CN115157629A - 纤维增强复合材料芯材的生产方法和生产设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种纤维增强复合材料芯材的生产方法和生产设备，生产方法包括：分段切割沿流水线输出方向挤出成型的条状蜂窝型材并沿流水线输出方向持续输出多个蜂窝单元体，蜂窝单元体的切割横截面形成有多个轴向贯通的蜂窝孔和围绕蜂窝孔的周向封闭的蜂窝孔周壁，蜂窝孔的轴向方向均沿流水线输出方向布置；沿垂直于流水线输出方向的流水线宽度方向翻转各个蜂窝单元体，翻转后的各个蜂窝单元体的切割横截面均位于同一平面上；沿流水线输出方向将各个蜂窝单元体拼接成蜂窝芯材。本发明的纤维增强复合材料芯材的生产方法和生产设备能够高效率、低成本、大批量生产出结构强度要求高的纤维增强复合材料芯材。

Description

纤维增强复合材料芯材的生产方法和生产设备
技术领域
本发明涉及材料成型技术领域，具体地，涉及一种纤维增强复合材料芯材的生产方法和生产设备。
背景技术
市面上的热塑性芯材主要有两种，一种是圆管蜂窝芯结构，另一种是半封闭折叠蜂窝结构。前一种将挤出较厚壁厚的单根圆管吹塑形成壁厚小的薄管，再将多根薄管叠加成坨后放入烘箱中，而后加热粘接形成蜂窝体结构。后一种对持续输出的平面片材通过吸塑等工艺进行塑性形变后形成半蜂窝结构，然后沿设定方向相互折叠成蜂窝体结构。前一种的工艺简单，但生产不连续，烘箱存在升温降温过程，生产效率低成本高。后一种虽然工艺生产连续，但物料浪费较多。
此外，二者的生产工艺中存在吹塑或吸塑过程，导致制件壁厚较薄，无法填充结构填料或功能填料，或者填充填料后容易在后续工艺过程中产生填料破壁，从而导致现有的热塑性芯材在增强结构强度及功能需求多样化方面存在瓶颈。现有生产方式难以在兼顾加工工艺、加工效率和加工成本等情况下，批量化生产出符合需求轻质、重载、多功能的热塑性芯材，以满足需求量和结构强度要求越来越苛刻的各个应用领域。
发明内容
本发明的目的是提供一种新型的纤维增强复合材料芯材的生产方法和生产设备，该纤维增强复合材料芯材的生产方法和生产设备能够高效率、低成本、大批量生产出结构强度要求高的纤维增强复合材料芯材。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种纤维增强复合材料芯材的生产方法，包括：
分段切割沿流水线输出方向挤出成型的条状蜂窝型材并沿流水线输出方向持续输出多个蜂窝单元体，蜂窝单元体的切割横截面形成有多个轴向贯通的蜂窝孔和围绕蜂窝孔的周向封闭的蜂窝孔周壁，蜂窝孔的轴向方向均沿流水线输出方向布置；
沿垂直于流水线输出方向的流水线宽度方向翻转各个蜂窝单元体，翻转后的各个蜂窝单元体的切割横截面均位于同一平面上；
沿流水线输出方向将各个蜂窝单元体拼接成蜂窝芯材。
在一些实施例中，分段切割沿流水线输出方向挤出成型的条状蜂窝型材并沿流水线输出方向持续输出多个蜂窝单元体可包括：
沿流水线输出方向持续挤出条状蜂窝型材；
通过真空负压的形式对条状蜂窝型材进行冷却定型；
沿垂直于流水线输出方向的流水线宽度方向切割条状蜂窝型材并沿流水线输出方向持续输出等轴长的多个蜂窝单元体。
在一些实施例中，在沿垂直于流水线输出方向的方向切割条状蜂窝型材之前，对条状蜂窝型材的外周壁的拼接表面涂覆胶接层。
在一些实施例中，胶接层可通过模内热复合一体形成在条状蜂窝型材的外周壁的拼接表面上；或者，胶接层可通过胶枪涂覆在冷却定型后的条状蜂窝型材的外周壁的拼接表面上。
在一些实施例中，翻转后的各个蜂窝单元体的轴向方向与水平面之间的夹角可大于等于45°且小于等于135°。
在一些实施例中，沿流水线输出方向将各个蜂窝单元体拼接成蜂窝芯材包括：
使得任意相邻的蜂窝单元体之间的拼接表面熔融粘接以连接成蜂窝芯材。
