CN102753330B - 高频感应加热双金属带压制装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种热塑性塑料-连续纤维混性复合体的制备装置，更详细地，公开一种利用感应加热方式并使用双金属带来能够迅速加热并能够进行精密又均匀的温度控制的高频感应加热双金属带压制装置。

Description

高频感应加热双金属带压制装置

技术领域

本发明涉及一种热塑性塑料-连续纤维混性复合体的制备装置，更详细地，涉及一种利用感应加热方式并使用双金属带来能够迅速加热并能够既精密又均匀的温度控制的高频感应加热双金属带压制装置。

背景技术

连续纤维增强塑料在机械强度相对脆弱的塑料内以连续相内置玻璃纤维或碳纤维等加强纤维，与1mm长度以下的短纤维增强塑料（Short Fiber-reinforced Thermoplastics）或长纤维增强塑料（LFT，Long Fiber-reinforced Thermoplastics）或玻璃毡增强塑料（GMT，Glass Mat-reinforced Thermoplastics）等5～50mm长度水准的长纤维增强塑料相比，这种连续纤维增强塑料的机械强度、刚性以及冲击性能非常优秀。

并且，连续纤维增强塑料需要因柔韧性突出而能够单向或双向编织，由此编织而成的连续纤维增强塑料结构物能够适用于要求各种机械性能的产品。

通常，所述连续纤维增强塑料通过拉挤成型（Pultrusion）方法或继混合纺纱（Commingle）的热压（Hot Pressing）方法制备而成。

所述拉挤成型（Pultrusion）方法是一种使宽阔展开的连续纤维束通过液相（或熔融）的树脂槽或模具来使塑料树脂浸渍于连续纤维束的方法，如果使工序条件最佳化就能够增加浸渍度，但存在难以调节加强纤维（连续纤维）及塑料树脂的含量且因柔韧性降低而难以编织的缺点。

所述继混合纺纱（Commingle）的热压（Hot Pressing）方法是一种在将连续纤维和纤维形态的塑料树脂混合纺纱之后进行热压（Hot Pressing）的方法，经热压的混合纺纱纤维，由于因连续纤维和塑料树脂的物理结合而不会大大丧失纤维的柔韧性，因此容易编织，且在编织后进行热压的情况下，可成型性及浸渍性优秀，且能够自由调节连续纤维增强塑料的加强纤维及塑料树脂的含量。 

然而，所述继混合纺纱（Commingle）的热压（Hot Pressing）方法，由于塑料树脂随机混合在连续纤维束内，因而存在如下的缺陷：在编织后热压的情况下，会局部性地发生不充分的浸渍，而致使物理性质的均匀度降低，制作成纤维形态时，有关可加工性只局限于具有充分的延伸（Elongation）特性的热塑性塑料。

由此，当务之急是开发出既容易编织且在编织后热熔融浸渍时均匀性及浸渍性也突出且能够适用于各种热塑性塑料的热塑性塑料-连续纤维混性复合体制备装置。

发明内容

技术问题

本发明的目的在于，提供一种高频感应加热双金属带压制装置，该装置用于通过浸渍玻璃纤维和热塑性树脂来制备复合材料，能够在通过高频感应加热方式制成浸渍状态的热塑性塑料混性复合体带的过程中降低加热时消耗的能量。

解决问题的手段

本发明提供一种高频感应加热双金属带压制装置，其用于给广幅展开的玻璃纤维束的双面供给热塑性塑料带（Plastic Tape）并将热塑性塑料带加热、挤压、冷却来制备热塑性塑料连续纤维混性复合体，包括：一对导磁性金属带，配置于连续供给的所述玻璃纤维和所述热塑性塑料带的上下并以相反的方向旋转，从上下挤压并移送玻璃纤维及热塑性塑料带，入口侧链轮和出口侧链轮，分别配置于所述一对导磁性金属带的入口侧和出口侧来移送所述导磁性金属带，感应线圈部，其呈包覆所述导磁性金属带的形态，并分为上板和下板，以及冷却部，其形成于所述感应线圈部的下游侧，对在感应线圈部热熔融浸渍的热塑性塑料连续纤维混性复合体的双面进行加压的同时进行冷却；所述感应线圈部形成为上板和下板能够开闭。

