一种用于压力敏感材料复合层压粘结的垂直式层压设备及用途的制作方法

本发明涉及层压设备技术领域，具体涉及一种用于压力敏感材料复合层压粘结的垂直式层压设备及用途。

背景技术：

复合层压材料拥有许多性能上的优势。很多实际应用对材料特性的需求是单一材料所不能满足的，将多种具备不同性能的材料利用层压的方式结合在一起可以为具体应用提供所期望的性能，例如将碳纤维和环氧树脂层压所获得的复合物具备轻质、高强、耐腐蚀等特点，可以被用作航天航空器的结构件。复合层压材料，由于其所具备的丰富的可设计性，目前被广泛应用在航天航空、电子封装、汽车工业、新能源领域、海洋工程、建筑建材等诸多领域，将不同性能的材料复合层压也为各种新型材料的开发提供了可能。

但是传统的层压方法在处理一些特殊材料时存在一定的局限性。尤其是在层压压力敏感材料时，存在压力过载或者压力无法及时匹配材料形变的问题，例如热塑性聚合物或者相变材料，伴随着层压设备温度升高，会发生材料软化甚至融化的变化，若层压设备所施加的压力无法及时根据热塑性材料性状的变化而发生调节，会造成材料挤出、层压结构破坏等问题。还有柔性多孔材料会在较低压力下发生持续形变，若层压设备的压力在层压过程中无法做到有效调节，则难以获得固定尺寸或者固定密度的柔性多孔复合层压材料。因此，寻找一种简单高效的层压方式用于压力敏感材料的层压过程变得尤为重要。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是克服背景技术的技术缺陷，提供一种用于压力敏感材料的复合层压粘结过程的且可获得规定尺寸复合层压材料的层压设备。本发明层压设备结构稳定，操作简单，维护要求低，且制得的复合层压材料质量稳定。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：

一种用于压力敏感材料复合层压粘结的垂直式层压设备，所述垂直式层压设备包括螺纹紧压杆、层压基座、螺纹紧压杆支架、限位件和紧压件；所述螺纹紧压杆与所述螺纹紧压杆支架匹配连接；所述螺纹紧压杆支架与所述层压基座匹配连接；所述层压基座设置若干个所述限位件；所述限位件之间设置所述紧压件；所述限位件用于限位由压力敏感材料组成的复合层压材料；所述紧压件用于紧固由压力敏感材料组成的复合层压材料；所述螺纹紧压杆通过所述螺纹紧压杆支架与所述紧压件匹配连接。

上述技术方案中，所述若干个为≥1个。

进一步地，所述限位件包括包括右侧限位块、前方限位块、左侧限位块和后方限位块。

进一步地，所述紧压件包括上方紧压块和下方紧压块；所述上方紧压块与所述螺纹紧压杆的底部匹配连接。

进一步地，所述上方紧压块的上表面设置圆柱状凹槽；所述螺纹紧压杆设置外螺纹；所述螺纹紧压杆的底部设置圆柱状凸起；所述螺纹紧压杆支架设置内螺纹；所述螺纹紧压杆的外螺纹和所述螺纹紧压杆支架的内螺纹尺寸相匹配；所述螺纹紧压杆的底部的圆柱状凸起和所述上方紧压块上表面的圆柱状凹槽尺寸相嵌套；所述上方紧压块的下表面和复合层压材料的第一层板接触。