在一些实施例中，蜂窝单元体之间的熔融粘接方式为热熔拼接、超声拼接或红外拼接。
在一些实施例中，蜂窝孔周壁的厚度可不小于0.1mm。
在一些实施例中，条状蜂窝型材可在竖直方向上的蜂窝孔周壁不多于8层。
根据本发明的另一个方面，提供了一种纤维增强复合材料芯材的生产设备，包括：
材料成型设备，材料成型设备的成型挤出口呈蜂窝状并用于沿流水线输出方向持续输出条状蜂窝型材；
冷却定型装置，用于对条状蜂窝型材通过真空负压的形式进行冷却定型；
裁切组件，沿垂直于流水线输出方向的方向切割条状蜂窝型材以形成等轴长的多个蜂窝单元体；
导向定位组件，用于沿垂直于流水线输出方向的流水线宽度方向翻转各个蜂窝单元体；和
熔融粘接组件，用于沿流水线输出方向将各个蜂窝单元体拼接成蜂窝芯材。
在一些实施例中，生产设备可包括：
涂胶装置，设置在裁切组件的上游端并用于对条状蜂窝型材的外周壁的拼接表面涂覆胶接层。
在一些实施例中，涂胶装置可设置在材料成型设备中；或者，涂胶装置设置在冷却定型装置和裁切组件之间。
在一些实施例中，导向定位组件可为旋转机械手、平面连杆机构或导向辊，和/或，熔融粘接组件可为烘烤组件、超声焊接组件或红外焊接组件。
在一些实施例中，冷却定型装置可包括：
真空负压部件，用于固定条状蜂窝型材的外周壁；和
冷却部件，用于对条状蜂窝型材进行冷却。
在本发明的纤维增强复合材料芯材的生产方法中，通过挤出成型可沿流水线输出方向持续输出壁厚较大的条状蜂窝型材，中间无吸塑或吹塑等工艺，不仅生产连续性较好，还可实现增强材料的填充，结构强度高。并且，通过对条状蜂窝型材裁切可形成多个蜂窝单元体，将多个蜂窝单元体翻转后即可拼接成蜂窝芯材，在流水线上一体生产出蜂窝芯材，生产效率高。此外，通过挤出成型直接挤出具有蜂窝状的条状蜂窝型材，不仅大大节省了胶水的使用量，还进一步增强了蜂窝单元体的整体强度和生产效率。
本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为根据本发明的具体实施例的纤维增强复合材料芯材的生产方法的流程示意图；
图2为应用于图1所示的生产方法的生产设备的结构示意图；
图3展示了根据本发明的一种实施例的蜂窝单元体的立体结构，其中的轴向贯通孔为正六边形蜂窝孔；
图4为图3的主视图，其中，蜂窝单元体的外周壁的拼接表面涂覆有胶接层；
图5为图4的局部放大示意图。
附图标记说明
100 条状蜂窝型材 101 蜂窝单元体
1011 蜂窝孔 1012 蜂窝孔周壁
1013 胶接层 102 蜂窝芯材
200 材料成型设备 300 冷却定型装置
400 裁切组件 500 导向定位组件
600 熔融粘接组件 X 流水线输出方向
W 流水线宽度方向
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施例进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
下面参考附图描述根据本发明的纤维增强复合材料芯材的生产方法和生产设备。
参见图1和图2，本申请的纤维增强复合材料芯材的生产方法，包括：
分段切割沿流水线输出方向X挤出成型的条状蜂窝型材100并沿流水线输出方向X持续输出多个蜂窝单元体101，蜂窝单元体101的切割横截面形成有多个轴向贯通的蜂窝孔1011和围绕蜂窝孔1011的周向封闭的蜂窝孔周壁1012，蜂窝孔1011的轴向方向L均沿流水线输出方向X布置；
沿垂直于流水线输出方向X的流水线宽度方向W翻转各个蜂窝单元体101，翻转后的各个蜂窝单元体101的轴向方向L平行；
沿流水线输出方向X将各个蜂窝单元体101拼接成蜂窝芯材。
