專利名稱：一體式熱塑性樹脂基纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的制板與復(fù)合工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及樹脂基纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的制造成型領(lǐng)域，具體涉及一體式熱塑性樹脂基纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的制板與復(fù)合工藝。
背景技術(shù)：
熱塑性樹脂基纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，是由纖維和熱 塑性樹脂復(fù)合而成的一種新型復(fù)合材料，具有輕質(zhì)環(huán)保、吸音隔熱、高強(qiáng)韌性、優(yōu)良的抗化學(xué)腐蝕性和環(huán)境適應(yīng)性等特點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于交通、建筑、航空等領(lǐng)域。近些年，隨著人們對汽車安全性、舒適性、環(huán)保性及輕量化要求的提高，國內(nèi)外汽車工業(yè)越來越傾向于使用具有沖擊韌性好、重量輕、生產(chǎn)效率高、加工成本低、清潔環(huán)保等一系列優(yōu)點(diǎn)的熱塑性樹脂基纖維增強(qiáng)復(fù)合板材來生產(chǎn)汽車前端支架、頂棚、衣帽架、儀表板、發(fā)動(dòng)機(jī)護(hù)板等結(jié)構(gòu)部件或內(nèi)飾材料?，F(xiàn)階段，熱塑性樹脂基纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的制板與復(fù)合工藝主要有兩種一，簡單的壓機(jī)成型。這是目前最常采用的加工方法，但無法實(shí)現(xiàn)板材的連續(xù)成型以及在加壓狀態(tài)下的快速冷卻，導(dǎo)致壓制出的制品性能波動(dòng)大，冷卻時(shí)間長，并且生產(chǎn)效率低，耗能大；二，拉幅烘箱加輥壓定型。采用此法只能生產(chǎn)薄的熱塑性樹脂基纖維增強(qiáng)板材，因而在進(jìn)行后期的模壓復(fù)合成型時(shí)，熱塑性基體的膨化過程中易出現(xiàn)表面不平整等影響內(nèi)飾材料表觀的致命問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對上述存在的問題，提出了一種一體式熱塑性樹脂基纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的制板與復(fù)合工藝，結(jié)合接觸式加熱、S型輥壓及平板復(fù)合成型過程，不但很好地解決了生產(chǎn)過程中效率不高、耗能大的問題，且可根據(jù)實(shí)際需要一步法生產(chǎn)熱塑性樹脂基纖維增強(qiáng)復(fù)合板材。本發(fā)明的具體技術(shù)方案如下
本發(fā)明是一種一體式熱塑性樹脂基纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的制板結(jié)構(gòu)，包括接觸式加熱裝置、S型輥壓裝置、平板復(fù)合成型裝置，所述的接觸式加熱裝置、S型輥壓裝置、平板復(fù)合成型裝置按照制板順序依次排列。本發(fā)明所述的熱塑性樹脂基纖維增強(qiáng)復(fù)合板材，是密度在O. 2 0.8 kg/m3的輕質(zhì)板材與密度大于I kg/m3重質(zhì)板材。本發(fā)明所述的熱塑性樹脂為聚丙烯PP、聚乙烯PE、聚酰胺PA或聚對苯二甲酸乙二醇酯PET。本發(fā)明所述的接觸式加熱裝置包括網(wǎng)帶、帶動(dòng)網(wǎng)帶運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)輥和熱源，網(wǎng)帶設(shè)有平行段，平行段是一對平行的網(wǎng)帶。本發(fā)明所述的S型輥壓裝置包括四個(gè)直徑相等的小輥和一個(gè)大輥，四個(gè)直徑相等的小輥構(gòu)成兩對小輥對，前小輥對、大輥、后小輥對按照制版順序依次排列。本發(fā)明所述的平板復(fù)合成型裝置包括特氟龍帶及帶動(dòng)特氟龍帶運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)輥，特氟龍帶設(shè)有平行段，平行段是一對平行的特氟龍帶，平行段包括加熱段和冷卻段。本發(fā)明是一種一體式熱塑性樹脂基纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的制板結(jié)構(gòu)的復(fù)合工藝，包括如下三個(gè)階段
(1)、第一階段為接觸式加熱過程，復(fù)合氈位于上下兩層平行的網(wǎng)帶之間，沿方向邊傳動(dòng)邊加熱，熱源為由風(fēng)扇組件產(chǎn)生的循環(huán)風(fēng)，進(jìn)風(fēng)口在下，出風(fēng)口在上；
(2)、第二階段為S型輥壓過程，經(jīng)接觸式加熱裝置處理后的材料，依次傳至前小輥對、大輥和后小輥對，輥采用導(dǎo)熱油載體，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控溫，四個(gè)小輥、一個(gè)大輥的溫度、直徑及小輥對之間的間隙均可調(diào)；
