本發(fā)明屬于高分子材料先進制造技術(shù)領(lǐng)域，涉及到納米層疊、模外成型裝置。

背景技術(shù)：

納米層狀復(fù)合材料在力學(xué)性能、阻隔性能、導(dǎo)電性能、光學(xué)性能等方面有著重大優(yōu)勢，被廣泛應(yīng)用于國防軍工、軌道交通、航空航天等領(lǐng)域。許多學(xué)者提出一系列納米層狀復(fù)合材料制備方法，例如ZL2009102376225(一種納米疊層復(fù)合材料制備裝置)和ZL2010102463705(一種高阻隔性微納疊層復(fù)合材料的制備裝置及方法)，這些專利大都是以模內(nèi)層疊為主要發(fā)展方向，但由于模內(nèi)分層過多會引起模具加工因難、模腔不易清洗、壓力損失大等問題，大大提高了成本、限制了分層數(shù)量，不利于納米層狀材料的產(chǎn)業(yè)化。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有模內(nèi)層疊成型的不足，本發(fā)明提出一種新型模外層疊成型裝置。其目的不僅解決因?qū)盈B器造成的模腔難清理、內(nèi)部壓力損失過大、層疊效果差等缺陷，而且能夠高效率得到納米層疊復(fù)合材料。

本發(fā)明的技術(shù)方案具體如下：一種V型靠模層疊成型裝置，由多組模外層疊器依次串聯(lián)組成，每組模外層疊器包括：壓延機、扭轉(zhuǎn)輥、V型層疊器、匯流輥、加熱器、復(fù)合壓延機、雙向拉伸機和牽引機。各組成部件按所述順序依次串聯(lián)、平行放置。壓延機夾持住復(fù)合材料片材，扭轉(zhuǎn)輥將復(fù)合材料片材由水平方向扭轉(zhuǎn)為豎直方向，復(fù)合材料片材對應(yīng)V型層疊器的m個V型齒，V型層疊器將復(fù)合材料片材折疊成2m層的折疊片材，m為大于或等于2的整數(shù)。折疊片材由匯流輥引導(dǎo)進入加熱器，加熱器有便于折疊片材穿過的出口和入口，加熱器能提供均勻的加熱場，受熱后的折疊片材經(jīng)復(fù)合壓延機、雙向拉伸機和牽引機的壓延、延展及牽引后完成一次折疊，經(jīng)過這樣多組模外層疊器的多次折疊后得到層厚符合要求的多層片材。其中，復(fù)合壓延機利用其熱輥將折疊片材壓薄，雙向拉伸機利用其夾持裝置和壓輥對壓薄折疊片材進行雙向的拉伸，牽引機通過其牽引輥對折疊片材進行牽引，使復(fù)合材料片材連續(xù)地進行層疊。

本發(fā)明一種V型靠模層疊成型裝置，V型層疊器由凹模、凸模組成。凹模和凸模均勻布置有V型齒，凹模的V型齒和凸模的V型齒相互對應(yīng)，二者的V型齒之間夾持復(fù)合材料片材，V型層疊器從入口到出口其V型齒深度逐漸變深、寬度逐漸變窄，即復(fù)合片材逐漸地由開始時折疊的淺而寬，最終折疊層貼合時達到折疊的寬度和厚度，為了防止折疊時出現(xiàn)皺折，需要這樣的逐漸折疊。V型層疊器是由m個V型齒結(jié)構(gòu)并排而成，每個V型齒結(jié)構(gòu)可使復(fù)合材料片材折疊2次。對凹模和凸模的V型齒的齒表面進行聚四氟乙烯等涂覆層處理，并在其表面開設(shè)微小氣孔，可降低片材通過V型層疊器時的滑動阻力。對V型齒的棱邊進行倒圓角處理，可減小片材通過V型層疊器時的損傷。通過V型層疊器出口端面上的兩個通氣管分別通入的高溫高壓氣體從凹模和凸模的表面小孔噴出，在片材和V型層疊器之間形成微氣流層，從而降低片材通過V型層疊器時的滑動阻力。

