CN102218828A - 连续纤维多轴向织物增强热塑性复合板材的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种连续纤维多轴向织物增强热塑性复合板材的制备方法。将制备的连续纤维多轴向增强热塑性预固结片材作为复合板材的基材，并与其它功能性的材料组成新的材料体系，生产适合不同行业所用的多轴向织物增强热塑性复合板材，解决了不同材质存在的热复合粘结困难的技术瓶颈。本发明方法制备的复合板材由连续纤维多轴向构筑；材料在不同方向上具有弯曲回复与受力均匀的特点，另外通过蜂窝芯材形成的轻质夹芯板材提供了更高的材料抗冲击强度，适合制备航海航空轨道车集装箱等领域的结构件与内饰件。本产品轻质阻燃可回收利用，更适合经编行业组织工业化规模生产。
Description
技术领域
本发明涉及一种复合板材的制备方法，具体涉及一种多轴向织物增强的热塑性复合板材的制备方法。
背景技术
连续纤维多轴向织物增强热塑性复合板材，具有独特的制备技术与产品优势，近年来在国际市场得到了快速的发展，欧美一些发达的国家已有一些产品应用到航海航空及军用与民用领域，发展趋势是替代现行的热固性材料，及取代薄型的不锈钢卷板或铝板制备产品，实现产品高性能与轻量化节能的目标。
连续纤维多轴向增强织物热塑性复合板材在增强塑料领域，可承重的复合材料板材是较新出现但快速增长的开发成果。在制作结构和半结构产品的用途中，比它们先出现的是热塑性预浸料，这是为在航空航天应用中代替热固性预浸料而研发的材料，更加类似先进热固性复合材料。它们不仅简化了模塑商的操作，而且由于可在自动化生产线上大量生产，因而提高了最终制品的一致性和可重复性。它们的成型周期缩短，制品比热固性复合材料具有更好的抗冲击性，并且可以循环利用。
现有技术中，利用玻纤原丝先制备连续纤维毡，(或经针刺工艺预固网形成二维或三维结构的连续纤维针刺毡)，将连续毡预热之后再利用挤出机淋膜的方式，将熔融树脂分别喷琳到连续纤维毡上下的界面，再通过高温辊压熔融浸渍及热压成型与复合工艺，制作连续纤维增强的热塑性复合板材(结构型GMT板材)，由于板材表面存在的针孔现象降低了产品性能，另因为增强材料未经过展 纤(分散玻纤束)工艺，所以存在增强材料浸渍不均匀，或板材内部分层或空隙率增多的产品缺陷，力学性能同比连续纤维多轴向增强的复合材料要差一些。
连续纤维多轴向经编织物或其它机织物的材料，目前大部分用于制备热固性增强基材，采用不饱和树脂浸渍的生产工艺，(如采用真空浇灌与缠绕成型)制备热固性预浸料或制作产品。因树脂黏度低织物增强材料浸渍较容易；所以不需展纤(分散纤维束)就能顺利完成纤维浸渍工程，生产如：大型风能的叶片、船舶游艇或民用建筑的结构件、玻璃钢板材等产品。热塑性熔融树脂因黏度高流动性差，形成了对织物增强材料浸渍的技术瓶颈；实践证明没有经过展纤分散均匀的增强材料(碳纤或玻纤)，要达到束内(单丝集合)浸渍均匀的目的，实现经编行业低成本工业化生产将是十分困难的。所以国内目前制备可替代先进的热固性板材，特别是能替代铝板或不锈钢板的，及高性能要求的连续纤维多轴向织物增强热塑性复合板材，还处在研制阶段没有形成工业化生产。
目前国内外制造连续纤维多轴向增强热塑性复合片(板)材的方法，主要采用熔体浸渍法先制作单向(0°)连续纤维的预浸带，经裁剪单向带并按预准向分层重叠铺放解决宽度与厚度，再通过粘合热压工艺制备成双轴向(0°/90°)增强的热塑性复合板材。这一方法的技术瓶颈在于：宽幅模头的工艺设计复杂制造成本高；很难控制模腔内部纤维浸渍的工艺过程，如：展纤后的线束单丝排列集合的产品幅宽受到一定的限制，在通过高温高压的模腔进行熔融浸渍时；极易产生纤维线束或单丝断裂的现象、存在穿纱或补纱难及模腔清理难的工艺缺陷、包括存在模腔因宽度增加在浸渍工艺中，所产生的树脂分流温度差及阻尼现象的技术瓶颈。并且熔融法难以将多轴向织物铺设到新材料体系中，要实现一次性制备0°/90°±45°及±60°等高性能纤维织物的热塑性复合板 材，仍存在许多需要改进的工艺与设备的不足或缺陷。
发明内容