在本发明的纤维增强复合材料芯材的生产方法中，通过挤出成型可沿流水线输出方向持续输出壁厚较大的条状蜂窝型材100，中间无吸塑或吹塑等工艺，不仅生产连续性较好，还可实现增强材料的填充，结构强度高。并且，通过对条状蜂窝型材100裁切可形成多个蜂窝单元体101，将多个蜂窝单元体101翻转后即可拼接成蜂窝芯材102，在流水线上一体生产出蜂窝芯材102，生产效率高。此外，通过挤出成型直接挤出具有蜂窝状的条状蜂窝型材100，不仅大大节省了胶水的使用量，还进一步增强了蜂窝芯材102的整体强度和生产效率。
本实施例的生产方法可概略包括输出步骤S1、分割步骤S4、翻转步骤S5和拼接步骤S6。
在输出步骤S1中，条状蜂窝型材100通过挤出成型的方式沿流水线输出方向X持续挤出，条状蜂窝型材100的挤出横截面呈蜂窝状。相较于现有的两种蜂窝芯材的制备方法，本申请采用挤出成型的方式制备蜂窝芯材102，蜂窝形结构可设置各种不同的形状，也更适于添加纤维增强材料来增强蜂窝芯材102的结构强度，且能有效降低生产成本和无物料浪费问题。如图2和图3所示，条状蜂窝型材100的挤出横截面的蜂窝孔的形状为正六边形，本申请不限于此，条状蜂窝型材100的挤出横截面的蜂窝孔的形状还可为棱形孔、腰型孔、其他不规则形状孔或组合形状孔等。
其中，条状蜂窝型材100的蜂窝孔周壁1012的厚度不小于0.1mm，由于本申请的生产方法无吹塑或吸塑环节，从而无壁厚方面的工艺限制，例如可通过调整成型机出口的形状来实现加厚壁厚。在能保证足够的壁厚厚度时，在蜂窝孔周壁1012中可添加的填充材料种类更多，且蜂窝孔周壁1012在加工过程中不容易产生破壁，大大提高了生产效率和拓展了产品的多样化生产范围。此外，可将任意形状的蜂窝孔1011的外接圆的直径优选设置为不小于1mm；和/或，可将任意形状的蜂窝孔1011的孔轴长与该蜂窝孔1011的外接圆的直径之比优选设置为不大于200，以使得芯材获得更佳的重载轻质效果。
在本发明中，条状蜂窝型材100的材质采用纤维增强复合材料，而非铝、铁等金属成型材料，以实现自身轻量化。作为示例，纤维增强复合材料中的纤维可以为有机纤维、无机纤维、金属纤维、高分子纤维、植物纤维中的一种或多种。纤维增强复合材料中的纤维可以为玻璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维、钢丝纤维、聚丙烯纤维、聚酯纤维、超高分子量聚乙烯纤维、聚酰亚胺纤维和麻纤维中的一种或者其中多种的组合物。纤维增强复合材料中的热塑性聚合物可以为聚丙烯、聚乙烯、聚酰胺、热塑性聚酯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚苯醚、热塑性弹性体、多元共聚热塑性塑料、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯硫醚、聚醚醚酮和聚酰亚胺中的一种或其中多种的共混物。
此外，挤出成型的条状蜂窝型材100还可以填充功能填充材料，诸如阻燃材料和/或隔音材料，以实现阻燃、隔音等功能。这种带有填充材料的可实现较大壁厚的芯材，可很好地应用于对轻质高强要求较高的各个领域中，例如载重越来越大的各种运载车辆中，尤其是重载电力运煤火车，或续航能力不足而需减轻车体的电动物流车等。或者，本申请的生产方法生产的纤维增强复合材料芯材作可为顶棚密闭材料，采用金属或非金属材料作为骨架，两者组合在一起成为轻质柔性车辆用顶棚。纤维增强树脂基复合材料具备轻质、高强度、低模量特性，可有效解决现有帆布柔性顶棚的不耐机械损坏问题。
