CN111098559A - 一种蜂窝芯三明治复合板及其制备方法和设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种蜂窝芯三明治复合板，包括多个排列成行的单元构成的蜂窝芯材，单元是由侧壁围绕形成的六边形柱体，侧壁包括支撑层和粘连层，蜂窝芯材的上、下表面分别设置有面板，面板包括主体层和界面层，界面层为分别与蜂窝芯材的上、下表面相连接的层，主体层设置在界面层上，主体层采用连续纤维增强热塑材料制造而成，界面层采用连续纤维增强热塑材料或热塑树脂膜制造而成。本发明的制备方法简单，使用较少的材料获得更好的力学性能，生产成本降低。采用热复合工艺制备的蜂窝芯三明治复合板力学性能优异，有效提高了抗压强度和抗弯曲强度，进一步提升了生产工艺的稳定性。
Description
技术领域
本发明属于蜂窝结构技术领域，尤其涉及一种蜂窝芯三明治复合板及其制备方法和设备。
背景技术
以轻质、高强材料为上下面板和以低密度的蜂窝芯材为中间体经过热压复合工艺制成的蜂窝芯三明治复合板具有质量轻、较高的刚度/质量比和强度/质量比以及高的抗压强度等优点，被广泛应用于很多要求轻量化的领域，如飞机上的芳纶蜂窝、铝蜂窝，交通运输领域的热塑性PP蜂窝、包装行业的纸蜂窝、光伏行业轻量化组件的背衬板等。
已知现有的蜂窝生产技术生产的蜂窝主要有管式蜂窝和半封闭折叠蜂窝。管式蜂窝主要采用的是分段式即非连续生产工艺流程，其是第一个商业化的热塑性蜂窝，采用的材料除了最常用的聚丙烯(PP)外，还有聚碳酸酯(PC)和聚醚酰亚胺(PEI)等，其机械性能在很大程度上取决于蜂窝芯的密度和管径。Tubus Bauer、Plascore、Induplast andNewcourt公司都是管式蜂窝的制造商，近年来，这类芯材与玻纤增强聚丙烯皮层结合，应用于汽车备胎罩。
另有挤出芯管为六边形的蜂窝芯材，如Induplast and Newcourt公司生产的的蜂窝芯材，其挤出块很长，但芯的平面尺寸只有150mm×150mm，因此，需要将多个块粘结在一起，用锯或热钢丝切割到所需的厚度，整个生产过程自动化程度较低，成本相对较高。
Hexcel公司开发了一种生产PP和PET蜂窝的复杂工艺，称为Cecore，每个蜂窝单元都是通过工具的移动和粘结而独立形成，基于这一发展，Hexcel在2001年推出了一款由非织物制成的热塑性蜂窝，名为HexWeb EM。最近Versacore提出，传统的热塑性材料自动化过程和应用已经形成，于2002年，在市场上推出了Versacore/Thermostack设备。这两种工艺都能连续自动化生产热塑性蜂窝芯，从而降低了成本。但是在生产孔径小的蜂窝芯时，生产速度有所限制，因为带状物之间需要通过工具逐条焊接。
最近，Sodesa公司开发了一种连续挤压蜂窝芯的工艺，在材料熔融后经由模具压成条状带有规则的波浪纹，延展后形成所需的蜂窝状，其形成的产品称为Hexacore。Wacotech公司开发了一种连续膜经过“编织”形成热塑蜂窝的优异技术，但是由于模具需要垂直移出已经形成的蜂窝，所以生产速度受到限制，而且材料的内部结构不太理想。
半封闭折叠蜂窝的制作工艺如下：首先，将粘结剂涂抹在平板纸表面形成胶线，然后，通过多层堆叠使胶线错开排布，最后将形成的块状切开并拉伸形成六边形蜂窝芯。用未浸渍过的低成本的纸制成的蜂窝六边形大小和厚度通常在10毫米以上，因为内部六边形尺寸越小，对于传统的生产工艺来说耗时就越多，生产效率低，这些纸蜂窝主要用于元器件包装和填充。
传统蜂窝的另一种生产工艺是瓦楞式，这种工艺因其成本高而不常用，这是由于其要求手工操作(瓦楞纸的折叠和粘合)且难切割，但如果用廉价的瓦楞纸板则可以通过这种方法生产出稍重一些但更经济的蜂窝芯，标准瓦楞纸板的单元尺寸是5mm，单元尺寸的大小关系到表面质量，因此，目前纸蜂窝应用通常经由人工通过一块层叠的瓦楞纸板实现。这种由表皮为玻璃纤维或天然纤维毡增强、芯层为蜂窝纸组成的三明治结构板用于遮阳板、硬顶、包裹架、备胎罩和行李箱底板。
生产蜂窝芯所需的原料用量少，如果将合适的原料类型(例如纸、PP膜)和高效的生产方法结合起来，就可以为汽车部件提供非常经济的夹芯材料。然而，生产工艺的高成本限制了其在汽车和家具行业的应用。
大部分的蜂窝生产工艺技术均为非连续生产工艺流程，现在也陆续出现了比较先进的连续生产工艺，如专利号为CN101084108B和CN105835484A公开了连续生产的工艺，但还存在需要改进的地方，如下：
按照专利号为CN101084108B所公开的技术方案在“成型(forming)及折叠(folding)工艺”时，折叠后各蜂窝状六边形还是分离的两个半六边形状态，因而在折叠至90度(垂直)过程中无法获得合适的侧压力，影响个体六边形蜂窝及各个六边形蜂窝之间相邻垂直边的熔合粘贴强度，最终影响蜂窝芯的抗压性能。此外，会影响下游热复合工序的工艺稳定性，尤其是当蜂窝厚度与六边形边长或六边形内切圆的尺寸之比值较大时，影响更甚。同时，低的连接强度也会导致蜂窝芯材在二次加工输送过程中也会造成散开或脱离，进而影响二次加工的定位精度。此外，成型模具复杂，无法有效、快捷地实现不同厚度尺寸的蜂窝芯的变更。
专利号为CN105835484A的专利公开的连续生产工艺为整体切断，然后再错位堆叠，误差较大，形成不规则的六边形结构降低整体的强度，且由于其特定的成形工艺，其蜂窝芯材的50％或者100％蜂窝六边形的顶部或底部为密封状，在加工过程中材料受热会收缩，中间顶部材料由于没有支撑会收缩下凹，不能和其他材料形成粘接也不能够增加接触面积，造成多余的材料用量。
美国BRADFORD公司专利号为US8303744B2，US8663523B2，US9550336B2提出采用挤出成形或者采用薄膜热压成形的连续的由多个半六边形相连接的结构，并对其进行切口，然后折叠制成蜂窝芯材；其设计特征也没有涉及由多个半六边形相连接的结构在切口、折叠后各相邻半六边形单元侧壁的粘接连接或其它的有效的解决方案。按照其工艺流程制成的蜂窝芯材无法获得所需的力学性能，尤其是抗压强度。该指标不仅是蜂窝芯三明治复合板应用涉及的重要性能指标，也是直接影响热压复合工艺稳定性的关键技术参数。
