專利名稱：用于制造合成材料片材的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于制造包括合成層板材料的合成材料片材的方法。
背景技術(shù)：
包含熱塑樹脂基體中的纖維的合成原料片材在合成層板制造中作為板層。纖維 布置在聚合基體材料中以形成合成片材。本領(lǐng)域已知各種方法，通過這些方法可以把合 成材料片材中的纖維布置在聚合基體材料中并且通過包括例如刮刀處理、層疊、擠拉、 擠壓成型等方式被壓縮。纖維可以縱向定位(即，它們彼此對齊)并且在沿著板層的長 度方向上是連續(xù)的。纖維板可以切削并且相對于彼此縱向定位。參考這里的纖維的均勻 縱向定位，合成材料片材可以被表征為“單向”。合成材料片材的寬度典型地受限于如控制纖維分發(fā)時的難度以及通常使用的加 工機械的寬度等因素。另外，合成層板包括多個板層，在彼此上下堆疊時，板層可以使 得不同板層中的纖維具有相對于彼此不同的角度方位。通常，通過將合成材料的各個板 層與彼此呈交叉關(guān)系的纖維堆疊，并且將堆疊粘合成單個片材，來在分立處理中組裝合 成層板。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一方面涉及一種用于制造合成層板的設(shè)備。該設(shè)備包括第一展開工 位，其包括至少一個卷支撐組件，用于旋轉(zhuǎn)支撐合成材料卷。粘合工位位于所述第一展 開工位的下游并且限定粘合表面。加熱工位位于粘合工位的下游，用于響應(yīng)于移動通過 加熱工位的合成材料來加熱從卷饋送的合成材料。該設(shè)備還包括處理工位，其包括位于 加熱工位下游的至少一個壓延卷組件。本發(fā)明的另一方面涉及一種用于通過定位彼此相鄰的多個不同長度的合成材料 來制造合成層板的方法。把不同長度的合成材料粘合在一起并且加熱不同長度的合成材 料。把經(jīng)過加熱的不同長度的合成材料傳輸通過壓延卷組件從而生成合成層板；并且收 集合成層板。
圖1是用于應(yīng)用本文中根據(jù)本發(fā)明的實施例描述的制造方法的設(shè)備的示意圖；圖2A是圖1中的設(shè)備的展開工位的一個實施例的透視圖；圖2B是圖2A中的展開工位的支撐輥組件的透視圖；圖2C是圖2A中的展開工位的材料導(dǎo)向組件的透視4
圖3是具有圖1中的設(shè)備中的可選第二板層工位的粘合工位的透視圖；圖3A是圖3中的具有第一板層合成原料和用于在其上粘合的交叉合成材料的粘 合工位的透視圖；圖4是在圖1中的設(shè)備中的烘烤工位的示意性透視圖；圖5A是圖1中的設(shè)備的一個或多個處理模塊的正視圖；圖5B是圖5A中的一個或多個處理模塊的加熱壓延卷組件的透視圖；圖5C是用于圖5B的一個或多個處理模塊的加熱壓延卷組件的卷烤爐的分解透 視圖；圖5D是圖5A中的一個或多個處理模塊的冷卻壓延卷組件的透視圖；圖6是圖1中的設(shè)備的收起工位的透視圖；以及圖7是根據(jù)一個實施例的方法的流程圖。
具體實施例方式圖1中的10總體上示出的是用于制造合成材料的設(shè)備的一個實施例，該設(shè)備包 括展開工位12，其中合成材料可以饋送或者從合成材料卷中展開以被設(shè)備10進一步處 理。相鄰展開工位具有粘合工位14，合成材料的附加層可以粘合到從展開工位12展開的 合成材料上。這些附加層可以被配置成使得形成合成材料的附加層部分的纖維能夠相對 于從展開工位12展開的合成材料中的纖維以不同角度定位。然而，本發(fā)明并非限于此， 因為形成附加層部分的纖維還可以定位成基本平行于形成從展開工位12展開的合成材料 部分的纖維。該設(shè)備10包括與粘合工位相鄰的可選第二展開工位16，合成材料的至少一 個附加層可以從其上的合成材料卷展開。這些層可以展開在從第一展開工位12和在粘合 工位14處添加的其他附加層展開的合成材料的頂部。在粘合工位14的下游具有加熱工 位18，合成材料層被加熱使得它們可以彼此接合。在加熱工位18的下游還具有處理工位 20。