CN101439586A - 连续纤维增强塑料预浸料的制造方法及其所用的浸渍模具 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种连续纤维增强塑料预浸料的制造方法，纤维纱束经导纱装置进入浸渍模具内，并通过展开装置使纤维纱束在浸渍模具内展开，纤维纱束充分浸渍后，通过浸渍模具出口端的成型模具成型后出来，然后冷却固化或进入产品成型系统，该制造方法使纤维纱丝在塑料中充分浸渍，所制得的增强纤维增强塑料的强度高；同时本发明公开了一种用于连续纤维增强塑料预浸料的制造方法的浸渍模具。
Description
技术领域
本发明涉及一种纤维增强塑料预浸料的制造工艺，尤其是一种连续纤维增强塑料预浸料的制造方法及其所用的浸渍模具。
背景技术
为了进一步改善热固性塑料及热塑性塑料的物理性能，常在塑料中加入玻璃纤维填料作为增强材料，以树脂为粘结剂而组成新型复合材料，通称为增强塑料。增强材料起骨架作用，其品种规格繁多主要为玻璃纤维，一般热固性塑料中添加连续长纤维含量为60％；热塑性塑料中纤维含量为18％，纤维长度为15～20mm。辅助剂包括调节粘度的稀释剂(用以改进玻璃纤维与树脂的粘度)、用以调节树脂-纤维界面状态的玻璃纤维表面处理剂、用以改进流动性，降低收缩，提高光泽度及耐磨性等用的填料和着色颜料等。目前纤维增强热塑性塑料常采用的增强的方法有以下几种：
(1)溶液浸渍法，即选用合适的溶剂将树脂完全溶解。该法的缺点是并非所有的树脂都有合适的溶剂。
(2)纤维混编法，即先将热塑性树脂加工成纤维，再与增强纤维混编成各种形状。但是，该方法所制成的制品加工其它产品目前所供应的品种有限，使其使用受到限制。
(3)熔融浸渍法，通过纤维或织物浸渍在熔融的树脂中制备预浸料，黏度过高的树脂以及表面活性低的纤维(如无机纤维)，将导致浸渍不均匀，纤维增强塑料强度低的问题。
发明内容
本发明目的之一在于提供一种连续纤维增强塑料预浸料的制造方法，该方法能使纤维纱束浸渍均匀，以增强纤维增强塑料的强度，且该方法制得的预浸料能用于生产各种纤维增强塑料制品。
为了实现上述目的，本发明的技术方案为：
一种连续纤维增强塑料预浸料的制造方法，包括如下步骤：
a.在浸渍模具内加入热塑性塑料、稀释剂及接枝剂，并加热使其熔化；
b.纤维纱束经导纱装置进入浸渍模具内，并通过展开装置使纤维纱束在浸渍模具内展开，纤维纱束充分浸渍后，通过浸渍模具出口端的成型模具成型后出来；
c.从浸渍模具出来的纤维丝预浸料，冷却固化或进入产品成型系统。
为了使纤维纱束充分浸渍，本发明先通过浸渍模具内的展开装置使纤维纱束展开，使纤维纱束中的每根纱丝露出与塑料充分接触，同时在加热和稀释剂、接枝剂的共同作用下，纤维纱丝在塑料中充分浸渍。纤维纱束浸渍完成后，通过浸渍模具末端的成型模具成型后出来。通过改变成型模具上出料口的形状就能得到不同型号的预浸料，比如，出料口的形状为扁形就能得到片状预浸料，出料口的形状为圆形就能得到棒状预浸料。然后，再用所得到的预浸料生产各种纤维增强塑料产品，或者，从浸渍模具出来的预浸料直接进入成型系统，生产纤维增强塑料制品。
为了使浸渍模具内的塑料始终将纤维纱束淹没，通过挤塑机将热塑性塑料、稀释剂及接枝剂纤维表面处理剂补充入浸渍模具内。
本发明所用的纤维是无机纤维，优选为玻璃纤维、玄武岩纤维或碳纤维；所用的稀释剂优选自聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡和固体石蜡中的一种或两种以上；所用的接枝剂优选自马来酸酐、硅烷、钛酸酯和接枝聚丙烯的一种或两种以上。
