[发明专利]热塑性复合芯材的生产方法和生产设备

说明书

本发明公开了一种热塑性复合芯材的生产方法和生产设备，该生产方法包括：沿流水线输出方向持续输出具有沿厚度方向层叠的功能层和结构层的几何片材或平整片材；将平整片材或几何片材沿流水线输出方向拉伸取向并分割加工成多个芯材单元片，其中至少部分的芯材单元片的片材表面上加工出沿芯材单元片的长度方向重复呈现的非闭合的几何体；将各个芯材单元片层叠拼接成单元拼接体，其中单元拼接体中形成有通过几何体拼接而成的多个轴孔结构。生产设备包括热复合挤出模具、塑材表面加工设备、切割组件、导向定位组件和胶枪等。本发明的热塑性复合芯材的生产方法和生产设备，能够低成本、大批量地生产出力学性能优异的双层片材结构热塑性复合芯材。

技术领域

本发明涉及材料成型技术领域，具体地，涉及一种热塑性复合芯材的生产方法和生产设备。

背景技术

蜂窝芯板不仅具有低密度、高强度的优点，还具备减震、隔音、隔热等许多优异的性能，因此被广泛应用在船舶、交通运输、航空航天等领域。其中，热塑性蜂窝芯材更具有极高的比强度、废料可回收再生利用、热成型性能好等优势，相比传统的金属材料和非可再生的热固性材料更具有竞争力。

随着实际应用需求的不断升级，由单一结构材料制备的热塑性蜂窝芯材已不能满足各种复杂的应用场景。在实际应用场景中，热塑性蜂窝芯材除了需要达到轻质重载的要求，往往还需要针对不同的使用环境来适应性地增加一些使用功能，如阻燃性能、隔音性能、防腐性能等。现有的蜂窝形芯材通常通过在蜂窝壁的基体材料中分散性地添加功能填料的方式来产生新的功能，但功能材料受限于可添加的比例以及分散性的分布特点，其产生的功能效果也大大受限。此外，为了进一步提高蜂窝形芯材的强度，通常通过在蜂窝壁的基体材料中分散性地添加增强材料的方式来实现，但增强材料受限于可添加的比例以及分散性的分布特点，其产生的增强效果也大大受限。由此，现有的热塑性芯材仍在功能需求多样化和如何进一步增强力学强度方面存在瓶颈。

发明内容

针对现有技术的上述缺陷或不足，本发明提供了一种热塑性复合芯材的生产方法和生产设备，能够实现能够低成本、大批量生产出力学性能优异且适于对结构强度要求苛刻的应用领域的双层结构热塑性复合芯材。

为实现上述目的，本发明提供了一种热塑性复合芯材的生产方法，包括：

沿流水线输出方向持续输出具有沿厚度方向层叠的功能层和结构层的几何片材或平整片材；

将所述平整片材或几何片材沿所述流水线输出方向拉伸取向并分割加工成多个芯材单元片，其中至少部分的所述芯材单元片的片材表面上加工出沿所述芯材单元片的长度方向重复呈现的非闭合的几何体；

将各个所述芯材单元片层叠拼接成单元拼接体，其中所述单元拼接体中形成有通过所述几何体拼接而成的多个轴孔结构。

在一些实施例中，在所述几何片材或平整片材中，所述功能层与所述结构层可具有相容性并在模内热复合成型。

在一些实施例中，所述平整片材或几何片材的输出加工方式可为挤出、压延、流延或辊压加工；和/或，所述几何体的加工方式可为辊式模具挤压、板状模具挤压或链式模具挤压；和/或，沿所述流水线输出方向持续输出的所述平整片材或几何片材中，所述结构层的片层厚度可不小于0.1mm。

可选地，所述轴孔结构包括拼接轴孔和围绕所述拼接轴孔的周向封闭的轴孔周壁，任意形状的所述拼接轴孔的外接圆的直径不小于1mm；和/或，任意形状的所述拼接轴孔的孔轴长与该拼接轴孔的外接圆的直径之比不大于200。

可选地，所述结构层的材质包括热塑性聚合物、填料填充的热塑性聚合物、纤维增强的热塑性树脂基复合材料、塑性形变纸张和/或钢塑复合物。

可选地，所述热塑性聚合物为聚丙烯、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；