處理工位20包括至少一個壓延卷組件，這會在下文得到詳細說明。收起工位22位 于處理工位20的下游，用于將合成材料層板卷繞到其上。合成材料從展開工位12到收 起工位22的整個進度在此被稱為“處理方向”，如圖1中的箭頭所示。術(shù)語“上游” 和“下游”在這里有時候被用來指代相對于處理方向的方向或位置(“下游”指代與處 理方向一致的方向)。如圖2A所示，展開工位12包括展開框架24，在上面安裝了五個結(jié)構(gòu)類似的卷 支撐組件，其中一個表示為26。盡管展開工位12具有五個卷支撐組件26，但是本發(fā)明 并非限于此，因為在不脫離本發(fā)明的廣義方面的情況下，少于或多于五個卷支撐組件也 可以形成展開工位部分。與圖2A所示的其他卷支撐組件相同，卷支撐組件26包括支撐 輥組件28(又見圖2B)和相關(guān)的材料導(dǎo)向組件30(又見圖2C)。支撐輥組件28包括可旋 轉(zhuǎn)耦接到底座34的支撐輥32，底座安裝在展開框架24上。每個支撐輥32被配置成在 其上承載合成材料卷，如圖2A中的合成材料卷36a、36b、36c所示。固定帽38可拆卸 地安裝到支撐輥32從而可拆卸地在其上保持合成材料卷。固定帽38可以螺紋旋入支撐 輥32，然而，本發(fā)明并不限于此，因為固定帽還可以以本發(fā)明所屬相關(guān)領(lǐng)域中的技術(shù)人 員已知的其他方式保持在支撐輥上。例如，固定帽38可以通過螺栓固定到支撐輥32上 或者經(jīng)由卡環(huán)保持到其上。支撐輥組件28可以包括支撐輥驅(qū)動機構(gòu)(未示出)或者支撐輥制動機構(gòu)(未示出)來加速或阻止合成材料卷36a在支撐輥32上的展開從而在合成材 料從卷上展開時改變或調(diào)節(jié)合成材料中的張力大小。每個材料導(dǎo)向組件30都包括固定到展開框架24的一對直立的輥支架40、42。每 個材料導(dǎo)向組件30還包括插入其中并且可旋轉(zhuǎn)耦接到直立的輥支架40、42的第一輥44， 和插入在其中并且也可旋轉(zhuǎn)耦接到直立的輥支架的第二輥46。第一輥44和第二輥46協(xié) 同來限定它們之間的如48所示的輥隙，從相關(guān)的支撐輥組件28饋送的合成材料通過該輥 隙。第一輥44通過調(diào)節(jié)機構(gòu)50可以相對于直立的輥支架40、42垂直滑動，調(diào)節(jié)機構(gòu)50 用于改變和/或調(diào)節(jié)輥隙中合成材料36a上的壓力和/或合成材料36a中的張力等，和/ 或從相關(guān)的支撐輥組件28中抽拉合成材料的速度。調(diào)節(jié)機構(gòu)50可以采取氣壓或液壓汽 缸、滾珠絲杠、步進電動機或其他機械致動器的形式。然而，本發(fā)明并非限于此，因為 還可以采用本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員已知的許多其他調(diào)節(jié)機構(gòu)。材料導(dǎo)向組件30 用作定位和引導(dǎo)從相關(guān)的支撐輥組件28抽拉的合成材料36a等。每個材料導(dǎo)向組件30均可以包括制動機構(gòu)(未示出)和/或驅(qū)動機構(gòu)(未示 出)。制動機構(gòu)將向第一輥44的旋轉(zhuǎn)施加阻力，使得在拖拉合成材料36a通過48所示的 輥隙時，可以在合成材料36a上保持期望的張力。另一方面，材料導(dǎo)向驅(qū)動機構(gòu)可以驅(qū) 動第一輥44以有助于合成材料36a通過48所示的輥隙的傳輸。以此方式，調(diào)節(jié)機構(gòu)50 可以減輕合成材料36a通過48所示的輥隙前進的阻力。由于合成材料卷36a的旋轉(zhuǎn)慣量 在從卷抽拉材料時發(fā)生變化，所以在設(shè)備10的操作期間可以調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)機構(gòu)50從而在合成 材料36a中保留適當?shù)膹埩?。