所述导磁性金属带可由铝、铜、不锈钢以及碳钢中任一种材质制成。

优选地，所述感应线圈部形成为在上板和下板的两侧分别具有接点，所述接点随着导磁性金属带的上升/下降来接触或断开。

并且优选地，所述入口侧链轮或出口侧链轮形成为能够沿水平方向移动，来调节所述导磁性金属带的张力。

并且优选地，所述玻璃纤维的移送速度在每分钟2～40m的范围，施加于所述感应线圈部的高频电流为20～40Khz。

优选地，所述冷却部由供冷却水流向内部的加压辊或风扇构成，且所述加压辊形成为能够沿上下方向移动。

发明的效果

本发明的制备装置使用高频感应加热方式作为浸渍的热塑性塑料带和玻璃纤维的加热手段，从而具有能够迅速加热，能够进行精密又均匀的温度控制，能够将用于加热浸渍的热塑性塑料带和玻璃纤维所需的电力降低至以往的10%水准的效果。

并且，本发明适用能够开闭的高频感应加热线圈概念，具有根据需要容易更换带（belt）且在压带机装载初期样品时可操作性优秀的效果。

附图说明

图1是用于说明高频感应加热的基本结构的示意图。

图2及图3是表示本发明的高频感应加热双金属带压制装置的结构的结构图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明提供的高频感应加热双金属带压制装置进行说明。

以下参照附图详细说明的实施例会让本发明的优点和特征以及实现这些优点和特征的方法更加明确。但是，本发明不局限于以下所公开的实施例，能够以各种方式实施，本实施例只用于使本发明的公开内容更加完整，有助于本发明所属技术领域的普通技术人员完整地理解本发明的范畴，本发明根据权利要求书的范围而定义。在说明书全文中，相同的附图标记表示相同的结构要素。

并且，为了说明书的明确性，在附图中构成发明的结构要素的大小有所放大，记载成某一结构要素“存在于另一结构要素的内部或连接于另一结构要素”的情况下，所述某一结构要素可设置成与所述另一结构要素相接，也可设置成与另一结构要素相隔预定的隔离距离，当设置成与另一结构要素相隔预定的隔离距离的情况下，会省略用于将所述某一结构要素固定甚至连接于所述另一结构要素的第三单元。

图1是用于说明高频感应加热的基本结构的示意图。

高频感应加热一般将使用铜材质的管形成的加热线圈10以螺旋状卷取到作为传导体的被加热物20周边，其中，冷却水能够向加热线圈10的内部流动。如果使高频电流在由铜材质的管形成的加热线圈10流动，则因感应电流而在作为传导体的被加热物20产生热。作为传导体的被加热物20可以为铝、铜、不锈钢、碳钢等，更优选为，对磁性具有导磁性的材料为宜。

高频感应加热以由焦耳热（Joule Heating）和磁滞（Magnetic hysteresis）引起的能量损耗原理为基础。由于表现出频率越高渗透深度越浅的表面效果，因而需要根据用途选定适当频率。

图2及图3是表示本发明的高频感应加热双金属带压制装置的结构的结构图，图2表示感应线圈部关闭的状态，图3表示感应线圈部开放的状态。

参照图2，本发明的高频感应加热双金属带压制装置100包括：按相反的方向旋转的一对导磁性金属带110a、110b；入口侧链轮112a、112b和出口侧链轮114a、114b，设置于所述导磁性金属带110a、110b的两侧而使所述导磁性金属带110a、110b旋转；感应线圈部120a、120b，形成为在有一对导磁性金属带110a、110b重叠的区间包覆导磁性金属带110a、110b整体的形态；冷却部130a、130b，形成于感应线圈部120a、120b的下游侧，对在感应线圈部120a、120b加热的材料的双面进行加压的同时进行冷却。

本发明是一种用于在带（band）形态的玻璃纤维的双面浸渍热塑性塑料带（Plastic Tape）的装置。若要浸渍玻璃纤维和热塑性塑料带，需要加热过程、加压过程及冷却过程。

