一種中空復(fù)合板木塑復(fù)合材料的連續(xù)化成型裝置及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于復(fù)合材料領(lǐng)域，具體涉及一種中空復(fù)合板木塑復(fù)合材料的連續(xù)化成型裝置及其應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]三維中空復(fù)合板具有輕質(zhì)高強(qiáng)，比強(qiáng)度、比模量高；三維機(jī)織整體成型，抗分層、剝離；結(jié)構(gòu)可設(shè)計(jì)性強(qiáng)；中空結(jié)構(gòu)可填充、預(yù)埋和發(fā)泡；易于復(fù)合、貼膜仿形，復(fù)合效率高；保溫、隔音、阻燃和透波等特點(diǎn)。近些年，全球森林資源日益枯竭，人們對(duì)木材的應(yīng)用提出了更高的要求，為了節(jié)約資源，一種木塑復(fù)合材料就應(yīng)運(yùn)而生，它兼有木材和塑料的雙重特性，可鋸和可釘?shù)忍攸c(diǎn)，同時(shí)，它防蟲(chóng)，防腐，吸水性小，不易變形，不開(kāi)裂，機(jī)械性能好，具有堅(jiān)硬、強(qiáng)韌、持久、耐磨、尺寸穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。
[0003]公開(kāi)號(hào)為CN103358568的中國(guó)發(fā)明專利中制備了中空復(fù)合板，其中采用輥壓法使樹(shù)脂含量保持均勻，在該過(guò)程中中，在一定程度上破壞了三維織物的結(jié)構(gòu)，對(duì)后續(xù)成型過(guò)程會(huì)造成一定影響；在CN103722750A專利中，采用的浸膠裝置，易出現(xiàn)團(tuán)聚現(xiàn)象，導(dǎo)致中空板下表面樹(shù)脂分布不均勻等缺點(diǎn)；公開(kāi)號(hào)為CN101059021和CN102746594A的中國(guó)發(fā)明中都制備了木塑板，但是，制備的木塑比重比較大，很難應(yīng)用在汽船和游艇等領(lǐng)域。且現(xiàn)有技術(shù)中還沒(méi)有中空復(fù)合板和木塑結(jié)合的復(fù)合材料產(chǎn)品及配套的成型設(shè)備。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供一種中空復(fù)合板木塑復(fù)合材料的連續(xù)化成型裝置及其應(yīng)用，克服了現(xiàn)有技術(shù)中中空復(fù)合板結(jié)構(gòu)易被破壞、浸膠不均勻且易團(tuán)聚的缺陷，克服了現(xiàn)有技術(shù)中木塑較重的缺陷，同時(shí)也克服了現(xiàn)有技術(shù)中無(wú)中空復(fù)合板和木塑結(jié)合的復(fù)合材料產(chǎn)品及配套的成型設(shè)備的缺陷。
[0005]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下:
[0006]一種中空復(fù)合板木塑復(fù)合材料的連續(xù)化成型裝置，中空復(fù)合板生產(chǎn)裝置、木塑復(fù)合材料生產(chǎn)裝置、復(fù)合模具、真空定型裝置、第一牽引裝置和切割裝置；
[0007]中空復(fù)合板生產(chǎn)裝置包括:機(jī)架臺(tái)和沿機(jī)架臺(tái)順序設(shè)置的下膜放卷裝置、一次噴霧裝置、第一制氈裝置、中空布放卷裝置、二次噴霧裝置、第二制氈裝置、上模放卷裝置、定型裝置、固化室和第二牽引裝置；