五個卷支撐組件26定位在展開框架24上從而在從每個卷中抽拉不同長度的合成 材料36a等時，不同長度的合成材料將通過展開框架24中的織網(wǎng)空隙52并且以邊對邊排 列從展開框架24下方出現(xiàn)從而限定織網(wǎng)54 (圖2A、圖4)，該織網(wǎng)橫跨由合成材料卷的數(shù) 量限定的寬度W，該寬度W比合成材料卷中的任何一個都寬。將在下文詳細說明的是， 織網(wǎng)54為合成層板200提供了至少一個縱向第一層。粘合工位14位于展開工位12的下游并且包括安裝到粘合框架58上的定位平臺 56。在所示實施例中的粘合框架58限定了大致等于展開框架24寬度的寬度。粘合平 臺56限定了基本為平面的粘合表面56a，相鄰的不同長度的合成材料36a、36b等布置在 粘合表面上并且粘合到一起從而形成合成材料200的第一層，例如通過把合成材料36a、 36b等的第一層布置在合成材料的第二層上。取決于合成材料36a等的類型和其中的纖維 朝向，合成材料的第二層可以縱向或者交叉或以其他配置粘合。在一個實施例中，通過把合成材料的交叉層60鋪設(shè)到合成材料36a、36b等上來 把合成材料36a、36b等粘合到一起。交叉層60重疊至少兩個相鄰的合成材料36a、36b 并且優(yōu)選地延伸橫跨織網(wǎng)54的整個寬度W。交叉層60被粘合到合成材料36a、36b等從 而形成織網(wǎng)54。可以使用熱風槍、超聲波焊接工具、粘合劑等在織網(wǎng)54移動通過設(shè)備 10時完成粘合。粘合是一種把相鄰和/或分層的合成材料片材固定到期望位置用以粘接 在一起的相對快速而簡單的方法。交叉層60可以是單向片材，S卩，其中的纖維板可以相互對齊。在特定實施例 中，交叉層60中的纖維相對于合成材料36a中的纖維橫切布置，這種情況下，交叉層60 可以被稱為交叉片材并且所得到的合成層板200被稱為交叉層板。交叉片材可以相對于合成材料36a、36b等中的纖維成任意角度布置。交叉層60沿處理方向具有有限寬度60w。在一個實施例中，多個交叉層60在 合成材料36a、36b等層上彼此相鄰布置從而為合成層板200提供了一致的第二板層。在一個實施例中，可以使用工業(yè)機器人來把交叉層60放置到合成材料36a、36b 等上，從而可選地把正交層60粘合到上面。這種機器人可以提供有正交層材料的供給， 例如以卷的形式或者作為預(yù)切割片材的堆疊提供。可以裝備機器人來例如通過從供給卷 抽拉各個長度的交叉層材料并且把交叉層材料切割成期望的長度、或者處理預(yù)切割片材 把交叉層材料放置到織網(wǎng)54上。機器人可以裝備有粘合臂，粘合臂包括熱風槍、超聲速 焊接操縱桿、或任何其他適合的粘合裝置，并且可以把交叉層材料粘合到織網(wǎng)54并且把 合成材料36a、36b等粘合到一起。機器人可以配置成在織網(wǎng)54上以正交方式或者以其 他任何期望的角度抽拉或放置正交層材料。可選的第二展開工位16位于粘合工位14的下游或之上，并且包括卷支撐組件 62，可以在卷支撐組件上布置附加的合成材料卷。第二展開工位16通常具有與第一展開 工位12相同的結(jié)構(gòu)，使得第二展開工位16能夠提供橫跨寬度大致等于寬度W的合成材 料織網(wǎng)，即，第二展開工位16具有定位成與第一展開工位12的卷支撐組件26等的位置 相對應(yīng)的卷支撐組件62。第二展開工位16配置成允許織網(wǎng)54通過其下方并且允許來自 第二展開工位16的其他的縱向合成材料層添加到織網(wǎng)54上。以此方式，第二展開工位 16有助于為合成層板200提供第二縱向合成材料層。盡管示出并描述了用于設(shè)備10的第 二展開工位16，但是本發(fā)明并非限于此，在其他實施例中，用于制造合成層板的設(shè)備可 以不具有第二展開工位。在另外實施例中，用于制造合成層板的設(shè)備可以具有多于兩個 展開工位，使得該設(shè)備能夠制造具有多于兩個縱向合成材料層的合成層板。