本发明的目的在于，根据产品结构与受力方向不同的特点，利用经编铺纬与张力***的技术，将高性能纤维(单丝集合)制备成具有多种不同轴向结构的热塑性预固结片材。再将上述所说的预固结片材按序放卷铺层或与其它功能性材料层叠，形成所需板材的厚度制备板坯子，经双带压机的成型***及后续工艺，制得连续纤维多轴向织物增强热塑性复合板材。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
连续纤维多轴向织物增强热塑性复合板材制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)、将A方向的纱线从纱架上引出，依次通过导丝辊、分丝筘后，通过牵拉辊控制纱线的张力，保证其引出时的稳定性和平行排列，导入烘箱中进行预热，预热温度范围200℃～350℃，将A方向的纱线展纤为宽而平直并均匀分布的单丝带状材料一定宽度，呈平直、均匀分布的单丝带状的线束片材；
(2)、将B方向的纱线从纱架上引出，依次通过导丝辊、分丝筘后，通过牵拉辊，控制纱线的张力，保证其引出时的稳定性和平行排列，导入烘箱中进行预热，预热温度范围200℃～350℃，将B方向的纱线展纤为宽而平直并均匀分布的单丝带状材料；
(3)、将步骤(2)中所述的B方向的单丝带状材料依次分别引至A方向的单丝带状材料表面上；
(4)、在步骤(3)形成的织物表面铺覆改性热塑性树脂薄膜，形成预成型多轴向线束；
(5)、将步骤(4)所形成的预成型多轴向线束由上下两层特氟龙输送带夹 持导入烘箱加热，在导入过程中，保持A向和B方向上单丝带状材料以及改性热塑性树脂薄膜导入速度的一致性，加热温度控制在180℃～350℃，待改性热塑性树脂薄膜熔融后，将热塑性树脂涂覆到上单丝带状材料上，使熔融后的热塑性树脂均匀浸渍单丝带状材料，通过三组热压辊对其连续辊压，辊压温度为210℃～350℃，压力为1～2MPa，在此过程中，通过具有弹性的线束拉幅张力器控制单丝带状材料的张力，对其进行固定，并防止在辊压过程中单丝带状材料的断裂及位移导致织物结构遭到破坏；
(6)、将经过步骤(5)热压所形成的纤维片材导入冷压辊压装置中进行冷压，使其温度冷却至玻璃化温度以下，实现熔融树脂的冷却凝固，形成多轴向增强热塑性预固结片，并保持多轴向增强热塑性预固结片的表面平整和光滑，在冷压过程中，通过调节冷压辊压装置，控制片材的厚度；
(7)、将两层四轴向的预固结片材重叠铺层预热粘结制备预成型的板坯，再输送进入双钢带压机，在加热段进行热压固化排除残余气体，实现板材结构密实与厚度达标。控制热压温度在200℃～230℃，压力为1-1.5Mpa，时间为30～90S，再将其送入至冷却段进行冷压固化定型，冷压定型压力为1～2Mpa，温度为30～～60度，线速度可在6-12米/分钟调节。经后续工艺制备连续纤维多轴向织物增强热塑性复合板材。
上述方法中，按重量百分百计，所述的纤维织物的含量是40％～70％，改性热塑性树脂的含量是30％～60％。
作为本发明的技术方案的进一步改进，为了增强热塑性树脂材料对单丝带状材料的渗透，提高经编多轴向线束片材的质量，防止其内部出现干纤维区或者是孔隙，在进行步骤(3)之前，在A方向的纱线表面铺覆改性热塑性树脂薄 膜，在进行步骤(3)导入B方向的单丝带状材料时，导入B方向的单丝带状材料铺覆一层改性热塑性树脂薄膜，使改性热塑性树脂薄膜与各层单丝带状材料层叠设置，为了保证在B方向上铺覆改性热塑性树脂薄膜时，薄膜铺覆的角度不发生偏移，每次铺覆改性热塑性树脂薄膜时，要对树脂薄膜进行纠偏。
为了确保各个方向单丝带状材料角度不发生偏移，提高成品的质量以及合格率，步骤(3)中将B方向的单丝带状材料导引叠加至A方向的单丝带状材料上方时，需要对其进行纠偏，步骤(4)中，在铺覆改性热塑性树脂薄膜时也要对树脂薄膜进行纠偏。
为了保证在步骤4中单丝带状材料的供应，在步骤(3)之前将A方向和步骤(2)所述的B方向展纤后的单丝带状材料引入到各自对应的储纱装置中。
为了能够根据成品的要求，生产出不同结构的经编多轴向线束片材，所述的A方向为0°方向，步骤(2)中所述的B方向包括但不仅限于45°、～45°、60°、～60°、20°、～20°、以及90°等方向。