本发明的特征在于，利用高频感应加热方式实现在所述过程中能量消耗最多的加热过程。

下面，将对本发明的高频感应加热双金属带压制装置的各结构元件进行详细说明。

导磁性金属带110a、110b由一对构成。导磁性金属带110a、110b由链轨（Caterpillar）形态形成。

由上部的导磁性金属带110a和下部的导磁性金属带110b构成，上部的导磁性金属带110a和下部的导磁性金属带110b按相反的方向旋转。上部的导磁性金属带110a按逆时针方向旋转，下部的导磁性金属带110b按顺时针方向旋转。从图中的左侧供给玻璃纤维和热塑性塑料带，使其通过上下部的导磁性金属带110a、110b之间并经过加热、加压、冷却来进行浸渍而制备出混性复合体。

导磁性金属带110a、110b需要由对磁性具有导磁性的材料制备，可使用铝（Al）、铜（Cu）、不锈钢及碳钢等材质，但不限于这些材质，只要对有磁性具有导磁性，就还可以使用其他材质。

在导磁性金属带110a、110b的两侧具有辊，上部的导磁性金属带110a设置成能够上下地上升下降。这是为了，确保在初期装载玻璃纤维和热塑性塑料带时的便利性和装备的便利性。

上部的导磁性金属带110a的高度调节通过调节在该上部的导磁性金属带110a两侧设置的入口侧链轮112a和出口侧链轮114a之间的间隔实现。如果入口侧链轮112a和出口侧链轮114a之间的间隔变宽，上部的导磁性金属带110a就会如图3所示上升。

图3中示出的是，只能调节上部的入口侧链轮112a和出口侧链轮114a的间隔，但也可以调节下部的入口侧链轮112b和出口侧链轮114b的间隔。

入口侧链轮112a、112b和出口侧链轮114a、114b的间隔调节，还起到校正带的张力的作用。导磁性金属带110a、110b可以因热膨胀而致使长度发生变化，除此之外的其他各种原因也可使长度发生变化或张力发生变化，为了校正这些变化，可校正入口侧链轮112a、112b与出口侧链轮114a、114b之间的间隔。

入口侧链轮112a、112b和出口侧链轮114a、114b中出口侧链轮114a、114b为驱动链轮，入口侧链轮112a、112b为从动链轮。由此，出口侧链轮114a、114b按照拉动导磁性金属带110a、110b的方式进行工作。

感应线圈部120a、120b呈包覆导磁性金属带110a、110b的周围的形态，并执行通过磁滞来加热导磁性金属带110a、110b的作用。此时，施加于感应线圈部120a、120b的高频电流优选为20～40Khz。此时，所述导磁性金属带110a、110b的移送速度优选在每分钟2～40m的范围。

如果频率低于所述范围，则由于加热进行得不充分而不能顺利进行接合，如果频率高于所述范围，则可能因过度浸渍而丧失柔韧性。.

并且，如果导磁性金属带110a、110b的移送速度快于所述范围，则无法实现充分的热交换，如果慢于所述范围，则会降低生产率。

感应线圈部120a、120b可区分成在上部导磁性金属带110a的上侧形成的上部感应线圈部120a和在下部导磁性金属带110b的下侧形成的下部感应线圈部120b，上部感应线圈部120a和下部感应线圈部120b在两侧具有接点（未图示）。

如图2所示，如果上部感应线圈部120a和下部感应线圈部120b接近，则接点相连接，且上部感应线圈部120a和下部感应线圈部120b由一个线圈相连接，如图3所示，如果上部感应线圈部120a和下部感应线圈部120b分离，则接点的连接被解除。

如果上部感应线圈部120a和下部感应线圈部120b通过接点相连接，则由于相连接的感应线圈部120a、120b包覆一对导磁性金属带110a、110b周边，因而通过在感应线圈部120a、120b流动的高频电流加热导磁性金属带110a、110b。

