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连续双特氟龙带压机简介及在热塑性复合材料方面的应用
来源: | 作者:佚名 | 发布时间: 2022-04-13 | 766 次浏览 | 分享到:
连续双特氟龙带压机是纤维增强热塑性复合板材生产的关键装备,复合的工艺与设备直接影响板材生产效率与性能。本文着重介绍了几种连续双特氟龙带压机的结构形式、特性及应用。

纤维增强热塑性复合材料有连续纤维增强热塑性复合材料(CFRTP)、玻纤毡增强热塑性复合材料(GMT)、长玻纤增强热塑性复合材料(LFT)、及短玻纤增强热塑性材料(SFT)。连续双特氟龙带压机在复合材料中的应用主要用于CFRTP、GMT和与其它材料组成的“三明治”结构材料的加工。如汽车顶板、发动机隔音罩、发动机底护板、电池箱、车厢内饰板、车厢板、备胎盖板、门基板、后备箱板等板材的加工。同时连续双特氟龙带压机也应用于服装、建筑材料等行业的布料复合、覆膜、覆蒙皮等工艺。目前连续双特氟龙带压机主要的供应商有德国 TPS、Meyer、英国的Reliant等公司,国内热塑性复合材料的研究起步较晚,对于连续复合成型设备的研究与开发仍处于起步阶段,主要公司广东绿肯科技等。


1、 连续双特氟龙带压机的基本功能

纤维增强热塑性复合板的加工一般要经过熔融、定厚、冷却定型三个阶段,通过这三个阶段,不同的材料就复合成一个整体,为此连续双特氟龙带压机具备以下功能:

1.1 加热熔融功能:保证热塑性树脂基体充分熔融。

1.2 加压定厚功能:通过双辊或多辊对压形成对熔融后的物料的挤压,从而实现复合并形成产品的厚度。

1.3 冷却定型功能:在施加一定的压力下使热塑性树脂基体冷却。

1.4 传送功能:特氟龙带形成连续运行,将物料连续不断地向前输送。

1.5 间隙调节功能:可实现不同厚度产品的生产。

除了以上五个基本功能外,特氟龙带压机还需自动纠正和张紧特氟龙带等辅助功能。

2、连续双特氟龙带压机的基本结构及压力特性

根据连续双特氟龙带压机的基本功能要求,连续双特氟龙带压机在结构主要由加热段、中间加压定厚段、冷却段、驱动装置等基本单元组成,同时配上纠偏、升降、张紧等装置。


2.1 特氟龙带压机几种典型的结构

1)单对压辊式结构

此结构特氟龙带压机为轻型特氟龙带压机,物料进入压机后先经过上下加热板加热熔融,再通过单压辊加压定厚,之后到达冷却段经上下冷却板冷却定型,物料出压机后进行收卷或裁切。其结构示意图如Fig1。

Fig1  单对压辊式特氟龙带压机示意图

2)双对压辊式结构

双对压辊式结构与单压辊式结构的最大不同是中间有两对压辊,同时在两对压辊之间有一个加热段。物料进入压机加热熔融后先在第一对压辊处进行预压,之后经过进一步加热后再在第二对压辊处加压定厚。因此在双对压辊式特氟龙带压机有一个预压的过程,经过了两次加压定厚,实现材料在压制过程中更密实。其结构示意图如Fig2。

Fig2 双对辊式特氟龙带压机示意图

3)双对辊+S辊式结构

此结构的特氟龙带压机是在双对辊的之间增加了一个直径更大包覆辊(S辊),并将中间加热段的上加热板去掉。其结构示意图如Fig3。


Fig3 双对辊+S辊式特氟龙带压机示意图

双对辊+S辊式特氟龙带压机最大的特点是S辊和中间下加热板可上下升降(如图Fig4),下降的最大距离H为150mm,同时在S辊处,被加工物料与S辊形成一个α包角,H越大α越大,α越大在此处S辊对物料的加压段越长,从而利于材料的复合。


Fig4 S辊结构示意图

以上三种特氟龙带压机结构是生产过程中常见的典型结构,根据所生产物料的不同,特氟带压机内部结构也会有所变化。例如,TPS公司推出的钢带+特氟龙带的复合压机,其技术特点就是在特氟龙带压机加压定厚区镶嵌了一段小型钢压机,从而实现高压复合。


2.2 几种典型特氟龙带压机的压力特性

特氟龙带压机在压制物料的过程中,对物料施加了一定的压力,其中加热区和冷却区的压力来源于加热板和冷却板的重量,同时在上加热板和上冷却板上部安装有弹簧,当上加热板或冷却板被物料抬起时,弹簧变形,弹簧产生向下的压力通过上加热板或冷却板施加到物料上。中间压辊的压力来源于辊的重量和安装于压辊上部的气缸压力。中间压辊压力更高,主要作用是控制物料的厚度,加热区和冷却区的压力相对较小,其主要作用便于加热板或冷却板与物料充分接触,提高加热或冷却效率,同时加热区施加一定的压力,有利于物料中空气的排出,避免因空气未能有效排出形成的孔隙率高。几种典型结构的特氟龙带压机因中间压辊的方式不一样,其压力特性也有所不同。