[0008]木塑復(fù)合材料生產(chǎn)裝置包括順次連接的雙螺桿擠出機(jī)、過(guò)渡段、熔體泵和成型部，過(guò)渡段的長(zhǎng)為8-12cm ；
[0009]中空復(fù)合板生產(chǎn)裝置的第二牽引裝置和木塑復(fù)合材料生產(chǎn)裝置的成型部匯合在復(fù)合模具的進(jìn)口，復(fù)合模具的出口依次與真空定型裝置、第一牽引裝置和切割裝置連接。
[0010]上述裝置實(shí)現(xiàn)了中空復(fù)合板木塑復(fù)合材料這種新材料的連續(xù)機(jī)械化生產(chǎn)，所制備的中空復(fù)合板和木塑結(jié)合的復(fù)合材料產(chǎn)品同時(shí)具有中空復(fù)合板和木塑的特點(diǎn)，且克服了現(xiàn)有技術(shù)中中空復(fù)合板生產(chǎn)裝置會(huì)破壞三維織物的結(jié)構(gòu)，且易團(tuán)聚的缺陷，同時(shí)也克服了現(xiàn)有木塑較重的缺陷。
[0011]當(dāng)木塑復(fù)合材料經(jīng)過(guò)成型部后，與中空復(fù)合板同時(shí)到達(dá)復(fù)合模具，在復(fù)合模具內(nèi)設(shè)有噴膠裝置，在復(fù)合模具內(nèi)完成中空復(fù)合板和木塑復(fù)合材料間的施膠及復(fù)合成型，之后經(jīng)過(guò)真空定型裝置，實(shí)現(xiàn)兩者的完全結(jié)合，進(jìn)而制得中空復(fù)合板木塑復(fù)合材料。
[0012]上述中空復(fù)合板生產(chǎn)裝置是為了使中空織物成型為中空復(fù)合板，噴霧裝置的設(shè)置實(shí)現(xiàn)了中空織物的均勻浸膠提高了樹(shù)脂基體的分散性；上述制氈裝置的目的是為了在中空織物的上下表面均鋪一層短切氈，以進(jìn)一步增強(qiáng)中空復(fù)合板的強(qiáng)度。中空布放卷裝置指中空織物的放卷裝置。
[0013]上述木塑復(fù)合材料生產(chǎn)裝置過(guò)渡段設(shè)置的目的之一是為了進(jìn)一步保證物料的均勻性。上述復(fù)合模具主要是將中空復(fù)合板和木塑板通過(guò)膠黏劑粘接在一起。
[0014]上述第一制氈裝置和中空布放卷裝置之間設(shè)有第一方格布放卷裝置，第二制氈裝置和上模放卷裝置之間設(shè)有第二方格布放卷裝置?？梢愿鶕?jù)不同的需要，選擇上下表面鋪放短切氈或方格布，通過(guò)鋪放短切氈或方格布可進(jìn)一步增強(qiáng)中空復(fù)合板的強(qiáng)度。
[0015]固化室和第二牽引裝置之間設(shè)有收卷裝置。如果不啟動(dòng)復(fù)合模具，可在固化后直接儲(chǔ)存待用。
[0016]所述的第一制氈裝置和第二裝置結(jié)構(gòu)相同，均包括上下相接的切紗器、分散器和烘干箱，其中，切紗器位于最上方。
[0017]上述切紗器包括刀輪和襯輪，通過(guò)切紗器可以將連續(xù)無(wú)捻玻璃纖維剪切為長(zhǎng)纖維或短纖維，之后經(jīng)過(guò)分散器的分散作用，使纖維在烘箱內(nèi)均勻的分散并進(jìn)行烘干，之后沉降在下模上或沉降在中空織物上表面。
[0018]刀輪直徑優(yōu)選為95mm，沿刀輪軸向均勻分布6把切刀，切刀材質(zhì)優(yōu)選為W18Cr4V，硬度為RC-63-66度；襯輪的直徑優(yōu)選為100mm，襯輪優(yōu)選為橡膠襯輪。
[0019]固化室采用電加熱，固化室內(nèi)裝有可視化裝置；一次噴霧裝置和二次噴霧裝置結(jié)構(gòu)相同，均包括4-6個(gè)分散輪，并且分散輪呈“一”字型排布。一字型排布指分散輪橫向排列呈一字型。
