一种生产层叠复合板材的装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于高分子复合材料加工成型领域，涉及一种生产具有层状结构的热塑性基复合板材的装置，特别是借助层叠复合材料的制备技术并利用一种连续平压机高效获得一种新型层叠复合板材。
【背景技术】
[0002]高分子复合材料对于现代科学技术的发展有着十分重要的作用，广泛应用于航空航天领域、汽车工业，部分替代钢材，减轻了机器的重量，从而实现节能减排；建筑领域如木塑板材替代传统天然木材，满足人们对木质审美需求的同时节省了资源。目前在热塑性基复合材料的生产中已应用的成型方法有挤出成型、注塑成型以及模压成型等。挤出成型已经是较为成熟的工艺，复合的方法常为共混，由于填充物的团聚现象降低了填充的均匀性，制品强度低；注塑成型和模压成型为间歇性工作方式，特别是模压成型的成型周期长，生产效率低。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于针对现有热塑性基复合板挤出成型及模压成型的不足，提出了一种高效生产层叠复合板材的方法，其制备装置主要由挤出供料设备、汇流器、层叠器、对接器和连续平压机组成。其中，层叠器使熔体层倍增的同时使得分散相在熔体中的分布更加均匀，提高了制品的强韧性；而且二维层状结构的分散形态大大增强了基体的阻隔性能。层叠得到的制品层数成倍增长，其成型效率远大于共挤出成型和模压成型。连续平压机对层叠板材熔体进一步展宽压薄，热压、冷却、输送一体化的连续生产提高了生产效率。另外，连续平压机加热部分采用电磁感应，代替目前常用的热油、热水或热蒸汽，传热效率高，降低了生产能耗。
[0004]为实现上述目的，本发明采用以下技术方案:
[0005]一种生产热塑性基层叠复合板的装置，该装置由挤出供料设备、汇流器、层叠器、对接器和连续平压机组成，挤出供料设备、汇流器、层叠器、对接器和连续平压机依次串联；η种热塑性聚合物或热塑性基共混物材料经过η个熔融挤出供料设备和汇流器后形成η层复合熔体，η大于等于1，η等于I为单种材料的复合，η个熔融挤出供料设备加工的原料可以相同或不同，如果原料相同的话，也是单种材料的复合；复合熔体进入层叠器入口沿宽度方向平均分割成m等份，每一等份在层叠器中继续向前流动时旋转90°并且展宽m倍，厚度减少到Ι/m倍，在层叠器的出口汇流成nXm层的出口熔体，层叠器入口熔体通道尺寸与出口熔体通道尺寸相同；串联k个相同的层叠器后，则可得到η Xmk层的层叠复合材料；m为不小于2的整数，k为不小于I的整数。通过该成型装置挤出的复合板具有多层的结构，且层厚可控，可以实现多种强度性能要求的板材生产。
[0006]经过层叠器出口的nXmk层的层叠复合材料熔体通过对接器进入连续平压机入口。对接器将nXmk层的层叠复合材料熔体过渡到连续平压机需要的尺寸，并有一段定型稳定段；连续平压机主要由从动辊、从动辊支架、钢带、上固定板、液压油缸、上隔热板、上热压板、下热压板、下隔热板、热压区下固定板、框架、框架支座、工字钢基座、上冷却板、下冷却板、冷却区下固定板、主动辊、主动辊支架、驱动器、热压板加热器、压辊和从动辊加热器由组成，框架板通过框架支座固定在工字钢基座上，热压区的框架板的上固定板上依次安装有液压油缸、隔热板和上热压板，下热压板安装在热压区下固定板上，各零件间采用螺纹连接；压辊插装在热压板下部与之配合的槽中，上、下热压板装有的压辊一一对应。上、下钢带分别绕在主动辊和从动辊上，穿过上压板和下压板形成的间隙并分别与上、下压板中的压辊接触，压辊在钢带上滚动；主动辊由配有两台直流电动机的驱动器驱动，从动辊和热压板加热通道中装有电磁感应加热器，该装置由隔热套、电磁线圈、磁芯、控制器及外部电路组成。工作时，接入高频交流电的电磁线圈产生磁力线在加热通道内表面产生涡电流，涡电流的热效应使从动辊或热压板温度迅速升高，从而对熔体进行加热。冷却板上加工有冷却通道，通入冷却水对熔体进行冷却定型。热压板和冷却板均采用楔形对接，固定在液压油缸的顶出杆上，拼接而成的压板工作面为一平面。压机工作时，熔体对压板产生的横压力由液压油缸提供反作用力平衡，最终由框架承受这种分离力。