蜂窝芯三明治复合板的抗压强度以及抗弯强度与其面积重之比值是该产品应用的主要技术性能指标。目前采用连续工艺方式生产以热塑材料为皮层，蜂窝芯材为中间层或夹心层的三明治复合板的设备主要有双面钢带式热复合工艺装备和双面耐高温铁氟龙带式热复合工艺装备两大类。这两类采用相同的工艺设计原理，主要包括上、下接触式热传导加热装置，一对或多组热压复合辊，以及上、下接触式冷却装置。所配置的钢带或耐高温铁氟龙带承担制品的连续输送及冷却工序后与产品分离作用，通过将加热、加压、冷却及输送和分离集成，实现连续工艺流程的蜂窝芯三明治复合板的生产。上述两种生产工艺装备采用相同的的加热工序设计，即所配置的加热装置，分别通过对蜂窝芯三明治复合板上、下面板进行加热，并经由面板外侧，由外至内的热传递路径，以热传导与热对流的混合热传递方式使上、下面板的内侧层表面与蜂窝芯材上、下表面相连接面层达到所设定的热熔温度后，即刻在经过连续热压和冷却工序后获得所需的蜂窝芯三明治复合板。
因此，本发明结合材料、传热学技术原理进一步改进和优化了蜂窝芯材结构以及上、下面板与蜂窝芯材相连接界面的材料、传热及热复合工艺特性，为设计和制造抗压强度和抗弯曲强度性能更优异的蜂窝芯三明治复合板提供了有效的解决方案。
发明内容
为了实现上述目的，本发明提供了一种蜂窝芯三明治复合板，包括多个排列成行的单元构成的蜂窝芯材，所述单元是由侧壁围绕形成的六边形柱体，侧壁包括支撑层和粘连层，支撑层和粘连层由不同材料制成，粘连层的熔点低于支撑层的软化点，其中横向相邻的所述单元间通过横向设置的连接壁连接，纵向相邻的所述单元的相邻侧壁通过粘连层相互粘接或贴合；所述蜂窝芯材的上、下表面分别设置有面板，所述面板包括主体层和界面层，所述界面层为分别与蜂窝芯材的上、下表面相连接的层，所述主体层设置在界面层上，所述主体层采用连续纤维增强热塑材料制造而成，所述界面层采用连续纤维增强热塑材料或热塑树脂膜制造而成。
进一步地，所述面板的主体层的热塑树脂熔点高于所述面板的界面层的热塑树脂熔点，所述面板的界面层的熔点与所述单元的支撑层的熔点相同或相兼容。
进一步地，所述单元的侧壁为三层结构，其中支撑层的两侧各有一层粘连层。
进一步地，所述单元的六个侧壁和所述连接壁上分别设有与其素线相平行的至少一个加强筋或加强楞。
进一步地，在所述单元的相邻或相对应的侧壁和所述连接壁上交错或对齐设有所述加强筋或加强楞。
进一步地，所述面板的界面层采用热塑树脂膜制造而成，膜层的厚度是0.01～0.5mm。
进一步地，所述面板的主体层与界面层由相同材料制造而成，所述面板的主体层至所述面板的界面层的纤维含量由高至低；其中，组成主体层各层的纤维含量与相对应的热塑树脂的重量比为30～80％，组成界面层各层的纤维含量与相对应的热塑树脂的重量比为20～40％。
进一步地，所述面板的主体层与界面层由不同材料制造而成，所述面板的主体层采用高性能连续纤维增强热塑材料制造而成，所述面板的界面层采用力学性能低于主体层的连续纤维增强热塑材料或热塑树脂膜制造而成。
进一步地，所述面板的主体层是由至少一层且各层材料性能不同的连续纤维增强热塑材料制造而成，所述面板的主体层是采用以性能较高的连续纤维增强热塑片材为外层和以性能较低的连续纤维增强热塑片材为相邻的内层制造而成，或采用性能较高的连续纤维增强热塑片材与性能较低的连续纤维增强热塑片材呈高低交替铺层的设计制造而成。
进一步地，所述面板还包括装饰层，所述装饰层与所述界面层相对设置在所述主体层的两侧，所述装饰层是具有外观装饰特征的热塑树脂薄膜。
本发明还提供了一种蜂窝芯三明治复合板的制备方法，该制备方法用于制造上述任意一项所述的蜂窝芯三明治复合板，包括以下步骤：
S1：通过加热模压成型工艺或加热真空吸塑成型工艺使热塑树脂薄膜形成纵向连续、横向为多个相连的半六边形结构，所述半六边形结构包括间隔分布的半六边形单元部分和相邻的连接部分；
S2：采用加热压合或超声波加热焊接工艺，将两片由多个相连的半六边形结构的连接部分对齐贴合连接，使其整体形成一块纵向连续、横向为多个相连的六边形柱体结构的芯板；
S3：对已连接成一体的多个相连的六边形柱体结构的芯板进行上、下间隔地切割，形成上、下间隔且部分连接的切口，切割时不将六边形柱体结构的芯板完全切断，而是在切口处保留连接边；
S4：以切口处为折叠位置，以切口处的连接边为折叠转动轴，将带有切口的芯板按照切口方向进行正90度或负90度的旋转对芯板进行折叠，并通过加热使热熔状态的粘连层形成相邻单元的侧壁相互贴合连接的蜂窝芯材；
S5：对蜂窝芯材的上、下表面贴合面板，使面板的界面层和蜂窝芯材上、下表面加热到达所设定的热熔温度，面板的界面层形成热熔连接层与蜂窝芯材的上、下表面进行热压复合，再经过冷却成型制成蜂窝芯三明治复合板。
进一步地，制备所述单元的热塑树脂薄膜包括支撑层和粘连层，支撑层和粘连层由不同材料制成，粘连层的熔点低于支撑层的软化点，步骤S2中是采用两片由多个纵向连续，横向为多个相连的半六边形结构形成的芯板外侧为粘连层，在步骤S4中通过加热使折叠后并排连接的单元的侧壁粘连层热熔连接，其中加热温度在粘连层的熔点和支撑层的软化点之间。
进一步地，制备所述单元的热塑树脂薄膜为单层结构，在步骤S1中以单层热塑树脂薄膜作为支撑层，采用热复合工艺分别在所述支撑层的两侧各热复合一层热塑树脂薄膜作为粘连层，粘连层的熔点低于支撑层的软化点；在步骤S4中加热使折叠后并排连接的单元的侧壁上粘连层热熔连接，其中加热温度在粘连层的熔点和作为支撑层的热塑树脂薄膜的软化点之间。
进一步地，所述面板为单体结构，所述S5包括以下步骤：
S51：采用挤出成形或者热压成形制成热熔连接膜，所述热熔连接膜厚度是0.01～0.5mm；
S52：在所述面板中以至少一层的连续纤维增强热塑材料作为主体层，在所述面板的内侧表面粘接一层热熔连接膜形成界面层；
S53：对所述蜂窝芯材上、下表面贴合面与所述面板的界面层加热至所需的熔点温度，并对所述面板的界面层和所述蜂窝芯材上、下表面热压复合，再经过冷却成型制成蜂窝芯三明治复合板。
进一步地，所述S1还包括通过加热模压成型工艺或加热真空吸塑成型工艺使热塑树脂薄膜形成含有加强筋或加强楞的半六边形结构，所述含有加强筋或加强楞的半六边形结构包括间隔分布的半六边形单元部分和相邻的连接部分，所述加强筋或加强楞结构分布在所述半六边形单元部分和相邻的连接部分上。
进一步地，该制备方法还包括，S6:预先在所述面板的制备过程中热压贴合装饰层，或对冷却成型的蜂窝芯三明治复合板的上、下表面二次热压贴合装饰层，装饰层是具有外观装饰特征的热塑树脂薄膜。
本发明还提供了一种实现上述任意一项制备方法的蜂窝芯三明治复合板的设备，包括：
一用于实现从热塑树脂薄膜到制成蜂窝芯材各工序间的连续传送第一输送带装置；
一用于对热塑树脂薄膜热塑成型的热塑成型装置，所述热塑成型装置包括上、下成型模具，两层热塑树脂薄膜分别通过上、下成型模具，经过加热模压成型工艺或加热真空吸塑成型工艺形成两片纵向连续，横向为多个相连的半六边形结构，所述半六边形结构包括间隔分布的半六边形单元部分和相邻的连接部分；两片纵向连续，横向为多个相连的半六边形结构进入上、下压合成型模具的啮合处，通过设定的上、下压合成型模具啮合处的间隙形成的对辊压力压合两个半六边形结构的连接部分，形成纵向连续，横向为多个相连的六边形柱体结构的芯板；