本发明目的之一在于提供一种用于连续纤维增强塑料预浸料的制造方法的浸渍模具，由底加热板、上加热板、第一侧加热板、第二侧加热板、导纱板及出口模具构成的长方体形外腔体，所述导纱板和出口模具上分别设有导纱口和出料口；在所述外腔体内装有分纱盒，该分纱盒内沿长度方向排列有相互平行的分纱辊；在靠近所述导纱板的外腔体上设有空心供胶棒，该供胶棒的一头伸出外腔体设置接头。
本发明通过底加热板、上加热板、第一侧加热板和第二侧加热板四面同时加热，使浸渍模具内各处塑料的温度一致，有利于纤维均匀浸渍塑料。并且，通过由分纱盒和分纱辊组成的展开装置使进入的纤维纱束展开，使纤维充分浸渍塑料，通过调节相邻两分纱辊之间的间距即可调节张力的大小。
作为本发明的优选实施例，相邻两分纱辊之间的间距从所述导纱板至所述出口模具逐渐增大。分纱辊采用“前密后疏”的排列方式更有利于纤维纱束展开，减小阻力。
作为本发明的另一优选实施例，同一平面上的所述分纱辊为一组，在所述分纱盒内设置有2～8组分纱辊，以满足生产粗预浸料的需要。
作为本发明的另一优选实施例，所述供胶棒与所述分纱辊平行，在该供胶棒上设有两个长条形出料孔，该出料孔与供胶棒的轴心线平行，并与供胶棒的内腔连通。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明通过展开装置使纤维纱束展开，使纤维纱束中的每根纱丝露出与塑料充分接触，同时在加热和稀释剂、纤维表面处理剂的共同作用下，纤维纱丝在塑料中充分浸渍，以增强纤维增强塑料的强度，本发明制得的纤维增强塑料的强度是普通热塑性纤维增强塑料的2～3倍；
(2)以本发明生产的预浸料为原料可以生产多种纤维增强塑料制品，而且，预浸料的形状和大小均可以调节，满足后续加工的需要；
(3)本发明所采用的浸渍模具具有结构简单，使用方便的优点。
附图说明
图1为本发明的生产工艺流程图；
图2为浸渍模具3的结构示意图；
图3为浸渍模具3的俯视图；
图4为分纱盒37的结构示意图；
图5为图2的左视图；
图6为图2的A向视图；
图7为图图4左视图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例进一步对本发明加以说明。
实施例1
如图1所示，从纱架上的6根2400tex玻璃纤维纱束1，在牵引机5的作用下经过导纱板2，进入浸渍模具3内，并通过由分纱盒37组成的展开装置38以及牵引力作用下使纤维纱束1在浸渍模具3内展开，浸渍模具3内装有含聚丙烯、聚乙烯蜡稀释剂和马来酸酐接枝剂组成的浸渍料，通过加热使浸渍料熔化，浸渍模具3的温度控制在270℃左右，消耗的浸渍料是通过挤塑机补充到浸渍模具内。通过改变牵引速度以改变浸渍时间，改变出料口大小以改变浸渍树脂的含量。
纤维纱束1浸渍后，通过浸渍模具3出口端的成型模具36成型后出来，成型模具36上设有扁形出料口，从浸渍模具3出来的预浸料在空气中自然冷却形成片材预浸料。
实施例2
与实施例1工艺相同，加入聚乙烯、氧化聚乙烯蜡稀释剂和硅烷接枝剂组成的浸渍料，通过加热使浸渍料熔化，浸渍模具3的温度控制在270℃左右。纤维纱束1浸渍后，通过浸渍模具3出口端的成型模具36成型后出来，成型模具36上设有圆形出料口，从浸渍模具3出来的预浸料通过编织机形成纤维增强塑料编织布。
实施例1中，浸渍模具中的稀释剂还可以选自氧化聚乙烯蜡和固体石蜡，或它们的组合物。接枝剂还可选自硅烷、钛酸酯和接枝聚丙烯，或者它们的组合物。
如图2至7所示，为本发明实施例1和2所使用的浸渍模具3。