可选地，基于条状蜂窝型材100的蜂窝孔周壁1012的支撑强度和自重的考虑，条状蜂窝型材100在竖直方向上的蜂窝孔周壁1012不多于8层，条状蜂窝型材100在竖直方向上排列的蜂窝孔101不多于7个。条状蜂窝型材100在竖直方向上的蜂窝孔周壁的层数越多，生产效率越高、越节省的胶水用量，蜂窝芯材102的整体强度也更好。但条状蜂窝型材100在竖直方向上的蜂窝孔周壁的层数越多，自重越大，越容易在重力作用下变形，加工制造难度增大，故条状蜂窝型材100在竖直方向上的蜂窝孔周壁不多于8层。如图2所示，条状蜂窝型材100在竖直方向上排列的蜂窝孔101有三个或四个，相应地，条状蜂窝型材100在竖直方向上的蜂窝孔周壁1012有四层或五层。
在分割步骤S4中，沿垂直于流水线输出方向X的方向切割条状蜂窝型材100以沿流水线输出方向X持续输出等轴长的多个蜂窝单元体101。如图2中的生产设备所示，沿垂直于流水线输出方向X的竖直方向切割条状蜂窝型材100，当然，本申请不限于此，还可沿垂直于流水线输出方向X的流水线宽度方向W切割条状蜂窝型材100。其中，本申请的具体实施例的蜂窝单元体101的切割横截面形成有多个轴向贯通的蜂窝孔1011和围绕蜂窝孔1011的周向封闭的蜂窝孔周壁1012，各个蜂窝孔1011的轴向方向L相同。
由于切割后的蜂窝单元体101与条状蜂窝型材100的轴向方向L相同，均沿流水线输出方向X布置。为了对切割后的蜂窝单元体101进行拼接，需要对切割后的蜂窝单元体101进行翻转。在翻转步骤S5中，沿垂直于流水线输出方向X的流水线宽度方向W翻转各个蜂窝单元体101以使得翻转后的各个蜂窝单元体101的切割横截面均位于同一平面上，如此，可沿流水线输出方向X对各个蜂窝单元体101进行拼接。其中，各个蜂窝单元体101围绕流水线宽度方向W进行翻转，翻转后的各个蜂窝单元体101的轴向方向L与水平面之间的夹角可大于等于45°且小于等于135°，当翻转后的各个蜂窝单元体101的轴向方向L与水平面之间的夹角小于等于45°或大于等于135°时，蜂窝单元体101由于自身重力而在皮带面上发生滑移，或者，后续拼接成蜂窝芯材102后还可能由于自身重力而发生变形。可选地，翻转后的各个蜂窝单元体101的轴向方向L与水平面之间的夹角可尽量接近90°设置，如此，可避免由蜂窝单元体101的自身重力带来的各种问题，保证后续拼接步骤的精度。
如图2所示，翻转后的各个蜂窝单元体101沿流水线输出方向X依次布置在皮带机上，各个蜂窝单元体101的切割横截面放置在皮带机的带面上，即翻转后的各个蜂窝单元体101的轴向方向L均垂直于皮带机的带面。可选的，皮带机的带面可设置为与水平面平行，如此，翻转后的各个蜂窝单元体101的轴向方向L与水平面之间的夹角为90°。当然，本申请不限于此，皮带机的带面也可为倾斜与水平面设置。
在拼接步骤S6中，沿流水线输出方向X将各个蜂窝单元体101拼接成蜂窝芯材102，需要沿流水线输出方向X对依次布置在皮带机上的各个蜂窝单元体101进行收拢以使得相邻两个蜂窝单元体101的蜂窝孔周壁1012接触，从而对蜂窝孔周壁1012的接触部进行拼接。任意相邻的蜂窝单元体101之间的拼接表面可通过熔融粘接的形式以连接成蜂窝芯材102。熔融粘接的形式可选择热熔拼接、超声拼接或红外拼接等，此外也可采用替代的机械连接等等。如图2所示，条状蜂窝型材100的挤出横截面的蜂窝孔的形状为正六边形，相邻两个蜂窝单元体101的拼接表面为面接触，如此，可使得拼接部的强度更好。
可选地，通常从材料成型设备1挤出的条状蜂窝型材100是软化的，不利于后续快速连续加工。有利地，需要对条状蜂窝型材100进行冷却定型，以便于后续的切割、打胶、翻转等作业。为此，在输出步骤S1和分割步骤S4之间还需增加冷却定型步骤S2。在冷却定型步骤S2中，通过真空负压的形式对条状蜂窝型材100进行冷却定型，可对条状蜂窝型材100的外部形状进行冷却固化，保证了条状蜂窝型材100的外部周壁的直线度，进而能保证蜂窝芯材102的拼接强度。