(3)、第三階段為平板復(fù)合成型過程，經(jīng)S型輥壓裝置處理后的材料，傳至平板復(fù)合成型裝置的上下兩層平行的特氟龍帶之間，依次經(jīng)過可以按需要開關(guān)的加熱段和冷卻段，兩層平行網(wǎng)帶之間的間隙可調(diào)。本發(fā)明所述的網(wǎng)帶為鋼制網(wǎng)帶或特氟龍網(wǎng)帶。本發(fā)明所述的小棍的直徑d為20 cm 40 cm,大棍的直徑D為50 cm 70 cm。本發(fā)明所述的第三階段中，關(guān)閉平板復(fù)合成型裝置的加熱段，則可得到熱塑性樹脂基纖維增強(qiáng)板材；開啟加熱段，則可將復(fù)合氈與PP蜂窩板、地板、鋁板或無紡布進(jìn)行復(fù)合，制得熱塑性樹脂基纖維增強(qiáng)復(fù)合板材。本發(fā)明的有益效果如下
依據(jù)本發(fā)明方案制備熱塑性樹脂基纖維增強(qiáng)復(fù)合板材，操作方便，并可實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)，理論上產(chǎn)品的長度方向無限長，滿足了汽車等內(nèi)飾材料一體成型的要求，且可根據(jù)實(shí)際需要一步法制得與PP蜂窩板、鋁板、地板與無紡布復(fù)合的熱塑性樹脂基纖維增強(qiáng)復(fù)合板材。與傳統(tǒng)的壓制方法相比，本發(fā)明方案所需時(shí)間大大減少，生產(chǎn)效率顯著提高，屬于典型的節(jié)能、高效工藝。此外，依據(jù)本發(fā)明方案制得的熱塑性樹脂基纖維增強(qiáng)復(fù)合板材，通過后期廠家的模壓成型處理，所得制品的外觀與力學(xué)性能均遠(yuǎn)優(yōu)于同類產(chǎn)品。


圖I為本發(fā)明接觸式加熱裝置的結(jié)構(gòu)示意 圖2為本發(fā)明接觸式加熱裝置中A部分的放大結(jié)構(gòu)示意 圖3為本發(fā)明S型輥壓裝置的結(jié)構(gòu)示意 圖4為本發(fā)明平板復(fù)合成型裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，I是復(fù)合租，2是網(wǎng)帶,3是傳動(dòng)棍，4是風(fēng)扇組件，5是小棍A, 6是小棍B, 7是小棍C, 8是小棍D, 9是大棍，10是加熱段，11是冷卻段，12是PP蜂窩板，13是特氟龍帶。
具體實(shí)施例方式下面對本發(fā)明技術(shù)方案中的三個(gè)階段程序作詳細(xì)說明
(I)圖I為本發(fā)明接觸式加熱裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，第一階段為接觸式加熱過程。接觸式加熱裝置的傳送部分包括一對上下平行的特氟龍網(wǎng)帶2及一系列帶動(dòng)網(wǎng)帶2運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)輥3。特氟龍網(wǎng)帶2兩側(cè)由針板固定，中間懸空，而GMT復(fù)合氈I則夾在上下兩層平行的特氟龍網(wǎng)帶2之間形成夾心結(jié)構(gòu)，參見圖2中A部分的放大結(jié)構(gòu)示意圖，并沿圖I中向右的方向邊傳動(dòng)邊加熱，熱源為循環(huán)風(fēng)，進(jìn)風(fēng)口在下，出風(fēng)口在上，循環(huán)風(fēng)由風(fēng)扇組件4產(chǎn)生。由于網(wǎng)帶2可與復(fù)合氈I中的纖維發(fā)生一定程度的纏結(jié)，因而可固定復(fù)合氈1，防止其在受熱后發(fā)生大幅度收縮。(2)圖3為本發(fā)明S型輥壓裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，第二階段為S型輥壓過程。其中四個(gè)小棍的直徑相等，小棍的直徑d = 20 cm ^ 40 cm,大棍9的直徑D = 50 cm ^ 80 cm。輥采用導(dǎo)熱油載體，可在100°C 230°C分別實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控溫。通過調(diào)控五個(gè)輥的溫度及輥的直徑，一方面，可加快輥壓的速度，縮短時(shí)間，從而顯著提高生產(chǎn)效率；另一方面，比起傳統(tǒng)雙輥的點(diǎn)壓，此法的輥壓效果更突出，因而可提高纖維與樹脂基體間的界面結(jié)合力，從而提高最終制品的力學(xué)性能。此外，通過改變小輥C7和小輥D8之間的間隙可調(diào) 節(jié)熱塑性樹脂基纖維增強(qiáng)板材的厚度。(3)圖4為本發(fā)明平板復(fù)合成型裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，第三階段為平板復(fù)合成型過程。在此階段，若生產(chǎn)熱塑性樹脂基纖維增強(qiáng)板材，則圖4所示裝置主要作用為定型與調(diào)節(jié)板材的厚度，全程并不需要加熱。若生產(chǎn)與PP蜂窩板12、鋁板、地板與無紡布復(fù)合的熱塑性樹脂基纖維增強(qiáng)復(fù)合板材，則復(fù)合氈I與所需上述材料及相應(yīng)的聚合物膠膜一同通過，先后經(jīng)過加熱段10與冷卻段11，最終得到熱塑性樹脂基纖維增強(qiáng)復(fù)合板材。在此，可通過改變兩條特氟龍帶13之間的間隙調(diào)節(jié)最后板材的厚度。下面結(jié)合附圖通過具體實(shí)施例對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的說明