一用于冷却压合形成的六边形柱体结构的芯板的第一冷却装置；
一用于对纵向连续，横向为多个相连半六边形结构压合形成的六边形柱体结构的芯板进行切割的切口装置，所述切口装置对两片纵向连续，横向为多个相连的半六边形结构压合成一体形成的芯板进行上、下间隔地切割，形成上、下间隔且部分连接的切口；
一用于对经过所述切口装置切割的芯板进行折叠的分度对辊装置，所述分度对辊装置将带有切口的芯板进行折叠，形成连续的前后并排相连接的单元，并提供侧壁连接时所需的推挤压力；
一用于对所述分度对辊装置折叠的芯板进行加热熔化的热熔装置，所述热熔装置加热折叠后并排连接的单元，使单元间相邻的侧壁热熔连接；
该设备还包括：
一用于实现从蜂窝芯材到制成蜂窝芯三明治复合板各工序间的连续传送第二输送带装置；
一用于对蜂窝芯材的上、下表面和面板加热的加热装置，所述加热装置包括上、下接触式热传导加热装置，对所述蜂窝芯材的上、下表面和所述面板的界面层加热至所设定的温度；
至少一组用于对所述蜂窝芯材的上、下表面和所述面板的界面层进行热压压合形成蜂窝芯三明治复合板的热压复合辊；
一用于冷却经所述热压复合辊热压复合的蜂窝芯三明治复合板的第二冷却装置，所述第二冷却装置包括上、下接触式冷却装置。
进一步地，所述分度对辊装置包括一组带有分度齿的辊子。
进一步地，该设备还包括一用于与所述分度对辊装置共同联动作用对切口、折叠、加热工序后的相邻单元的挤压以实现粘接蜂窝芯材侧壁的带式压合装置。
进一步地，该设备还包括一用于对所述蜂窝芯材上、下表面和所述面板内侧表面极性处理的等离子发射装置。
采用如上的技术方案，本发明达到的有益效果是：制备方法简单，使用较少的材料获得更好的力学性能，生产成本降低。采用热复合工艺制备的蜂窝芯三明治复合板力学性能优异，有效提高了抗压强度和抗弯曲强度，进一步提升了生产工艺的稳定性。此外，在蜂窝芯三明治复合板表面贴合具有外观装饰特征的热塑树脂薄膜可以使产品更加美观。
附图说明
图1是本发明实施例的蜂窝芯材的结构示意图；
图1a是本发明实施例的蜂窝芯材的侧壁设有加强筋或加强楞的结构示意图；
图2是本发明实施例的单元侧壁为两层时的侧壁结构示意图；
图3是本发明实施例的使用两层结构的热塑树脂薄膜制备蜂窝芯三明治复合板的制备方法的流程示意图；
图4是本发明实施例的蜂窝芯三明治复合板制备过程中形成芯板的示意图；
图4a是本发明实施例的蜂窝芯三明治复合板制备过程中形成含有加强筋或加强楞的芯板的一种结构设计的示意图；
图4b是本发明实施例的蜂窝芯三明治复合板制备过程中形成含有加强筋或加强楞的芯板的另一种结构设计的示意图；
图5是本发明实施例的使用单体结构的面板制备蜂窝芯三明治复合板的制备方法的流程示意图；
图6是本发明实施例的蜂窝芯材的制备设备示意图；
图6a是本发明实施例蜂窝芯材制备设备中分度对辊装置的结构示意图；
图7是本发明实施例的连续纤维增强单向片材的结构示意图；
图8是本发明实施例的面板的结构示意图；
图8a是本发明实施例的含有装饰层的面板的结构示意图；
图9是本发明实施例的蜂窝芯三明治复合板的结构示意图；
图9a是本发明实施例的蜂窝芯三明治复合板热复合时受力示意图；
图10是本发明实施例的蜂窝芯三明治复合板的制备设备示意图。
图10a是本发明实施例的蜂窝芯三明治复合板的另一个制备设备示意图
其中，1单元，2侧壁，21相邻侧壁，211支撑层，212粘连层，3连接壁，4半六边形单元部分，4a、4b含有加强筋或加强楞的半六边形单元部分，5连接部分，5a、5b含有加强筋或加强楞的连接部分，6a、6b加强筋或加强楞，61第一输送带装置，62热塑成型装置，63切口装置，64分度对辊装置，641辊子，65热熔装置，66挤出装置，67压合装置，68第一冷却装置，69蜂窝芯材，69a蜂窝芯材上、下表面，70装饰层，71主体层，72界面层，72a界面层的内侧层，73面板，73a成卷状的面板，74热塑树脂，75连续纤维，76连续纤维增强单向片材，79加热装置，80热压复合辊，81第二冷却装置,82第二输送带装置，83等离子发射装置。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明，以下实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受下述实施例的限制。
实施例1
如图1所示，蜂窝芯材包括多个排列成行的单元1，单元1是由侧壁2围绕形成的柱体，其中横向相邻的单元1之间通横向设置的连接壁3连接，纵向相邻的单元1的通过相邻侧壁21相互贴合或相互粘接。本实施例中单元1为六边形柱体，但应当理解的是，蜂窝芯材中单元的截面形状可以根据需要选择，例如可以是多边形，优选为偶数多边形。
如图2所示，单元1的侧壁2为两层结构，包括支撑层211和粘连层212，其中内层为支撑层211，外层为粘连层212，当然，本领域技术人员应当理解，本发明对于侧壁2的层数和分布并无特别限制，只要保证纵向相邻的单元1的相邻侧壁21可以通过粘连层212热熔连接即可，例如，本发明单元1的侧壁2也可以是三层结构，其中支撑层211的两侧各有一层粘连层212。
在本实施例中，单元1的侧壁2中支撑层211和粘连层212由不同材料制成，其中支撑层211采用聚丙烯材料，粘连层212采用醋酸乙烯(VA)含量为28的乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)材料，其中支撑层211的软化点为130℃，粘连层212的熔点为60℃，在热熔连接纵向相邻的单元1的相邻侧壁21时，可将加热温度控制在80～100℃之间，使粘连层212处于熔化状态实现热熔连接，同时支撑层211所接受的热量还低于软化点，具有常温下的机械力学性能，从而使得支撑层211在相邻单元1折叠贴合时能够提供了所需的支撑力，实现在有效保持单元几何形状的同时，获得较高的相邻侧壁21的贴合强度，大幅提升蜂窝芯材69的抗压强度。粘连层采用熔点温度在40～80℃的材料制成，支撑层采用软化点温度在150～160℃的材料制成。