可选地，为了对蜂窝单元体101进行拼接，本申请的生产方法还包括涂胶步骤S3。为了便于涂胶操作，涂胶步骤S3应设置在分割步骤S4之前，即在沿垂直于流水线输出方向X的方向切割条状蜂窝型材100之前，对条状蜂窝型材100的外周壁的拼接表面涂覆胶接层1013。
在一些实施例中，涂胶步骤S3可设置在冷却定型步骤S2和分割步骤S4之间。即在对条状蜂窝型材100进行冷却定型之后且在沿垂直于流水线输出方向X的方向切割条状蜂窝型材100之前，对条状蜂窝型材100的外周壁的拼接表面涂覆胶接层1013。此时，胶接层1013通过胶枪涂覆在冷却定型后的条状蜂窝型材100的外周壁的拼接表面上。
或者，在另一些实施中，涂胶步骤S3可设置在输出步骤S1中，即涂胶设备可设置在材料成型设备200中，此时胶接层1013可通过模内热复合一体形成在条状蜂窝型材100的外周壁的拼接表面上。
如图1所示的纤维增强复合材料芯材的生产方法的流程示意图，该生产方法保障了纤维增强复合材料芯材的生产连续性，可自动化流水线生产，通过流水线上游端连续输出的条状蜂窝型材100加工出从流水线下游端持续输出的蜂窝芯材102，相较于需要人工参与或中断的间断式生产方式，生产效率获得极大提高，从而具备通用性大规模生产、大幅降低成品成本的基础大。其中，通过挤出成型方式持续输出条状蜂窝型材100，无吸塑或吹塑等环节，从而片材可具有较大的壁厚，可填充较多增强材料，使得蜂窝芯材102也可具有较大的壁厚，强度高，而且无任何材料浪费，实现了节约型生产。
相应地，本申请还提供了一种新型的可填充、低成本、节约型纤维增强复合材料芯材的生产设备。该纤维增强复合材料芯材的生产设备包括：
材料成型设备200，材料成型设备200的成型挤出口呈蜂窝状并用于沿流水线输出方向X持续挤出条状蜂窝型材100；
冷却定型装置300，用于对条状蜂窝型材100通过真空负压的形式进行冷却定型；
裁切组件400，用于沿垂直于流水线输出方向X的方向切割条状蜂窝型材100以形成等轴长的多个蜂窝单元体101；
导向定位组件500，用于沿垂直于流水线输出方向X的流水线宽度方向W翻转各个蜂窝单元体101；和
熔融粘接组件600，用于沿流水线输出方向X将各个蜂窝单元体101拼接成蜂窝芯材102。
其中，导向定位组件500可以为旋转机械手、平面连杆机构或导向辊等。熔融粘接组件600可以为烘烤组件、超声焊接组件或红外焊接组件等。冷却定型装置300包括真空负压部件和冷却部件，真空负压部件用于固定条状蜂窝型材100的外周壁，冷却部件用于对条状蜂窝型材100进行冷却。
可选地，生产设备还可包括皮带运输机，如图2所示，皮带运输机设置在导向定位组件500下游，翻转后的蜂窝单元体101立于输送带表面上并输送至熔融粘接组件600中进行粘接。其中，在熔融粘接前，需要沿流水线输出方向X对依次布置在皮带运输机上的各个蜂窝单元体101进行收拢以使得相邻两个蜂窝单元体101的蜂窝孔周壁1012接触，从而能在熔融粘接时对蜂窝孔周壁1012的接触部进行熔融粘接，收拢设备例如可采用机械手等。
此外，生产设备还可包括涂胶装置(图中未示出)，涂胶装置设置在裁切组件400的上游端并用于对条状蜂窝型材100的外周壁的拼接表面涂覆胶接层。其中，涂胶装置可设置在材料成型设备200中；或者，涂胶装置设置在冷却定型装置300和裁切组件400之间。如图4和图5所示，涂胶装置可仅将胶接层1013涂覆在需要拼接接触的部位以节省胶水用量。
如图2所示，材料成型设备200、冷却定型装置300、裁切组件400、导向定位组件500和熔融粘接组件600可沿流水线输出方向X依次布置，以适于流水线持续生产。