进一步的，在步骤(6)结束后，还可以铺设一层或多层界面保护层或者界面保护膜中的一种，所述的界面保护层或者界面保护膜选用：改性硬质PP膜、聚酯薄膜、尼龙薄膜、聚碳酸酯薄膜。
为了使得续纤维多轴向织物增强热塑性复合板材外观美观，在所述的复合板材上再铺设一层或多层界面保护层或者界面保护膜中的一种，所述的界面保护层或者界面保护膜选用：硬质PP改性膜、聚酯薄膜、尼龙薄膜、聚碳酸酯薄膜。
为了使得续纤维多轴向织物增强热塑性复合板材具备更高的外观美观，在所述的续纤维多轴向织物增强热塑性复合板材在步骤(7)结束后，在所述的复 合板材上再铺设一层或多层无纺布材料。
为了使得续纤维多轴向织物增强热塑性复合板材具备更高的抗冲击强度在两层所述的复合板材之间铺设一层或多层芯材，所述的芯材为：蜂窝芯材、泡沫芯材或金属箔中的至少一种。
进一步地，所述的改性热塑性树脂薄膜选自聚烯烃类树脂、热塑性聚酯类树脂、聚酰胺类树脂、聚碳酸酯树脂以及其他通用树脂或高性能工程塑料，聚烯烃类树脂包括PP或PE，热塑性聚酯类树脂包括PET、PTT或PBT，聚酰胺类树脂包括尼龙6、尼龙66、尼龙12、尼龙1212或尼龙612，其他通用树脂包括PVC、PS或HIPS，高性能工程塑料包括聚醚醚酮(PEEK)、聚苯硫醚(PPS)、改性聚苯醚(MPPO)。
所述的改性热塑性树脂薄膜中包括添加剂，所述的改性剂选自：抗氧剂、抗紫外光稳定剂、阻燃剂、抗静电剂、接枝改性剂中的至少一种，所用的改性剂的量与所需改性的热塑性树脂薄膜有关，不同的热塑性树脂薄膜所需改性剂的量不同，所述技术领域的人员可根据所需热塑性树脂薄膜的各项参数确定其所需改性剂的量。
本发明的有益效果在于：由于本发明的连续纤维多轴向织物增强热塑性复合板材制备方法，纱线经过烘箱预热，去除了纱线中的水分，方便了后续的展纤工作，有利于将纱线展纤成单丝状，然后对其展纤，将纱线展纤成宽而平直并均匀分布的单丝带状材料，使熔融后的热塑性树脂能够快速均匀浸渍到单丝带状材料中，避免了成品的线束片材中出现干纤维区或者孔隙，提高了线束片材的质量。在单丝带状材料引出过程中，对其张力进行控制，保证单丝带状材料的平直，然后，将B方向的单丝带状材料依次分别引至A方向的单丝带状材 料表面上，然后在形成的织物表面铺覆改性热塑性树脂薄膜，形成预成型多轴向线束，然后将所形成的预成型多轴向线束导入烘箱加热，在导入过程中，保持A向和B方向上单丝带状材料以及改性热塑性树脂薄膜导入速度的一致性，确保了B方向上单丝带状材料结构的稳定性，待改性热塑性树脂薄膜熔融后，将热塑性树脂涂覆到上单丝带状材料上，使熔融后的热塑性树脂均匀浸渍单丝带状材料，对其连续辊压实施熔融浸渍，在此过程中，通过具有弹性的线束拉幅张力器控制单丝带状材料的张力，对其进行固定，并防止在辊压过程中单丝带状材料的断裂，通过设置线束拉幅张力器使各个方向的单丝状纤维都能得到很好的固定，避免了单丝带状材料在连续辊压力和流动树脂的冲击下，结构遭到破坏，因此，不需要用捆绑线或者是粘接剂对单丝带状材料进行固定，避免了因使用捆绑线而导致捆绑线部位单丝带状材料无法保持平直，影响成品经编多轴向线束片材的性能，也避免了使用粘结剂造成单丝带状材料中纤维的硬化而影响成品多轴向线束片材的性能，此方法解决了织物增强材料浸渍难的技术瓶颈。而且节省了产品的制造成本，简化了制造过程。热压所形成的纤维片材经过冷却辊压装置的冷压，实现熔融树脂的冷却凝固，形成经编多轴向线束片材，并保持经编多轴向线束片材的表面平整和光滑，在冷压过程中，通过调节冷却辊压装置，控制片材的厚度。在经编多轴向线束片材制备过程中，因为本发明的经编多轴向线束片材制备工艺，没有采用背景技术中所述的熔体浸渍法工艺，而是采用线束拉幅张力器对单丝带状材料进行拉幅定位，在烘箱中熔融改性热塑性树脂薄膜，然后热压以及冷压的方法，使得生产的多轴向增强热塑性预固结片材克服了熔体浸渍法工艺生产的板材或卷材的缺陷，使本发明的多轴向增强热塑性预固结片材能够在一个生产线上；一次性实现多轴向增强热塑 性预固结片材的生产，而且生产的多轴向增强热塑性预固结片材的宽度得到了极大的扩展，在厂房以及设备允许的状况下，多轴向增强热塑性预固结片材的宽度，一次性可以扩展至3000mm，而且生产的多轴向增强热塑性预固结片材内部纤维，各个方向均为连续性纤维结构的模式，赋予预固结片材更高的质价比与性价比；远远优于现有的同类板材或热固性预浸料。因为不需要使用熔融浸渍的模头，生产线的设计制造成本大幅度降低，适于低成本工业化生产的推广应用。多轴向增强热塑性预固结片材在热压以及冷压过程中，容易对生产过程进行产品质量的监测与控制，更有利于提高多轴向织物增强热塑性复合板材的质量。
