CN102848489A - 连续长纤维增强热塑性树脂成型用的熔融浸渍机头及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种连续长纤维增强热塑性树脂成型用的熔融浸渍机头及方法，机头内设有熔体分配流道和浸渍流道，熔体分配流道的各个出料口通过出料辊与浸渍流道连接；浸渍流道两端为入口通道和出口通道，入口通道与出料辊之间设置至少一组张力辊，出口通道与出料辊之间设置至少一组张力辊。其方法是连续长纤维束由入口通道进入浸渍流道并经过出料辊后从出口通道拉出，该过程中热塑性熔体由熔体分配流道经过出料辊渗透玻纤后进入浸渍流道，对连续长纤维束进一步浸渍。本熔融浸渍机头通过设置熔体分配流道，且熔体分配流道与浸渍流道之间通过出料辊进行连接，使与每束长纤维束接触的熔体压力、流量都保持一致，保证了每根连续长纤维之间浸渍效果的均衡。

Description

连续长纤维增强热塑性树脂成型用的熔融浸渍机头及方法

技术领域

本发明涉及热塑性树脂成型技术领域，特别涉及一种连续长纤维增强热塑性树脂成型用的熔融浸渍机头及方法。

背景技术

目前，用于热塑性树脂成型的设备多种多样，但针对连续长纤维增强热塑性树脂的熔融浸渍设备中，常常由于机头的结构不够合理而使得连续长纤维束得不到均匀的熔体浸渍效果，从而影响产品质量。

公开号为JP2002307432A的专利申请中公开了一种长纤维浸润装置，该装置是在纤维束牵引方向的下侧设计有树脂注入口，每个独立的树脂注入口与相对应的纤维束紧密贴合，树脂自下而上的穿透玻纤；熔融的树脂由一流道注射入树脂与纤维束的贴合模腔中。在这个装置中，熔体在树脂注入口与纤维的接触面的模腔里的熔体压力很难分配均一，纤维束难以得到均一的浸渍效果；在熔体自下而上的穿透纤维束前，纤维束也未进行开松及伸展，熔体不能有效的穿透纤维束的间隙。

公开号为WO0051807A的专利申请中公开了一种十字型机头，该机头包括流动型腔，与流动型腔相连接的多个模具型腔，其中模具型腔的流体流动可以调整，纤维束沿各模具型腔的轴向运动。各个模具型腔可通过单独的径向圆柱活塞模调节熔体流量。熔体从流动型腔的一端统一进入，另一端密闭，如需清洗时可打开。但该机头在熔体分配时，熔体压力会有一定的损失，靠近熔体进入端的熔体压力必然比远离熔体进入端的大；该机头虽然设置了圆柱形活塞模用来来调节熔体压力，但每个模具流道的熔体流量不均衡，可能会引起产品纤维含量不一致的情况。且该机头实际操作繁琐，在应用过程中麻烦。

公开号为WO2007059806的专利申请公开的装置中，熔体沿轴向进入注射辊，注射辊的圆弧面上开口小孔，熔体经过小孔并穿透与注射辊圆弧面紧密贴合的纤维束。但该机头中也存在熔体压力分配不均衡的问题，会造成纤维浸渍效果不均一。

公开号为CN101856872A的专利申请提出了将预热的连续纤维带导入交错可开合双挤出模头组，该交错可开合双挤出模头组包括第一挤出模头、第二挤出模头和轨道运动装置，连续纤维带与第一挤出模头接触并产生与纤维带平面相垂直的渗透压力，使熔融的热塑性树脂对连续纤维带的一侧进行预浸渍，连续纤维带的另一侧与第二挤出模头接触并产生同样的渗透压力，使熔融的热塑性树脂对连续纤维带的另一侧进行再浸渍。但实验证明，该设备用于多根连续纤维同时浸渍时，也难以保证每根纤维的浸渍均匀性。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种连续长纤维增强热塑性树脂成型用的熔融浸渍机头，该机头的使用可使得连续长纤维束浸渍效果均衡，生产稳定，产品的成品率也较高。

本发明的另一目的在于提供一种通过上述熔融浸渍机头实现的连续长纤维增强热塑性树脂成型用的熔融浸渍方法。

本发明的技术方案为：一种连续长纤维增强热塑性树脂成型用的熔融浸渍机头，熔融浸渍机头内部设有熔体分配流道和浸渍流道，熔体分配流道的各个出料口通过出料辊与浸渍流道连接；浸渍流道的两端分别设置供连续长纤维束进出用的入口通道和出口通道，入口通道与出料辊之间设置至少一组张力辊，出口通道与出料辊之间设置至少一组张力辊。其中，出料辊用于连接熔体分配流道和浸渍流道，起到过渡作用。

所述熔体分配流道为多级分支的结构形式，包括多级的分支流道，各级的分支流道均为圆柱形流道。该结构的熔体分配流道可保证热塑性树脂熔体均匀稳定地进入浸渍流道，使熔体穿透后的连续长纤维束得到均衡的浸渍效果。

