专利名称：高强高模聚乙烯纤维复合材料拼压成型设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种拼压技术，特别涉及一种高强高模聚乙烯(HSHMPE)纤维复合材料拼压成型设备。
背景技术：
高强高模聚乙烯纤维(下文简称聚乙烯纤维)也称超高分子量聚乙烯(UHMWPE) 纤维或者伸长链(ECPE)聚乙烯纤维，是指相对分子质量在(1 6) XlO6的聚乙烯，经纺丝-超拉伸后制成的超高分子质量聚乙烯纤维。聚乙烯纤维是继碳纤维、芳纶(Kevlar)纤维之后广泛应用的高性能纤维；高强高模聚乙烯纤维复合材料(下文简称聚乙烯纤维复合材料)与其它纤维增强复合材料相比， 具有质量轻、耐冲击、介电性能高等优点，在现代化战争和航空航天、海域防御、武器装备等领域发挥着举足轻重的作用。同时，该纤维在汽车、船舶、医疗器械、体育运动器材等领域亦有广阔的应用前景。因此，聚乙烯纤维复合材料自问世起就倍受重视，发展很快。聚乙烯纤维复合材料大体的制备过程如下首先将经纺丝-超拉伸后制成的超高分子质量聚乙烯纤维与基体材料复合成为单层复合材料，然后将上述单层复合材料切片， 继而将多片上述单层复合材料涂沫胶黏剂后层叠地放置，并在适当的压强和温度下拼压； 通常需要将该压强和温度保持适当的时间，以便上述胶黏剂充分浸透上述单层复合材料， 这样各单层复合材料以及胶黏剂就可以结合为一个整体，从而得到聚乙烯纤维复合材料的成品。可见，在适当的压强和温度下拼压成型是聚乙烯纤维复合材料制备过程中的一个关键步骤。在拼压过程中，聚乙烯纤维复合材料不同部分的温度应当尽可能一致；如果在拼压过程中聚乙烯纤维复合材料不同部分温度的一致性较差，会导致聚乙烯纤维复合材料成品中存在局部缺陷。具体地说，当局部温度过高时，上述胶黏剂容易发生分解并失去黏结功能，因此聚乙烯纤维很难结合于一体；当局部温度过低时，上述胶黏剂融化不充分、流动性较差，因此不能充分浸透上述单层复合材料。此外，拼压过程中温度的稳定性、压强的范围、 拼压持续的时间对聚乙烯纤维复合材料成品的质量也有较大影响。中国专利文献CN101602255A公开了一种高强高模聚乙烯纤维复合材料拼压成型设备，包括由支撑框架支撑其大体相平行的上压板和下压板，所述上压板和下压板中至少一者的内部具有导热油通道，所述导热油通道在平行于所述上压板和下压板的平面上均勻分布，且其两端分别连接导热油箱的送油管和回油管。该专利公开的拼压成型设备可以对聚乙烯纤维复合材料进行均勻的加热。但是，导热油在使用的过程中，其粘度随着使用时间的延长而增加，因此传送效果会变差；此外，上述装置中的导热油孔的传热面积也十分有限。
发明内容
本发明的目的是提供一种高强高模聚乙烯纤维复合材料拼压成型设备，与现有技
3术相比，本发明提供的拼压成型设备不但可以传送高粘度的导热油，而且增加了导热油通道的传热面积，从而有利于改善对高强高模聚乙烯纤维复合材料的加热效果。为解决上述技术问题，本发明提供一种高强高模聚乙烯纤维复合材料拼压成型设备，包括由支撑框架支撑且大体相平行的上压板和下压板；所述上压板和下压板中至少一者的内部具有横截面为圆形的导热油通道；所述导热油通道在平行于所述上压板和下压板的平面上均勻分布，且其两端分别连接导热油箱的送油管和回油管，在所述导热油通道的内壁上分布有呈螺旋线延伸的沟槽。优选的，所述上压板和/或下压板进一步包括两块叠置预一体的加热板，该两块加热板的接触面均具有半圆形导热油通道，从而在所述接触面的两侧形成所述横截面为圆形的导热油通道。优选的，所述导热油通道上的呈螺旋线分布的沟槽的形状为半圆形。优选的，所述导热油通道的直径为8mm 20mm。优选的，所述导热油通道上的呈螺旋线分布的沟槽的深度为3mm 6mm。