如圖4所示，加熱工位18的一個實施例包括烤爐64，其具有適于接收合成材料 的織網(wǎng)54的入口(未示出)，以及允許織網(wǎng)54移動通過烤爐的出口 66?？緺t64可以包 括對流式烤爐和/或其他任意適合的加熱元件，如電輻射加熱元件、紅外加熱元件、電 熱器、熱油加熱器、氣動力加熱器及其組合、以及用于加熱織網(wǎng)的其他加熱元件?？緺t 64具有經(jīng)由諸如(但不限于)液壓或氣壓汽缸、導(dǎo)螺桿、電動機之類的致動器70在升起 位置和降低位置之間移動的蓋件68。處理工位20位于加熱工位18的下游。在一個實施例中，如圖5A所示，處理工 位20包括壓延卷組件72和74。每個壓延卷組件72、74包括支撐兩個壓延卷76和78的 框架80。每個卷的驅(qū)動機構(gòu)82包括經(jīng)由驅(qū)動帶82b耦接到壓延卷76或78的驅(qū)動電動機 82a。盡管示出并描述了帶式驅(qū)動，但是本發(fā)明并不限于此，因為還可以利用其他驅(qū)動類 型，如直接驅(qū)動、或電動機和齒輪減速器組合。壓延卷組件72、74中的一個或兩個壓延 卷76和78可以裝備有旋轉(zhuǎn)接頭，其允許熱傳輸流體(例如，油或水)流動通過卷，從而 在使用中根據(jù)期望加熱或冷卻卷。如圖5B所示，經(jīng)過加熱的壓延卷組件72包括協(xié)同來限定它們之間的輥隙的壓延 卷76和78、以及兩個用以加熱壓延卷78的卷烤爐84和86。卷烤爐84加熱壓延卷78 的一部分，而提供第二卷烤爐86使得壓延卷在整個長度上被加熱，然而，本發(fā)明并非限 于此，在其他實施例中，單個卷烤爐可以加熱壓延卷的整個長度，或者可以加熱壓延卷 的所選的部分。壓延卷組件72包括安裝或支撐在壓延卷組件72上的支撐從動件88，從而在中心支撐在壓延卷76上。同樣地，安裝支撐從動件(未示出)從而中心支撐在壓延 卷78上。支撐從動件88阻止壓延輥在中心區(qū)域彼此彎曲。如圖5C所示，卷烤爐86包 括電輻射加熱元件90，其配置成符合壓延卷78的曲度。卷烤爐84 (圖5B)配置得與卷 烤爐86相類似?？商娲兀蛘吡硗?，壓延卷76和78中的一個或兩個可以是中空的并 且可以限定用于熱傳輸流體進入和排出的流動路徑，熱傳輸流體從流體供給源提供和撤 銷。卷76和/或卷78可以裝備有耦接到卷的旋轉(zhuǎn)接頭，熱傳輸流體經(jīng)過該卷從而提供 熱量。圖5D提供了非加熱壓延卷組件74的透視圖，除了省略卷烤爐84和86之外，其 配置得與壓延卷組件72相類似。在沒有卷烤爐84和卷烤爐86的情況下，可以看出，與 壓延卷組件72中一樣，壓延卷組件74包括兩個支撐從動件88，中心支撐在壓延卷76、 78上。壓延卷78是中空的并且限定了用于熱傳輸流體通過的進入和出口，熱傳輸流體從 流體供給源提供和撤銷。在所示的實施例中，卷78裝備有耦接到卷的旋轉(zhuǎn)接頭，熱傳輸 流體通過卷流過該旋轉(zhuǎn)接頭從而將熱量從與其接觸的織網(wǎng)54中抽出。如果需要，可以使 用旋轉(zhuǎn)接頭92來提供加熱流體從而加熱壓延卷78。圖5A示出了具有四個壓延卷組件72和74的處理工位20，然而，本發(fā)明并非限 于此，在其他實施例中，處理工位20可以包括多于四個或少于四個壓延卷組件，并且可 以具有或者可以不具有冷卻壓延卷組件和/或加熱的壓延卷組件。例如，在一個實施例 中，沒有提供冷卻的壓延卷組件，在織網(wǎng)通過收起工位22之前通過使用風扇把冷空氣吹 到織網(wǎng)上，和/或在加熱的壓延卷組件72之后提供一個或多個非加熱的壓延卷組件可以 足夠冷卻織網(wǎng)54，非加熱的壓延卷組件與加熱的壓延卷組件72相隔足以使熱量從織網(wǎng)54 擴散到周圍空氣中的一定距離。如圖6所示，收起工位22包括置于收起框架94上的收起卷96。收起工位22包 括用于收起卷96的電動機驅(qū)動的驅(qū)動器(未示出)以在織網(wǎng)54中維持適當張力。