一种多层包覆型材制造技术

本实用新型专利技术提供了一种多层包覆型材，所述型材包括至少一层皮层和至少一层芯材，在所述型材的横截面上，皮层对芯材闭环式或半闭环式包覆。所述型材可以包括多层皮层和芯材，多层皮层和芯材可交替包覆，同一外皮侧内部也可以设有多层所述芯材。所述皮层和芯材的材质多样化，根据建筑型材的具体要求，选择具有一定承载力或具有一定功能性，或兼具承载力和功能性的材料作为芯材。皮层表面光滑美观，具有较高一定强度、耐腐蚀性和热塑性，可一次模压成型制成皮层结构，后填充芯材；也可以根据芯材的具体形状进行针对性的外层包覆，最终形成具有一定外部形状的型材，且整体结构性能符合实际需用要求。

【技术实现步骤摘要】
一种多层包覆型材
本技术属于复合型建筑型材
，具体涉及一种多层包覆型材。
技术介绍
热塑性树脂具有耐腐蚀、抗冲击、可循环利用、热加工性能好、设计自由度高等优点。在对承载力要求较高的结构中，热塑性树脂可与高性能纤维复合使用其与高性能纤维增强体复合，在轻质高强方面优异性能更加凸显，能实现高性能材料的低成本快速制备，且满足建筑工程的高效能、快速施工、长效免维护等方面的重大需求。在对承载力要求较高的结构中，热塑性树脂可与高性能纤维复合使用。目前纤维增强热塑性树脂基复合材料的基本形式通常为预浸料，应用领域主要为航空航天飞行器，工艺技术通常为预浸料层层堆叠铺层后粘结在一起，形成具体的结构形式。受限于预浸料单一的平面结构，无法满足建筑、交通、能源等领域对具有一定空间结构，且承载力和功能性兼具的型材的需求。专利CN201610764666.3提供了一种轻质低成本抗冲击性预浸料复合板材，复合板是由预浸料上表皮、功能性芯材、预浸料下表皮复合的三明治结构，功能性芯材是短切玻璃纤维增强热塑性树脂预浸料、单向长纤维预浸料、网格玻纤布、编织纤维预浸料的一种或者几种的叠加，预浸料上、下表皮为多层短切玻璃纤维增强热塑性树脂的复合材料的相互叠加，各层之间的叠加是同方向或者异方向的叠加。专利CN201610526251.2公开了一种发泡夹芯材料及其制造方法和应用，发泡夹芯材料是由发泡的热塑性树脂芯层和纤维增强的热塑性树脂复合材料皮层组成的三层夹芯结构，其中芯层和皮层的热塑性树脂为同一种热塑性树脂。发泡夹芯材料的制造方法采用热复合和冷压方式将芯层和皮层复合，避免了使用粘接材料，从而进一步地使发泡夹芯材料的材料成分单一，便于更方便和容易的回收利用。目前的热塑性树脂及热塑性树脂基复合材料主要应用于板式复合型材，其中内部芯材的材料种类较少，功能性单一，受力情况主要考虑沿板长度方向单向方向受力情况，整体型材不耐弯折，抗压能性能较低，应用范围较窄；采用多层平铺叠加的形式，工艺相对复杂，长久使用容易分层和脱落；目前主要复合型材无法满足多维尺寸、强度、韧性、应力功能性等耦合效应较优的其他类型建筑型材要求。
技术实现思路
为了解决上述问题，本技术提供了一种多层包覆型材，所述型材包括至少一层热塑性树脂或热塑性树脂基复合材料皮层和至少一层芯材，在所述型材的横截面上，皮层对芯材闭环式或半闭环式包覆，所述型材的横截面选自圆形、矩形、椭圆形、三角形或梯形，所述型材的表面沿长度方向为平面或曲面。优选的，所述的芯材为功能性芯材。在所述型材的横截面上，皮层对芯材360度包覆，即皮层对内部芯材为闭环式包覆，或者皮层对芯材进行半闭环式包覆，即具有开口，包覆芯材的三个侧面或相邻的两个侧面。传统的多层复合建筑型材多采用类似三明治结构，只对内部芯材的上下两面覆盖，芯材的左右两侧裸露，且多为板状型材，这样这种最常见的结构具有各层之间结合不牢固，长久使用容易分层脱落的缺点。本技术所述型材的皮层将对内部芯材的四周侧面均进行周向均匀包覆，在横截面上看，皮层对芯材形成闭环式360度包覆，或者包覆芯材的三个侧面或相邻的两个侧面，这样的结构使得皮层与芯材的结合更加紧密，实际长期使用受力过程中不易导致结构失效脱落。优选的，所述皮层对芯材闭环式包覆，能够极大提高所述型材在多向受力作用下的整体承载能力。例如：当所述型材承载正压力时，整体结构传递到包覆皮层上的力转变为较大的环向内应力，有力约束芯部承压结构，从而极大提高整体型材抗压强度，因此较其他非周向包覆材料表现出更优的抗压性能。另外，由于所述型材包覆皮层沿增强纤维方向具有较强的抗拉强度，且的表面材质均一，在设计承力时，考虑型材整体受力特点，在芯部结构受力薄弱部位加强包覆皮层覆盖面，将极大提高整体结构受力性能，设计及制备方法简单。优选的，所述型材包括至少两层皮层和至少两层芯材，同一所述外皮侧内部可以设有多层所述芯材，也可以皮层和芯材交替包覆。