浸渍模具主要由长方体形外腔体、分纱盒37、分纱辊38及供胶棒39构成，外腔体由底加热板31、上加热板32、第一侧加热板33、第二侧加热板34、导纱板35及出口模具36构成，在底加热板31、上加热板32、第一侧加热板33和第二侧加热板34上均装有可控电加热元件。在导纱板35设有6排导纱口35a，每排导纱口35a交错排列，以利于纤维纱与塑料充分接触。在出口模具36上设有一个扁形出料口36a。
如图2、图4及图7所示，分纱盒37装在外腔体内，分纱盒37为U形结构，在该分纱盒37内沿长度方向排列有6组分纱辊38，每一组分纱辊38位于同一平面上，且同一组内的相邻两分纱辊38之间的间距从导纱板35至出口模具36逐渐增大。分纱盒37侧板上设有条形孔，分纱辊38的两头通过穿过该条形孔的螺钉固定，这样，可以根据实际需要调整分纱辊38之间的间距，以到达调节张力的目的。
如图2及图3所示，在靠近导纱板35的外腔体上设有空心供胶棒39，该供胶棒39的一头伸出外腔体设置接头39a，该接头39a与挤塑机的出料口连通，该供胶棒39与分纱辊38平行，在该供胶棒39上设有两个长条形出料孔，该出料孔与供胶棒39的轴心线平行，并与供胶棒39的内腔连通。
Claims (9)
1.一种连续纤维增强塑料预浸料的制造方法，包括如下步骤：
a.在浸渍模具(3)内加入热塑性塑料、稀释剂及接枝剂，并加热使其熔化；
b.纤维纱束(1)经导纱装置(2)进入浸渍模具(3)内，并通过展开装置(38)使纤维纱束(1)在浸渍模具(3)内展开，纤维纱束(1)充分浸渍后，通过浸渍模具(3)出口端的成型模具(36)成型后出来；
c.从浸渍模具(3)出来的纤维丝预浸料(4)，冷却固化或进入产品成型系统(6)。
2.根据权利要求1所述的连续纤维增强塑料预浸料的制造方法，其特征在于：所述热塑性塑料、稀释剂及接枝剂是通过挤塑机连续注入浸渍模具内。
3.根据权利要求1所述的连续纤维增强塑料预浸料的制造方法，其特征在于：所述纤维为玻璃纤维或玄武岩纤维或碳纤维。
4.根据权利要求1所述的连续纤维增强塑料预浸料的制造方法，其特征在于：所述稀释剂选自聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡和固体石蜡中的一种或两种以上。
5.根据权利要求1所述的连续纤维增强塑料预浸料的制造方法，其特征在于：所述接枝剂选自马来酸酐、硅烷、钛酸酯和接枝聚丙烯的一种或两种以上。
6.一种用于权利要求1所述连续纤维增强塑料预浸料的制造方法的浸渍模具，其特征在于：由底加热板(31)、上加热板(32)、第一侧加热板(33)、第二侧加热板(34)、导纱板(35)及出口模具(36)构成的长方体形外腔体，所述导纱板(35)和出口模具(36)上分别设有导纱口(35a)和出料口(36a)；在所述外腔体内装有分纱盒(37)，该分纱盒(37)内沿长度方向排列有相互平行的分纱辊(38)；在靠近所述导纱板(35)的外腔体上设有空心出胶棒(39)，该出胶棒(39)的一头伸出外腔体设置接头(39a)。
7.根据权利要求6所述的浸渍模具，其特征在于：相邻两分纱辊(38)之间的间距从所述导纱板(35)至所述出口模具(36)逐渐增大。
8.根据权利要求6或7所述的浸渍模具，其特征在于：同一平面上的所述分纱辊(38)为一组，在所述分纱盒(37)内设置有2～8组分纱辊(38)。
9.根据权利要求6所述的浸渍模具，其特征在于：所述供胶棒(39)与所述分纱辊(38)平行，在该供胶棒(39)上设有两个长条形出料孔，该出料孔与供胶棒(39)的轴心线平行，并与供胶棒(39)的内腔连通。
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