综上可见，本发明提供了一种可连续挤出且拼接成型的纤维增强复合材料芯材的生产方法和生产设备，解决了传统蜂窝芯材的制造成本高、物料浪费、不可添加功能填料及增强填料的问题，实现了蜂窝芯可填充、低成本等优点以及节约型的生产制造，有效拓展了纤维增强复合材料的应用领域。其中，本发明的纤维增强复合材料芯材由连续挤出具有蜂窝形状的条状蜂窝型材100，通过导向定位组件500完成蜂窝单元体101的取向，经过热烘完成产品粘结，从而形成蜂窝芯材102。该工艺为连续生产，也可实现功能填料及增强填料的填充，解决了现有的圆管蜂窝及半封闭折叠蜂窝无法满足的功能需求领域及结构强度需求苛刻的领域。本发明的生产方法和设备能够高效率、低成本、大批量生产出适于对结构强度要求苛刻、功能要求多样化的应用领域的纤维增强复合材料芯材。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (14)

1.纤维增强复合材料芯材的生产方法，包括：
分段切割沿流水线输出方向(X)挤出成型的条状蜂窝型材(100)并沿流水线输出方向(X)持续输出多个蜂窝单元体(101)，所述蜂窝单元体(101)的切割横截面形成有多个轴向贯通的蜂窝孔(1011)和围绕所述蜂窝孔(1011)的周向封闭的蜂窝孔周壁(1012)，所述蜂窝孔(1011)的轴向方向(L)均沿所述流水线输出方向(X)布置；
沿垂直于所述流水线输出方向(X)的流水线宽度方向(W)翻转各个所述蜂窝单元体(101)，翻转后的各个所述蜂窝单元体(101)的切割横截面均位于同一平面上；
沿所述流水线输出方向(X)将各个所述蜂窝单元体(101)拼接成蜂窝芯材(102)。
2.根据权利要求1所述的纤维增强复合材料芯材的生产方法，其中，分段切割沿流水线输出方向(X)挤出成型的条状蜂窝型材(100)并沿流水线输出方向(X)持续输出多个蜂窝单元体(101)包括：
沿所述流水线输出方向(X)持续挤出条状蜂窝型材(100)；
通过真空负压的形式对所述条状蜂窝型材(100)进行冷却定型；
沿垂直于所述流水线输出方向(X)的流水线宽度方向(W)切割所述条状蜂窝型材(100)并沿流水线输出方向(X)持续输出等轴长的多个所述蜂窝单元体(101)。
3.根据权利要求2所述的纤维增强复合材料芯材的生产方法，其中，在沿垂直于所述流水线输出方向(X)的方向切割所述条状蜂窝型材(100)之前，对所述条状蜂窝型材(100)的外周壁的拼接表面涂覆胶接层(1013)。
4.根据权利要求3所述的纤维增强复合材料芯材的生产方法，其中，所述胶接层(1013)通过模内热复合一体形成在所述条状蜂窝型材(100)的外周壁的拼接表面上；或者，所述胶接层(1013)通过胶枪涂覆在冷却定型后的所述条状蜂窝型材(100)的外周壁的拼接表面上。
5.根据权利要求1所述的纤维增强复合材料芯材的生产方法，其中，翻转后的各个所述蜂窝单元体(101)的所述轴向方向(L)与水平面之间的夹角大于等于45°且小于等于135°。
6.根据权利要求1所述的纤维增强复合材料芯材的生产方法，其中，沿所述流水线输出方向(X)将各个所述蜂窝单元体(101)拼接成蜂窝芯材包括：
使得任意相邻的所述蜂窝单元体(101)之间的拼接表面熔融粘接以连接成所述蜂窝芯材(102)。
7.根据权利要求6所述的纤维增强复合材料芯材的生产方法，其中，所述蜂窝单元体(101)之间的熔融粘接方式为热熔拼接、超声拼接或红外拼接。
8.根据权利要求1所述的纤维增强复合材料芯材的生产方法，其中，所述蜂窝孔周壁(1012)的厚度不小于0.1mm。
9.根据权利要求8所述的纤维增强复合材料芯材的生产方法，其中，所述条状蜂窝型材(100)在竖直方向上的蜂窝孔周壁(1012)不多于8层。
10.纤维增强复合材料芯材的生产设备，包括：
材料成型设备(200)，所述材料成型设备(200)的成型挤出口呈蜂窝状并用于沿流水线输出方向(X)持续挤出条状蜂窝型材(100)；