1)单对压辊式特氟龙带压机的压力特性

单对压辊式特氟龙带压机对物料的施加的压力形成两端低,中间高,其压力特性图如Fig5。


Fig5 单对辊式特氟龙带压机压力特性图

2)双对压辊式特氟龙带压机的压力特性

双对压辊式特氟龙带压机比单对压辊式多了一对中间压辊,其中部形成两处压力峰值,其压力特性图如Fig6。


Fig6 双对辊式特氟龙带压机压力特性图

3)双对压辊+S辊式特氟龙带压机的压力特性

双对压辊+S辊式特氟龙带压机在中部S辊在下降时也将物料产生挤压,其压力特性图如Fig7。


Fig7 双对压辊+S辊式特氟龙带压机压力特性图

3、连续双特氟龙带压机的应用

连续双特氟龙带压机早期更多的应用于服装行业的布料复合,随着热塑性复合材料的发展,连续双特氟龙带压机在热塑性复合材料加工行业得到了广泛应用。

3.1 应用于GMT材料的加工

GMT是玻璃纤维毡增强热塑性复合材料的英文缩写,由连续或短切玻璃纤维毡与热塑性树脂(如PP)等复合而成的新型复合材料。GMT材料具有轻质环保、吸音隔热、高强高韧、优良的抗化学腐蚀性和环境适应性等特点,广泛应用用交通、建筑、航空等领域[1]。GMT制造中应用连续双特氟龙带压机进行加工的几种工艺流程如下:

1)玻璃纤维毡+树脂膜工艺

此工艺一般采用2层膜+1层玻纤毡复合或3层膜+2层玻纤毡复合。树脂在连续双特氟龙带压机内熔融后渗透入玻纤毡中,形成浸渍。其简易工艺图如Fig8。


Fig8 玻璃纤维毡+树脂膜工艺

2)玻璃纤维毡+树脂粉工艺

与前一工艺相比,主要是将树脂膜换成了树脂粉,在生产过程中树脂粉直接撒在玻纤毡上面。由于树脂粉粒径小,树脂粉在加热前已部分进入玻纤毡内部,有利于树脂的浸渍。其简易工艺图如Fig9。


Fig9 玻璃纤维毡+树脂粉工艺

3)短切玻璃纤维+树脂膜工艺

这种工艺是将第一种工艺中的玻纤毡用在线切的短玻纤代替,有利于在线调整短玻纤的长度。其简易工艺图如Fig10。


Fig10 短切玻璃纤维+树脂膜工艺

4)短切玻璃纤维+树脂粉工艺

此种工艺直接采购短切玻璃纤维和树脂粉复合,采购这种工艺容易在线调整GMT片材的短玻纤长度及玻纤含量。其简易工艺图如Fig11。


Fig11 短切玻璃纤维+树脂粉工艺

3.2 应用于连续纤维增强热塑复合有机板的加工

连续纤维增强热塑复合有机板(简称CFRTP)是由连续纤维增强单向预浸片材通过各种铺层角度的设计复合而成,预浸片的铺层角度以90°较多,其次有45°等角度。通过各角度的铺层,可满足有机板产品在不同方向的力学要求。连续纤维增强热塑复合有机板的加工简图如Fig12。



3.3 应用于“三明治”结构热塑复合板的加工

“三明治”结构热塑复合板的结构一般如Fig13,表面为无纺布、GMT、CFRTP片材、胶膜


Fig12 有机板加工简图

Fig13 “三明治”热塑复合板结构图

等,中间芯层是各类轻质材料,如蜂窝材料、发泡材料等。上下面层经过连续双特氟龙带压机后与中间芯层材料熔合在一起,形成质轻高刚的复合板材。“三明治”结构热塑复合板加工简图如Fig14。

Fig14 “三明治”结构热塑复合板加工简图。

当中间芯层材料为PP蜂窝材料时,因PP在加热时会熔融,并与表面材料熔合在一起,因此用于粘接作用的胶膜可不用。


所以连续双特氟龙带压机在结构上可以根据加工物料的特性在加热和冷却长度、加压定厚结构上做相应的调整。作为纤维增强热塑性复合材料加工的主要设备,其前后可以配备放卷设备、自动铺层设备、自动码板设备、自动裁切等设备,以适应不同材料的加工。


 广东绿肯新材料技术有限公司:广东绿肯新材料科技有限公司是一家专注于复合材料技术研究及装备开发的技术型公司,其核心团队具有10年以上的碳纤维及复合材料行业工作经验。本公司可根据客户要求,提供包括设计、制造、安装、设备调试、工艺调试一体化交钥匙工程服务。