本發(fā)明一種V型靠模層疊成型裝置，凹模V型齒與凸模V型齒相互對應(yīng)，凹模V型齒與凸模V型齒中間夾持復(fù)合片材，構(gòu)成V型層疊器。凹模、凸?？拷讼鄬τ赩型層疊器中心面的距離相同。將復(fù)合片材穿過V型層疊器的凹模、凸模向中慢慢靠攏。

本發(fā)明一種V型靠模層疊成型裝置，復(fù)合壓延機、雙向拉伸機和牽引機構(gòu)成拉伸系統(tǒng)。該拉伸系統(tǒng)需為片材提供玻璃化溫度以上至熔點以下的適當(dāng)溫度范圍(高彈態(tài))的溫度環(huán)境，使片材易于拉伸。復(fù)合壓延機將高彈態(tài)的原V型片材折疊貼合后初步壓延變寬變薄，通過雙向拉伸機快速展寬變薄，再經(jīng)牽引機構(gòu)進一步精細壓延，最終延展成型為n×(2m)層、厚度均勻的原有寬度尺寸片材。

本發(fā)明一種V型靠模層疊成型裝置，該生產(chǎn)線由多組模外層疊器及復(fù)合材料片材組成，各組成部件按所述順序依次串聯(lián)、平行放置。復(fù)合片材可由水平扭轉(zhuǎn)90度的豎直方向，當(dāng)一定寬度和厚度的n層片材在經(jīng)過V型層疊器(凸模、凹模)被折疊成窄寬較厚的n×(2m)層片材，寬度變?yōu)樵瓕挾鹊?/(2m)，度厚度變?yōu)樵穸鹊?2m)倍。匯流輥帶動折疊片材向前運動，并匯聚貼合在一起，之后再通過加熱器的方形通孔前行，并利用加熱器對孔內(nèi)片材均勻加熱，以使其變?yōu)槿垠w狀態(tài)，之后在復(fù)合壓延機帶動下向前運動到雙向拉伸機中延展成型為n×(2m)層、厚度均勻的原有寬度尺寸片材；又通過第二組模外層疊器變?yōu)閚×(2m)²層的多層結(jié)構(gòu)復(fù)合材料片材；若串聯(lián)k個模外層疊器，則可得到n×(2m)^k層的多層結(jié)構(gòu)復(fù)合材料片材。最后一個模外層疊器可與卷取裝置或輔助設(shè)備相連，制備具有層疊結(jié)構(gòu)復(fù)合材料片材、粒料或粉料。

本發(fā)明采用模塊化設(shè)計，將已經(jīng)定型的薄膜或熔體經(jīng)過V型折疊后加熱再壓延，經(jīng)過多次反復(fù)折疊壓延形成層疊結(jié)構(gòu)，在常溫下對片材進行折疊處理，能有效地大幅度對其等分，在保證足夠?qū)訑?shù)的前提下極大地減小了層疊器數(shù)量、提高了生產(chǎn)效率。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一種V型靠模層疊成型裝置三維生產(chǎn)線示意圖。

圖2是本發(fā)明一種V型靠模層疊成型裝置模外層疊器原理示意圖。

圖3是本發(fā)明一種V型靠模層疊成型裝置V型層疊器結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是本發(fā)明一種V型靠模層疊成型裝置V型層疊器凹模示意圖。

圖5是本發(fā)明一種V型靠模層疊成型裝置V型層疊器凸模示意圖。

圖中，1-復(fù)合材料片材，2-壓延機，3-扭轉(zhuǎn)輥，4-凸模，5-匯流輥，6-加熱器，7-復(fù)合壓延機，8-雙向拉伸機，9-牽引機，10-凹模。

具體實施方式

本發(fā)明一種V型靠模層疊成型裝置，其三維生產(chǎn)線如圖1所示，由多組模外層疊器依次串聯(lián)組成、平行放置，圖1中所示為含有兩組模外層疊器的本發(fā)明一種V型靠模層疊成型裝置。通過一臺或多臺擠出機共混或共擠出的復(fù)合材料片材1或薄膜經(jīng)過第一組模外層疊器作用下，由于每個V型層疊器由m個V型齒結(jié)構(gòu)構(gòu)成，復(fù)合材料片材1延展為n×(2m)層的多層結(jié)構(gòu)片材；通過第二組模外層疊器變?yōu)閚×(2m)²層的多層結(jié)構(gòu)復(fù)合材料片材；若串聯(lián)k個模外層疊器，則可得到n×(2m)^k層的多層結(jié)構(gòu)折疊片材。最后一個模外層疊器可與卷取裝置或輔助設(shè)備相連，制備具有層疊結(jié)構(gòu)復(fù)合材料片材、粒料或粉料。本例中，n＝1，m＝8，k＝4，則層數(shù)至少為1×16⁴＝65536；復(fù)合材料片材1厚度為1mm，則最終制備的薄膜層最小厚度不超過1/65536(約為15nm)，從而可通過上述生產(chǎn)線加工出納米級層疊結(jié)構(gòu)復(fù)合材料。

