配置料时分别由第一预置料和第二预置料等量配置而来，故tdi的增加是可以实现量化的，在后续步骤中，所述第一配置料和第二配置料也是等比例混合均匀，故tdi的增加可以实现自动化控制；另一方面，经实践验证，分别制备的第一配置料和第二配置料至少可以存放8小时，聚合效果依旧良好，此点非常有利于工业化生产。

更重要的是，在本实施例中，将混合均匀的第一配置料和第二配置料均匀浇铸至温度为160-180℃的连续纤维，得到混合体并保持温度160-180℃；此步骤能够依赖于实施例一中的复合材料板材成型机实现。

将混合体移至保温至160-180℃的压聚装置下，按照第一预设压力压制聚合。此步骤能够依赖于实施例一中的复合材料板材成型机实现。所述第一预设压力优选为10n至50000n。压力根据具体混合体总重量，面积等等因素调整，比如在任一可选的实施例中，己内酰胺(即为本步骤中的混合体)为50g，连续纤维织物(如玻璃纤维针刺毡)为15克面积为0.005平方米时，压力为500n。压力根据混合体重量，连续纤维的面积及重量决定。

基于上述步骤可以得到聚合后的连续纤维增强浇铸尼龙复合板材，该制备工艺相较于现有技术而言更为简单，常压下即可操作。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。