CN102328443B - 连续纤维增强热塑性复合材料预浸带的制造方法及设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种连续纤维增强热塑性复合材料预浸带的制造方法及设备，在该方法中采用使用了挤出模头挤出熔融树脂，将预热后的连续纤维导入到初次槽中进行初步浸渍，然后控制出料压力使通过预浸的连续纤维通过填充有熔融树脂的可打开的二次浸渍槽进行完全浸渍工艺，这样就可解决如何使预浸带浸渍完全及穿纱、清理接头较为容易的问题。

Description

连续纤维增强热塑性复合材料预浸带的制造方法及设备
技术领域
本发明涉及一种预浸带的制备方法及设备，具体的讲是一种涉及连续纤维增强热塑性复合材料的制造方法及设备。
背景技术
连续纤维增强热塑性复合材料具有优异的机械性能、较强的可加工性及稳定的化学性，如高的拉伸强度和弯曲强度、出色的高低温冲击性能；近年来在环保节能等政策理念的推动下，其开发与应用得到了巨大发展，相应的制造技术也不断的改进与提高。
目前预浸带的生产工艺包括溶液浸渍、粉末浸渍、涂敷浸渍及熔融浸渍。预浸带生产过程一般为：1、将连续纤维从纱架上引出并展开，再依次通过张力调节装置、导纱装置、纤维导引分散装置送至预热烘箱预热；2、对连续纤维进行浸渍；3、将浸渍后的连续纤维导入到浸渍压延辊组中进行滚压冷却定型；4、最后导入牵引卷绕装置卷绕成型。
中国专利公开号为CN101856872A采用了涂敷法浸渍，让从挤出模头挤出的熔融树脂直接与连续纤维浸渍，由于浸渍过程是暴露在空气中，这样就难以达到熔融浸渍法的效果。美国专利U85529652采用了熔融浸渍法，在该工艺中，纤维与熔融树脂的浸渍发生在封闭的浸渍槽中，当纤维断裂时，难以穿纱接头，积累的断裂短纤维在浸渍槽中较为难以清理。
发明内容
本发明的目的是提供一种连续纤维增强热塑性复合材料预浸带的制造方法，解决如何使预浸带浸渍完全的问题。
本发明的另一个目的是提供一种连续纤维增强热塑性复合材料预浸带的制造设备，解决如何在浸渍过程中穿纱、清理接头较为容易的问题。
连续纤维增强热塑性复合材料预浸带的制造方法，包括如下步骤：
a、将连续纤维从纱架上引出并展开，送至预热烘箱预热；
c、将浸渍后的连续纤维进行滚压冷却定型；
d、最后卷绕成型；
其采用的制造设备包括纱架、预热烘箱、浸渍压延辊组、第一熔融树脂通道、第二熔融树脂通道、初次浸渍槽、二次浸渍槽；初次浸渍槽、二次浸渍槽依次设置在预热烘箱及浸渍压延辊组之间，二次浸渍槽内设有填充有熔融树脂的弧形通道；第一熔融树脂通道一端连接挤出模头，另一端连接初次浸渍槽；第二熔融树脂通道一端连接挤出模头，另一端连接二次浸渍槽；另外，在a、c步骤之间还有一个步骤b:
b、挤出模头通过第一熔融树脂通道挤出一道熔融树脂，对预热后的连续纤维在初次浸渍槽中进行初步浸渍，然后挤出模头通过第二熔融树脂通道挤出另一道熔融树脂对预浸的连续纤维在二次浸渍槽进行再次均匀浸渍。
所述连续纤维是在二次浸渍槽中的弧形通道内进行完全浸渍。
所述弧形通道的间隙为3mm，截面为弧形。
所述二次浸渍槽为可打开二次浸渍槽。
所述初次浸渍槽及二次浸渍槽均采用热电偶控制或者导热油或者红外线加热。
所述第一熔融树脂通道及第二熔融树脂通道之间具有一个活动滑动块，该活动滑动块可调节第一熔融树脂通道及第二熔融树脂通道的熔融树脂流出量。
本发明的有益效果是：
1、当高温熔融态树脂通过初步浸渍装置时，根据树脂的物性不同，可以同步调节树脂的出料压力，使得分散均匀的纤维不会被过大的出料压力冲散的同时，既不伤害到纤维，又能均匀的预浸渍纤维；
2、二次浸渍槽的流道设计特点：设计间隙只允许一定量的树脂与纤维通过，在经过弧形流道的浸渍后，不会留下多余的树脂，产生热降解，在流道的出口处是通过喇叭口形状设计的，可以调节材料的厚度；
3、为了解决在生产过程中产生的断丝后，穿丝难的问题，二次浸渍槽的结构设计是可以打开的，只需在浸渍槽打开时，将断的纤维拉直，闭合浸渍槽就可以了，在几秒钟内可以完成穿丝的问题。因此，纤维的分散性，浸渍性及可操作性显著提高，能得到纤维分散均匀和浸渍完全的连续纤维增强热塑性复合材料，其树脂含量较易控制，并实现低成本化及可连续化生产。
4、由于第一熔融树脂通道及第二熔融树脂通道之间设有一个活动调节块，这样可根据需要调节这两个通道熔融树脂流出量。
附图说明
图1是本发明的工艺流程图；
图中  1. 纱架、2. 导纱装置、3. 牵引分散装置、4. 远红外加热箱、5. 挤出模头、6. 初次浸渍槽、7. 二次浸渍槽、8. 浸渍压延辊组、9. 牵引卷绕装置、10.连续纤维、11.牵引辊。
具体实施方式
请参考图1，本发明的设备包括有纱架1、导纱装置2、牵引分散装置3、远红外加热箱4、挤出模头5、初次浸渍槽6、二次浸渍槽7、浸渍压延辊组8、牵引卷绕装置9。
首先连续纤维10安装在纱架1的锭子上，然后将连续纤维10牵引到导纱装置2中，使得连续纤维10能成同一平面并均匀分布。拉成同一平面的连续纤维10经牵引辊11送入远红外加热箱4中进行250度的预热，使预热后的连续纤维10进入初次浸渍槽6中。这时，挤出模头5挤出熔融树脂通过第一熔融树脂通道在初次浸渍槽6中对连续纤维10进行初次浸渍，该第一熔融树脂通道未在图中描述，另外，调节从挤压模头5中挤出的熔融树脂的出料压力，使得分散均匀的连续纤维10不会被过大的出料压力冲散的同时，既不伤害到纤维，又能均匀的预浸纤维，在该步骤中可采用单螺杆挤出熔融树脂对连续纤维10进行预浸，经过预浸后再进入二次浸渍槽7中，二次浸渍槽7中入口出连接第二熔融树脂通道入口，该第二熔融树脂通道未在图中描述，二次浸渍槽7内的弧形通道间隙为3mm，截面为弧形，只允许一定量的连续纤维10与熔融树脂通过，这样，经过弧形通道的浸渍后，通道内不会留下多余的树脂，从而产生热降解。为了调节第一熔融树脂通道及第二熔融树脂通道的树脂流出量，可在第一熔融树脂通道及第二熔融树脂通道之间增设一个活动的滑动块。另外，将通道的出口处设计成喇叭口形状，这样可以根据连续纤维10的含量来调节材料的厚度。经过二次浸渍后再经浸渍压延辊组8的滚压冷却使其厚度为0.25mm，最后通过15米的自然冷却后再经牵引卷绕装置9卷绕成卷。

