CN102615840A

CN102615840A - 热塑性拉挤制品的生产设备及其使用方法

Info

Publication number: CN102615840A
Application number: CN2012101015715A
Authority: CN
Inventors: 周晓东; 方立; 郭兵兵; 黄生江; 林群芳; 范传杰
Original assignee: East China University of Science and Technology
Current assignee: East China University of Science and Technology
Priority date: 2012-04-09
Filing date: 2012-04-09
Publication date: 2012-08-01

Abstract

本发明涉及一种热塑性拉挤制品的生产设备及其使用方法，该设备依次包括预热烘道，单一功能段成型模具和牵引机，所述单一功能段成型模具为单一加热成型模具或单一冷却定型模具。本发明通过在设备中采用单段式成型模具，简化了现有具有多段式成型模具的拉挤设备，能够有效避免物料回流堆积的现象，提高生产效率。进一步，单段式成型模具为圆柱形的，便于生产过程中整个模具温度分布均匀。

Description

热塑性拉挤制品的生产设备及其使用方法

技术领域

本发明涉及一种生产模具，尤其涉及一种热塑性拉挤制品的生产设备及其使用方法。

背景技术

复合材料拉挤成型工艺可以实现连续自动化生产，生产效率高。通过拉挤成型技术可以制备截面一致的形状各异的型材，其成型制品的性能可设计性强，可以获得纤维含量较高、性能优良、成本低廉的复合材料。目前，热固性拉挤已经十分成熟，其制品在工业和生活上有着广泛的应用，典型的制品有格栅、鱼竿、梯子和帐篷支撑杆等。

与热固性复合材料相比，热塑性复合材料具有高轫性、高损伤容限、易加工、易回收等优点。近年来，热塑性拉挤成型技术发展迅速，其制品不仅具有良好的力学性能，而且还具有优异的耐腐蚀性能。针对目前钢筋混凝土内钢筋所面临的严峻的腐蚀现状，热塑性拉挤制品可以在化工建筑、水库堤坝、海防设施、海上设施等多个领域中有效代替钢筋进行使用。与钢筋相比，热塑性拉挤制品具有更长的使用寿命，性价比更高。

目前报道的热塑性拉挤成型技术基本上采用的是多段式成型模具，生产设备至少具有一段加热模具(heated die)和一段冷却模具(cool die)(CN1730270A，CN1580101A，US4992229，US5540797等)，其中专利US4992229中也提到过可以采用空气冷却和水冷却来代替冷却模具。此外，不采用加热模具的热塑性拉挤成型工艺则未见报道。

由于传统工艺中组合分段式成型模具并不是一体式的，在分段连接处存在着衔接缝隙，因此在衔接缝隙处有可能出现物料回流，在缝隙处堆积，一旦发生物料堆积，就会导致拉挤生产阻力的增加，加剧物料回流及堆积，形成恶性循环。如不能及时清理，最终可能导致拉挤过程的中断，影响生产效率。

发明内容

本发明旨在提供一种热塑性拉挤制品的生产设备及其使用方法，该生产设备主要采用了单段式的成型模具。根据不同的情况，该单段式成型模具既可以作为加热成型模具，也可以作为冷却定型模具进行使用。

本发明所述的热塑性拉挤成型工艺流程如图1所示，包括如下几个步骤：通过不同浸渍工艺获得的多股纤维增强热塑性预浸带1首先进入红外预热烘道2，在一定温度下进行预热；预热后的预浸带在履带式牵引机4的牵引下进入单段式成型模具3，进行成型；随后，在履带式牵引机4的继续牵引下，成型后的物料离开单段式成型模具3，最终获得热塑性拉挤制品5。

本发明中的纤维增强热塑性预浸带可以通过不同的浸渍工艺获得，包括熔融浸渍、粉体浸渍和混纤纱工艺等。

本发明中的纤维增强热塑性预浸带的增强纤维可以是玻璃纤维、碳纤维和玄武岩纤维等中的一种或者多种；基本上所有的热塑性树脂都可以作为基体。

本发明可以采用纤维增强热塑性预浸带、混纤纱等半成品作为拉挤原料，如果对制品性能有特殊的需要，还可以添加纤维编织物与上述原料进行混合使用，对制品的环向性能进行补强。

本发明既可以采用在线拉挤的方式，即通过不同浸渍工艺获得纤维增强热塑性预浸带之后马上进行拉挤成型工艺；也可以采用分步成型的方法，即先获得纤维增强热塑性预浸带、混纤纱等半成品，再进行拉挤成型工艺。

本发明所涉及的成型设备包括如下三个部分：红外预热烘道2、单段式成型模具3和履带式牵引机4。根据需要，其中单段式成型模具3既可以单独成为加热成型模具，也可以单独成为冷却定型模具。当基体树脂离模膨胀较弱时，可以将单段式成型模具作为加热成型模具，温度一般控制在基体树脂的熔点之上；当基体树脂离模膨胀比较严重时，可以将单段式成型模具作为冷却定型模具，温度一般控制在基体树脂熔点以下附近或者更低(一般为±20℃)。

本发明通过在设备中采用单段式成型模具，简化了现有具有多段式成型模具的拉挤设备，能够有效避免物料回流堆积的现象，提高生产效率。其中单段式成型模具的整体是圆柱形的，便于生产过程中整个模具温度分布均匀。单段式成型模具的型腔为根据生产制品的形状所设计，可以为圆形、方形和工字型等。