[0020]這樣可隨時(shí)監(jiān)測(cè)中空復(fù)合板的成型狀態(tài)。分散輪的設(shè)置可增加物料的分散性，分散輪的轉(zhuǎn)速根據(jù)供料量的多少進(jìn)行調(diào)節(jié)，此外，在噴霧裝置運(yùn)行前分散輪及噴霧裝置內(nèi)壁需要用脫模劑處理。
[0021]所述的熔體泵上裝有PLC控制系統(tǒng)。這樣可以隨時(shí)檢測(cè)物料輸出量。熔體泵的設(shè)置可更加穩(wěn)定地輸送混合物。
[0022]定型裝置包括輔助站立裝置。這樣保證了浸漬后中空織物的高度。
[0023]上述中空復(fù)合板木塑復(fù)合材料的連續(xù)化成型裝置的應(yīng)用:
[0024]中空復(fù)合板的原料組分包括3D中空織物和樹(shù)脂基體，樹(shù)脂基體包括熱固性樹(shù)脂、固化劑和增強(qiáng)劑，其中，3D中空織物和樹(shù)脂基體的質(zhì)量比為1:(0.8-1.2)，熱固性性樹(shù)脂、固化劑和增強(qiáng)劑的質(zhì)量比為100: (6-10): (6-8)；
[0025]所述熱固性樹(shù)脂為酚醛樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂或不飽和樹(shù)脂；3D中空織物由玻璃纖維編織而成；
[0026]木塑復(fù)合材料的原料組分包括木粉50-55份、熱塑性塑料35-40份、偶聯(lián)劑3_6份、鈣粉5-10份和2-4份潤(rùn)滑劑，所述份數(shù)為質(zhì)量份數(shù)；
[0027]制備一體結(jié)構(gòu)的中空復(fù)合板木塑復(fù)合材料的方法，包括順序相接的以下步驟:
[0028](I)首先，打開(kāi)下膜放卷裝置，同時(shí)由輸送泵將儲(chǔ)料罐內(nèi)配比好的熱固性樹(shù)脂、固化劑和增強(qiáng)劑的混合物輸送到一次噴霧裝置，使其形成細(xì)小的液滴均勻分散到下膜上；
[0029](2)步驟(I)所得下膜依次經(jīng)過(guò)沿機(jī)架臺(tái)順序設(shè)置的第一制氈裝置、中空布放卷裝置、二次噴霧裝置、第二制氈裝置和上模放卷裝置，沿著生產(chǎn)線前進(jìn)方向，在距上模放卷裝置0.8-1.2m處，有一壓輥，起到壓實(shí)短切纖維和使樹(shù)脂浸漬的作用；
[0030](3)當(dāng)樹(shù)脂浸透上下兩層膜和中空織物后，進(jìn)入到定型裝置，通過(guò)定型裝置的作用，使織物保持一定的高度；
[0031](4)定型后的中空織物進(jìn)入固化室，固化室采用電加熱方式，固化室的長(zhǎng)度為5m-10m，固化溫度為90 °C -100 °C，中空織物從固化室出來(lái)得中空復(fù)合板，然后由第二牽引裝置將中空復(fù)合板輸送到復(fù)合模具；
[0032](5)中空織物生產(chǎn)線運(yùn)行的同時(shí)，木塑復(fù)合材料生產(chǎn)線同時(shí)進(jìn)行，首先，將木塑復(fù)合材料的原料放人高混機(jī)內(nèi)，低速混合l_3min、高速混合6_8min，將混合后的料，放入烘箱，在85-95°C的條件下，烘干1.5-2.5h，上述低速指100r/min-200r/min，高速指400r/min_600r/min ；
[0033](6)熔體泵與雙螺桿擠出機(jī)通過(guò)過(guò)渡段連接，烘干的物料通過(guò)雙螺桿擠出機(jī)熔融后，在螺桿擠出壓力的作用進(jìn)入到熔體泵內(nèi)，之后，經(jīng)過(guò)熔體泵的穩(wěn)流作用流向成型部，從成型部流出后得木塑復(fù)合材料；