例如，所述型材包括3层皮层和3层芯材，从外到内的包覆顺序为第一皮层、第一芯材、第二皮层、第二芯材、第三皮层和第三芯材，从外到内的包覆顺序也可以为第一皮层、第一芯材、第二芯材、第二皮层、第三皮层和第三芯材。所述皮层的材质选自热塑性树脂、热塑性树脂基纤维复合材料预浸料、热塑性树脂基短切纤维复合材料或热塑性树脂基复合材料中的一种或两种以上的组合。所述皮层表面光滑美观，具有一定强度，具有热塑性，可设计性强，加工工艺多样便捷。所述皮层材料宜于与芯材结合，粉碎后可造粒回收，绿色环保无污染。所述热塑性树脂选自聚醚醚酮、聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚酰胺、聚碳酸酯、聚苯醚、聚砜、聚对苯二甲酸乙二醇酯、橡胶中的一种或两种以上的组合。所述热塑性树脂基复合材料中的热塑性树脂选自上述热塑性树脂的种类。所述芯材选自水泥、金属、混凝土、发泡塑料、泡沫、海绵体或蜂窝材等中的一种或两种以上的组合。所述芯材为功能性芯材，材质多样化，具体根据建筑型材的具体要求，选择具有一定承载力或具有一定功能性，或兼具承载力和功能性的材料作为芯材。由于皮层的可塑性强，一方面，能够根据建筑型材用芯材的具体形状进行针对性的外层包覆，最终使得所述型材具有一定的外部形状，且整体结构性能符合实际需用要求；另一方面，可根据建筑型材宏观结构要求，先压膜制备出包含皮层的多层皮层结构，再用注芯方法得到具有固定外部形状，且符合实际性能要求的芯材，以形成最终型材。所述型材的横截面选自圆形、矩形、椭圆形、三角形、梯形和其它不规则形状，所述型材的表面沿长度方向为平面或曲面。所述型材形状多样，适合不同建筑结构或形状的需求，例如，所述型材的外形为长方体，皮层和芯材均为长方形包覆，可做砖块型材；所述型材的外形为圆柱体，皮层和芯材均为圆形包覆，可做立柱型材；所述型材的外表面为曲面，整体形状为波浪形，皮层和芯材均适应波浪形包覆，可做支撑兼装饰型材。优选的，所述型材的内部设有隔板，所述隔板垂直于所述型材的皮层内表面。优选的，所述隔板支撑在皮层内表面与相邻的芯材之间。所述隔板可以为短点支撑板。所述隔板的主要作用为型材内部结构增强，支撑内部结构不宜形变；促进所述型材内形成多层受力结构中应力的相互传导，以协调和增强整体受力性能，同时强化外部支撑。优选的，所述型材的内部设有连接杆，所述连接杆平行于所述型材的横截面。优选的，所述连接杆的一端设在最内层芯材内，另一端设在所述型材的最外层皮层的内表面，更优选的，所述连接杆的一端设在最内层芯材的中心。所述连接杆起到皮层与芯材之间、皮层与皮层之间、芯材与芯材之间的有效可靠连接作用，并确保多层皮层、芯材的整体结构稳定性，以及多层之间的可靠连接。本技术所述的型材内部设置隔板或连接杆，结构简单，使用方便，用简单的方法就能改善型材内部的受力环境，促进体系内部受力均匀；同时强化各层之间的连接，结构稳定，促进各层有效协同，进而极大提高整体承载多向受力能力。本技术还提供所述型材的制作方法，所述方法包括以下步骤：(1)本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多层包覆型材，其特征在于，所述型材包括至少一层热塑性树脂或热塑性树脂基复合材料皮层和至少一层芯材，在所述型材的横截面上，皮层对芯材闭环式或半闭环式包覆，所述型材的横截面选自圆形、矩形、椭圆形、三角形或梯形，所述型材的表面沿长度方向为平面或曲面。/n

【技术特征摘要】
1.一种多层包覆型材，其特征在于，所述型材包括至少一层热塑性树脂或热塑性树脂基复合材料皮层和至少一层芯材，在所述型材的横截面上，皮层对芯材闭环式或半闭环式包覆，所述型材的横截面选自圆形、矩形、椭圆形、三角形或梯形，所述型材的表面沿长度方向为平面或曲面。


2.根据权利要求1所述的型材，其特征在于，所述型材包括至少两层皮层和至少两层芯材。


3.根据权利要求2所述的型材，其特征在于，多层所述皮层和多层芯材交替包覆。


4.根据权利要求2所述的型材，其特征在于，所述型材包括3层皮层和3层芯材，从外到内的包覆顺序为第一皮层、第一芯材、第二皮层、第二芯材、第三皮层和第三芯材，或者，从外到内的包覆顺序为第一皮层、第一芯材、第二芯材...

【专利技术属性】
技术研发人员：王彬，岳清瑞，
申请(专利权)人：中冶建筑研究总院有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11