本发明的结构板材机械性能可与钢材媲美，不但可替代热固性材料使用，也可部分替代铝板或不锈钢卷板，如替代1～2mm的铝板或0.5～1.2mm不锈钢卷板，制备航海航天的零部件及轨道车集装箱建筑等领域的结构件或内饰件。
附图说明
图1为本发明的连续纤维多轴向织物增强热塑性复合板材制备方法流程图；
图2为实施例4制备冷藏集装箱内衬板的工艺流程图。
具体实施方式
下面通过具体实施例，对本发明进行详细的描述。
实施例1
增强材料选自玻璃纤维，热塑性树脂选自聚丙烯。准备1100tex的玻璃纤维162Kg和面密度为100g/m2的PP树脂薄膜132Kg，产品幅宽为1250mm，单纱原始宽度4.5mm，0°/90°与±45°的面密度分别为131g/m2、158g/m2、170g/m2和170g/m2，各层纱线展纤后宽度分别为10mm、8mm、7.6mm和7.6mm；
(1)、将A方向的纱线从纱架上引出，依次通过导丝辊、分丝筘后，通过牵拉辊控制纱线的张力，保证其引出时的稳定性和平行排列，导入烘箱中进行预热，预热温度范围200℃，将A方向的纱线展纤为宽而平直并均匀分布的单丝带状材料一定宽度，呈平直、均匀分布的单丝带状的线束片材；
(2)、将B方向的纱线从纱架上引出，依次通过导丝辊、分丝筘后，通过牵拉辊，控制纱线的张力，保证其引出时的稳定性和平行排列，导入烘箱中进行预热，预热温度范围200℃，将B方向的纱线展纤为宽而平直并均匀分布的单丝带状材料；
(3)、将步骤(2)中所述的B方向的单丝带状材料依次分别引至A方向的单丝带状材料表面上；
(4)、在步骤(3)形成的织物表面铺覆改性热塑性树脂薄膜，形成预成型多轴向线束；
(5)、将步骤(4)所形成的预成型多轴向线束由上下两层特氟龙输送带夹持导入烘箱加热，在导入过程中，保持A向和B方向上单丝带状材料以及改性热塑性树脂薄膜导入速度的一致性，加热温度控制在180℃～220℃，待改性热塑性树脂薄膜熔融后，将热塑性树脂涂覆到上单丝带状材料上，使熔融后的热塑性树脂均匀浸渍单丝带状材料，通过三组热压辊对其连续辊压，辊压温度为200℃～230℃，压力为1～1.5MPa，在此过程中，通过具有弹性的线束拉幅张力器控制单丝带状材料的张力，对其进行固定，并防止在辊压过程中单丝带状材料的断裂及位移导致织物结构遭到破坏；
(6)、将经过步骤(5)热压所形成的纤维片材导入冷压辊压装置中进行冷压，使其温度冷却至玻璃化温度以下，实现熔融树脂的冷却凝固，形成多轴向增强 热塑性预固结片，并保持多轴向增强热塑性预固结片的表面平整和光滑，在冷压过程中，通过调节冷压辊压装置，控制预固结片材的厚度为0.65mm；
(7)、将两层四轴向的预固结片材重叠铺层预热粘结制备预成型的板坯，再输送进入双钢带压机，在加热段进行热压固化排除残余气体，实现板材结构密实与厚度达标。控制热压温度在200℃～230℃，压力为1～1.5Mpa，时间为30～90S，再将其送入至冷却段进行冷压固化定型，冷压定型压力为1～2Mpa，温度为30～～60度，线速度可在6～12米/分钟调节。经后续工艺制备连续纤维多轴向织物增强热塑性复合板材。
上述方法中，按重量百分比计，所述的PP树脂为45％；所述的玻璃纤维织物增强材料为55％。
所述的A方向为0°方向，步骤(2)中所述的B方向为90°与±45°方向。
应用多轴向织物增强热塑性复合板材的制备方法，制得复合板材面密度1300g/m2，厚度为1.2mm，片材幅宽1150mm。