Claims (6)

1.连续纤维增强热塑性复合材料预浸带的制造方法，包括如下步骤：
a、将连续纤维从纱架上引出并展开，送至预热烘箱预热；
c、将浸渍后的连续纤维进行滚压冷却定型；
d、最后卷绕成型；
其特征在于：
其采用的制造设备包括纱架、预热烘箱、浸渍压延辊组、第一熔融树脂通道、第二熔融树脂通道、初次浸渍槽、二次浸渍槽；初次浸渍槽、二次浸渍槽依次设置在预热烘箱及浸渍压延辊组之间，二次浸渍槽内设有填充有熔融树脂的弧形通道；第一熔融树脂通道一端连接挤出模头，另一端连接初次浸渍槽；第二熔融树脂通道一端连接挤出模头，另一端连接二次浸渍槽；另外，在a、c步骤之间还有一个步骤b:
b、挤出模头通过第一熔融树脂通道挤出一道熔融树脂，对预热后的连续纤维在初次浸渍槽中进行初步浸渍，然后挤出模头通过第二熔融树脂通道挤出另一道熔融树脂对预浸的连续纤维在二次浸渍槽进行再次均匀浸渍。
2.依据权利要求1所述的连续纤维增强热塑性复合材料预浸带的制造方法，其特征在于：所述连续纤维是在二次浸渍槽中的弧形通道内进行完全浸渍。
3.依据权利要求2所述的连续纤维增强热塑性复合材料预浸带的制造方法，其特征在于：所述弧形通道的间隙为3mm，弧形通道截面为弧形。
4.依据权利要求1或2所述的连续纤维增强热塑性复合材料预浸带的制造方法，其特征在于：所述二次浸渍槽为可打开二次浸渍槽。
5.依据权利要求1所述的连续纤维增强热塑性复合材料预浸带的制造方法，其特征在于：所述初次浸渍槽及二次浸渍槽均采用热电偶控制或者导热油或者红外线加热。
6.依据权利要求1所述的连续纤维增强热塑性复合材料预浸带的制造方法，其特征在于：所述第一熔融树脂通道及第二熔融树脂通道之间具有一个活动滑动块，该活动滑动块可调节第一熔融树脂通道及第二熔融树脂通道的熔融树脂流出量。
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