用于 收起卷96的電動機驅(qū)動的驅(qū)動器允許收起卷從處理工位20收集合成層板200成品。可以根據(jù)圖1所示的布局中按照期望重新布置上述設(shè)備10的各個部分，例如， 改變沿處理方向移動通過設(shè)備10的材料遇到各個工位的順序，省略對于特定處理不需要 的工位，或者在展開工位12和收起工位22之間添加其他工位。另外，各個工位的部件 是可移動的并且可以在各自工位內(nèi)重新排列它們。例如，根據(jù)需要，可以對展開工位12 增加或去除一個或多個卷支撐組件26。另外，可以在展開框架24上重新排列卷支撐組 件26以提供織網(wǎng)54中相鄰合成材料36a、36b等重疊的變化程度和/或提供各個期望寬 度的織網(wǎng)54。同樣地，處理工位20的壓延卷組件72、74在壓延卷框架80上可移動并且 可拆卸。因此，可以改變處理工位20中壓延卷組件的數(shù)量、類型、順序和/或間距以調(diào) 節(jié)合成層板200最終制品中的期望特征。對于一種制品或處理來說，單個壓延卷組件72 或74可能足夠，對于另一種制品或處理而言，可能利用三個或四個(或更多)壓延卷組 件。另外，可以重新排列壓延卷組件72、74以提供任何期望順序的加熱壓延卷組件和冷 卻壓延卷組件加熱，然后冷卻；冷卻，加熱，然后冷卻；加熱、冷卻，再次加熱；加 熱、冷卻、再次加熱，隨后冷卻等。該設(shè)備中的這種靈活性實現(xiàn)了用來制造各種制品的 處理中的靈活性。設(shè)備10可以包括處理控制器(未示出)，其與設(shè)備的主要控制機構(gòu)通信。以此
8方式，處理控制器提供了中心點，在該中心點，操作者可以控制設(shè)備運行的一個或多個 方面，諸如織網(wǎng)54通過設(shè)備的速度、織網(wǎng)中的張力、施加到各個輥隙的壓力、加熱工位 18的溫度、加熱的壓延卷組件72所提供的熱量、用于鋪交叉層和/或粘合織網(wǎng)54的工業(yè) 機器人的操作等。在一個實施例中，設(shè)備10可以用來實現(xiàn)圖7中100概況性示出的用于制造合成 層板200的方法。方法100開始于第一步驟102，例如從安裝在展開工位12的卷支撐組 件26上的合成材料卷36a、36b等提供各個長度的合成材料。抽取各個長度的合成材料 36a等并將其排列在延伸到粘合工位14的織網(wǎng)54中。在粘合步驟104中，合成材料36a 等在粘合工位14處被粘合到一起從而例如使用交叉層60形成織網(wǎng)54。在可選的分層步驟106中，其他長度的合成材料可以被添加到織網(wǎng)54。例如， 其他的合成材料卷可以布置到第二展開工位16上并且其他的合成材料可以從第二展開工 位16展開并且鋪到第一板層合成材料36a上等并且鋪到交叉層60上。在此情況下，方 法100可以生成合成層板200 (圖6)，包括兩個連續(xù)的板層(每一個都來自展開工位12和 16)，在板層之間具有交叉層60。在粘合步驟104之后，并且在步驟106中在織網(wǎng)54上可選地鋪其他的合成材料 層之后，對織網(wǎng)54進行加熱步驟108以有助于各個長度的合成材料36a等和其上的任意 交叉層60粘接到一起。為此，織網(wǎng)54通過加熱工位18，相鄰的第一板層合成材料36a 等被加熱從而使其中的聚合材料軟化，使得各個片材可以彼此粘接。在加熱步驟108之 后，對織網(wǎng)54執(zhí)行處理步驟110，各個長度的合成材料36a等形成可以被收集的合成層 板200。例如，在一個處理步驟110中，織網(wǎng)54通過處理工位20，材料受到壓力作用， 并且可選地在一個或多個壓延卷組件72和/或74中加熱和/或冷卻。壓延卷組件72和 /或74的熱量和/或壓力使得相鄰的合成材料36a、36b等(以及其上的任何其他合成原 料)粘接在一起。在相鄰的合成材料36a、36b等包括熱塑性基體原料時，壓延卷組件72 和/或74的熱量和/或壓力可以足以形成基體原料。