该类复合板材由连续性纤维提供了较高的抗冲击强度，可单独使用也可多层复合后满足产品不同的厚度要求。根据需要在表面粘接功能性、装饰性薄膜广泛应用各行业的内装饰材料和承重结构材料。例如建筑模的面板及农村的沼气池的建设用材，也可作为房车车厢壁板和冷库墙板材料应用，板材具有轻质高刚性和环保耐腐蚀经久耐用的特点。
实施例2
增强材料选自玻璃纤维，热塑性树脂选自聚苯硫醚，准备1100tex的玻璃纤维112Kg和面密度为100g/m2的聚脂PPS树脂薄膜65Kg，幅宽为2450mm，单纱原始宽度4.5mm，经向和纬向面密度分别为178g/m2和212g/m2，由工艺计 算得经密和纬密分别为3.8根/英寸和4.5根/英寸，经向和纬向展纤后宽度分别为6.8mm和5.8mm；
(1)、将A方向的纱线从纱架上引出，依次通过导丝辊、分丝筘后，通过牵拉辊控制纱线的张力，保证其引出时的稳定性和平行排列，导入烘箱中进行预热，预热温度范围300℃，将A方向的纱线展纤为宽而平直并均匀分布的单丝带状材料一定宽度，呈平直、均匀分布的单丝带状的线束片材；
(2)、将B方向的纱线从纱架上引出，依次通过导丝辊、分丝筘后，通过牵拉辊，控制纱线的张力，保证其引出时的稳定性和平行排列，导入烘箱中进行预热，预热温度范围300℃，将B方向的纱线展纤为宽而平直并均匀分布的单丝带状材料；
(3)、将步骤(2)中所述的B方向的单丝带状材料依次分别引至A方向的单丝带状材料表面上；
(4)、在步骤(3)形成的织物表面铺覆改性热塑性树脂薄膜，形成预成型多轴向线束；
(5)、将步骤(4)所形成的预成型多轴向线束由上下两层特氟龙输送带夹持导入烘箱加热，在导入过程中，保持A向和B方向上单丝带状材料以及改性热塑性树脂薄膜导入速度的一致性，加热温度控制在300℃～350℃，待改性热塑性树脂薄膜熔融后，将热塑性树脂涂覆到上单丝带状材料上，使熔融后的热塑性树脂均匀浸渍单丝带状材料，通过三组热压辊对其连续辊压，辊压温度为320℃～350℃，压力为1MPa，在此过程中，通过具有弹性的线束拉幅张力器控制单丝带状材料的张力，对其进行固定，并防止在辊压过程中单丝带状材料的断裂及位移导致织物结构遭到破坏；
(6)、将经过步骤(5)热压所形成的纤维片材导入冷压辊压装置中进行冷压，使其温度冷却至玻璃化温度以下，实现熔融树脂的冷却凝固，形成多轴向增强热塑性预固结片，并保持多轴向增强热塑性预固结片的表面平整和光滑，在冷压过程中，通过调节冷压辊压装置，制得的片材厚度为0.5mm。
(7)、根据板材宽度较大为防止翘曲现象，将制备五层纤维排列方向不同的多轴向预固结片材，按产品力学结构的技术要求，进行放卷重叠铺层预热粘结制备板坯，再输送进入双钢带压机，在加热段通过热压排气并控制板材密实度与厚度，热压温度在320℃～350℃，压力为1～1.5Mpa，时间为45～85S，再送入至冷却段进行冷压固化定型，冷压力控制在1～2Mpa，冷却温度30～60℃，生产线速度在6-8米每分钟调节。制备出所需的连续纤维多轴向织物增强热塑性复合板材；
上述方法中，按重量百分比计，所述的PPS树脂为35％；所述的玻璃纤维织物增强材料为65％。
所述的A方向为0°方向，步骤(2)中所述的B方向为90°方向。
应用多轴向织物增强热塑性复合板材的制备方法，制得复合板材的面密度在3200g/m2左右，厚度为2.5mm左右，片材幅宽2400mm。
该类高性能的多轴向增强的热塑性复合板材可作为单层结构板材使用，根据产品应用功能；也可以与其它高性能材料粘结组合；再模压粘结或直接热成型制备凸凹状的产品，可替代现行的热固性板材应用。本发明产品可替代目前使用的5052铝板(1～2mm)、5083铝板(1～2mm)，实现交通工具减轻重量，降低生产成本的目标。
产品防火性能满足法国标准NFF 16101 M1F1和英国标准BS68531a。
表1PPS复合板材与铝板机械性能比较
实施例3
增强材料选自玻璃纤维，热塑性树脂选自聚苯硫醚。准备800tex的玻璃纤维100Kg和面密度为100g/m2的聚脂PPS树脂薄膜50Kg，幅宽为1650mm，单纱原始宽度4.5mm，经向和纬向面密度分别为170g/m2和206g/m2，由工艺计算得经密和纬密分别为3.2根/英寸和4.0根/英寸，经向和纬向展纤后宽度分别为6.5mm和5.5mm。
