CN104552861A - 连续纤维增强热塑性三明治结构板材的生产设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种连续纤维增强热塑性三明治结构板材的生产设备,包括多组前热塑复合单元、前传送加热单元、挤出机、挤出复合单元、切割单元、存料单元，以上各单元依顺序连接，发明的有益效果：发明提供的一种连续纤维增强热塑性三明治结构板材的生产设备，避免生产过程中的多步加热冷却，设备集中简单，工艺上得到了简化，大幅度降低了生产能耗成，提高了生产效率。

Description

连续纤维增强热塑性三明治结构板材的生产设备
技术领域
本发明涉及热塑性复合板材的生产设备，尤其涉及一种连续纤维增强热塑性三明治结构板材的生产设备。
背景技术
目前连续纤维增强热塑性复合板主要用于薄板领域，在中厚板领域由于复合成本过高且生产工艺麻烦导致成本居高不下，因此中厚板大多采用三明治结构，使用连续纤维增强的表皮与发泡芯板进行复合从而得到一种轻质高强的复合板。
在实际生产中往往先单独复合表皮，单独挤出生产芯板，再整体进行复合制成最终三明治板，由于使用热塑性塑料作为基体，单独的皮层复合工艺及芯板挤出工艺都涉及到材料的加温熔化及冷却定型，加温后的温度反而需要消耗能量使其快速冷却，同时下道工序又需要重复加温，浪费了大量的能源，同时也使得整体生产过程极为复杂。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种连续纤维增强热塑性三明治结构板材的生产设备，具体技术方案如下：
一种连续纤维增强热塑性三明治结构板材的生产设备,包括多组前热塑复合单元、前传送加热单元、挤出机、挤出复合单元、切割单元、存料单元，以上各单元依顺序连接，其中：
所述多组前热塑复合单元包括多个平行的放卷轴和成卷固定在放卷轴上的连续纤维增强片材、牵引轴辊、上下面平行加热器；
所述前传送加热单元包括第一复合辊、单面红外加热器；
所述挤出复合单元包括第二复合棍和多对冷却复合排辊。
在该所述的连续纤维增强热塑性三明治结构板材的生产设备中，生产线前段的运动通过牵引轴辊实现，表层分别在两个热塑复合单元中首先进行热塑性复合且在不完全冷却的情况下输送到挤出模头附近，在输送的过程中再使用红外加热器对第二次复合的内侧面进行加热，然后在将中间材料通过挤出模头挤出在其中的一层表层上，为了使得中间材料均匀分布，挤出机需装配对应的熔体泵，控制挤出机的出口流量，另一面表层也经过同样的热塑复合单元与该表层相会，贴合起来，进入挤出复合单元进行辊压复合，然后经过多对小的排辊进行冷却后，进入切割单元，最后进入存料单元，例如自动收卷单元。
进一步的改进在于：连续纤维增强片材为连续纤维增强热塑性塑料单向带，或纤维布、纤维毡增强的热塑性塑料皮层
进一步的改进在于：所述若干个放卷轴汇总处设有牵引轴辊，所述牵引轴辊上半轴使用气缸对多层连续纤维增强片材进行压紧。
进一步的改进在于：所述上下面平行加热器为红外线加热装置或超声波加热装置，上下面的两块加热块平行排列介于连续纤维增强片材上下面，间隔距离5-100mm，其加热块高度可通过螺杆进行调节。
进一步的改进在于：所述第一复合辊、第二复合棍和多对冷却复合排辊可通过气压调节对辊之间的压力，所述复合辊内部通水进行恒温保温处理。
本发明的有益效果：本发明提供的一种连续纤维增强热塑性三明治结构板材的生产设备，主要是针对三明治型（皮层+材料板+皮层）板材的生产，避免生产过程中的多步加热冷却，设备集中简单，工艺上得到了简化，大幅度降低了生产能耗成本，提高了生产效率。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
其中：1-前热塑复合单元，101-放卷轴，102-连续纤维增强片材，103-牵引轴辊，104-上下面平行加热器，2-前传送加热单元，201-第一复合辊，202-单面红外加热器，3-挤出机，4-挤出复合单元，401-第二复合棍，402-冷却复合排辊，5-切割单元，6-存料单元。
具体实施方式
为了加深本发明的理解，下面将结合附图和实施例对本发明做进一步详细描述，该实施例仅用于解释本发明，并不对保护范围构成限定。
一种连续纤维增强热塑性三明治结构板材的生产设备,包括两组前热塑复合单元1、前传送加热单元2、挤出机3、挤出复合单元4、横切、纵切单元5、存料单元6，以上各单元依顺序连接，其中：
所述两组前热塑复合单元1包括三个平行的放卷轴101和成卷固定在放卷轴上的连续纤维增强片材102、牵引轴辊103、上下面平行加热器104，连续纤维增强片材102为连续纤维增强热塑性聚丙烯塑料单向带，所述三个放卷轴101汇总处设有牵引轴辊103，所述牵引轴辊103上半轴使用气缸对多层连续纤维增强片材102进行压紧，所述上下面平行加热器104为红外线加热装置，上下面的两块加热块平行排列介于连续纤维增强片材102上下面，间隔距离20mm，其加热块高度可通过螺杆进行调节；
所述前传送加热单元2包括第一复合辊201、单面红外加热器202；
所述挤出复合单元4包括第二复合棍401和多对冷却复合排辊402；
所述第一复合辊201、第二复合棍401和多对冷却复合排辊402可通过气压调节对辊之间的压力，所述复合辊内部通水进行恒温保温处理。
该实施例提供的一种连续纤维增强热塑性聚丙烯三明治结构板材的生产设备，只需将上下表层的的热塑性纤维层（包括三层连续玻璃纤维增强聚丙烯）通过前热塑单元各自复合，无需经过冷却，然后通过挤出机在两表层之间加入熔融状态的PP材料，直接进入挤出复合单元，经过第二复合辊之后，再经过多对冷却复合排辊，此过程中，温度散去，逐步冷却，然后进入切割单元，按照规定要求的大小切割，进入后续的存料单元。
按照传统思维，对于三明治型的板材加工，首先将上下表皮层分别加工好，其复合生产温度在180℃以上然后冷却至室温收卷，将挤出的PP膜单独生产好收卷，挤出PP膜过程中对PP粒子加温在230度左右然后冷却收卷，再将复合好的上下表层，芯板的PP膜整体送入复合机一起加热，加热温度210℃，复合好后使用冷却设备快速冷却在进行切割程序，如上所述整体生产三明治板材的过程中进行了四次加温冷却，能耗极高。
本实施例的有益效果：该实施例提供的连续纤维增强热塑性结构板材的生产设备，针对新型的三明治型板材的加工，加工过程简单化，设备也简单化，在上下表层的复合时，不需要冷却装置，保持120-150℃的温度送入挤出模头区，若传送过程中热散失过快，还可以使用红外加热器对复合面进行二次加热，然后直接加上熔融状态高温PP料之后直接对上下表层进行复合，相比传统工艺，一次加热后其余温一直带到了最终复合中，整体中间生产过程不进行冷却，并且生产效率也得到了提高，能够节约中间能源，根据生产统计使用新的连续生产线以后相对能耗降低50%以上。