[0007]本发明的有益效果是:层叠器的分层效率高，多个相同的层叠器串联，甚至可得到成百上千层的复合板材，其力学性能和阻隔性能大大增强。在相同性能要求的前提下，层叠板材的使用厚度会更小，从而节约资源。连续平压机对层叠器的出口熔体进一步压延，以达到所需板材的幅宽要求。加热、冷却、输送的一体化设计提升了生产速率，从而提高生产产量，降低制造成本。连续平压机所采用的电磁感应加热方式，相对于电阻丝加热，其优点在于其加热速率快，电热转换效率高，可达90%以上；相对于传统的热油加热，电磁感应加热对环境的污染小，节能环保。高效率的层叠器、一体化设计的连续平压机及其高转换率的电磁感应加热方式，为热塑基层叠复合板材的生产提供了一种高效节能的制备装置。
【附图说明】
[0008]图1是本发明一种高效生产热塑性基层叠复合板的装置的外观结构图。
[0009]图2是本发明一种高效生产热塑性基层叠复合板的装置的汇流器、层叠器、对接器装配连接图。
[0010]图3是本发明一种高效生产热塑性基层叠复合板的装置的层叠器中某段熔体扭转示意图。
[0011]图4是本发明一种高效生产热塑性基层叠复合板的装置的层叠器中层叠复合原理示意图。
[0012]图5是本发明一种高效生产热塑性基层叠复合板的装置的连续平压机外观结构图。
[0013]图6是本发明一种高效生产热塑性基层叠复合板的装置的连续平压机的热压区局部剖视图。
[0014]图7是本发明一种高效生产热塑性基层叠复合板的装置的连续平压机的从动辊部分局部剖视图。
[0015]图8本发明一种高效生产热塑性基层叠复合板的装置的连续平压机的冷却区局部剖视图。
[0016]图中:I挤出供料设备，2汇流器，3层叠器，4对接器，5连续平压机，3-1层叠器
I,3-2层叠器2，5-1从动辊，5-2从动辊支架，5-3上钢带，5-4下钢带，5-5上固定板，5-6液压油缸，5-7上隔热板，5-8上热压板，5-9下热压板，5-10下隔热板，5-11热压区下固定板，5-12框架，5-13框架支座，5-14工字钢基座，5-15上冷却板，5-16下冷却板，5-17冷却区下固定板，5-18主动辊，5-19主动辊支架，5-20驱动器，5-21热压板加热器，5-21-1隔热套1，5-21-2磁芯1，5-21-3电磁线圈1，5-22压辊，5-23从动辊加热器，5-23-1隔热套二，5-23-2磁芯二，5-23-3电磁线圈二。
【具体实施方式】
[0017]本发明涉及一种高效生产热塑性基层叠复合板的装置，整体外形如图1所示，包括多台挤出机组成的挤出供料设备1、汇流器2、层叠器3、对接器4和连续平压机5。图2是图1中汇流器2、层叠器3、和对接器4装配连接放大图。其中，层叠器3由层叠器3-1和层叠器3-2串联组成。多种热塑性聚合物或热塑基共混物材料分别加入到多台挤出机中挤出供料，经过汇流器2后，熔体呈现图4中η层熔体Α，汇流器2内的η层熔体在离开汇流器2时沿宽度方向平均分割成m等分，每一等分在层叠器分叠流道B中继续向前流动时旋转90度并且展宽m倍，在出口端相互汇流成为nXm层的层叠熔体C。图3是层叠器3中某段熔体旋转90