冷却定型装置(300)，用于对所述条状蜂窝型材(100)通过真空负压的形式进行冷却定型；
裁切组件(400)，用于沿垂直于所述流水线输出方向(X)的方向切割所述条状蜂窝型材(100)以形成等轴长的多个所述蜂窝单元体(101)；
导向定位组件(500)，用于沿垂直于所述流水线输出方向(X)的流水线宽度方向(W)翻转各个所述蜂窝单元体(101)；和
熔融粘接组件(600)，用于沿所述流水线输出方向(X)将各个所述蜂窝单元体(101)拼接成蜂窝芯材(102)。
11.根据权利要求10所述的纤维增强复合材料芯材的生产设备，其中，所述生产设备包括：
涂胶装置，设置在所述裁切组件(400)的上游端并用于对所述条状蜂窝型材(100)的外周壁的拼接表面涂覆胶接层。
12.根据权利要求11所述的纤维增强复合材料芯材的生产设备，其中，所述涂胶装置设置在所述材料成型设备(200)中；或者，所述涂胶装置设置在所述冷却定型装置(300)和所述裁切组件(400)之间。
13.根据权利要求10所述的纤维增强复合材料芯材的生产设备，其中，所述导向定位组件(500)为旋转机械手、平面连杆机构或导向辊，和/或，所述熔融粘接组件(600)为烘烤组件、超声焊接组件或红外焊接组件。
14.根据权利要求10所述的纤维增强复合材料芯材的生产设备，其中，所述冷却定型装置(300)包括：
真空负压部件，用于固定所述条状蜂窝型材(100)的外周壁；和
冷却部件，用于对所述条状蜂窝型材(100)进行冷却。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102529188A (zh) * 2012-01-16 2012-07-04 苏州芳磊蜂窝复合材料有限公司 一种耐高温蜂窝及其制造方法
US20120205035A1 (en) * 2011-02-10 2012-08-16 Bradford Company Method of Making Multilayer Product Having Honeycomb Core
US20140087127A1 (en) * 2010-12-03 2014-03-27 The Swisscore Ag Device and method for producing a honeycomb structure and a honeycomb structure
CN110202812A (zh) * 2019-05-10 2019-09-06 国家能源投资集团有限责任公司 热塑性芯材的生产方法和生产设备

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140087127A1 (en) * 2010-12-03 2014-03-27 The Swisscore Ag Device and method for producing a honeycomb structure and a honeycomb structure
US20120205035A1 (en) * 2011-02-10 2012-08-16 Bradford Company Method of Making Multilayer Product Having Honeycomb Core
CN102529188A (zh) * 2012-01-16 2012-07-04 苏州芳磊蜂窝复合材料有限公司 一种耐高温蜂窝及其制造方法
CN110202812A (zh) * 2019-05-10 2019-09-06 国家能源投资集团有限责任公司 热塑性芯材的生产方法和生产设备

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