将四层多轴向增强的预固结片材复合层压形成厚度为2mm的复合片材；作为本实例产品上下界面的材料，板材中部的核心结构选择铝蜂窝卷材，(发泡倍率的厚度20mm)，制备替代2mm铝板的高性能织物增强的热塑性复合板材。
(1)、将A方向的纱线从纱架上引出，依次通过导丝辊、分丝筘后，通过牵拉辊控制纱线的张力，保证其引出时的稳定性和平行排列，导入烘箱中进行预热，预热温度范围300℃，将A方向的纱线展纤为宽而平直并均匀分布的单丝带状材料一定宽度，呈平直、均匀分布的单丝带状的线束片材；
(2)、将B方向的纱线从纱架上引出，依次通过导丝辊、分丝筘后，通过牵拉辊，控制纱线的张力，保证其引出时的稳定性和平行排列，导入烘箱中进行预热，预热温度范围300℃，将B方向的纱线展纤为宽而平直并均匀分布的单丝带状材料；
(3)、将步骤(2)中所述的B方向的单丝带状材料依次分别引至A方向的单丝带状材料表面上；
(4)、在步骤(3)形成的织物表面铺覆改性热塑性树脂薄膜，形成预成型多轴向线束；
(5)、将步骤(4)所形成的预成型多轴向线束由上下两层特氟龙输送带夹持导入烘箱加热，在导入过程中，保持A向和B方向上单丝带状材料以及改性热塑性树脂薄膜导入速度的一致性，加热温度控制在300℃～350℃，待改性热塑性树脂薄膜熔融后，将热塑性树脂涂覆到上单丝带状材料上，使熔融后的热塑性树脂均匀浸渍单丝带状材料，通过三组热压辊对其连续辊压，辊压温度为320℃～350℃，压力为1MPa，在此过程中，通过具有弹性的线束拉幅张力器控制单丝带状材料的张力，对其进行固定，并防止在辊压过程中单丝带状材料的断裂及位移导致织物结构遭到破坏；
(6)、将经过步骤(5)热压所形成的纤维片材导入冷压辊压装置中进行冷压，使其温度冷却至玻璃化温度以下，实现熔融树脂的冷却凝固，形成多轴向增强热塑性预固结片，并保持多轴向增强热塑性预固结片的表面平整和光滑，在冷压过程中，通过调节冷压辊压装置，控制片材的厚度为0.52mm；
(7)、将单层预固结片材按四层一组铺设，形成单层厚度在2mm的预固结的板材集合，作为本产品上下界面的基体材料。按产品受力的方向铺层预热粘结制备板坯，再输送到双钢带压机，在加热段进行热压排气控制板材的密实度与厚度，热压温度在320℃～350℃，压力为1～1.5Mpa，时间为45～90S，再送至冷却段进行冷压定型，定型的压力为1～2Mpa，温度在30～60℃，生产线速度每分钟8～10米左右满足成型工艺的要求。经后备工艺形成产品所需的复合 板材上下界面的材料。
(8)、将步骤(7)中制得的复合板材按尺寸切割后与铝蜂窝芯材；通过胶黏剂粘结形成夹心板材，再送入液压机层压定型，从而制得所需的呈蜂窝夹层结构的轻质复合板材。
上述方法中，按重量百分比计，所述的PPS树脂为35％；所述的玻璃纤维织物增强材料为65％。
所述的A方向为0°方向，步骤(2)中所述的B方向为90°方向。
应用本方法制备的热塑性复合板材，其面密度为3200g/m2，厚度为24mm，板材幅宽为1600mm，适用于轨道车厢的内装饰门板或车厢的内墙板。它与蜂窝芯材复合后材料具有理想的轻质阻燃与隔热隔音的效果，实现了替代现行的2mm的铝板与芯材制作轨道车内饰结构件的应用目的，并大幅降低了制造成本。
实施例4
增强材料选自玻璃纤维，热塑性树脂选自聚丙烯，准备1100tex的玻璃纤维165Kg和面密度为100g/m2的PP改性树脂薄膜135Kg，幅宽为2250mm。单纱原始宽度4.5mm，0°与90°的面密度分别为130g/m2、160g/m2，各层纱线展纤后宽度分别为10mm、8mm；芯材选自铝箔卷材，幅宽2200mm，厚度9μm；无纺布选自涤纶无纺布，幅宽2250mm，面密度为100g/m2；表面薄膜选自共聚尼龙薄膜及硬质PP改性树脂片材，幅宽2250mm。
(1)、将A方向的纱线从纱架上引出，依次通过导丝辊、分丝筘后，通过牵拉辊控制纱线的张力，保证其引出时的稳定性和平行排列，导入烘箱中进行预热，预热温度范围200℃，将A方向的纱线展纤为宽而平直并均匀分布的单丝带状材料一定宽度，呈平直、均匀分布的单丝带状的线束片材；