进一步地，所述层压基座带有匹配所述限位件底部尺寸的位置凹槽；所述层压基座通过螺丝和所述螺纹紧压杆支架结合。

进一步地，所述限位件具有聚四氟乙烯表面涂层；所述限位件通过螺丝固定在所述层压基座表面的位置凹槽内；所述限位件可沿着所述层压基座的位置凹槽的轨道做前后位移。

进一步地，所述右侧限位块带有刻度。

进一步地，所述紧压件具有聚四氟乙烯表面涂层。

进一步地，所述下方紧压块位于所述层压基座上方和所述限位件之间。

一种如上所述的用于压力敏感材料复合层压粘结的垂直式层压设备的用途，所述垂直式层压设备用于压力敏感材料的复合层压粘结，并且可获得规定尺寸的复合层压材料。

本发明的基本原理：

本发明层压过程中，层压设备通过旋转螺纹紧压杆提供层压所需压力。当复合层压材料发生永久性压缩形变时，由于螺纹紧压杆支架螺纹对于螺纹紧压杆的固定作用，螺纹紧压杆施加在复合层压材料表面的压力会自动下降直至消失，从而无法继续对已完成的复合层压材料施加压力。同时螺纹紧压杆支架螺纹对于螺纹紧压杆的固定作用也可以防止复合层压材料在层压方向的膨胀或者恢复，这种采用螺纹紧压的方式对于压力敏感材料所构成的层压结构起到保护作用。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明层压设备能够快速、高效的进行压力敏感材料的层间粘结，可以制备尺寸可控的复合层压材料；

(2)本发明整个层压工艺过程操作简单，且制得的制品质量、性能稳定。

附图说明

图1为本发明实施例1用于压力敏感材料复合层压粘结的垂直式层压设备的立体图；

图2为本发明中实施例1用于压力敏感材料复合层压粘结并且包含有复合层压材料的垂直式层压设备的局部立体图。

图中各个附图标记的对应的部件名称是：

100-螺纹紧压杆；110-层压基座；120-螺纹紧压杆支架；1301-右侧限位块；1302-前方限位块；1303-左侧限位块；1304-后方限位块；1401-上方紧压块；1402-下方紧压块；200-层板；210-粘结层。

具体实施方式

为了更好地理解本发明的内容，下面结合具体实施例和附图作进一步说明。应理解，这些实施例仅用于对本发明进一步说明，而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明所述的内容后，该领域的技术人员对本发明作出一些非本质的改动或调整，仍属于本发明的保护范围。

本发明提供一种用于压力敏感材料的复合层压粘结过程的且可获得规定尺寸复合层压材料的层压设备，该层压设备包括：螺纹紧压杆100、层压基座110、螺纹紧压杆支架120、限位件和紧压件；限位件包括带有刻度的右侧限位块1301、前方限位块1302、左侧限位块1303和后方限位块1304；紧压件包括带有和螺纹紧压杆100的底部尺寸相匹配的凹槽的上方紧压块1401和下方紧压块1402。

本发明适用于层压压力敏感材料，包括热塑性聚合物、相变材料、泡沫材料。优选地，所述压力敏感材料包括聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯、尼龙、聚乙烯醇缩丁醛、石蜡、聚氨酯海绵、石墨烯海绵、膨胀石墨膜中的任意一种或至少两种的组合。层压过程中，通过旋转螺纹紧压杆100提供层压所需压力，当复合层压材料发生永久性压缩形变时，由于螺纹紧压杆支架120螺纹对于螺纹紧压杆100的固定作用，施加在复合层压材料表面的压力会自动下降直至消失，无法继续对已完成的复合层压材料施加压力，同时螺纹紧压杆支架120螺纹对于螺纹紧压杆100的固定作用也可以防止复合层压材料在层压方向的膨胀或者恢复，这对于复合层压材料的层压结构和性能起到保护作用。

本发明可用于层压等于或多于两层的复合层压材料，其中层板200和层板之间分布有粘结层210。所述粘结层210包括环氧树脂、硅橡胶、硅酮胶、聚乙烯醇、聚氨酯、石蜡、聚乙烯醇缩丁醛、羧甲基纤维素中的任意一种或至少两种的组合。