其中，粘连层212采用乙烯类共聚物制成，如EVA(乙烯-醋酸乙烯共聚物)、EAA(乙烯-丙烯酸酯共聚物)、EMA(乙烯-马来酸酐-丙烯酸酯共聚物)；支撑层211采用可流延加工的聚合物材料制成，如PP(聚丙烯)、PA(聚酰胺)、PC(聚碳酸酯)、PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)等。支撑层还可采用纤维增强热塑树脂材料等改性树脂材料，适合本发明的，但不限于在此所述的纤维改性增强热塑树脂材料，如LFT(long fiber thermoplastics)以及LFT-D等纤维增强热塑树脂；相合适的增强纤维包括，但不限于在此陈述的，如玻璃纤维，碳纤维等；与之相适应的纤维增强的热塑树脂，但不限于在此陈述的，如聚丙烯类树脂PP，聚酯类树脂PET，尼龙类树脂PA6或PA66，PC树脂，PEEK树脂，PPS树脂等。利用纤维增强热塑树脂的力学性能，在不更换主体热塑树脂以及不影响面板与蜂窝芯材上、下表面相连接界面的热熔连接特性的情况下提升蜂窝芯材的抗压强度。
如图4至图4b所示，在图4中，组成芯板的上、下半六边形单元结构包括半六边形单元部分4和相邻的连接部分5；在图4a中，上、下半六边形单元结构包括含有加强筋或加强楞的半六边形单元部分4a和相邻的含有加强筋或加强楞的连接部分5a，在单元1的侧壁2和连接壁3上可以设有加强筋或加强楞6a，单元1的六个侧壁2和连接壁3上可以分别设有与其素线相平行的至少一个加强筋或加强楞6a。在图4b中，上、下半六边形单元结构包括含有加强筋或加强楞的半六边形单元部分4b和相邻的含有加强筋或加强楞的连接部分5b，单元1的相邻或相对应的侧壁2和连接壁3上可以对齐或交错设有加强筋或加强楞6b，单元1的每个侧壁2和连接壁3上还可以配置相同数量或者不同数量的加强筋或加强楞6b。如图1a所示，蜂窝芯材的侧壁设有加强筋或加强楞6a、6b。由此可知，在单元1的六个侧壁2以及横向设置的连接壁3上设有至少一个加强筋或加强楞6a、6b，相邻或相对应的侧壁2上或连接壁3上可以对齐设置也可以交错设置加强筋或加强楞6a、6b，可以设置数量相同也可以设置数量不同。应当理解的是，加强筋或加强楞6a、6b的几何图形包括半圆形，弧形，角形，正弦波形，但不限于在此所述的。单元1的侧壁2和连接壁3上设置加强筋或加强楞6a、6b，可以在不增加制成六边形膜层厚度的条件下，使用更少的材料提升蜂窝芯材69的抗压强度。
如图7所示，连续纤维增强单向片材76(简称UD-Tape)是由多束沿单一方向有序排列的连续纤维75与热塑树脂74通过热熔工艺制成，在此沿工艺装备运行方向则定义为0度方向，而与此相垂直铺层的连续纤维增强单向片材76则定义为90度方向。由两层连续纤维增强单向片材76按照0/90度铺层设计制成的构件。其中，连续纤维增强单向片材76的纤维长度方向与工艺装备运行方向一致的，定义为0度方向铺层，而与此呈垂直叠放的，则定义为90度方向铺层。根据所需的力学性能要求主体层71可以是至少一层的连续纤维增强单向片材76组成。并且，按照铺层角度的定义约定，所设计的面板73的主体层71可以是一组0/90度的铺层设计，也可以是多组0/90度的铺层设计，或者按照所需方向的力学性能要求采用介于0至90度之间的铺层设计。连续纤维增强热塑材料是由至少一层连续纤维增强单向片材76按照上述方法制造而成。
如图8至8a所示，蜂窝芯三明治复合板的面板73是由主体层71与界面层72通过上下叠加铺层设计经加热复合工艺制成。其中，主体层71为面板73的外层，采用的是力学性能及熔点较高的连续纤维增强热塑材料制造而成，界面层72为面板73的内层，采用熔点较低的连续纤维增强热塑材料或热塑树脂膜制造而成，面板73至少包括一层连续纤维增强热塑片材76，主体层71的热塑树脂的熔点高于界面层72的热塑树脂的熔点，界面层72的熔点与支撑层211的熔点相同或相兼容。面板73还包括装饰层70，装饰层70由热塑树脂薄膜材料制成的，可以为一层，也可以为多层。使用具有外观装饰特征或防火、防烫的装饰层70可以使蜂窝芯三明治复合板更加美观。热塑树脂薄膜材料包括，但不限于在此陈述的，如：聚碳酸脂，聚氯乙烯，聚甲基丙烯酸甲酯，聚对苯二甲酸乙二醇酯，聚苯醚，聚苯硫醚，聚醚醚酮等。如图9所示，蜂窝芯三明治复合板包括蜂窝芯材69和面板73，上、下两个面板73的界面层72分别与蜂窝芯材上、下表面69a热熔连接形成蜂窝芯三明治复合板。
面板73的主体层71是由至少一层且各层材料性能不同的连续纤维增强热塑材料制造而成，面板73的主体层71是采用以性能较高的连续纤维增强热塑片材为外层和以性能较低的连续纤维增强热塑片材为相邻的内层制造而成，或采用性能较高的连续纤维增强热塑片材与性能较低的连续纤维增强热塑片材呈高低交替铺层的设计制造而成。
由热复合工艺制成的蜂窝芯三明治复合板的上、下面板的内层，即与蜂窝芯材的上、下表面相接触的界面层72，可以采用一种熔点较低的热塑树脂通过挤出膜工艺或将采用熔点较低的热塑树脂制成的膜与面板的主体层71相粘接，以此做为面板与蜂窝芯材上、下表面相粘接界面间的热熔粘接层，上述界面层72热塑树脂的熔点低于主体层71热塑树脂的熔点，热塑树脂的合适的厚度范围在0.01～0.5mm。满足本设计所述特征的低熔点热塑树脂材料组合包括，但不限于在此陈述的，如以连续纤维增强的PP为主体层71与POE(乙烯辛烯共聚物)，威达美(埃克森美孚的丙烯辛烯共聚物)，EAA(乙烯丙烯酸酯共聚物)，EMA(乙烯丙烯酸酯马来酸酐三元共聚物)，EVA(乙烯醋酸乙烯酯共聚物)为界面层72组成的面板73；或以连续纤维增强的PA6为主体层71与改性PP为界面层72组成的面板73，其中改性PP为PP-g-MAH马来酸酐接枝物，PP-g-GMA(甲基丙烯酸缩水甘油酯)接枝物，带有极性酸酐或者环氧官能团的单体可以和尼龙形成共价键具有高粘结强度；或以连续纤维增强的PET为主体层71与改性PP为界面层72的面板73。通过热复合工艺预先将低熔点热熔粘接层与的蜂窝芯材的上下表面进行热复合粘接，并按照热复合工艺装备设计完成连续工艺流程的蜂窝芯三明治复合板的生产。依据材料与传热学技术设计的面板的材料设计特点是由外至内的低树脂熔点的热熔粘接层，所对应的熔点温度由高至低，呈阶梯递减的特征，实现以较少的热量满足上、下面板与蜂窝芯材在热复合工艺过程中热熔和热压工序设计要求，减少了加热工序热能传递的惯性，提升了蜂窝芯材在热复合工艺的加热、加压工序过程中沿其六面柱体柱面平行方向的承压力，即热复合工艺热压压合所需的抗压强度，该数据不仅是衡量蜂窝芯三明治复合板热复合工艺技术可靠性的重要指标，也直接影响蜂窝芯三明治复合成品板的抗压强度和抗弯强度的性能。