本發(fā)明一種V型靠模層疊成型裝置，其模外層疊器如圖2所示，模外層疊器包括：壓延機2、扭轉(zhuǎn)輥3、凹模10、凸模4、匯流輥5、加熱器6、復(fù)合壓延機7、雙向拉伸機8和牽引機9。各組成部件按所述順序依次串聯(lián)、平行放置。當(dāng)一定寬度和厚度的n層復(fù)合材料片材1在經(jīng)過V型層疊器(凹模10、凸模4)之前扭轉(zhuǎn)90度(首次需手動扭轉(zhuǎn))，之后經(jīng)過V型層疊器被折疊成窄寬較厚的n×(2m)層片材。折疊后的片材由匯流輥5帶動向前運動，并匯聚貼合在一起，寬度變?yōu)樵瓕挾鹊?/(2m)，厚度變?yōu)樵穸鹊?m倍，之后再通過加熱器6的方形通孔前行，并利用加熱器6對孔內(nèi)片材均勻加熱，以使其變?yōu)榭蓧嚎s的熔體狀態(tài)，之后在復(fù)合壓延機7帶動下向前運動到雙向拉伸機8中延展成型為n×(2m)層、厚度均勻的原有寬度尺寸片材。

本發(fā)明一種V型靠模層疊成型裝置，其V型層疊器結(jié)構(gòu)如圖3所示，凹模10的V型齒與凸模4的V型齒相互對應(yīng)構(gòu)成V型層疊器。V型層疊器從入口端到出口端V型齒逐漸變深、寬度逐漸變窄，對薄膜形成折疊。V型層疊器是由m個V型齒結(jié)構(gòu)并排而成，每個V型齒結(jié)構(gòu)可使復(fù)合材料片材折疊2次。V型層疊器在首次使用時，需要手動將片材穿過V型層疊器，然后凹模10、凸模4向中慢慢靠攏，緊密貼合在一起，由匯流輥5將折疊后的片材帶動向前運動。復(fù)合材料片材在常溫下經(jīng)V型層疊器后變成V型折疊片材。

本發(fā)明一種V型靠模層疊成型裝置，其凹模10結(jié)構(gòu)如圖4所示，凸模4結(jié)構(gòu)如圖5所示。V型層疊器由凹模10、凸模4組成。對凹模10、凸模4的V型齒表面進行聚四氟乙烯等涂覆層處理，涂覆層的材料即可以增加齒表面的耐磨性，又可以減少齒表面與復(fù)合材料片材之間的摩擦，并在其表面開設(shè)微小氣孔，降低片材通過V型層疊器時的滑動阻力。對V脊線進行倒圓角處理，減小片材通過V型層疊器時的損傷。通過V型層疊器出口端面上的兩個通氣管分別通入的高壓氣體從凹模和凸模的表面小孔噴出，在片材和V型層疊器之間形成微氣流層，從而降低片材通過V型層疊器時的滑動阻力。

本發(fā)明一種V型靠模層疊成型裝置，復(fù)合壓延機7、雙向拉伸機8和牽引機9構(gòu)成拉伸系統(tǒng)。該拉伸系統(tǒng)需放置于玻璃化溫度以上、熔點以下的適當(dāng)溫度范圍(高彈態(tài))的溫度環(huán)境中。復(fù)合壓延機7將高彈態(tài)的原V型片材初步壓延變寬變薄，通過雙向拉伸機8快速展寬變薄，再經(jīng)牽引機構(gòu)9進一步精細壓延，延展成型為n×(2m)層、厚度均勻的原有尺寸片材。