然而，如果相鄰的合成原料中的一 個或者兩個包括熱固基體原料，則可以期望提供粘合劑或本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的其他附 加方式來把合成原料粘接在一起?？椌W(wǎng)54在處理步驟110的一部分中被冷卻，并且在收 集步驟112中，合成層板200制品在收起工位22處被收集到收起卷96上。在處理步驟 110中發(fā)生的冷卻使得織網(wǎng)54被收集，例如卷繞在卷上作為合成層板200，而合成層板的 相鄰繞層不會彼此粘接到一起。在圖1和圖5A-圖5D的實施例中，織網(wǎng)54沿處理方向前進通過加熱的壓延卷 組件72并且隨后通過冷卻壓延卷組件74。加熱的壓延卷組件72加熱合成材料使得相鄰 的合成材料粘接到一起。兩個壓延卷組件72和74還把合成元件壓縮到一起從而增強接 合處理。冷卻壓延卷組件74隨后從織網(wǎng)54去除熱量使得合成層板200的相鄰層不會在 環(huán)境溫度下彼此結(jié)合。以此方式，有利于合成層板200的儲存和處理。例如，合成層板 200可以在收起工位22處被收集到收起卷96，而不會粘接相鄰繞層。通過提供足夠長度的合成材料卷36a等使得制品片材能夠在合成材料200從展開 工位12展開時卷繞到收起卷96上，這里描述的處理和設(shè)備可以描述為“連續(xù)”工藝?？梢栽诤铣刹牧现胁捎酶鞣N類型的纖維。示例纖維包括E玻璃和S玻璃纖維。 E玻璃纖維是一種低堿性硅硼酸鹽玻璃，具有良好的電氣特性和機械特性以及良好的耐化學(xué)腐蝕性。這類玻璃廣泛用于增強型塑料的纖維。其高抗腐蝕性使得E玻璃適于電氣合 成層板。符號“E”指的是電氣類。相對于E玻璃，S玻璃是具有較高強度和較高成本的材料。S玻璃為用于航空 應(yīng)用的具有高拉伸強度的鎂鋁硅酸鹽玻璃。最初，“S”代表高強度。在本發(fā)明中，E 玻璃和S玻璃是優(yōu)選纖維。E玻璃纖維可以以大范圍的纖維重量和熱塑聚合物基體材料結(jié)合到合成物中。E 玻璃可以從每平方碼大約10到大約40盎司(盎司/平方碼)，優(yōu)選地為19-30盎司/平 方碼，最優(yōu)選地為增強型的21.4到28.4盎司/平方碼。根據(jù)熱塑性基體和纖維板的組合重量，S玻璃或E玻璃纖維板在合成材料板 層中的數(shù)量可以可選地適于大約40-90wt%熱塑性基體，更優(yōu)選地為大約50wt%到大約 85wt%熱塑性基體，最優(yōu)選地為板層中的熱塑性基體的大約60wt%到大約80wt%。也可以結(jié)合其他纖維板，優(yōu)選地結(jié)合E玻璃和/或S玻璃，而可選地替代E玻璃 和/或S玻璃。這樣的其他纖維板包括ECR、A和C玻璃以及其他玻璃纖維板，石英組 成的纖維、鎂鋁硅酸鹽、非堿性鋁硼硅酸鹽、鈉硼硅酸鹽、鈉硅酸鹽、鈉鈣鋁硅酸鹽、 硅酸鉛、非堿性硼硅酸鉛、非堿性硼硅酸鋇、非堿性硼硅酸鋅、非堿性鋁硅酸鐵、硼酸 鎘、氧化鋁纖維、石棉、硼、碳化硅纖維、諸如從聚乙烯、聚乙烯醇、聚偏氯乙烯、芳 族聚酰胺、聚酰胺、聚苯并咪唑、聚惡二唑、聚亞苯基、PPR、石油和煤浙青(各向同性 的)、中間相浙青、纖維素和聚丙烯腈衍生的石墨和碳、陶瓷纖維、例如像鋼、鋁金屬合 金等的金屬纖維。優(yōu)選的有機聚合物纖維由Kevlar作為示例提供的芳族聚酰胺纖維形成。其 他優(yōu)選高性能、單向纖維束一般具有大于每但尼爾7克的拉伸強度。這些成束的高性 能纖維更優(yōu)選地為芳族聚酰胺纖維、擴展鏈式超高分子量聚乙烯(UHMWPE)、聚對 亞苯基苯并二惡唑(PBO)和聚(2，5-二羥基-1，4-苯撐吡啶并二咪唑)[diimidazo pyridinylene (dihydroxy) phenylene] (M5)中的任何一個或者組合。使用這些具有極高拉伸 強度的材料特別適于制造合成彈道裝甲板和需要極高彈道特性的類似應(yīng)用。在不脫離本發(fā)明的廣義方面的情況下，可以用本發(fā)明所屬特定領(lǐng)域的技術(shù)人員 已知的其他纖維類型替代。