由热复合工艺制成的蜂窝芯三明治复合板的上、下面板73的各铺层可以由相同材料的连续纤维75制成的连续纤维增强热塑片材，但采用各相邻层的纤维含量有差异化的设计。其特点是由外层至内层的纤维含量由高至低，形成与其所对应层的热传导系数和力学性能也由高至低。按照材料力学原理，蜂窝芯三明治板结构的外层主体层71采用相对高含量连续纤维且具有较高的力学性能的连续纤维增强热塑材料，可以有效提升蜂窝芯三明治复合板的抗弯强度的同时，利用其相对高的热传递效率，以此实现以较少的热量获得上、下面板与蜂窝芯材连接界面的热熔工艺温度。而最内层界面层72采用连续纤维含量较少的连续纤维增强热塑材料，即较高含量的热塑树脂可以改善界面层72与蜂窝芯材69的粘接强度。合适的连续纤维包括，但不限于此陈述的，如碳纤维，玻璃纤维，玄武岩纤维等无机矿物质材料制成的，热传导系数高于所复合的热塑树脂的传热系数，其纤维含有量占连续纤维增强热塑片材的体积百分比范围30～60％。主体层71各层的纤维含量与相对应的热塑树脂的重量比为30～80％，而界面层72的纤维含量与相对应的热塑树脂的重量比为20～40％。采用相同材料的主体层和界面层，但因连续纤维含量呈差异化的设计，形成由主体层71至界面层72，对应的连续纤维含量由高至低的面板73。其中，主体层71为高纤维含量层，而界面层72则为较低纤维含量层。按照产品设计所需的力学性能要求，面板73结构的可以是至少一层连续纤维含量较多的连续纤维增强热塑材料和连续纤维含量较少的连续纤维增强热塑材料的组合。该设计可以实现以较少的热量满足上、下面板73与蜂窝芯材69在热复合工艺过程中热熔和热压工序设计要求，减少了加热工序热能传递的惯性，提升了蜂窝芯材69在热复合工艺的加热、加压工序过程中沿其六面柱体柱面平行方向的承压力，即热复合工艺热压压合所需的抗压强度。同时，力学性能较高的主体层优化了蜂窝芯三明治复合板的力学结构设计。
由热复合工艺制成的蜂窝芯三明治复合板的上、下面板73的各铺层可以由不同材料的连续纤维75制成的连续纤维增强热塑片材。其特点是由外层至内层的纤维含量及复合制成的连续纤维增强热塑片材的性能由高至低，形成与其所对应层的热传导系数和力学性能也由高至低。其材料与铺层结构设计特点是采用高性能连续纤维增强热塑材料，如连续碳纤维增强热塑材料制成的具有更好的传热和力学性能的材料用于面板的外层主体层71，而内层界面层72则选用力学性能性能低于相邻的外层，且较经济的连续纤维增强热塑材料如玻璃纤维增强热塑材料层或者热塑树脂膜层制成，即形成由内至外对应的各层的力学性能由低至高，呈阶梯上升状态。适合的高性能纤维材料包括，但不限于在此陈述的，如碳纤维与玻璃纤维的组合，高强度高模量玻璃纤维与性能较低的玻璃纤维的组合，以及其它适合热塑材料增强的连续纤维按照相互间力学性能差异进行的设计组合。采用高性能连续纤维，如碳纤维增强热塑材料制成具有更好的力学性能，如高模量、高拉伸强度的材料做为面板73的主体层71，热塑性塑料为工程塑料或者特种工程塑料，如PA6,PA66,PET,PC,PPS,PPO,PPSU,PEEK,PEKK等，而界面层72则选用较经济的纤维如玻璃纤维增强热塑材料层，热塑性塑料为通用塑料，如PP,PE,PVC等。连续纤维75和热塑树脂74之间有一层粘结过度层，此层的主要作用为将两种连续纤维增强的热塑性材料粘结到一起形成一个整体，由于经济型的热塑塑料均为聚烯烃材料，所以其与聚烯烃类材料有很好的结合性，高强度高模量的连续纤维增强热塑材料具有极性官能团，如酰胺键，酯键，醚酮键，这类极性官能团与酸酐，环氧键，或者酯键均具有很好的粘结性能，所以粘结过度层为EMA(乙烯丙烯酸马来酸酐共聚物)，乙烯丙烯酸缩水甘油酯共聚物制成的薄膜。采用不同性能材料的连续纤维75，形成由外至内，对应的力学性能呈现由高至低的结构设计的面板。其中，主体层71采用高性能连续碳纤维增强热塑材料，而界面层72则采用较经济的连续纤维增强热塑材料。按照产品设计所需的力学性能要求，面板73结构的可以是至少一层高性能连续碳纤维增强热塑材料和较经济的连续纤维增强热塑材料的组合。该设计特点是利用连续碳纤维增强热塑材料层的碳纤维的优良的传热特性做为面板73的主体层71，可以有效降低面板73与蜂窝芯材上、下表面69a在热复合工艺过程中热熔工序所需的热量和减少加热工序热能传递的惯性，提升了蜂窝芯材69在热复合工艺的加热、加压工序过程中沿其六面柱体柱面平行方向的承压力，即热复合工艺热压压合所需的抗压强度。同时，依据材料力学原理，采用以蜂窝芯材的厚度方向的中间层由内至外层的力学性能呈“连续递增”的铺层结构设计制成的蜂窝芯三明治复合板具有更优化的材料力学特征，其机械性能呈现阶梯增加的特性，实现用较少的材料，更经济的办法制成力学性能更好的蜂窝芯三明治复合板。
实施例2
如图3和图5所示，使用具有两层结构的热塑树脂薄膜制备蜂窝芯三明治复合板，其中热塑树脂薄膜中包括由不同材料制成的支撑层211和粘连层212，粘连层212的熔点低于支撑层211的软化点。支撑层211采用聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，粘结层212采用EMA，EMA由乙烯和丙烯酸甲酯为原料，以氧或过氧化物为引发剂，高压加热聚合而得。支撑层211的软化温度160℃，粘结层212的熔点选择80℃，加热温度控制在100～150℃制备方法包括如下步骤：
S1：将两层热塑树脂薄膜分别同时通过上、下成型模具，并通过加热模压成型工艺或加热真空吸塑成型工艺形成上、下分离的两个半六边形结构，半六边形结构包括间隔分布的半六边形单元部分4和相邻的连接部分5。
S2：采用加热压合或超声波加热焊接工艺将两片由多个相连的半六边形结构的连接部分对齐贴合连接，使其整体形成一块纵向连续、横向为多个相连的六边形柱体结构的芯板，芯板的外侧为粘连层212，内侧为支撑层211。
S3：对已连接成一体的多个相连的六边形柱体结构的芯板进行上、下间隔地切割，形成上、下间隔且部分连接的切口，切割时不将六边形柱体结构的芯板完全切断，而是在切口处保留连接边，其中切割的方式可根据实际需要采用现有技术中已知的方法进行，以实现不同厚度的蜂窝芯材69的生产要求，例如可采用如下方式中的一种进行切割：金属或非金属刀片切割、激光切割、高压水力切割、线切割、电阻丝切割或等离子切割等。
S4：以切口处为折叠位置，以切口处的连接边为折叠转动轴，将带有切口的芯板按照切口方向进行正90度或负90度的旋转对芯板进行折叠，并通过热熔状态的粘连层212形成相邻单元的侧壁2相互贴合连接的蜂窝芯材69，折叠后芯板中相互贴合连接的连接部分5构成连接横向相邻的单元1的连接壁3，纵向相邻的单元间相邻侧壁相互贴合，通过加热使折叠后纵向相邻的单元的相邻侧壁的粘连层212热熔连接，形成蜂窝芯材69，其中加热温度在粘连层212的熔点和支撑层211的软化点之间，从而在有效保持单元几何形状的同时，获得较高的相邻侧壁的贴合强度，提升蜂窝芯材69的抗压强度。
