[实用新型]一种V型靠模层叠成型装置

说明书

技术领域

本发明属于高分子材料先进制造技术领域，涉及到纳米层叠、模外成型装置。

背景技术

纳米层状复合材料在力学性能、阻隔性能、导电性能、光学性能等方面有着重大优势，被广泛应用于国防军工、轨道交通、航空航天等领域。许多学者提出一系列纳米层状复合材料制备方法，例如ZL2009102376225(一种纳米叠层复合材料制备装置)和ZL2010102463705(一种高阻隔性微纳叠层复合材料的制备装置及方法)，这些专利大都是以模内层叠为主要发展方向，但由于模内分层过多会引起模具加工因难、模腔不易清洗、压力损失大等问题，大大提高了成本、限制了分层数量，不利于纳米层状材料的产业化。

发明内容

针对现有模内层叠成型的不足，本发明提出一种新型模外层叠成型装置。其目的不仅解决因层叠器造成的模腔难清理、内部压力损失过大、层叠效果差等缺陷，而且能够高效率得到纳米层叠复合材料。

本发明的技术方案具体如下：一种V型靠模层叠成型装置，由多组模外层叠器依次串联组成，每组模外层叠器包括：压延机、扭转辊、V型层叠器、汇流辊、加热器、复合压延机、双向拉伸机和牵引机。各组成部件按所述顺序依次串联、平行放置。压延机夹持住复合材料片材，扭转辊将复合材料片材由水平方向扭转为竖直方向，复合材料片材对应V型层叠器的m个V型齿，V型层叠器将复合材料片材折叠成2m层的折叠片材，m为大于或等于2的整数。折叠片材由汇流辊引导进入加热器，加热器有便于折叠片材穿过的出口和入口，加热器能提供均匀的加热场，受热后的折叠片材经复合压延机、双向拉伸机和牵引机的压延、延展及牵引后完成一次折叠，经过这样多组模外层叠器的多次折叠后得到层厚符合要求的多层片材。其中，复合压延机利用其热辊将折叠片材压薄，双向拉伸机利用其夹持装置和压辊对压薄折叠片材进行双向的拉伸，牵引机通过其牵引辊对折叠片材进行牵引，使复合材料片材连续地进行层叠。

本发明一种V型靠模层叠成型装置，V型层叠器由凹模、凸模组成。凹模和凸模均匀布置有V型齿，凹模的V型齿和凸模的V型齿相互对应，二者的V型齿之间夹持复合材料片材，V型层叠器从入口到出口其V型齿深度逐渐变深、宽度逐渐变窄，即复合片材逐渐地由开始时折叠的浅而宽，最终折叠层贴合时达到折叠的宽度和厚度，为了防止折叠时出现皱折，需要这样的逐渐折叠。V型层叠器是由m个V型齿结构并排而成，每个V型齿结构可使复合材料片材折叠2次。对凹模和凸模的V型齿的齿表面进行聚四氟乙烯等涂覆层处理，并在其表面开设微小气孔，可降低片材通过V型层叠器时的滑动阻力。对V型齿的棱边进行倒圆角处理，可减小片材通过V型层叠器时的损伤。通过V型层叠器出口端面上的两个通气管分别通入的高温高压气体从凹模和凸模的表面小孔喷出，在片材和 V型层叠器之间形成微气流层，从而降低片材通过V型层叠器时的滑动阻力。

本发明一种V型靠模层叠成型装置，凹模V型齿与凸模V型齿相互对应，凹模V型齿与凸模V型齿中间夹持复合片材，构成V型层叠器。凹模、凸模靠近端相对于V型层叠器中心面的距离相同。将复合片材穿过V型层叠器的凹模、凸模向中慢慢靠拢。

本发明一种V型靠模层叠成型装置，复合压延机、双向拉伸机和牵引机构成拉伸系统。该拉伸系统需为片材提供玻璃化温度以上至熔点以下的适当温度范围(高弹态)的温度环境，使片材易于拉伸。复合压延机将高弹态的原V型片材折叠贴合后初步压延变宽变薄，通过双向拉伸机快速展宽变薄，再经牵引机构进一步精细压延，最终延展成型为n×(2m)层、厚度均匀的原有宽度尺寸片材。

本发明一种V型靠模层叠成型装置，该生产线由多组模外层叠器及复合材料片材组成，各组成部件按所述顺序依次串联、平行放置。复合片材可由水平扭转 90度的竖直方向，当一定宽度和厚度的n层片材在经过V型层叠器(凸模、凹模)被折叠成窄宽较厚的n×(2m)层片材，宽度变为原宽度的1/(2m)，度厚度变为原厚度的(2m)倍。汇流辊带动折叠片材向前运动，并汇聚贴合在一起，之后再通过加热器的方形通孔前行，并利用加热器对孔内片材均匀加热，以使其变为熔体状态，之后在复合压延机带动下向前运动到双向拉伸机中延展成型为n×(2m) 层、厚度均匀的原有宽度尺寸片材；又通过第二组模外层叠器变为n×(2m)²层的多层结构复合材料片材；若串联k个模外层叠器，则可得到n×(2m)^k层的多层结构复合材料片材。最后一个模外层叠器可与卷取装置或辅助设备相连，制备具有层叠结构复合材料片材、粒料或粉料。