为便于对本发明目的、技术特征及其功效，做更进一步的认识与了解，兹举实施例配合图式，详细说明如下：

附图说明

图1为本发明实施例的结构示意图。

图2为本发明单段式成型模具的剖面图。

图3为本发明单段式成型模具的主视图。

符号说明

图1中，1为预浸带，2为红外预热烘道，3为单一型功能段成型模具，4为履带式牵引机，5为拉挤型材。

具体实施方式

本发明的热塑性拉挤制品的生产设备如图1所示，依次包括如下几个部分：依次包括预热烘道2，单一功能段成型模具3和牵引机4，本实施例中预热烘道2以红外预热烘道实现、牵引机4以履带式牵引机实现。所述单一功能段成型模具3如图2、图3所示，为一圆柱型结构，可以使生产过程中整个模具3温度分布均匀。内设有一轴向孔型内腔，入口处稍大，逐渐收拢，至一固定直径，以便在生产过程中提供一定的成型压力，使得预热后的预浸带1在模具3中相互粘结。具体而言，通过熔融浸渍获得的多股纤维增强热塑性预浸带1首先进入红外预热烘道2，在一定温度下进行预热；预热后的预浸带1在履带式牵引机4的牵引下进入单一功能段成型模具3，进行成型；随后，在履带式牵引机4的继续牵引下，成型后的物料离开单一功能段成型模具3，最终获得热塑性拉挤制品5。具体生产过程中选用的预浸带均为连续玻璃纤维增强聚丙烯预浸带，聚丙烯熔点为180℃。

实施例1

连续玻璃纤维增强聚丙烯预浸带进入预热温度为160℃的红外预热烘道2，然后牵引进入温度设为200℃的单段式成型模具3，此时单段式成型模具为加热成型模具。整个生产过程中履带式牵引机4的牵引频率为2Hz，具体拉挤速度约为0.2m/min，最终获得拉挤制品。利用燃烧法测定拉挤制品中的纤维质量分数，利用万能电子试验机测定拉挤制品的弯曲性能。该过程生产的拉挤制品的主要性能如下：

纤维质量含量为53.1％；

弯曲强度为234MPa；

弯曲模量为11.1GPa；

实施例2

具体实施步骤与实施例1一致，其中预热温度调整为180℃，单段式成型模具3温度为200℃，此时单段式成型模具仍为加热成型模具。该过程生产的拉挤制品的主要性能经测试后如下：

纤维质量含量为51.2％；

弯曲强度为237MPa；

弯曲模量为11.5GPa；

实施例3

具体实施步骤与实施例1一致，其中预热温度调整为170℃，单段式成型模具3温度为200℃，此时单段式成型模具仍为加热成型模具，牵引机频率为4Hz，具体拉挤速度约为0.4m/min。该过程生产的拉挤制品的主要性能经测试后如下：

纤维质量含量为53.3％；

弯曲强度为238MPa；

弯曲模量为10.4GPa；

实施例4

连续玻璃纤维增强聚丙烯预浸带进入预热温度为200℃的红外预热烘道2，然后牵引进入温度设为160℃的单段式成型模具3，此时单段式成型模具为冷却定型模具。整个生产过程中履带式牵引机4的牵引频率为2Hz，具体拉挤速度约为0.2m/min，最终获得拉挤制品。该过程生产的拉挤制品的主要性能经测试后如下：

纤维质量含量为50.1％；

弯曲强度为224MPa；

弯曲模量为10.5GPa；

实施例5

具体实施步骤与实施例4一致，其中预热温度调整为200℃，单段式成型模具3温度为140℃，此时单段式成型模具为冷却定型模具，整个生产过程中履带式牵引机4的牵引频率为3Hz，具体拉挤速度约为0.3m/min。该过程生产的拉挤制品的主要性能经测试后如下：

纤维质量含量为61.2％；

弯曲强度为263MPa；

弯曲模量为15.2GPa；

综上所述仅为发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明的实施范围。即凡依本发明申请专利范围的内容所作的等效变化与修饰，都应为本发明的技术范畴。

Claims

1.热塑性拉挤制品的生产设备，其特征在于，依次包括预热烘道，单一功能段成型模具和牵引机，所述单一功能段成型模具为单一加热成型模具或单一冷却定型模具。

2.如权利要求1所述的生产设备，其特征在于，所述单一功能段成型模具内腔为一横截面逐渐变小至不变的腔体，以在成型过程中提供一定成型压力。

3.如权利要求2所述的生产设备，其特征在于，所述腔体横截面外周形状根据制品所需形状设计。

4.如权利要求3所述的生产设备，其特征在于，所述形状为圆形、方形或工字形。

5.一种使用如权利要求1所述生产设备进行热塑性挤拉制品加工的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，预浸带通过预热烘道预热；

步骤2，预浸带通过单段式成型模具进行加热成型或冷却定型，获得拉挤型材；

步骤3，最终拉挤型材通过履带式牵引机脱离模具，连续生产获得拉挤制品。

6.如权利要求5所述的加工方法中，其特征在于，所述预浸带中增强纤维为玻璃纤维、玄武岩纤维或者碳纤维中的一种；所选用的基体树脂为热塑性树脂。

7.如权利要求6所述的加工方法中，其特征在于，此外，所述预浸带中还可以添加纤维编织物与前述原料进行混合使用，以对制品的环向性能进行补强。

8.如权利要求5所述的加工方法中，其特征在于，采用在线拉挤的方式，即通过不同浸渍工艺获得纤维增强热塑性预浸带之后马上进行拉挤成型工艺；或采用分步成型的方法，即先获得纤维增强热塑性预浸带、混纤纱半成品，再进行拉挤成型工艺。

9.如权利要求5所述的加工方法，其特征在于，所述预热温度在热塑性树脂基体熔点附近；单段式成型模具作为加热成型模具时，加热温度在热塑性树脂基体熔点以上；作为冷却定型模具时冷却温度在热塑性树脂基体熔点以下。