螺纹紧压杆100的外螺纹和螺纹紧压杆支架120的内螺纹尺寸相匹配，层压时，螺纹紧压杆100旋套在螺纹紧压杆支架120上带有螺纹的通孔内。螺纹紧压杆100的底部的圆柱状凸起嵌套在上方紧压块1401上表面的圆柱状凹槽内。螺纹紧压杆100在层压过程中通过旋转，调节其在螺纹紧压杆支架120下方的长度，配合上方紧压块1401将压力均匀的施加在复合层压材料的最上层层板200上。螺纹紧压杆100通过向下旋转来提供层压压力和控制复合层压材料的厚度尺寸。上方紧压块1401的外表面镀有聚四氟乙烯涂层，可以降低螺旋紧压杆100旋转时所产生的摩擦力，从而防止上方紧压块1401带动其下方紧邻的复合材料最上层层板200发生层间偏移。

层压基座110通过螺丝和螺纹紧压杆支架120结合，从而为螺纹紧压杆100提供稳定支撑。层压基座110上表面带有匹配限位件底部尺寸的位置凹槽。限位件包括带有刻度的右侧限位块1301、前方限位块1302、左侧限位块1303和后方限位块1304。限位件表面具有聚四氟乙烯涂层，方便脱模。右侧限位块1301表面带有刻度，用于确定复合层压材料的厚度尺寸。层压基座110带有匹配限位件底部尺寸的位置凹槽。限位件通过螺丝固定在层压基座110表面的位置凹槽内。限位件可以沿着层压基座110位置凹槽的轨道做前后位移，方便对于复合层压材料的固定和脱模过程。

紧压件包括带有和螺纹紧压杆底部尺寸相匹配的凹槽的上方紧压块1401和下方紧压块1402。紧压件表面具有聚四氟乙烯涂层。下方紧压块1402位于层压基座上方和限位件之间，方便对于复合层压材料脱模。

本发明所提供的层压设备构件由铝合金制成，具备高强、轻质、耐温特点。本发明所提供的层压设备可以在-40～300℃环境温度下正常使用。本发明所提供的层压设备通过改动上下紧压块的形状以及限位块的形状和数量，可以制备不同形状尺寸的复合层压材料，包括立方体、长方体、棱柱体、圆柱体结构。

实施例1

一种用于压力敏感材料复合层压粘结的垂直式层压设备，如图1和图2所示，所述垂直式层压设备包括螺纹紧压杆100、层压基座110、螺纹紧压杆支架120、限位件、紧压件；所述螺纹紧压杆100与所述螺纹紧压杆支架120匹配连接；所述螺纹紧压杆支架120与所述层压基座110匹配连接；所述层压基座110设置若干个所述限位件；所述限位件之间设置所述紧压件；所述限位件用于限位由压力敏感材料组成的复合层压材料；所述紧压件用于紧固由压力敏感材料组成的复合层压材料；所述螺纹紧压杆100通过所述螺纹紧压杆支架120与所述紧压件匹配连接。

所述复合层压材料包括由压力敏感材料构成的层板200，所述层板200和层板之间设置有粘结层210。

所述层板200由压力敏感材料构成；优选地，所述压力敏感材料包括聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯、尼龙、聚乙烯醇缩丁醛、石蜡、聚氨酯海绵、石墨烯海绵、膨胀石墨膜中的任意一种或至少两种的组合。

所述粘结层210包括环氧树脂、硅橡胶、硅酮胶、聚乙烯醇、聚氨酯、石蜡、聚乙烯醇缩丁醛、羧甲基纤维素中的任意一种或至少两种的组合。

所述限位件包括包括右侧限位块1301、前方限位块1302、左侧限位块1303和后方限位块1304。

所述紧压件包括上方紧压块1401和下方紧压块1402；所述上方紧压块1401与所述螺纹紧压杆100的底部匹配连接。

所述上方紧压块1401的上表面设置圆柱状凹槽；所述螺纹紧压杆100设置外螺纹；所述螺纹紧压杆100的底部设置圆柱状凸起；所述螺纹紧压杆支架120设置内螺纹；所述螺纹紧压杆100的外螺纹和所述螺纹紧压杆支架120的内螺纹尺寸相匹配；所述螺纹紧压杆100的底部的圆柱状凸起和所述上方紧压块1401上表面的圆柱状凹槽尺寸相嵌套；螺纹紧压杆100在层压过程中通过旋转调节其在螺纹紧压杆支架120下方的长度配合上方紧压块1401将压力均匀的施加在复合层压材料的最上层层板200上；螺纹紧压杆100通过向下旋转来提供层压压力和控制复合层压材料的厚度尺寸；所述上方紧压块1401的下表面和复合层压材料的第一层板200接触。