實(shí)施例I
GMT復(fù)合氈I以夾在上下兩層平行的特氟龍網(wǎng)帶2之間的形式邊傳動(dòng)邊加熱，傳動(dòng)速度為8 m/min。熱源為循環(huán)風(fēng)，溫度控制在180°C。由于抽出的熱風(fēng)溫度較高，再次從進(jìn)風(fēng)口進(jìn)入時(shí)需要的熱源較低，因此達(dá)到了節(jié)能的目的。由于網(wǎng)帶2可與GMT復(fù)合氈I中的玻璃纖維發(fā)生一定程度的纏結(jié)，因而可固定板材，防止其在受熱后發(fā)生大幅度收縮。圖2中四個(gè)小輥的直徑d = 20 cm，大輥9的直徑D = 50 cm。小輥A5與小輥B6采用導(dǎo)熱油載體，溫度控制在220°C，而小輥C7、小輥D8與大輥9不加熱，為常溫。小輥A5與小輥B6之間的間隙為I mm，小輥C7與小輥D8之間的間隙為6 mm。GMT復(fù)合氈I進(jìn)入小輥A5與小輥B6之間后，氈內(nèi)的聚丙烯(PP)受熱開始融化，因而復(fù)合氈I內(nèi)部的殘留的氣體基本除盡，使得玻璃纖維與PP之間的貼合更緊密，浸潤性更佳。隨后大輥9對GMT復(fù)合氈I實(shí)現(xiàn)面壓，效果比傳統(tǒng)的點(diǎn)壓更有效，且可保持氈的表面平整。最后GMT復(fù)合氈I開始冷卻并發(fā)生膨化，在經(jīng)過小輥C7與小輥D8之后其厚度被固定在6 _。在此階段，對小輥C7、小棍D8與大棍9不加熱,一方面為了延長復(fù)合租I的冷卻時(shí)間及控制其厚度，另一方面則能減小能耗，節(jié)省成本。GMT復(fù)合氈I從小輥C7與小輥D8之間出來后進(jìn)入平板復(fù)合成型裝置中，此時(shí)，平板復(fù)合機(jī)中的加熱段10關(guān)閉，只剩下冷卻段11，且兩條特氟龍帶13之間的間隙控制在6mm,因而可進(jìn)一步保證得到的板材具有平整的表面及均勻的厚度6 _。本發(fā)明方案中，GMT復(fù)合氈I從接觸式加熱裝置進(jìn)入，至平板復(fù)合成型裝置中的冷處理后牽出進(jìn)行自動(dòng)切割，因而可實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)，理論上產(chǎn)品的長度方向無限長，滿足了汽車等內(nèi)飾材料一體成型的要求。生產(chǎn)同樣的板材，與傳統(tǒng)方法相比，采用本發(fā)明方案可使生產(chǎn)效率提高50°/Γ 00% (見下表)。此外，采用本發(fā)明方案所制得的GMT板材(6 mm)與傳統(tǒng)壓制方法所得的薄板材(3 mm)經(jīng)同樣的成型處理后得到同等克重的制品，應(yīng)用于汽車頂棚領(lǐng)域，前者的外觀與力學(xué)性能明顯更優(yōu)越，對比數(shù)據(jù)如下表所示
權(quán)利要求
1.一種一體式熱塑性樹脂基纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的制板結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括接觸式加熱裝置、S型輥壓裝置、平板復(fù)合成型裝置，所述的接觸式加熱裝置、S型輥壓裝置、平板復(fù)合成型裝置按照制板順序依次排列。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一體式熱塑性樹脂基纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的制板結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的熱塑性樹脂基纖維增強(qiáng)復(fù)合板材，是密度在O. 2 0.8 kg/m3的輕質(zhì)板材與密度大于I kg/m3重質(zhì)板材。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一體式熱塑性樹脂基纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的制板結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的熱塑性樹脂為聚丙烯PP、聚乙烯PE、聚酰胺PA或聚對苯二甲酸乙二醇酯PET。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一體式熱塑性樹脂基纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的制板結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的接觸式加熱裝置包括網(wǎng)帶(2)、帶動(dòng)網(wǎng)帶(2)運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)輥(3)和 熱源，所述的網(wǎng)帶(2 )設(shè)有平行段，所述的平行段是一對平行的網(wǎng)帶(2 )。