优选的，所述呈螺旋线分布的沟槽的螺旋线的导程角为40° 60°。优选的，所述上压板和下压板的内部均设有所述导热油通道。优选的，进一步包括检测所述导热油箱内的导热油温度的温度监测装置以及显示温度监测结果的显示装置。优选的，所述送油管或回油管中设有油量调节装置。优选的，进一步包括控制装置，所述控制装置接收温度监测装置的监测信号，并据此控制所述油量调节装置，以便调节所述送油管或者回油管的流量本部分是权利要求书的内容。相对上述背景技术，本发明所提供的高强高模聚乙烯纤维复合材料拼压成型设备，其导热油通道内表面分布有成螺旋线延伸的沟槽，当导热油的粘度较高时，可以改善导热油的传送效果。此外，本发明通过在导热油通道内表面设置沟槽，在不降低上压板或下压板的条件下，达到增加了导热油通道传热面积的效果。这样，在拼压成型过程中，可以改善对高强高模聚乙烯纤维复合材料的加热效果。
图1为本发明所提供高强高模聚乙烯纤维复合材料拼压成型设备一种具体实施方式
的结构示意图；图2为本发明所提供上压板第一种具体实施方式
的结构示意图；图3为图2中上压板的导热油通道沿其轴向方向的剖视图；图4为本发明所提供上压板第二种具体实施方式
的结构示意图。
具体实施例方式本发明核心是提供一种高强高模聚乙烯纤维复合材料拼压成型设备，在提供较高拼压压力的同时，能够方便、有效地控制所述高强高模聚乙烯纤维复合材料的温度。为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明。请参考图1，图1为本发明所提供高强高模聚乙烯纤维复合材料拼压成型设备一种具体实施方式
的结构示意图。在一种具体实施方式
中，本发明所提供的高强高模聚乙烯纤维复合材料拼压成型设备(以下简称拼压成型设备)包括支撑框架1，支撑框架1具体可以包括若干立柱11以及横梁12。所述拼压成型设备还包括上压板3和下压板2，两者应当相平行，且两者均可以大体水平地设置。上压板3和下压板2相对应的表面即为所述拼压成型设备的压紧面。上压板3和下压板2由支撑框架1的立柱11支撑，两者中至少有一者，比如上压板3，应当能够相对于立柱11做竖直运动。支撑框架1的横梁12固定连接压紧油缸4的缸体，压紧油缸4设置于上压板3的正上方，其缸杆连接上压板3。如果希望下压板2能够相对于立柱11做竖直运动，则压紧油缸4应当设置于下压板2的正下方，其缸杆应当连接下压板2。下面仍以压紧油缸4设置于上压板3正上方的情形为例进行描述。可以启动动力装置，以便由压力油推动压紧油缸4的缸杆竖直向下伸出，因此上压板3可以竖直向下运动，上压板3与下压板2的间距因此减小。事先置于下压板2上表面的多层聚乙烯纤维复合材料因此可以被挤压；通过调节压紧油缸4即可调节上述多层聚乙烯纤维复合材料所承受的压强。请同时参考图2，图2为本发明所提供上压板第一种具体实施方式
的结构示意图。上压板3的内部具有导热油通道31，当然，导热油通道31也可以单独或者同时设置于下压板2的内部。导热油通道31应当设置于平行于上压板3的平面内，其两端分别连通导热油箱的送油管51以及回油管52 ；图1中实心箭头所示方向即为导热油流动方向。导热油通道31 应当在其所在平面内均勻分布，以便于上压板3各部分的温度具有较高的一致性，进而保证所述聚乙烯纤维复合材料受热均勻。为此，应当专门设计导热油通道31的分布图形。导热油通道31可以包括若干相平行的直通道，各直通道可以相并联，也可以相串联。在各直通道相互并联的情况下，应当采取必要的措施保证各条直通道内导热油的流量大体相等；例如，可以适当加大远离送油管51以及回油管52的直通道的横截面积。当然，导热油通道31的形状并不限于上述相平行的直通道。