所述各级分支流道的直径为5~100mm，位于同一级的分支流道直径相等。

所述熔体分配流道设于浸渍流道一侧的下方。

所述出料辊的外表面为圆弧面，出料辊的中部为扇形通道，扇形通道顶部设有多个出料孔，各出料孔分别垂直于连续长纤维束；出料辊的圆弧面直径为5~200mm，出料孔直径为1~10mm。该结构的出料辊，其外表面可与连续长纤维束紧密贴合，而多个出料孔与连续长纤维束垂直设置，可保证熔体对连续长纤维束的均匀浸渍。

所述入口通道的横截面为圆形、椭圆形或矩形；当横截面为圆形或椭圆形时，横截面的半径为2~20mm；当横截面为矩形时，横截面的宽度和高度为2~20mm。

所述出口通道的横截面为矩形或圆形；当横截面为矩形时，横截面的宽度和高度为2~5mm；当横截面为圆形时，横截面的半径为2~5mm。出口通道的横截面形状也可根据所需长纤维增强热塑性树脂的形状进行预定设置。

所述浸渍流道的横截面为矩形或梯形，浸渍流道横截面的宽度和高度分别为100~2000mm。

所述张力辊的外圆半径为5~50mm。

为了使连续长纤维束在浸渍流道内的输送更为顺畅，还可根据实际需要在浸渍流道内设置导向辊。

本发明根据上述熔融浸渍机头实现一种连续长纤维增强热塑性树脂成型用的熔融浸渍方法，包括以下步骤：

（1）连续长纤维束由入口通道进入浸渍流道中并交替绕过至少一组张力辊，然后绕过出料辊的外表面，连续长纤维束的下表面与出料辊的外表面紧密贴合，最后连续长纤维束绕过至少一组张力辊后从出口通道拉出；

（2）热塑性熔体进入熔体分配流道后，通过各级的分支流道均匀进入出料辊，再由出料辊的各出料孔进入浸渍流道；

（3）连续长纤维束经过出料辊的外表面时，热塑性熔体由下而上穿透连续长纤维束；

（4）经过熔融浸渍后的连续长纤维束从出口通道拉出，成为预定形状的长纤维增强热塑性树脂。

本发明相对于现有技术，具有以下有益效果：

本熔融浸渍机头通过在机头中设置熔体分配流道，且熔体分配流道与浸渍流道之间通过出料辊进行连接，使与每束长纤维束接触的熔体压力、流量都保持一致，保证了每根连续长纤维之间浸渍效果的均衡，有效提高其浸渍均匀性。

本熔融浸渍机头中，由于连续长纤维束与来自熔体分配流道的热塑性熔体接触前，先经过张力辊，使纤维束展开，因此熔体可更有力地穿透连续长纤维束，从而提高了连续长纤维束的浸渍效果，减少纤维张力，也减少纤维折断，保证较高的牵引速度，并实现稳定生产。

附图说明

图1为本熔融浸渍机头的截面示意图。

图2为图1中A方向上熔体分配流道的结构示意图。

图3为本熔融浸渍机头中出料辊的结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图，对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例

本实施例一种连续长纤维增强热塑性树脂成型用的熔融浸渍机头，熔融浸渍机头内部设有熔体分配流道1和浸渍流道2，熔体分配流道1的各个出料口通过出料辊3与浸渍流道2连接；浸渍流道的两端分别设置供连续长纤维束9进出用的入口通道4和出口通道6，入口通道与出料辊之间设置至少一组张力辊5，出口通道与出料辊之间设置至少一组张力辊。其中，出料辊用于连接熔体分配流道和浸渍流道，起到过渡作用。

如图2所示，熔体分配流道1为多级分支的结构形式，包括多级的分支流道，各级的分支流道均为圆柱形流道。该结构的熔体分配流道可保证热塑性树脂熔体均匀稳定地进入浸渍流道，使熔体穿透后的连续长纤维束得到均衡的浸渍效果。

其中，各级分支流道的直径为5~100mm，位于同一级的分支流道直径相等。

为了方便热塑性熔体的流动，熔体分配流道设于浸渍流道一侧的下方。

如图3所示，出料辊3的外表面为圆弧面，出料辊的中部为扇形通道7，扇形通道顶部设有多个出料孔8，各出料孔分别垂直于连续长纤维束，即连续长纤维束从各出料孔顶部经过；出料辊的圆弧面直径为5~200mm，出料孔直径为1~10mm。该结构的出料辊，其外表面可与连续长纤维束紧密贴合，而多个出料孔与连续长纤维束垂直设置，可保证熔体对连续长纤维束的均匀浸渍。