例如，諸如商標名為Twaran和Techn0ra的那些市售的芳族聚 酰胺纖維等；商標名為Toray、Fortafil和Zoltek的那些市售的玄武玻璃、碳纖維；液晶聚 合物(LCP)，諸如但不限于商標名為Vectnm的市售的LCP?；谝陨险f明，本發(fā)明意在 以單獨或結(jié)合形式使用有機纖維、無機纖維和金屬纖維。本發(fā)明的合成板層可以可選地包括連續(xù)、切削、無規(guī)則、混合和/或編制的纖 維。在特定實施例中，除了非縱向定位纖維之外，這里所述的合成板層可以包含縱向定 位纖維。聚合基體材料可以包括熱固聚合體和/或熱塑聚合體。熱塑性聚合體樹脂材料 可以是高分子量熱塑聚合體，包括但不限于聚丙烯、聚乙烯、尼龍、PEI (聚醚酰亞胺) 和共聚合體，更優(yōu)選地為聚丙烯和聚乙烯。按重量的熱塑性載荷可以根據(jù)所希望使用的 制品片材的物理特性需要而明顯不同。按照熱塑性基體材料和纖維的重量劃分，合成材料可以包含大約60wt%到大約 熱塑性基體，更優(yōu)選地為大約50wt%到大約熱塑性基體，最優(yōu)選地為
10大約熱塑性基體材料的40wt%到大約熱塑性基體。這里的術(shù)語“第一”、“第二”等不表示順序、數(shù)量和重要程序，而僅僅用來 區(qū)分彼此元件。另外，這里的術(shù)語“一種”和“一個”不表示數(shù)量的限制，而是表示 至少一個所引用項的存在。盡管參考本發(fā)明的特定實施例對本發(fā)明進行了說明，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當 理解，在閱讀和理解上述公開的基礎(chǔ)上，本公開實施例的許多變形和替代將落入本發(fā)明 和所附權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于制造合成層板的設(shè)備，所述設(shè)備包括第一展開工位，包括至少一個卷支撐組件，用于旋轉(zhuǎn)支撐合成材料卷；粘合工位，位于所述第一展開工位的下游，所述粘合工位限定粘合表面；加熱工位，位于所述粘合工位的下游，用于響應(yīng)于移動通過所述加熱工位的所述合 成材料來加熱從所述卷饋送的所述合成材料；以及處理工位，包括位于所述加熱工位下游的至少一個壓延卷組件。
2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述至少一個壓延卷組件包括旋轉(zhuǎn)安裝到支撐框架 的一對輥，所述輥限定在其間的輥隙，使得在操作期間，所述合成材料被饋送到所述輥 隙使得所述輥對所述合成材料施加壓力。
3.如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中所述輥中的至少一個被加熱。
4.如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中所述輥中的至少一個被冷卻。
5.如權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其中所述一對輥中的至少一個輥在縮回和接合位置之間 可以相對于所述一對輥中的另一個輥移動；并且其中所述設(shè)備還包括響應(yīng)于從控制器發(fā) 出的命令用于使得所述一對輥中的至少一個輥在所述縮回和接合位置之間相對于所述一 對輥中的另一個輥移動的裝置。
6.如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中所述至少一個壓延卷組件包括響應(yīng)于從控制器發(fā)出 的命令使所述一對輥中的至少一個輥旋轉(zhuǎn)的第一驅(qū)動裝置。
7.如權(quán)利要求3所述的設(shè)備，還包括與所述至少一個輥相鄰定位的至少一個卷蓋件；以及卷加熱器，其耦接到所述至少一個卷蓋件，用于對所述至少一個輥進行。