鉴于上压板3和下压板2多为方形，也可以将上述分布图形设为“回”形，还可以将上述分布图形设为若干同心圆；但此时应当进一步设计导热油通道31各部分的连通方式，以确保导热油能够均勻地到达导热油通道31的各部分，对此本文不再展开。本发明所提供的高强高模聚乙烯纤维复合材料拼压成型设备，其上压板和下压板中至少一者的内部具有在平行于该上压板和/或下压板的平面上均勻分布的导热油通道， 所述导热油通道的两端分别连接导热油箱的送油管和回油管。因此，可以向所述导热油通道持续通入具有适当温度的导热油，由于所述导热油通道在平行于该上压板和/或下压板的平面上均勻分布，因此在导热油的加热下所述上压板和/或下压板各部分的温度可以均勻上升，即所述上压板和/或下压板温度的一致性较高；这样，两者之间所夹持的聚乙烯纤维复合材料能够被均勻地加热，其各部分温度的一致性也较高。随着导热油的使用，其粘度随使用时间的变长而增加，为了更方便的传递高粘度的导热油并且增加导热油通道的传热面积，本发明在所述导热油通道的内壁上加工出呈螺旋线延伸的沟槽，按照本发明，所述导热油通道的横截面的直径优选为8mm 20mm，更优选为IOmm 15mm。所述螺旋线延伸的沟槽的螺旋线的导程角优选为40°C 60°C，更优选为 45°C 60°C。所述螺旋线沟槽的深度为3mm 10mm，更优选为3mm 6mm。为了有利于加工出成螺旋线延伸的沟槽，本实施方式中，所述导热油通道为多个平行的沿直线延伸的导热油通道。请参见图3，为图2中上压板的导热油通道沿其轴向方向的剖视图。本实施方式中，导热油通道的横截面形状是直径为20mm的圆形，螺旋线沟槽的导程角为50°，沟槽的深度为4mm。当导热油随着使用时间的延长，粘度增加时，螺旋线延伸的沟槽可以减小导热油在导热油通道内的摩擦力，有利于传送导热油。另外，虽然可以通过增加导热油通道的内径也可以增加传热面积，但会降低上压板的强度，而本发明通过在导热油通道的内壁上设置沟槽，这样可以在不降低压板强度的条件下，增加了导热油通道的传热面积，这样有利于改善拼压成型设备对高强高模聚乙烯纤维复合材料的加热效果。请参考图4，图4为本发明所提供上压板第二种具体实施方式
的结构示意图。在本发明所提供的第二种具体实施方式
中，上压板3进一步包括两层加热板，即第一加热板32和第二加热板33，两者同样可以焊接于一体。在所述第一加热板32上，加工有横截面形状为半圆形的导热油通道311 ；在所述第二加热板33上，在所述第一加热板的半圆形的导热油通道相对应的位置上，加工有与所述第一加热板上的半圆形导热油通道相同形状的导热油通道312。这样，两加热板31、32紧密地叠置于一体后可以在两者之间形成横截面形状为圆形的导热油通道。当导热油粘度增加时，以及为了提高导热油通道的传热面积，在所述横截面为圆形的导热油通道上加工有呈螺旋线延伸的沟槽，当导热油随着使用时间的延长，粘度增加时，螺旋线延伸的沟槽可以减小导热油在导热油通道内的摩擦力，有利于传送导热油。此外，通过在导热油通道内设置沟槽，增加了导热油通道的传热面积。虽然可以通过增加导热油通道的内径也可以增加传热面积，但会降低上压板的强度，而本发明只通过设置沟槽就在不降低上压板强度的调价下，增加了导热油通道的传热面积，这样有利于改善对高强高模聚乙烯纤维复合材料的加热效果。与第一种实施方式相比，本实施方式提供的上压板由两块传热板构成，这样可以分别在传热板的表面加工出横截面形状为半圆形的导热油通道，显然这种方式可有利于加工出导热油通道。上文以上压板3为例进行了说明，显然，下压板2的结构可以与上压板3相同，因此不再赘述。此外，还可以对上述高强高模聚乙烯纤维复合材料拼压成型设备做进一步的改进。