[发明专利]具有多层复合结构的热塑性芯材的生产方法和生产设备

说明书

本发明公开了一种具有多层复合结构的热塑性芯材的生产方法和生产设备，包括：沿流水线输送方向持续输出具有多层片材结构的平整片材，其中多层片材结构不小于三层且包括结构层以及至少一层功能层或至少一层粘结层；将片材分割加工成多个芯材单元片，使得片材长度方向保持沿流水线输送方向且片材宽度方向保持沿宽边输送方向，其中至少部分的芯材单元片的一侧片材表面形成有沿流水线输送方向重复呈现的几何高点且另一侧片材表面形成有沿流水线输送方向重复呈现的几何低点；将多个芯材单元片沿宽边输送方向收拢以层叠拼接成热塑性芯材。本发明能够低成本、大批量生产出适于对结构强度要求苛刻且功能要求多样化的应用领域的热塑性芯材。

技术领域

本发明涉及材料成型技术领域，具体地，涉及一种具有多层复合结构的热塑性芯材的生产方法和生产设备。

背景技术

现有的由热塑性芯材形成的热塑性三明治复合材料与传统金属结构材料(例如铝合金、钢铁等)相比具有更好的比强度、抗弯能力且具有可设计性、可回收利用等优点，因此被广泛应用在轻载货运、冷链物流、建筑模板和航空物流等领域。

但以目前来看，能够大量生产使用的热塑性三明治复合材料的种类有限，其热塑性芯材主要有圆管蜂窝芯材和半封闭折叠蜂窝芯材两类。其中，在生产圆管蜂窝芯材时，是通过挤出较厚壁厚的单根圆管，吹塑形成壁厚小的薄管，将多根薄管叠加成坨后放入烘箱中，加热粘接以形成蜂窝体结构。这种芯材虽然工艺简单，但生产不连续，因此生产效率低且制造成本高。而对于半封闭折叠蜂窝芯材，则通过在持续输出的平面片材上通过吸塑等工艺产生塑性形变，从而形成半蜂窝结构，进而可沿设定方向相互折叠成蜂窝体结构。这种芯材则虽然生产连续，但会造成较多的物料浪费。尤其是，在生产加工这两种芯材时，存在吹塑或吸塑环节，因此只能形成较薄的壁厚，从而无法在芯材中填充结构填料或功能填料，否则很容易出现破壁现象，不利于保证热塑性芯材的良品率。

换言之，现有的热塑性三明治复合材料中的热塑性芯材无法进一步增加结构强度和使功能更加多样化，且难以在同时兼顾加工工艺、加工效率和加工成本的前提下，批量化生产出轻质、重载、多功能的热塑性芯材，因此无法适应需求量和结构强度需求日益增加的各个应用领域。

发明内容

针对现有技术的上述缺陷或不足，本发明提供了一种具有多层复合结构的热塑性芯材的生产方法和生产设备，能够以低成本大批量且高效地生产出具有多层复合结构的热塑性芯材，以适于应用在对结构强度和功能多样性等要求日趋苛刻的各个领域中。

为实现上述目的，本发明提供了一种具有多层复合结构的热塑性芯材的生产方法，包括：

沿流水线输送方向持续输出具有多层片材结构的平整片材，其中所述多层片材结构不小于三层且包括用于承受载荷的结构层以及至少一层功能层或至少一层粘结层；

将所述平整片材分割加工成多个芯材单元片，使得片材长度方向保持沿所述流水线输送方向且片材宽度方向保持沿宽边输送方向，其中至少部分的所述芯材单元片的一侧片材表面形成有沿所述流水线输送方向重复呈现的几何高点且另一侧片材表面形成有沿所述流水线输送方向重复呈现的几何低点；

将多个所述芯材单元片沿所述宽边输送方向收拢以层叠拼接成热塑性芯材。

可选地，沿流水线输送方向持续输出具有多层片材结构的平整片材包括：

利用多个挤出模具以模内热复合成型方式加工出具有多层片材结构的所述平整片材。

可选地，将所述结构层设置为所述平整片材的中间层，所述平整片材的两侧的外侧层选择性设置为功能层或粘结层；或者

每个所述平整片材具有任意分层排布的所述功能层、所述结构层和所述粘结层；

其中，所述结构层与所述功能层具有相容性。

可选地，将多个所述芯材单元片沿所述宽边输送方向收拢以层叠拼接成所述热塑性芯材包括：