CN102689458B - 蜂窝板及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种蜂窝板的制备方法，包括如下步骤：制造双层复合管，双层复合管的内层为高熔点材料层，双层复合管的外层为低熔点材料层，低熔点材料层的熔点低于高熔点材料层的熔点；将多根双层复合管有序排列集束，通过加热使双层复合管的外层熔化而内层不熔化，冷却后相邻紧贴的双层复合管的外层粘接一起从而形成蜂窝体；沿双层复合管的横截面切割蜂窝体从而获得板状的蜂窝基材；同一平面内拼合的若干蜂窝基材通过对顶面和底面进行热压使得相邻紧贴的双层复合管内层的端面熔合形成胶瘤，从而获得蜂窝板。还公开了上述方法制备的蜂窝板。本技术方案能够得到稳定、均匀、质量可靠、高强度、大面积的蜂窝板材。

Description

蜂窝板及其制备方法

技术领域

本发明属于蜂窝材料领域，尤其涉及一种蜂窝板及其制备方法。

背景技术

在资源和能源越来越紧张的现代，蜂窝材料是一种很有优势的材料，因其具有轻质高强的优点，能节约大量的原材料。目前应用比较成熟的蜂窝芯材料是铝蜂窝和纸蜂窝，铝蜂窝强度较高但是价格和重量也较高，主要用于航空领域；纸蜂窝因其主要采用的是热固性胶粘剂进行浸润粘合，蜂窝芯的厚度不能做得太厚、强度也较低，主要应用在包装领域。使用热塑性材料制成的蜂窝，在物理性能上有很好的提升，耐冲击性能大大提高，并且热塑性材料本身具有可回收、防水、耐腐蚀等优点，能够广泛应用于建材、厢车、汽车、装饰、厨具等领域，代替各种各类的板材（如密度板、塑料板、水泥板、石材板）等，是近年来结构材料的发展重点。热塑性蜂窝是一种轻质高强、耐用耐腐蚀、可回收的环保材料。

热塑性蜂窝的制造方法目前主要有吸塑型蜂窝和圆管拼接型蜂窝等。

吸塑性蜂窝相对来说工艺控制比较紧凑，生产成本较低，但是其强度相对圆管拼接型蜂窝要低一些，并且受到吸塑定型的影响，其蜂窝芯的高度也不能太高，一般在8mm左右。WO2008141688A2公开了一种吸塑蜂窝板的制造方法。它是通过吸塑、折叠、热压等工序组成，这种方法自动化程度较高，但是正如上面说的，它的比强度相对较低，蜂窝芯的高度也不能任意调整。

圆管型蜂窝芯是通过挤出机挤由、拉伸形成圆管，并经过对圆管进行定长切割、集束、粘接、切割等工序组成。由于其热塑性高分子材料在挤出方向上受到拉伸、取向排列，所以纵向强度很强，因而具有更佳的抗压抗冲性能。但是，圆管型蜂窝的工艺相对复杂，需要将大量的长管集束，并涂敷粘合剂形成。CN16344699A公开了一种将圆管通向排列、浸渍涂胶的方法，这种方法对胶液量消耗太大，涂胶工艺也相对复杂费力。CN1634701A也提到了一种通过对圆管涂附胶黏剂的方法，其基本原理同上，也是大量涂敷粘结剂。这些方法都不是很经济实惠，提高了蜂窝的制作成本，不利于蜂窝材料的推广。美国专利US5032208公开了一种圆管型蜂窝的成型方法，这种方法的特点是在圆管集束后，通过一种热线切割的方式，将圆管的端部部分粘合在一起，从而使圆管粘连在一起进而形成具有一定面积的蜂窝材料，但是通过热丝切割的方式形成的圆管端面胶瘤体积很小、粘接强度较小，并且通过集束框将圆管固定在一起的办法也不是特别牢靠，由于圆管空心并且容易滚动，圆管在切割振动的过程中难免抖动或滑动，难以形成很均匀稳定的蜂窝粘结端面胶瘤，因而在实际生产中圆管之间的粘接强度不大，很难做成较大面积的蜂窝材料。美国专利US5683782公开了一种圆管型蜂窝的生产方法，通过多层共挤方式在圆管的内外层均匀涂覆上热塑性反应型胶粘剂，再通过集束框将圆管集束形成蜂窝体，然后通过加热的方式，使圆管都粘结在一起，这样确实能使蜂窝体形成较好的强度，但是实际生产中，由于使用了反应型树脂，反应的温度和时间的控制都存在很多的难点，因而生产质量很难控制，蜂窝材料的粘接强度和生产面积比较有限。公开号为CN102328464A的专利文献也公开了与上述方法类似的采用双层复合管制造蜂窝材料，同样存在粘接强度和生产尺寸有限等类似问题。

