流道层叠结构及层叠器

本发明涉及高聚物加工机械，尤其涉及一种流道层叠结构及层叠器。

背景技术：

1、自20世纪以来，高分子材料合成工业持续发展，绿色制造与节能减排等可持续发展社会问题也逐渐显现，人们对于高分子材料的性能要求越来越高。同时，由于普通的共混改性复合材料难以完全满足日益增长的性能要求，这就促进了多层复合材料的迅速发展。

2、多层复合材料是由两种或多种物理和化学性能不同的聚合物材料层叠而成，这使其兼具两种或多种聚合物材料的优良特性。目前，多层复合材料的加工方法主要有涂布挤出复合法、干式复合法、无溶剂复合法以及多层共挤复合法。然而传统的多层共挤出复合工艺的机头制造加工工序相对复杂，特别是随着制品层数的增加，其加工难度急剧升高，存在制品层间厚度不均、层与层之间容易发生相互嵌入影响制品质量等方面的不足。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中制备多层复合材料时存在制品层间厚度不均、层与层之间容易发生相互嵌入影响制品质量的缺陷，提供一种流道层叠结构及层叠器。

2、本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

3、一种流道层叠结构，所述流道层叠结构为熔体的流动提供流道，所述流道层叠结构包括进口段、流道和出口段，所述流道的两端分别与所述进口段和所述出口段连通，

4、所述流道包括平衡段，所述平衡段为一段沿所述进口段至所述出口段方向直线延伸的结构；

5、所述流道的数量为多个，多个所述流道的所述平衡段宽度和厚度均相等，并在垂直于所述平衡段的直线延伸方向上等间距地层叠，构成层叠结构。

6、在本方案中，通过增设平衡段，并将平衡段设置成一段水平直线延伸结构，该水平直线延伸结构同时与进口段和出口段的进出方向保持一致。采用上述结构形式，对熔体进行间隔分流，可以使得熔体在流经平衡段时具有的水平分速度逐渐下降，降低流道间压力、速度及熔体分布的差异大小，让熔体流出平衡段向出口段流入时的流动稳定性和熔体流动的均匀性更高，进而实现熔体地分层更加均匀。同时，各个流道中的平衡段的尺寸精度大小均保持一致，并在竖直方向上层叠，从而可以进一步地提高熔体在出口段流出时的截面尺寸精度和层叠的完整性。本方案中这种结构形式，相比于具有顺序层叠次序的流道结构相比，在制备相同层数的复合材料时，可以明显地提高出口段截面熔体的尺寸精度的精密性。

7、较佳地，所述平衡段的长度范围是0-40mm。

8、在本方案中，采用上述结构形式，当流道内平衡段长度低于0mm时，熔体在该区域内的流动不能实现充分地发展，只有适当增加平衡段的长度才有利于熔体流动的稳定与层厚度精度的提高。而当流道内平衡段的长度超过40mm时，熔体的流动已经达到充分发展，若再进一步增加平衡段的长度对提高层厚度精度的意义不大。故将平衡段的长度限定在0-40mm的长度范围之内，可以最大化地实现熔体在平衡段中的充分流动，从而实现提高熔体在出口段流出时的截面尺寸精度和层叠的完整性。

9、较佳地，所述进口段和所述出口段的进出方向一致。

10、在本方案中，采用上述结构形式，让进口段、出口段的方向保持一致，避免熔体在流道中移动时发生扭转，可以更好地让熔体在流道中移动的均匀性和稳定性，从而实现提高熔体在出口段流出时的截面尺寸精度和层叠的完整性。

11、较佳地，多个所述流道在其与所述进口段的连接处的宽度总和等于所述进口段的宽度。

12、在本方案中，采用上述结构形式，保证进口段处的熔体全部流入流道内，可以充分提高熔体流入流道的均匀性以及在流道内的流动性，最大程度地实现熔体成型和层叠的完整性。

13、较佳地，所述流道还包括分隔段和汇流段，所述分隔段和所述汇流段分别设置在所述平衡段的两侧，所述分隔段和所述汇流段也均为直线延伸结构，二者的流动方向与所述平衡段的流动方向之间均设有夹角，所述熔体在所述流道内依次流经所述分隔段、平衡段和所述汇流段。

14、在本方案中，将分隔段和汇流段设置在平衡段的两侧，且二者的流动方向均与平衡段的流动方向均不一致，采用上述结构形式，便于熔体从进口段到平衡段以及平衡段到出口段的流动进行过渡，也便于熔体在流道内进行分层和层叠，保证熔体在整个流道层叠结构内流动的均匀性和稳定性。

15、较佳地，所述分隔段又包括分流段和分层段，所述分流段的流动方向与所述进口段的进出方向位于同一水平面上，所述分层段的流动方向与所述分流段的流动方向之间设有夹角，所述熔体在所述流道内依次流经所述分流段和所述分层段。