S5：对蜂窝芯材上、下表面69a贴合面板73的界面层72，对面板73的界面层72和蜂窝芯材上、下表面69a加热到达所设定的热熔温度，面板73的界面层72形成热熔连接层与蜂窝芯材上、下表面进行热压复合，再冷却成型制成蜂窝芯三明治复合板。
面板73为单体结构，单体结构为至少一层同种连续纤维增强热塑材料组成的复合层结构，S5包括以下步骤：
S51：采用挤出成形或者热压成形制成热熔连接膜，热熔连接膜厚度是0.01～0.5mm；
S52：在面板73中以至少一层连续纤维增强热塑材料作为主体层71，在面板73的内侧表面为热塑树脂74与所对应的连续纤维75的重量比为40～70％的连续纤维增强热塑材料片材或粘接一层热熔连接膜形成界面层72；
S53：对蜂窝芯材上、下表面69a贴合面板73的界面层72，对面板73的界面层72和蜂窝芯材上、下表面69a加热到达所设定的热熔温度，面板73的界面层72形成热熔连接层与蜂窝芯材上、下表面进行热压复合，再经过冷却成型制成蜂窝芯三明治复合板。
在一个实施方式中，制备单元1的薄膜包括支撑层211和粘连层212，支撑层211和粘连层212由不同材料制成，粘连层212的熔点低于支撑层211的软化点，步骤S2中是采用两片由多个纵向连续，横向为多个相连的半六边形结构形成的芯板外侧为粘连层212，在步骤S4中通过加热使折叠后并排连接的单元1的侧壁2粘连层热熔连接，其中加热温度在粘连层212的熔点和支撑层211的软化点之间。其中主体层71的热塑树脂的熔点高于界面层72的热塑树脂的熔点，界面层72的熔点与支撑层211的熔点相同或相兼容，加热温度在主体层71的熔点和界面层72熔点之间。
在另一个实施方式中，制备单元1的热塑树脂薄膜为单层结构，在蜂窝芯材69中以单层热塑树脂薄膜作为支撑层211，采用热复合工艺分别在支撑层211的两侧热复合一层热塑树脂薄膜作为粘连层212，粘连层212的熔点低于支撑层211的软化点温度；通过加热模压成型工艺或加热真空吸塑成型工艺使热塑树脂薄膜形成纵向连续、横向为多个相连的半六边形结构，所述半六边形结构包括间隔分布的半六边形单元部分4和相邻的连接部分5；采用加热压合或超声波加热焊接工艺，将两片由多个相连的半六边形结构的连接部分5对齐，并通过所述的粘连层212贴合连接，使其整体形成一块纵向连续、横向为多个相连的六边形结构的芯板；以切口处为折叠位置，以切口处的连接边为折叠转动轴，将带有切口的芯板进行折叠，形成并排连接的单元1；加热使折叠后并排连接的单元1的侧壁2上粘连层211热熔连接，其中加热温度在粘连层212的熔点和作为支撑层的热塑树脂薄膜的软化点之间。
在另一个实施方式中，S1还包括通过加热模压成型工艺或真空吸塑工艺使热塑树脂薄膜形成含有加强筋或加强楞6a、6b的半六边形结构，含有加强筋或加强楞6a、6b的半六边形结构包括间隔分布的半六边形单元部分4和相邻的连接部分5、加强筋或加强楞6a、6b，加强筋或加强楞6a、6b分布在半六边形单元部分4上和相邻的连接部分5上。
在另一个实施方式中，预先在面板73的制作过程中热压贴合装饰层70，或者对冷却成型的蜂窝芯三明治复合板的上、下表面二次热压贴合装饰层70，装饰层70是具有外观装饰特征或者防火、防烫的热塑树脂薄膜。
实施例3
图6为本发明蜂窝芯材制作设备的一个具体实施例，其中包括第一输送带装置61、热塑成型装置62、切口装置63、分度对辊装置64和热熔装置65。
其中，第一输送带装置61用于实现从热塑树脂薄膜到制成蜂窝芯材各工序间的连续传送。
热塑成型装置62可以包括上、下成型模具和红外加热设备，两层热塑树脂薄膜分别通过上、下成型模具，加热模压成型工艺或加热真空吸塑成型工艺形成两片上、下分离的半六边形结构，半六边形结构包括间隔分布的半六边形单元部分4和相邻的连接部分5；两片纵向连续，横向为多个相连的半六边形结构进入上、下压合成型模具的啮合处，通过设定的上、下压合成型模具啮合处的间隙形成的对辊压力压合纵向连续，横向为多个相连的半六边形结构的连接部分，形成纵向连续，横向为多个相连的六边形柱体结构的芯板。适合的加工工艺包括但不限于在此所陈述的，还包括加热辊压热成型工艺等热塑成型工艺技术等。
切口装置63对纵向连续，横向为多个相连的半六边形柱体结构压合成一体形成的六边形柱体结构的芯板进行上、下间隔地切割，形成上、下间隔且部分连接的切口，切割时不将芯板完全切断，而是在切口处保留连接边；可选的，切口装置可以为通过金属或非金属刀片切割、激光切割、高压水力切割、线切割、电阻丝切割或等离子切割等方式进行切割的设备。
如图6a所示，分度对辊装置64包括一组带有分度齿的辊子641，可以蜂窝芯材69的厚度为分度基准，对切口处施压，并通过设定分度对辊装置64上由第一输送带装置61的速度与分度轮线速度的差，实现实施切口后的呈水平状的单元折叠旋转约90度，折叠形成连续的前后并排相连接的单元。通过分度对辊的齿及对辊在水平方向和垂直方向中心的设定，实现不同切口间距和不同六边形截面尺寸蜂窝芯的分度折叠要求。
热熔装置65可加热折叠后并排连接的单元，使单元间相邻的侧壁热熔连接，形成蜂窝芯材69，加热温度可控制在侧壁2的粘连层212的熔点和支撑层211的软化点之间，从而在有效保持单元几何形状的同时，获得较高的相邻侧壁的贴合强度，提升蜂窝芯材的抗压强度。
如图6所示，本发明的蜂窝芯材制作设备还可包括用于制备热塑树脂薄膜的挤出装置66，用于挤出形成用作原料的热塑树脂薄膜。
本发明的蜂窝芯材制作设备还可包括第一冷却装置68，第一冷却装置可以为风冷装置，用于冷却压合形成的六边形柱体结构的芯板。
本发明的蜂窝芯材制备设备还可包括压合装置67，用于将成型的两片纵向连续，横向为多个相连的半六边形结构压合形成具有完整单元部分的六边形柱体结构的芯板。
本发明的蜂窝芯材制备设备还可包括带式压合装置，用于与分度对辊装置64共同联动作用对切口、折叠、加热工序后的相邻单元的挤压以实现粘接蜂窝芯材的侧壁，两者联动作用在对蜂窝芯生产线的运行方进行挤压，实现蜂窝芯侧壁的有效粘接。
如图9a所示，蜂窝芯三明治复合板的上、下面板73与蜂窝芯材上、下表面69a热复合时所需的作用力F和反作用力F’是按照图10或图10a，或类似的热复合工艺装备生产制造高性能蜂窝芯三明治复合板的关键工艺设计参数。
图10为本发明由蜂窝芯材制成蜂窝芯三明治复合板的制作设备的一个具体实施例，包括第二输送带装置82，加热装置79，第二冷却装置81，热压复合辊80。
第二输送带装置82用于实现从热塑树脂薄膜到制成蜂窝芯三明治复合板各工序间的连续传送，既耐高温，又防热熔胶粘连。其中，第二输送带装置82可以是双面钢带或双面耐高温铁氟龙带，但不限于在此所陈述的