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一體式熱塑性樹脂基纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的制板結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的S型輥壓裝置包括四個(gè)直徑相等的小輥和一個(gè)大輥(9)，所述的四個(gè)直徑相等的小輥構(gòu)成兩對小輥對，前小輥對、大輥(9)、后小輥對按照制版順序依次排列。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一體式熱塑性樹脂基纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的制板結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的平板復(fù)合成型裝置包括特氟龍帶(13)及帶動(dòng)特氟龍帶(13)運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)輥(3)，所述的特氟龍帶(13)設(shè)有平行段，所述的平行段是一對平行的特氟龍帶(13)，所述的平行段包括加熱段(10)和冷卻段(11)。
7.—種如權(quán)I或2或3或4或5或6所述的一體式熱塑性樹脂基纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的制板結(jié)構(gòu)的復(fù)合工藝，其特征在于，包括如下三個(gè)階段 (1)、第一階段為接觸式加熱過程，復(fù)合氈(I)位于上下兩層平行的網(wǎng)帶(2)之間，沿方向邊傳動(dòng)邊加熱，熱源為由風(fēng)扇組件(4)產(chǎn)生的循環(huán)風(fēng)，進(jìn)風(fēng)口在下，出風(fēng)口在上； (2)、第二階段為S型輥壓過程，經(jīng)接觸式加熱裝置處理后的材料，依次傳至前小輥對、大輥(9)和后小輥對，輥采用導(dǎo)熱油載體，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控溫，所述的四個(gè)小輥、一個(gè)大輥(9)的溫度、直徑及小輥對之間的間隙均可調(diào)； (3)、第三階段為平板復(fù)合成型過程，經(jīng)S型輥壓裝置處理后的材料，傳至平板復(fù)合成型裝置的上下兩層平行的特氟龍帶(13)之間，依次經(jīng)過可以按需要開關(guān)的加熱段(10)和冷卻段(11)，所述的兩層平行特氟龍帶(13 )之間的間隙可調(diào)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一體式熱塑性樹脂基纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的制板結(jié)構(gòu)的復(fù)合工藝，其特征在于所述的網(wǎng)帶(2)為鋼制網(wǎng)帶或特氟龍網(wǎng)帶。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一體式熱塑性樹脂基纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的制板結(jié)構(gòu)的復(fù)合工藝，其特征在于所述的小輥的直徑d為20 cm 40 cm，大輥(9)的直徑D為50 cm 70 cm0
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一體式熱塑性樹脂基纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的制板結(jié)構(gòu)的復(fù)合工藝，其特征在于所述的第三階段中，關(guān)閉平板復(fù)合成型裝置的加熱段，則可得到熱塑性樹脂基纖維增強(qiáng)板材；開啟加熱段(10)，則可將復(fù)合氈(I)與PP蜂窩板(12)、地板、鋁板或無紡布進(jìn)行復(fù)合，制得熱塑性樹脂基纖維增強(qiáng)復(fù)合板材。
全文摘要
本發(fā)明涉及樹脂基纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的制造成型領(lǐng)域，具體涉及一體式熱塑性樹脂基纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的制板與復(fù)合工藝，包括接觸式加熱裝置、S型輥壓裝置、平板復(fù)合成型裝置，所述的接觸式加熱裝置、S型輥壓裝置、平板復(fù)合成型裝置按照制板順序依次排列。與傳統(tǒng)的壓制方法相比，本發(fā)明方案所需時(shí)間大大減少，生產(chǎn)效率顯著提高，屬于典型的節(jié)能、高效工藝。此外，依據(jù)本發(fā)明方案制得的熱塑性樹脂基纖維增強(qiáng)復(fù)合板材，通過后期廠家的模壓成型處理，所得制品的外觀與力學(xué)性能均遠(yuǎn)優(yōu)于同類產(chǎn)品。
文檔編號(hào)B32B37/10GK102963101SQ2012104712
公開日2013年3月13日 申請日期2012年11月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月20日
發(fā)明者周立, 馬國維, 傅華康, 黃錦偉, 陳榮枝 申請人:浙江華江科技發(fā)展有限公司