对于生产大尺寸的热塑性圆管型蜂窝时，现有技术均难以做到，特别是在幅宽在2米以上的板材，长度超过3米的板材。当必须使用超宽超长的蜂窝板材时，目前的解决方案是通过铝合金型材或玻璃钢型材或塑料型材等桥接两块或多块小的蜂窝板来实现。该方法工艺复杂，既要使用价格较高的型材、又要增加施工工序，还要防止漏水等，并且在使用过程中，桥接处往往又是应力集中处，材料的破坏往往从这里开始。如果有一种方法能够快速、有效地实现大型蜂窝板的制造，则上述问题迎刃而解。

发明内容

为了解决上述的技术问题，本发明的目的之一是提供一种蜂窝板的制备方法，能够得到稳定、均匀、质量可靠、高强度、大面积的蜂窝板材。

本发明的目的之二是提供上述方法制备的蜂窝板。

为了达到上述的目的，本发明采用了以下的技术方案：

一种蜂窝板的制备方法，包括如下步骤：

1）制造双层复合管，双层复合管的内层为高熔点材料层，双层复合管的外层为低熔点材料层，低熔点材料层的熔点低于高熔点材料层的熔点；

2）将多根双层复合管有序排列集束，通过加热使双层复合管的外层熔化而内层不熔化，冷却后相邻紧贴的双层复合管的外层粘接一起从而形成蜂窝体；

3）沿双层复合管的横截面切割蜂窝体从而获得板状的蜂窝基材；

4）同一平面内拼合的若干蜂窝基材通过对顶面和底面进行热压使得相邻紧贴的双层复合管内层的端面熔合形成胶瘤，从而获得蜂窝板。

本技术方案，首先进行双层共挤复合管，然后经集束、热风粘结、冷却切割后，得到同样尺寸和规格的蜂窝基材，然后将两块或者多块蜂窝板的边对齐拼到一起，然后通过热熔掉蜂窝基材表层约1-2毫米的表层塑料，并施加面压力使蜂窝的表层粘结在一起，冷却后即形成了六角形的胶瘤，这种胶瘤的强度很高，远大于蜂窝内部的管与管之间的粘结力，因而形成了一大块的蜂窝板，通过这种方式，可连续性地将塑料蜂窝小板拼接成无限长的大板，并且粘接强度高。

作为优选，所述双层复合管的高熔点材料层为PP、PE、PET、PVC、PA或者PPS等热塑性塑料，熔点为180～220℃；所述双层复合管的低熔点材料层为EVA型热熔胶或者PE型热熔胶，熔点为120～160℃。

作为优选，所述双层复合管的横截面呈圆形、六角形或者其他正多边形。

作为优选，在成型大块的蜂窝板的同时，还可以在蜂窝的上下两面贴上无纺布、玻纤布、混纺玻纤布等布制面材，起到增强作用，即在对蜂窝基材顶面和底面进行热压的同时贴覆复合布质面材。这里的热压设备，可以是辊筒式压机，也可以是钢带式压机，还可以是PTFE带压机。为了保证热压效果，可以在热压之前先将拼合的多个蜂窝基材通过框架进行四周框固，也可以使用机械外力将蜂窝基材在前进方向上平行贴近并稍加力量挤紧。

进一步优选，所述步骤4）中，通过上、下加热辊将上、下两层布质面材热压复合在蜂窝基材的顶面和底面。

作为优选，所述步骤2）中，通过集束框架对多根双层复合管进行排列集束，通过热风烘箱沿双层复合管的轴线方向送热风加热使其外层熔化。使热风从一端进、另一端出，使蜂窝体快速均匀受热。

所述步骤3）中，可以采用机械切割，但是作为优选，通过电热金属丝对蜂窝体进行切割，在电热金属丝后面跟有一表面光滑的金属薄板。切割过程中，电热金属丝将靠近的蜂窝体材料融化，跟进的金属薄板则马上对融化的材料进行挤压冷却，起到分离的作用。