加热装置79包括上、下接触式热传导加热装置，分别对上、下面板73进行加热，并经由面板73的外层主体层71，且由外至内的热传递路径，以热传导与热对流的混合热传递方式对面板73的界面层72加热至所设定的温度，形成热熔连接层；
一对或多组热压复合辊80，用于对面板73的界面层72和蜂窝芯材上、下表面69a进行热压复合；
第二冷却装置81，第二冷却装置81包括上、下接触式冷却装置，用于对经热压复合辊热压的蜂窝芯三明治复合板冷却成型。
如图10a所示，本发明的蜂窝芯三明治复合板制作设备还可包括等离子发射装置83，采用等离子工艺技术分别对上、下面板73的界面层72以及蜂窝芯材上、下表面69a进行表面极性处理，提升蜂窝芯三明治复合板的上、下面板73的界面层72与蜂窝芯材上、下表面69a相连接界面的表面能，进而增加上、下面板73的界面层72与蜂窝芯材上、下表面69a之间的粘接强度。热复合工艺设备的入口端设置的等离子发射装置83分别对上、下面板73的界面层72和蜂窝心材上、下表面层69a实施等离子处理，可以有效控地制上、下面板73的界面层72和蜂窝心材上、下表面层69a两者相贴合界面达到熔融状态所需的热量的同时，最大限度地保证了蜂窝芯材的抗压强度。提升热塑材料表面极性的工艺技术可以是，但不限于在此所陈述的，包括等离子发射装置，塑料表面处理的电晕装置以及高热值类气体火焰燃烧装置等。适合提升热塑材料相连接界面表面能，实现快速热熔的工艺技术装置可以是，但不限于在此所陈述的，包括天然气喷嘴加热工艺装置，乙炔气体喷嘴加热工艺装置，红外加热工艺装置，以及激光加热工艺装置等。
在本发明的一个具体实施方式中，本发明的制备设备的工作方式为：挤出装置66挤出形成两块具有两层结构的热塑树脂薄膜，热塑树脂薄膜的两层结构依次为粘连层212、支撑层211，其中粘连层212的熔点小于支撑层211的软化点。两块热塑树脂薄膜进入热塑成型装置66，分别同时通过上、下压合成型模具，并通过加热模压成型工艺或加热真空吸塑工艺的方式热成型形成上、下分离的两片纵向连续，横向为多个相连的半六边形结构，半六边形结构包括间隔分布的半六边形单元部分和相邻的连接部分。两片纵向连续，横向为多个相连的半六边形结构进入上、下压合成型模具的啮合处，通过设定的上、下压合成型模具啮合处的间隙形成的对辊压力压合两片纵向连续，横向为多个相连的半六边形结构的连接部分，形成六边形柱体结构的芯板。六边形柱体结构的芯板经第一冷却装置68降温后传输到切口装置63进行切割，切口装置63对片纵向连续，横向为多个相连的半六边形柱体结构的芯板进行上、下间隔地切割，形成上、下间隔且部分连接的切口，切割时不将芯板完全切断，而是在切口处保留连接边。切割完成后芯板被第一输送带装置61传送到分度对辊装置64，分度对辊装置64中带分度齿的辊子641对切口处施压，以切口处为折叠位置，以切口处的连接边为折叠转动轴，将带有切口的芯板按照切口方向进行正90度或负90度的旋转对芯板进行折叠，折叠形成连续的前后并排相连接的单元，随后由第一输送带装置61传送到热熔装置65，热熔装置65可加热折叠后并排连接的单元，加热温度控制在粘连层212熔点和支撑层211软化点之间，使单元间相邻的侧壁2热熔连接，形成蜂窝芯材69。成卷状的面板73a不断输送面板73，和蜂窝芯材69同步随着进入热复合工艺装备，通过等离子发射装置83分别对上、下面板73的界面层72以及蜂窝芯材上、下表面69a进行表面极性处理，加热装置79分别对上、下面板73进行加热，并经由面板73的外层主体层71，且由外至内的热传递路径，以热传导与热对流的混合热传递方式对蜂窝芯材上、下表面69a和面板73的界面层的内侧层72a加热至所设定的温度，即刻进入到热压工序，即第二输送带装置82输送过来再通过一组热压复合辊80对上、下面板73的界面层的内侧层72a与蜂窝芯材上、下表面69a进行热压复合，随后被第二输送带装置82输送至第二冷却装置81，经过冷缺工序后，完成连续工艺流程的蜂窝芯三明治复合板的生产。预先在面板73的制作过程中热压贴合装饰层70，或者对冷却成型的蜂窝芯三明治复合板的上、下表面二次热压贴合装饰层70形成更加美观的蜂窝芯三明治复合板。
以上详细描述了本发明的具体实施例，应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
Claims (20)
1.一种蜂窝芯三明治复合板，包括多个排列成行的单元构成的蜂窝芯材，所述单元是由侧壁围绕形成的六边形柱体，侧壁包括支撑层和粘连层，支撑层和粘连层由不同材料制成，粘连层的熔点低于支撑层的软化点，其中横向相邻的所述单元间通过横向设置的连接壁连接，纵向相邻的所述单元的相邻侧壁通过粘连层相互粘接或贴合；
其特征在于，所述蜂窝芯材的上、下表面分别设置有面板，所述面板包括主体层和界面层，所述界面层为分别与蜂窝芯材的上、下表面相连接的层，所述主体层设置在界面层上，所述主体层采用连续纤维增强热塑材料制造而成，所述界面层采用连续纤维增强热塑材料或热塑树脂膜制造而成。
2.如权利要求1所述的蜂窝芯三明治复合板，其特征在于，所述面板的主体层的热塑树脂熔点高于所述面板的界面层的热塑树脂熔点，所述面板的界面层的熔点与所述单元的支撑层的熔点相同或相兼容。
3.如权利要求1所述的蜂窝芯三明治复合板，其特征在于，所述单元的侧壁为三层结构，其中支撑层的两侧各有一层粘连层。
4.如权利要求1所述的蜂窝芯三明治复合板，其特征在于，所述单元的六个侧壁和所述连接壁上分别设有与其素线相平行的至少一个加强筋或加强楞。
5.如权利要求4所述的蜂窝芯三明治复合板，其特征在于，在所述单元的相邻或相对应的侧壁和所述连接壁上交错或对齐设有所述加强筋或加强楞。
6.如权利要求1所述的蜂窝芯三明治复合板，其特征在于，所述面板的界面层采用热塑树脂膜制造而成，膜层的厚度是0.01～0.5mm。
7.如权利要求1所述的蜂窝芯三明治复合板，其特征在于，所述面板的主体层与界面层由相同材料制造而成，所述面板的主体层至所述面板的界面层的纤维含量由高至低；
其中，组成主体层各层的纤维含量与相对应的热塑树脂的重量比为30～80％，组成界面层各层的纤维含量与相对应的热塑树脂的重量比为20～40％。
8.如权利要求1所述的蜂窝芯三明治复合板，其特征在于，所述面板的主体层与界面层由不同材料制造而成，所述面板的主体层采用高性能连续纤维增强热塑材料制造而成，所述面板的界面层采用力学性能低于主体层的连续纤维增强热塑材料或热塑树脂膜制造而成。