Claims (5)

1.一种连续纤维增强热塑性三明治结构板材的生产设备,包括多组前热塑复合单元（1）、前传送加热单元（2）、挤出机（3）、挤出复合单元（4）、切割单元（5）、存料单元（6），以上各单元依顺序连接，其特征在于：
所述多组前热塑复合单元（1）包括多个平行的放卷轴（101）和成卷固定在放卷轴(101)上的连续纤维增强片材（102）、牵引轴辊（103）、上下面平行加热器（104）；
所述前传送加热单元（2）包括第一复合辊（201）、单面红外加热器（202）；
所述挤出复合单元（4）包括第二复合棍（401）和多对冷却复合排辊（402）。
2.根据权利要求1所述的一种连续纤维增强热塑性三明治结构板材的生产设备，其特征在于：连续纤维增强片材（102）为连续纤维增强热塑性塑料单向带，或纤维布、纤维毡增强的热塑性塑料皮层。
3.根据权利要求2所述的一种连续纤维增强热塑性三明治结构板材的生产设备，其特征在于：所述若干个放卷轴（101）汇总处设有牵引轴辊（103），所述牵引轴辊（103）上半轴使用气缸对多层连续纤维增强片材（102）进行压紧。
4.根据权利要求1-3所述的任意一种连续纤维增强热塑性三明治结构板材的生产设备，其特征在于：所述上下面平行加热器（104）为红外线加热装置或超声波加热装置，上下面的两块加热块平行排列介于连续纤维增强片材（102）上下面，间隔距离5-100mm，其加热块高度可通过螺杆进行调节。
5.根据权利要求1所述的一种连续纤维增强热塑性三明治结构板材的生产设备，其特征在于：所述第一复合辊（201）、第二复合棍（401）和多对冷却复合排辊（402）可通过气压调节对辊之间的压力，所述复合辊内部通水进行恒温保温处理。
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