可以在夹持板35上连接温度监测装置，比如热电耦；所述温度监测装置还可以连接显示其温度监测结果的显示装置。这样可以便于操作者掌握当前的温度信息。还可以在送油管51或者回油管52中设置调节泵等油量调节装置，通过调节导热油的流量可以调节拼压成型的温度。为了便于及时准确地控制温度，可以进一步设置控制装置，所述控制装置连接所述温度监测装置以便接收其监测信号，并据此控制所述油量调节装置，以便调节所述送油管或者回油管的流量。 以上对本发明所提供的高强高模聚乙烯纤维复合材料拼压成型设备进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
权利要求
1.一种高强高模聚乙烯纤维复合材料拼压成型设备，其特征在于，包括由支撑框架支撑且大体相平行的上压板和下压板；所述上压板和下压板中至少一者的内部具有横截面为圆形的导热油通道；所述导热油通道在平行于所述上压板和下压板的平面上均勻分布， 且其两端分别连接导热油箱的送油管和回油管，在所述导热油通道的内壁上分布有呈螺旋线延伸的沟槽。
2.根据权利要求1所述的高强高模聚乙烯纤维复合材料拼压成型设备，其特征在于， 所述上压板和/或下压板进一步包括两块叠置预一体的加热板，该两块加热板的接触面均具有半圆形导热油通道，从而在所述接触面的两侧形成所述横截面为圆形的导热油通道。
3.根据权利要求2所述的高强高模聚乙烯纤维复合材材料拼压成型设备，其特征在于，所述导热油通道上的呈螺旋线分布的沟槽的形状为半圆形。
4.根据权利要求3所述的高强高模聚乙烯纤维复合材料拼压成型设备，其特征在于， 所述导热油通道的直径为8mm 30mm。
5.根据权利要求4所述的高强高模聚乙烯纤维复合材料拼压成型设备，其特征在于， 所述导热油通道上的呈螺旋线分布的沟槽的深度为3mm 6mm。
6.根据权利要求5所述的高强高模聚乙烯纤维复合材料拼压成型设备，其特征在于， 所述呈螺旋线分布的沟槽的螺旋线的导程角为40° 60°。
7.根据权利要求1所述的高强高模聚乙烯纤维复合材料拼压成型设备，其特征在于， 所述上压板和下压板的内部均设有所述导热油通道。
8.根据权利要求1至7任一项所述的高强高模聚乙烯纤维复合材料拼压成型设备，其特征在于，进一步包括检测所述导热油箱内的导热油温度的温度监测装置以及显示温度监测结果的显示装置。
9.根据权利要求7所述的高强高模聚乙烯纤维复合材料拼压成型设备，其特征在于， 所述送油管或回油管中设有油量调节装置。
10.根据权利要求9所述的高强高模聚乙烯纤维复合材料拼压成型设备，其特征在于， 进一步包括控制装置，所述控制装置接收温度监测装置的监测信号，并据此控制所述油量调节装置，以便调节所述送油管或者回油管的流量。
全文摘要
本发明公开了一种高强高模聚乙烯纤维复合材料拼压成型设备，包括由支撑框架支撑且大体相平行的上压板和下压板；所述上压板和下压板中至少一者的内部具有横截面为圆形的导热油通道；所述导热油通道在平行于所述上压板和下压板的平面上均匀分布，且其两端分别连接导热油箱的送油管和回油管，在所述导热油通道的内壁上分布有呈螺旋线延伸的沟槽。本发明所提供的高强高模聚乙烯纤维复合材料拼压成型设备，其导热油通道内表面分布有成螺旋线延伸的沟槽，当导热油的粘度较高时，可以改善导热油的传送效果。此外，本发明通过在导热油通道内表面设置沟槽达到增加了导热油通道传热面积的效果。这样可以改善对高强高模聚乙烯纤维复合材料的加热效果。
文档编号B29C70/40GK102431186SQ20101050520
公开日2012年5月2日 申请日期2010年9月29日 优先权日2010年9月29日
发明者周奇迪, 赵罗杰, 陈永银, 陈钢, 黄金帮 申请人:宁波荣溢化纤科技有限公司