(2)、将B方向的纱线从纱架上引出，依次通过导丝辊、分丝筘后，通过 牵拉辊，控制纱线的张力，保证其引出时的稳定性和平行排列，导入烘箱中进行预热，预热温度范围200℃，将B方向的纱线展纤为宽而平直并均匀分布的单丝带状材料；
(3)、将步骤(2)中所述的B方向的单丝带状材料依次分别引至A方向的单丝带状材料表面上；
(4)、在步骤(3)形成的织物表面铺覆改性热塑性树脂薄膜，形成预成型多轴向线束；
(5)、将步骤(4)所形成的预成型多轴向线束由上下两层特氟龙输送带夹持导入烘箱加热，在导入过程中，保持A向和B方向上单丝带状材料以及改性热塑性树脂薄膜导入速度的一致性，加热温度控制在180℃～220℃，待改性热塑性树脂薄膜熔融后，将热塑性树脂涂覆到上单丝带状材料上，使熔融后的热塑性树脂均匀浸渍单丝带状材料，通过三组热压辊对其连续辊压，辊压温度为200℃～230℃，压力为1MPa，在此过程中，通过具有弹性的线束拉幅张力器控制单丝带状材料的张力，对其进行固定，并防止在辊压过程中单丝带状材料的断裂及位移导致织物结构遭到破坏；
(6)、将经过步骤(5)热压所形成的纤维片材导入冷压辊压装置中进行冷压，使其温度冷却至玻璃化温度以下，实现熔融树脂的冷却凝固，形成多轴向增强热塑性预固结片，并保持多轴向增强热塑性预固结片的表面平整和光滑，在冷压过程中，通过调节冷压辊压装置，控制片材的厚度为0.5mm；
(7)、将三层多轴向预固结片材和铝箔芯材及界面层材料，按序分段重叠铺层预热粘结制备板坯，再输送进入双钢带压机，在加热段通过热压排除残余气体使结构密实厚度达标。热压温度200℃～230℃，压力1～2Mpa，时间为30～ 65S，再将其送入至冷却段进行冷压，冷压固化定型，压力为1～2Mpa，温度为30～60℃，线速度为8～～10米每分钟满足成型工艺的要求。经后备工艺修整制备可替代不锈钢卷板的热塑性复合板材。
(8)、将上述步骤(7)中制得的复合板材，在其表面复合共聚尼龙薄膜，底部复合涤纶无纺布，由此形成高强度比的复材结构板材。
上述方法中，按重量百分比计，所述的PP树脂为40％；所述的玻璃纤维织物增强材料为60％。
所述的A方向为0°方向，步骤(2)中所述的B方向为90°方向。
应用多轴向织物增强热塑性复合板材的制备方法，制得复合板材面密度2600g/m2，厚度为2.0mm，片材幅宽2200mm，该类复合板材可用于冷藏集装箱制造领域。替代目前日本进口的不锈钢卷板304/2B材料制作冷藏集装箱内衬顶板、侧板和门板，降低冷藏箱生产成本，特别是原材料成本。板材满足卫生要求、结构强度要求和热工性能要求，保证冷藏箱能够满足相关设计的使用要求。板材成功的替代现行的0.5～1.2mm不锈钢板的应用，为实现集装箱行业产品的轻量化与节能降本；提供了科学可行的工艺技术路线。
表2冷藏集装箱内衬板性能指标与不锈钢板304/2B的比较
Claims (10)
1.连续纤维多轴向织物增强热塑性复合板材制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)、将A方向的纱线从纱架上引出，依次通过导丝辊、分丝筘后，通过牵拉辊控制纱线的张力，保证其引出时的稳定性和平行排列，导入烘箱中进行预热，预热温度范围200℃～350℃，将A方向的纱线展纤为宽而平直并均匀分布的单丝带状材料一定宽度，呈平直、均匀分布的单丝带状的线束片材；
(2)、将B方向的纱线从纱架上引出，依次通过导丝辊、分丝筘后，通过牵拉辊，控制纱线的张力，保证其引出时的稳定性和平行排列，导入烘箱中进行预热，预热温度范围200℃～350℃，将B方向的纱线展纤为宽而平直并均匀分布的单丝带状材料；
(3)、将步骤(2)中所述的B方向的单丝带状材料依次分别引至A方向的单丝带状材料表面上；
(4)、在步骤(3)形成的织物表面铺覆改性热塑性树脂薄膜，形成预成型多轴向线束；