9.如权利要求1所述的蜂窝芯三明治复合板，其特征在于，所述面板的主体层是由至少一层且各层材料性能不同的连续纤维增强热塑材料制造而成，所述面板的主体层是采用以性能较高的连续纤维增强热塑片材为外层和以性能较低的连续纤维增强热塑片材为相邻的内层制造而成，或采用性能较高的连续纤维增强热塑片材与性能较低的连续纤维增强热塑片材呈高低交替铺层的设计制造而成。
10.如权利要求1所述的蜂窝芯三明治复合板，其特征在于，所述面板还包括装饰层，所述装饰层与所述界面层相对设置在所述主体层的两侧，所述装饰层是具有外观装饰特征的热塑树脂薄膜。
11.一种蜂窝芯三明治复合板的制备方法，该制备方法用于制造如权利要求1-10任意一项所述的蜂窝芯三明治复合板，其特征在于，包括以下步骤：
S1：通过加热模压成型工艺或加热真空吸塑成型工艺使热塑树脂薄膜形成纵向连续、横向为多个相连的半六边形结构，所述半六边形结构包括间隔分布的半六边形单元部分和相邻的连接部分；
S2：采用加热压合或超声波加热焊接工艺，将两片由多个相连的半六边形结构的连接部分对齐贴合连接，使其整体形成一块纵向连续、横向为多个相连的六边形柱体结构的芯板；
S3：对已连接成一体的多个相连的六边形柱体结构的芯板进行上、下间隔地切割，形成上、下间隔且部分连接的切口，切割时不将六边形柱体结构的芯板完全切断，而是在切口处保留连接边；
S4：以切口处为折叠位置，以切口处的连接边为折叠转动轴，将带有切口的芯板按照切口方向进行正90度或负90度的旋转对芯板进行折叠，并通过加热使热熔状态的粘连层形成相邻单元的侧壁相互贴合连接的蜂窝芯材；
S5：对蜂窝芯材的上、下表面贴合面板，使面板的界面层和蜂窝芯材上、下表面加热到达所设定的热熔温度，面板的界面层形成热熔连接层与蜂窝芯材的上、下表面进行热压复合，再经过冷却成型制成蜂窝芯三明治复合板。
12.如权利要求11所述的蜂窝芯三明治复合板的制备方法，其特征在于，制备所述单元的热塑树脂薄膜包括支撑层和粘连层，支撑层和粘连层由不同材料制成，粘连层的熔点低于支撑层的软化点，步骤S2中是采用两片由多个纵向连续，横向为多个相连的半六边形结构形成的芯板外侧为粘连层，在步骤S4中通过加热使折叠后并排连接的单元的侧壁粘连层热熔连接，其中加热温度在粘连层的熔点和支撑层的软化点之间。
13.如权利要求11所述的蜂窝芯三明治复合板的制备方法，其特征在于，制备所述单元的热塑树脂薄膜为单层结构，在步骤S1中以单层热塑树脂薄膜作为支撑层，采用热复合工艺分别在所述支撑层的两侧各热复合一层热塑树脂薄膜作为粘连层，粘连层的熔点低于支撑层的软化点；在步骤S4中加热使折叠后并排连接的单元的侧壁上粘连层热熔连接，其中加热温度在粘连层的熔点和作为支撑层的热塑树脂薄膜的软化点之间。
14.如权利要求11所述的蜂窝芯三明治复合板的制备方法，其特征在于，所述面板为单体结构，所述S5包括以下步骤：
S51：采用挤出成形或者热压成形制成热熔连接膜，所述热熔连接膜厚度是0.01～0.5mm；
S52：在所述面板中以至少一层的连续纤维增强热塑材料作为主体层，在所述面板的内侧表面粘接一层热熔连接膜形成界面层；
S53：对所述蜂窝芯材上、下表面贴合面与所述面板的界面层加热至所需的熔点温度，并对所述面板的界面层和所述蜂窝芯材上、下表面热压复合，再经过冷却成型制成蜂窝芯三明治复合板。
15.如权利要求11所述的蜂窝芯三明治复合板的制备方法，其特征在于，所述S1还包括通过加热模压成型工艺或加热真空吸塑成型工艺使热塑树脂薄膜形成含有加强筋或加强楞的半六边形结构，所述含有加强筋或加强楞的半六边形结构包括间隔分布的半六边形单元部分和相邻的连接部分，所述加强筋或加强楞结构分布在所述半六边形单元部分和相邻的连接部分上。
16.如权利要求11所述的蜂窝芯三明治复合板的制备方法，其特征在于，该制备方法还包括:
S6:预先在所述面板的制备过程中热压贴合装饰层，或对冷却成型的蜂窝芯三明治复合板的上、下表面二次热压贴合装饰层，装饰层是具有外观装饰特征的热塑树脂薄膜。
17.一种实现所述权利要求11-16任意一项制备方法的蜂窝芯三明治复合板的设备，包括：
一用于实现从热塑树脂薄膜到制成蜂窝芯材各工序间的连续传送第一输送带装置；
一用于对热塑树脂薄膜热塑成型的热塑成型装置，所述热塑成型装置包括上、下成型模具，两层热塑树脂薄膜分别通过上、下成型模具，经过加热模压成型工艺或加热真空吸塑成型工艺形成两片纵向连续，横向为多个相连的半六边形结构，所述半六边形结构包括间隔分布的半六边形单元部分和相邻的连接部分；两片纵向连续，横向为多个相连的半六边形结构进入上、下压合成型模具的啮合处，通过设定的上、下压合成型模具啮合处的间隙形成的对辊压力压合两个半六边形结构的连接部分，形成纵向连续，横向为多个相连的六边形柱体结构的芯板；
一用于冷却压合形成的六边形柱体结构的芯板的第一冷却装置；
一用于对纵向连续，横向为多个相连半六边形结构压合形成的六边形柱体结构的芯板进行切割的切口装置，所述切口装置对两片纵向连续，横向为多个相连的半六边形结构压合成一体形成的芯板进行上、下间隔地切割，形成上、下间隔且部分连接的切口；
一用于对经过所述切口装置切割的芯板进行折叠的分度对辊装置，所述分度对辊装置将带有切口的芯板进行折叠，形成连续的前后并排相连接的单元，并提供侧壁连接时所需的推挤压力；
一用于对所述分度对辊装置折叠的芯板进行加热熔化的热熔装置，所述热熔装置加热折叠后并排连接的单元，使单元间相邻的侧壁热熔连接；
其特征在于，该设备还包括：
一用于实现从蜂窝芯材到制成蜂窝芯三明治复合板各工序间的连续传送第二输送带装置；
一用于对蜂窝芯材的上、下表面和面板加热的加热装置，所述加热装置包括上、下接触式热传导加热装置，对所述蜂窝芯材的上、下表面和所述面板的界面层加热至所设定的温度；
至少一组用于对所述蜂窝芯材的上、下表面和所述面板的界面层进行热压压合形成蜂窝芯三明治复合板的热压复合辊；
一用于冷却经所述热压复合辊热压复合的蜂窝芯三明治复合板的第二冷却装置，所述第二冷却装置包括上、下接触式冷却装置。
18.如权利要求17所述的制备蜂窝芯三明治复合板的设备，其特征在于，所述分度对辊装置包括一组带有分度齿的辊子。
19.如权利要求17所述的制备蜂窝芯三明治复合板的设备，其特征在于，该设备还包括一用于与所述分度对辊装置共同联动作用对切口、折叠、加热工序后的相邻单元的挤压以实现粘接蜂窝芯材侧壁的带式压合装置。
20.如权利要求17所述的制备蜂窝芯三明治复合板的设备，其特征在于，该设备还包括一用于对所述蜂窝芯材上、下表面和所述面板内侧表面极性处理的等离子发射装置。
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