所述层压基座110带有匹配所述限位件底部尺寸的位置凹槽；所述层压基座110通过螺丝和所述螺纹紧压杆支架120结合，为螺纹紧压杆100提供稳定支撑。

所述限位件具有聚四氟乙烯表面涂层；所述限位件通过螺丝固定在所述层压基座110表面的位置凹槽内；所述限位件可沿着所述层压基座110的位置凹槽的轨道做前后位移，方便对于复合层压材料的固定和脱模过程。

所述右侧限位块1301带有刻度，用于确定复合层压材料的厚度尺寸。

所述紧压件具有聚四氟乙烯表面涂层。

所述下方紧压块1402位于所述层压基座110上方和所述限位件之间，为复合层压材料提供支撑。

所述层压设备可以在-40～300℃环境温度中完成层压过程。

所述层压设备可以制备不同形状尺寸的复合层压材料，包括立方体、长方体、棱柱体、圆柱体结构。

一种如上所述的用于压力敏感材料复合层压粘结的垂直式层压设备的用途，所述垂直式层压设备用于压力敏感材料的复合层压粘结，并且可获得规定尺寸的复合层压材料。

以下以聚氨酯泡沫板和聚乙烯板以环氧树脂胶水复合层压为例，说明本实施例用于压力敏感材料复合层压粘结的垂直式层压设备的具体工艺步骤：

如图1和图2所示，将层压设备的各部件组装起来。其中螺纹紧压杆100旋入在螺纹紧压杆支架120上的通孔内，且保持螺纹紧压杆100的底部凸起旋至最高点，即螺纹紧压杆100的底部凸起和螺纹紧压杆支架120的下表面齐平。螺纹紧压杆支架120通过螺丝和层压基座110上表面固定。将后方限位块1304和左侧限位块1303置于层压基座110表面的相应的位置凹槽内，和下方紧压块1402的后方及左侧紧密贴合，并且使用螺丝固定在层压基座110上。将带有刻度的右侧限位块1301固定在其相应的位置凹槽内，和下方紧压块1402的右侧保持一定距离，方便复合材料的插入。

将聚氨酯泡沫板充分地浸润在新配置的环氧树脂胶水中，利用真空除泡的方法，增加环氧树脂在聚氨酯泡沫中的渗透量。将带有环氧树脂胶水的聚氨酯泡沫板和聚乙烯板堆叠整齐，堆叠层数为10层，其中最上方和最下方层板200均为聚乙烯板。将堆叠整齐的堆叠物放置在层压设备的下方紧压块1402上。将带有刻度的右侧限位块1301沿着层压基座110的位置凹槽向左滑动，和下方紧压块1402的右侧紧密贴合并且使用螺丝固定在层压基座110上。在复合层压材料的上方插入上方紧压块1401，保持带有凹槽的一面向上。将螺纹紧压杆100旋低，直至其圆柱状底部对准并嵌套在上方紧压块1401的上表面的凹槽内。将前方限位块1302插入到层压基座110的相应的位置凹槽内，紧密贴合下方紧压块1402的前侧，使用螺丝固定在层压基座110上。继续旋转螺纹紧压杆100，直至复合层压材料的最上层层板200降低到规定的高度。擦拭从侧面流出来的环氧树脂胶水。将带有复合层压材料的层压设备转移至烘箱内，设置温度程序为90℃保持2小时，然后升温至120℃保持2小时。当环氧树脂充分固化后，将层压设备从烘箱中取出，升高螺纹紧压杆100的位置，移除所有限位件和紧压件，即可获得聚氨酯泡沫板和聚乙烯板多层复合层压材料。

上述说明并非对本发明的限制，本发明也并不限于上述举例。本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内，做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

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