16、在本方案中，采用上述结构形式，采用分流段将进口段的熔体拆分成多条流道，采用分层段实现将各个流道在竖直方向上分层，分流段和分层段实现了将熔体在横向及竖向方向上流动秩序的规划，可以更好地实现流道的层叠，保证层叠的完整性。

17、较佳地，各个所述流道中各段结构的宽度和厚度均相同。

18、在本方案中，采用上述结构形式，各流道中各段结构的尺寸大小均相等，保证了熔体在各流道内移动的一致性，从而保证各流道内熔体的参数均相同，可以进一步地实现层叠结构的完整性以及精密性。

19、较佳地，在所述进口段与所述分流段交界处的两端位置上的所述流道通过所述分层段在垂直于所述平衡段的直线延伸方向的空间内向所述层叠结构的边缘处延伸；

20、在所述进口段与所述分流段交界处的中心位置上的所述流道通过所述分层段在垂直于所述平衡段的直线延伸方向的空间内向所述流道层叠结构的中心处延伸。

21、在本方案中，分层段实现将各个流道在竖直方向上分层，所以采用上述结构形式，使得熔体在各个流道内实现“外侧变内侧，内侧变外侧”的方式上下布置，保证外侧流道与内侧流道间的压力、速度分布等差异较小，从而提高熔体流动的稳定性以及均匀性的增加。

22、较佳地，所述熔体在所述平衡段和所述汇流段的交界处沿着所述出口段的宽度方向上流动；

23、所述汇流段的一端宽度与所述平衡段的宽度相同，所述汇流段的另一端与所述出口段的宽度相同。

24、在本方案中，采用上述结构形式，可以更好地保证熔体从汇流段流入至出口段的均匀性以及完整性。

25、较佳地，多个所述流道在其与所述出口段的连接处的厚度总和等于所述出口段的厚度。

26、在本方案中，采用上述结构形式，保证流道内的熔体全部流入出口段内，可以充分提高熔体流入出口段的均匀性以及在流道内的流动性，最大程度地实现熔体成型和层叠的完整性。

27、较佳地，在所述汇流段和所述出口段的连接处设有圆角结构。

28、在本方案中，采用上述结构形式，能够缓和通过汇流段进入出口段熔体垂直方向的运动，增加熔体流动的稳定性，进而提高物料的层厚度精度。

29、一种层叠器，所述层叠器用于层叠上述任意一项所述的流道层叠结构，所述层叠器包括连接器和分配器，所述连接器和分配器相连通，

30、各类所述熔体在所述连接器内沿竖直方向上层叠汇流成熔体总成，所述熔体总成再流入至所述分配器内并再次进行竖直方向上的层叠。

31、在本方案中，采用上述结构形式，在连接器内实现将两种或多种物理和化学性能不同的聚合物材料层叠而成，这使其兼具两种或多种聚合物材料的优良特性。在连接器内加工成熔体总成之后，在分配器中开始进行层叠，实现多层高分子材料层数的倍增。多层交替的复合材料可以表现出组成该材料的不同聚合物的良好性能，并产生优良的协同作用。

32、较佳地，所述层叠器还包括层倍增器，所述层倍增器与所述分配器连通，所述熔体总成在所述分配器内层叠后流入至所述层倍增器中进行第二次的层叠，在所述层倍增器中进行水平方向分流的同时实现在竖直方向上的倍增，最终在与所述层倍增器相连通的挤出口模定型中得到制品模型。

33、在本方案中，采用上述结构形式，在连接器内加工成熔体总成之后，在分配器中开始进行层叠，实现多层高分子材料层数的倍增，通过串联不同数量的层叠流道，可以形成数十层到上千层的多层复合材料，最终将其挤出。挤出的多层交替的复合材料可以表现出组成该材料的不同聚合物的良好性能，并产生优良的协同作用。

34、本发明的积极进步效果在于：

35、1.通过增设平衡段，并将平衡段设置成一段水平直线延伸结构，该水平直线延伸结构同时与进口段和出口段的进出方向保持一致。采用上述结构形式，对熔体进行间隔分流，可以使得熔体在流经平衡段时具有的水平分速度逐渐下降，降低流道间压力、速度及熔体分布的差异大小，让熔体流出平衡段向出口段流入时的流动稳定性和熔体流动的均匀性更高，进而实现熔体地分层更加均匀。同时，各个流道中的平衡段的尺寸精度大小均保持一致，并在竖直方向上层叠，从而可以进一步地提高熔体在出口段流出时的截面尺寸精度和层叠的完整性。本方案中这种结构形式，相比于具有顺序层叠次序的流道结构相比，在制备相同层数的复合材料时，可以明显地提高出口段截面熔体的尺寸精度的精密性。

36、2.在连接器内实现将两种或多种物理和化学性能不同的聚合物材料层叠而成，这使其兼具两种或多种聚合物材料的优良特性。在连接器内加工成熔体总成之后，在分配器中开始进行层叠，实现多层高分子材料层数的倍增。多层交替的复合材料可以表现出组成该材料的不同聚合物的良好性能，并产生优良的协同作用。