一种蜂窝板，包括由多根双层复合管构成蜂窝状的芯材层和复合在芯材层上下表面的面材层，相邻紧贴的双层复合管的外层粘接在一起，相邻紧贴的双层复合管内层的端面熔合形成胶瘤。

作为优选，所述胶瘤厚度为1至10mm。

本发明由于采用了以上的技术方案，通过双层复合管热粘接形成蜂窝体，通过对蜂窝体切割形成蜂窝基材，对蜂窝基材进行热压使其表层熔化形成胶瘤，这种胶瘤体积大并且连接强度很高，远高于管材外层之间的粘接强度或者热丝切割形成的表面小胶瘤的连接强度。对于面积要求较小的蜂窝板材，可以对单个蜂窝基材进行热压获得，对于面积要求较大的蜂窝板材，可以通过多个蜂窝基材拼合贴紧后进行热压获得，理论上可以获得无限大面积的板材。本发明具有板材强度高、面积大、一致性好和工艺简单合理、质量稳定可靠、制造方便、通用性好、生产成本低等优点。本发明蜂窝板可以通过再复合无纺布、玻璃纤维布、金属板、木粉板、防火板、大理石板等其他板材实现其在功能和应用领域的拓展。

附图说明

图1是双层复合管的结构示意图；

图2是本发明集束步骤的结构示意图；

图3是本发明切割步骤的结构示意图；

图4是本发明由蜂窝基材形成板材的示意图；

图5是本发明热压步骤的结构示意图；

图6是图4的A-A剖视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做一个详细的说明。

实施例1：

如图4、图6所示的一种蜂窝板，包括由多根双层复合管1构成蜂窝状的芯材层和复合在芯材上下表面的面材层9，相邻紧贴的双层复合管1的外层12粘接在一起，相邻紧贴的双层复合管1内层11的端面熔合形成胶瘤71。所述胶瘤71厚度为2至10mm。

上述蜂窝板的制备方法，包括如下步骤：

1）制造双层复合管1，如图1所示，双层复合管1的内层为高熔点材料层11，双层复合管1的外层为低熔点材料层12，低熔点材料层12的熔点低于高熔点材料层11的熔点；

2）将多根双层复合管1有序排列集束，通过加热使双层复合管1的外层熔化而内层不熔化，冷却后相邻紧贴的双层复合管1的外层粘接一起从而形成蜂窝体3；其中，如图2所示，通过集束框架2对多根双层复合管1进行排列集束，通过热风烘箱沿双层复合管1的轴线方向送热风加热使其外层熔化。

3）沿双层复合管1的横截面热丝切割蜂窝体3从而获得板状的蜂窝基材6；其中，如图3所示，通过电热金属丝4对蜂窝体3进行切割，在电热金属丝4后面跟有一表面光滑的金属薄板5，切割过程中，电热金属丝将靠近的蜂窝体材料融化，跟进的金属薄板则马上对融化的材料进行挤压冷却，起到分离的作用。

4）如图4、图6所示，同一平面内拼合的若干蜂窝基材6通过对顶面和底面进行热压使得相邻紧贴的双层复合管1内层的端面熔合形成胶瘤71，

从而获得蜂窝板7；其中，如图5所示，在通过上、下加热辊8对蜂窝基材6顶面和底面进行热压的同时，还可以将上、下两层布质面材9同时热压复合在蜂窝基材6的顶面和底面。

下面是一个宽2000mm，长16米，厚度为25mm的蜂窝板的具体制备过程：

A)首先使用一主一副两台挤出机双层共挤出塑料圆管，圆管直径为8mm，圆管内壁为聚丙烯材料，壁厚0.2mm，圆管外壁为EVA热熔胶，壁厚0.02mm。主挤出机工艺温度为200摄氏度，副挤出机挤出温度为120摄氏度，管挤出速度为150-250米/分钟。将挤出的管材切割成定长500mm的长度。

B)将准备好的等长的圆管，分批加入到集束框架，使管子的排布尽量平行、平整，加入注意尽量减少空隙率，防止漏管的情况产生。集束框架呈长方体，并有两块独立的盖板和两块侧板，集束框架的长度是宽度的一倍，对于宽度较宽的蜂窝则中间设有预挡板，并且一个盖板是可调整深度的，整个集束框是可以立起来的。将集束好的圆管的小车，一起送入到热风烘箱中，热风口对圆管口，使热风从一端进、另一端出，使蜂窝体快速均匀受热，热风温度110摄氏度，实现圆管与圆管之间的粘结。