入口通道的横截面可为圆形、椭圆形或矩形；当横截面为圆形或椭圆形时，横截面的半径为2~20mm；当横截面为矩形时，横截面的宽度和高度为2~20mm。

出口通道的横截面可为矩形或圆形；当横截面为矩形时，横截面的宽度和高度为2~5mm；当横截面为圆形时，横截面的半径为2~5mm。出口通道的横截面形状也可根据所需长纤维增强热塑性树脂的形状进行预定设置。

浸渍流道的横截面可为矩形或梯形，浸渍流道横截面的宽度和高度分别为100~2000mm。

张力辊的外圆半径为5~50mm。

为了使连续长纤维束在浸渍流道内的输送更为顺畅，还可根据实际需要在浸渍流道内设置导向辊。

本实施例根据上述熔融浸渍机头实现一种连续长纤维增强热塑性树脂成型用的熔融浸渍方法，包括以下步骤：

（1）连续长纤维束由入口通道进入浸渍流道中并交替绕过至少一组张力辊，然后绕过出料辊的外表面，连续长纤维束的下表面与出料辊的外表面紧密贴合，最后连续长纤维束绕过至少一组张力辊后从出口通道拉出；

（2）热塑性熔体进入熔体分配流道后，通过各级的分支流道均匀进入出料辊，再由出料辊的各出料孔进入浸渍流道；

（3）连续长纤维束经过出料辊的外表面时，热塑性熔体由下而上穿透连续长纤维束；

（4）经过熔融浸渍后的连续长纤维束从出口通道拉出，成为预定形状的长纤维增强热塑性树脂。

如上所述，便可较好地实现本发明，上述实施例仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围；即凡依本发明内容所作的均等变化与修饰，都为本发明权利要求所要求保护的范围所涵盖。

Claims (10)

1.连续长纤维增强热塑性树脂成型用的熔融浸渍机头，其特征在于，熔融浸渍机头内部设有熔体分配流道和浸渍流道，熔体分配流道的各个出料口通过出料辊与浸渍流道连接；浸渍流道的两端分别设置供连续长纤维束进出用的入口通道和出口通道，入口通道与出料辊之间设置至少一组张力辊，出口通道与出料辊之间设置至少一组张力辊。

2.根据权利要求1所述连续长纤维增强热塑性树脂成型用的熔融浸渍机头，其特征在于，所述熔体分配流道为多级分支的结构形式，包括多级的分支流道，各级的分支流道均为圆柱形流道。

3.根据权利要求2所述连续长纤维增强热塑性树脂成型用的熔融浸渍机头，其特征在于，所述各级分支流道的直径为5~100mm，位于同一级的分支流道直径相等。

4.根据权利要求1所述连续长纤维增强热塑性树脂成型用的熔融浸渍机头，其特征在于，所述熔体分配流道设于浸渍流道一侧的下方。

5.根据权利要求1所述连续长纤维增强热塑性树脂成型用的熔融浸渍机头，其特征在于，所述出料辊的外表面为圆弧面，出料辊的中部为扇形通道，扇形通道顶部设有多个出料孔，各出料孔分别垂直于连续长纤维束；出料辊的圆弧面直径为5~200mm，出料孔直径为1~10mm。

6.根据权利要求1所述连续长纤维增强热塑性树脂成型用的熔融浸渍机头，其特征在于，所述入口通道的横截面为圆形、椭圆形或矩形；当横截面为圆形或椭圆形时，横截面的半径为2~20mm；当横截面为矩形时，横截面的宽度和高度为2~20mm。

7.根据权利要求1所述连续长纤维增强热塑性树脂成型用的熔融浸渍机头，其特征在于，所述出口通道的横截面为矩形或圆形；当横截面为矩形时，横截面的宽度和高度为2~5mm；当横截面为圆形时，横截面的半径为2~5mm。

8.根据权利要求1所述连续长纤维增强热塑性树脂成型用的熔融浸渍机头，其特征在于，所述浸渍流道的横截面为矩形或梯形，浸渍流道横截面的宽度和高度分别为100~2000mm。

9.根据权利要求1所述连续长纤维增强热塑性树脂成型用的熔融浸渍机头，其特征在于，所述张力辊的外圆半径为5~50mm。

10.根据权利要求1~9任一项所述熔融浸渍机头实现一种连续长纤维增强热塑性树脂成型用的熔融浸渍方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）连续长纤维束由入口通道进入浸渍流道中并交替绕过至少一组张力辊，然后绕过出料辊的外表面，连续长纤维束的下表面与出料辊的外表面紧密贴合，最后连续长纤维束绕过至少一组张力辊后从出口通道拉出；

（2）热塑性熔体进入熔体分配流道后，通过各级的分支流道均匀进入出料辊，再由出料辊的各出料孔进入浸渍流道；

（3）连续长纤维束经过出料辊的外表面时，热塑性熔体由下而上穿透连续长纤维束；

（4）经过熔融浸渍后的连续长纤维束从出口通道拉出，成为预定形状的长纤维增强热塑性树脂。

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