[0034](7)成型部制備的木塑復(fù)合材料與中空復(fù)合板同時(shí)到達(dá)復(fù)合模具的進(jìn)口，木塑復(fù)合材料和中空復(fù)合板經(jīng)復(fù)合模具內(nèi)的環(huán)氧樹(shù)脂膠黏劑復(fù)合后，中空復(fù)合板和木塑復(fù)合材料組合在一起，之后經(jīng)過(guò)真空定型裝置，實(shí)現(xiàn)兩者的完全結(jié)合，進(jìn)而制得中空復(fù)合板木塑復(fù)合材料。
[0035]上述通過(guò)對(duì)木塑和中空板的復(fù)合克服了現(xiàn)有技術(shù)中木塑質(zhì)重的缺陷。
[0036]本發(fā)明未提及的技術(shù)均參照現(xiàn)有技術(shù)。
[0037]本發(fā)明中空復(fù)合板木塑復(fù)合材料的連續(xù)化成型裝置成功制備了中空復(fù)合板和木塑復(fù)合材料復(fù)合的新型的復(fù)合材料，并依靠毛細(xì)管作用，使樹(shù)脂基體均勻分散，保證了三維織物的原有性能，所制備的中空復(fù)合板和木塑結(jié)合的復(fù)合材料產(chǎn)品同時(shí)具有中空復(fù)合板和木塑的特點(diǎn)，抗壓性能有了明顯的提升，且質(zhì)輕，可用在汽船和游艇等領(lǐng)域。
【附圖說(shuō)明】
[0038]圖1是中空復(fù)合板木塑復(fù)合材料的連續(xù)化成型裝置的示意圖；
[0039]圖2中空復(fù)合板生產(chǎn)裝置的示意圖；
[0040]圖3為木塑復(fù)合材料生產(chǎn)裝置的示意圖。
[0041]其中:1-中空復(fù)合板生產(chǎn)裝置；2_復(fù)合模具；3_木塑復(fù)合材料生產(chǎn)裝置；4-下膜放卷裝置；5_—次噴霧裝置；6_制氈裝置；7_第一方格布放卷裝置；8_中空織物放卷裝置；9-二次噴霧裝置；10-第二制氈裝置；11-第二方格布放卷裝置；12-上膜放卷裝置；13_定型裝置；14-固化室；15-收卷裝置；16-牽引裝置；17-第一電動(dòng)機(jī)；18-第二電動(dòng)機(jī)；19_喂料口 ；20_齒輪箱體；21_喂料螺桿；22_雙螺桿擠出機(jī)；23_加熱裝置；24_多孔板；25_過(guò)渡段；26_熔體泵；27_真空定型裝置；28_牽引機(jī)；29_切割機(jī)；30_中空復(fù)合板木塑復(fù)合板材。
【具體實(shí)施方式】
[0042]為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步闡明本發(fā)明的內(nèi)容，但本發(fā)明的內(nèi)容不僅僅局限于下面的實(shí)施例。
[0043]如圖所示的中空復(fù)合板木塑復(fù)合材料的連續(xù)化成型裝置，中空復(fù)合板生產(chǎn)裝置、木塑復(fù)合材料生產(chǎn)裝置、復(fù)合模具、真空定型裝置、第一牽引裝置和切割裝置；
[0044]中空復(fù)合板生產(chǎn)裝置包括:機(jī)架臺(tái)和沿機(jī)架臺(tái)順序設(shè)置的下膜放卷裝置、一次噴霧裝置、第一制氈裝置、第一方格布放卷裝置、中空布放卷裝置、二次噴霧裝置、第二制氈裝置、第二方格布放卷裝置、上模放卷裝置、定型裝置、固化室、收卷裝置和第二牽引裝置；
[0045]木塑復(fù)合材料生產(chǎn)裝置包括順次連接的雙螺桿擠出機(jī)、過(guò)渡段、熔體泵和成型部，過(guò)渡段的長(zhǎng)為1cm ;
[0046]中空復(fù)合板生產(chǎn)裝置的第二牽引裝置和木塑復(fù)合材料生產(chǎn)裝置的成型部匯合在復(fù)合模具的進(jìn)口，復(fù)合模具的出口依次與真空定型裝置、第一牽引裝置和切割裝置連接。
[0047]所述的第一制氈裝置和第二裝置結(jié)構(gòu)相同，均包括切紗器、分散器和烘干箱。固化室采用電加熱，固化室內(nèi)裝有可視化裝置。一次噴霧裝置和二次噴