C)将热好的蜂窝体取出，冷却至室温。从整体上来说，蜂窝体是由大量的、相同长度和直径的薄壁空心塑料圆管组成。这些塑料圆管均按照同一轴线平行排列，管与管之间均相切，并且两端都要对齐。从侧面来看，每根圆管的周围都被其他六根圆管所包围。

D)将蜂窝体送入切割机，切割使用带锯切割，也可使用热丝线切割，温度加热至260度，这种切割丝线的后面需要跟有一光滑的金属薄板。切割方向为垂直于圆管的圆心轴线，在丝线切割的过程中，丝线将靠近蜂窝的材料融化，跟进的金属薄板则马上对融化的PP进行挤压冷却，起到分离的作用，切割的厚度为25mm；

E）将切割好的蜂窝基材依次输送至输送装置，使用机械外力将蜂窝基材在前进方向上平行贴近并稍加力量挤紧；

F）将贴紧的蜂窝基材，匀速送入钢带压机，输送速度2-8米，同时，将预热好的混纺玻纤布一齐送入钢带压机热压，预热温度160摄氏度，热压时蜂窝基材表层快速熔化，和玻纤混纺布熔结在一起，同时，钢带压机通过油缸压紧表层直至冷却；重复上述过程，即可得到连续生产的宽幅蜂窝板。

G）将宽幅蜂窝板按需要切割成16米长的蜂窝板。

需要强调的是：以上仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (4)

1.一种蜂窝板的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)制造双层复合管(1)，双层复合管(1)的内层为高熔点材料层(11)，双层复合管(1)的外层为低熔点材料层(12)，低熔点材料层(12)的熔点低于高熔点材料层(11)的熔点；所述双层复合管(1)的高熔点材料层(11)为PP、PE、PET、PVC、PA或者PPS，所述双层复合管(1)的低熔点材料层(12)为EVA型热熔胶或者PE型热熔胶；

2)将多根双层复合管(1)有序排列集束，通过加热使双层复合管(1)的外层熔化而内层不熔化，冷却后相邻紧贴的双层复合管(1)的外层粘接一起从而形成蜂窝体(3)，其中，通过集束框架(2)对多根双层复合管(1)进行排列集束，通过热风烘箱沿双层复合管(1)的轴线方向送热风加热使其外层熔化；

3)沿双层复合管(1)的横截面切割蜂窝体(3)从而获得板状的蜂窝基材(6)；

4)同一平面内拼合的若干蜂窝基材(6)通过对顶面和底面进行热压使得相邻紧贴的双层复合管(1)内层的端面熔合形成胶瘤(71)，所述胶瘤(71)通过热熔掉蜂窝基材表层1-2毫米的表层塑料形成，从而获得蜂窝板(7)；其中，对蜂窝基材(6)顶面和底面进行热压的同时复合布质面材(9)，通过上、下加热辊(8)将上、下两层布质面材(9)热压复合在蜂窝基材(6)的顶面和底面，所述胶瘤(71)与布质面材(9)熔结在一起；其中，所述布质面材(9)为无纺布或者玻纤布。

2.根据权利要求1所述的一种蜂窝板的制备方法，其特征在于，所述双层复合管(1)的横截面呈圆形或者六角形。

3.根据权利要求1所述的一种蜂窝板的制备方法，其特征在于，所述步骤3)中，通过电热金属丝(4)对蜂窝体(3)进行切割，在电热金属丝(4)后面跟有一表面光滑的金属薄板(5)。

4.根据权利要求1或2或3所述的制备方法制得的蜂窝板，包括由多根双层复合管(1)构成蜂窝状的芯材层和复合在芯材层上下表面的面材层，其特征在于，相邻紧贴的双层复合管(1)的外层粘接在一起，相邻紧贴的双层复合管(1)内层的端面熔合形成胶瘤(71)，该胶瘤(71)与面材层熔结在一起；其中，所述双层复合管(1)的外层为低熔点材料层(12)，低熔点材料层(12)的熔点低于高熔点材料层(11)的熔点；所述双层复合管(1)的高熔点材料层(11)为PP、PE、PET、PVC、PA或者PPS，所述双层复合管(1)的低熔点材料层(12)为EVA型热熔胶或者PE型热熔胶。