(5)、将步骤(4)所形成的预成型多轴向线束由上下两层特氟龙输送带夹持导入烘箱加热，在导入过程中，保持A向和B方向上单丝带状材料以及改性热塑性树脂薄膜导入速度的一致性，加热温度控制在180℃～350℃，待改性热塑性树脂薄膜熔融后，将热塑性树脂涂覆到上单丝带状材料上，使熔融后的热塑性树脂均匀浸渍单丝带状材料，通过三组热压辊对其连续辊压，辊压温度为210℃～350℃，压力为1～2MPa，在此过程中，通过具有弹性的线束拉幅张力器控制单丝带状材料的张力，对其进行固定，并防止在辊压过程中单丝带状材料的断裂及位移导致织物结构遭到破坏；
(6)、将经过步骤(5)热压所形成的纤维片材导入冷压辊压装置中进行冷压，使其温度冷却至玻璃化温度以下，实现熔融树脂的冷却凝固，形成多轴向增强热塑性预固结片，并保持多轴向增强热塑性预固结片的表面平整和光滑，在冷压过程中通过调节冷压辊压装置，控制片材的厚度；
(7)、将两层四轴向的预固结片材重叠铺层预热粘结制备预成型的板坯，再输送进入双钢带压机，在加热段进行热压固化排除残余气体，实现板材结构密实与厚度达标。控制热压温度在200℃～230℃，压力为1-1.5Mpa，时间为30～90S，再将其送入至冷却段进行冷压固化定型，冷压定型压力为1～2Mpa，温度为30～～60度，线速度可在6-12米/分钟调节。经后续工艺制备连续纤维多轴向织物增强热塑性复合板材。
上述方法中，按重量百分百计，所述的纤维织物的含量是40％～70％，改性热塑性树脂的含量是30％～60％。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：在A方向的纱线表面铺覆改性热塑性树脂薄膜，然后对树脂薄膜进行纠偏。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(3)中将各个方向的单丝带状材料导引叠加至A方向的单丝带状材料上方时，需要对其进行纠偏，步骤4中，在铺覆改性热塑性树脂薄膜时也要对树脂薄膜进行纠偏。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：在步骤(3)之前将A方向和步骤(2)所述的B方向展纤后的单丝带状材料引入到各自对应的储纱装置中。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述的A方向为0°方向，步骤(2)中所述的B方向包括但不仅限于45°、～45°、60°、～60°、20°、～20°、以及90°等方向。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述的连续纤维多轴向织物增强热塑性复合板材在步骤(6)结束后，在所述的复合板材上再铺设一层或多层界面保护层或者界面保护膜中的一种，所述的界面保护层或者界面保护膜选用：改性硬质PP膜聚酯薄膜、尼龙薄膜、聚碳酸酯薄膜。
7.据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述的续纤维多轴向织物增强热塑性复合板材在步骤(7)结束后，在所述的复合板材上再铺设一层或多层无纺布材料。
8.据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述的续纤维多轴向织物增强热塑性复合板材在步骤(7)结束后，在两层所述的复合板材之间铺设一层或多层芯材，所述的芯材为：蜂窝芯材、泡沫芯材或金属箔中的至少一种。
9.根据权利要求1至8中任意一项所述的制备方法，其特征在于：所述的改性热塑性树脂薄膜选自聚烯烃类树脂、热塑性聚酯类树脂、聚酰胺类树脂、聚碳酸酯树脂以及其他通用树脂或高性能工程塑料，聚烯烃类树脂包括PP或PE，热塑性聚酯类树脂包括PET、PTT或PBT，聚酰胺类树脂包括尼龙6、尼龙66、尼龙12、尼龙1212或尼龙612，其他通用树脂包括PVC、PS或HIPS，高性能工程塑料包括聚醚醚酮(PEEK)、聚苯硫醚(PPS)、改性聚苯醚(MPPO)。
10.根据权利要求1至8中任意一项所述的制备方法，其特征在于：所述的纤维织物选用：无机纤维、有机纤维或金属纤维；所述的无机纤维选用：玻璃纤维或碳纤维，有机纤维包括芳香族聚酰胺纤维或超高分子量聚乙烯纤维，金属纤维包括不锈钢纤维。
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