8.如權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其中所述卷加熱器包括至少一個電加熱元件，其耦接到 所述蓋件并且對從控制器發(fā)出的命令做出響應(yīng)，使得在所述至少一個壓延卷組件的操作 期間，該壓延卷組件的至少一個輥被加熱。
9.如權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其中所述輥中的至少一個輥在其中具有用于從中流過的 熱傳輸流體的進入的流路徑；以及旋轉(zhuǎn)接頭，用于將所述熱傳輸流體提供到所述流路徑。
10.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述加熱工位包括入口，適于接收合成層板織網(wǎng)；出口，適于允許所述合成層板織網(wǎng)退出所述加熱工位；蓋件，其在打開和關(guān)閉位置之間可移動；以及熱源，在其在所述入口和所述出口之間移動時對所述合成層板織網(wǎng)進行加熱。
11.如權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其中所述熱源發(fā)出紅外輻射。
12.如權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其中所述熱源包括多個電加熱元件，其耦接到所述蓋 件并且響應(yīng)于從控制器發(fā)出的命令可操作。
13.如權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其中所述熱源包括引導(dǎo)到所述合成層板織網(wǎng)上的加熱 空氣。
14.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，還包括位于所述粘合工位和所述加熱工位之間第二展開工位，所述第二展開工位包括至少 一個卷支撐組件，用于旋轉(zhuǎn)支撐合成材料卷。
15.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，包括多個壓延卷組件，每一個壓延卷組件均包括可旋 轉(zhuǎn)安裝到支撐框架上的一對輥，所述一對輥的每一個都在它們之間限定輥隙，使得在操 作期間所述合成材料被饋送到所述輥隙，使得所述輥對所述合成材料施加壓力。
16.如權(quán)利要求15所述的設(shè)備，包括至少一個受熱的壓延卷組件。
17.如權(quán)利要求16所述的設(shè)備，包括至少一個冷卻壓延卷組件。
18.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述第一展開工位包括展開框架，并且其中所述 設(shè)備包括安裝在所述展開框架上的多個支撐卷組件；并且其中所述支撐卷組件彼此相對 定位，使得在操作期間，合成材料卷從所述支撐卷組件展開，使得來自所述輥的合成材 料邊對邊地定位從而形成加寬的合成材料片材。
19.一種用于制造合成層板的方法，包括彼此相鄰地放置多個不同長度的合成材料；把不同長度的合成材料粘合在一起；加熱不同長度的合成材料；將經(jīng)過加熱的不同長度的合成材料傳輸通過壓延卷組件從而生成合成層板；以及收集合成層板。
20.如權(quán)利要求19所述的方法，其中把不同長度的合成材料粘合在一起包括橫跨不同 長度的合成材料鋪設(shè)交叉層。
全文摘要
通過將合成材料的合成原料彼此相鄰(邊對邊)布置可以制造合成材料的制品片材。合成原料包括熱塑性基體材料中的纖維。相鄰的合成原料粘接在一起來提供合成材料的制品片材。優(yōu)選地，在合成原料上布置合成材料的交叉層。交叉層可以是單向片材并且可以與合成原料中的纖維成橫切關(guān)系來布置交叉層中的纖維。
文檔編號B29C70/50GK102015235SQ200980110730
公開日2011年4月13日 申請日期2009年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月26日
發(fā)明者愛德華·皮爾佩爾 申請人:伯利斯特蘭德公司