通过接点使感应线圈部120a、120b相连接来使感应线圈部120a、120b形成为能够上下分离的原因在于，在初期便于装载原材，且确保装备的便利性。

冷却部130a、130b执行将在感应线圈部120a、120b的下游侧浸渍的热塑性塑料带和玻璃纤维冷却的同时进行挤压来使它们固化的作用。

由此，冷却部130a、130a需要给一对导磁性金属带110a、110b的上下按将它们挤压的方向施加载荷的同时进行冷却。所述冷却部130a、130a可使用有冷却水流向内部的加压辊。通过给加压辊的内部供给冷却水，加压辊本身维持低的温度，从而能够将与该加压辊相接触的导磁性金属带110a、110b冷却的同时施加压力。

并且，与感应线圈部相同，冷却部130a、130a也形成为能够上升下降，如图3所示，优选为能够调节一对导磁性金属带110a、110b的间隔。即，由有冷却水流向内部的加压辊构成冷却部130a、130b的情况下，加压辊需要形成为能够沿上下方向移动。

本发明为了弥补在作为以往的加热方式的基于加热辊的方式中可能产生的多重辊接触引起的金属带的偏心问题和在辐射热腔室方式中产生的热损耗问题，而适用高频感应加热方式，从而取得能够迅速加热，能够进行精密又均匀的温度控制，且以大致为以往的10%水准的电力消耗发挥出同等的性能的效果。

以上，参照附图对本发明的实施例进行了说明，但本发明不限于上述实施例，而能够以互不相同的各种形态实现，本发明所属技术领域的普通技术人员应当理解，可以在不变更本发明的技术思想或必须性特征的情况下由其他具体实施方式实施。因此应当理解成以上所述的实施例在所有方面都是例示性的，而不是限定性的。

Claims (6)

1.一种高频感应加热双金属带压制装置，其用于给广幅展开的玻璃纤维束的双面供给热塑性塑料带并将热塑性塑料带加热、挤压、冷却来制备热塑性塑料连续纤维混性复合体，其特征在于，包括：一对导磁性金属带，配置于连续供给的所述玻璃纤维和所述热塑性塑料带的上下并以相反的方向旋转，从上下挤压并移送玻璃纤维及热塑性塑料带；入口侧链轮和出口侧链轮，分别配置于所述一对导磁性金属带的入口侧和出口侧来移送所述导磁性金属带；感应线圈部，其呈包覆所述导磁性金属带的形态，并分为上板和下板；以及，冷却部，其形成于所述感应线圈部的下游侧，对在感应线圈部热熔融浸渍的热塑性塑料连续纤维混性复合体的双面进行加压的同时进行冷却；所述感应线圈部形成为上板和下板能够开闭，所述感应线圈部形成为在上板和下板的两侧分别具有接点，所述接点随着导磁性金属带的上升/下降而接触或断开，当上部感应线圈部和下部感应线圈部接近时，接点相连接，且上部感应线圈部和下部感应线圈部由一个线圈相连接，当上部感应线圈部和下部感应线圈部分离，则接点的连接被解除；其中所述上部感应线圈部形成在所述一对导磁性金属带中其中一个导磁性金属带的上侧，所述下部感应线圈部形成在所述一对导磁性金属带中另一个导磁性金属带的下侧。

2.根据权利要求1所述的高频感应加热双金属带压制装置，其特征在于，所述入口侧链轮或出口侧链轮形成为能够沿水平方向移动，来调节所述导磁性金属带的张力。

3.根据权利要求1所述的高频感应加热双金属带压制装置，其特征在于，所述玻璃纤维的移送速度在每分钟2～40m的范围，施加于所述感应线圈部的高频电流为20～40Khz。

4.根据权利要求1所述的高频感应加热双金属带压制装置，其特征在于，所述冷却部包括加压辊，冷却水向所述加压辊的内部流动。

5.根据权利要求4所述的高频感应加热双金属带压制装置，其特征在于，所述加压辊形成为能够沿上下方向移动。

6.根据权利要求1所述的高频感应加热双金属带压制装置，其特征在于，所述导磁性金属带为铝、铜、不锈钢以及碳钢中任一种材质。