CN103660319A - 生产连续纤维增强热塑性树脂预浸带的设备及应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可在线覆膜的生产连续纤维增强热塑性树脂预浸带的设备及应用该设备生产预浸带的方法，该设备包括纱架(1)、张力调节装置(2)、双挤出模头(3)、三辊浸渍装置(4)、冷却辊压装置(7)、牵引绕卷装置(8)、覆膜辊压装置(5)、第一薄膜卷(61)及第二薄膜卷(62)，第一薄膜卷(61)及第二薄膜卷(62)分别设在覆膜辊压装置(5)的上下侧，第一薄膜卷(61)及第二薄膜卷(62)提供预浸带上下两面所覆的薄膜，通过覆膜辊压装置(5)对预浸带上下表面进行覆膜，得到覆膜预浸带。与现有技术相比，本发明采用直接覆膜工艺，从而避免撕裂、露纤等现象，避免因无机填料和颜料导致的树脂浸润差的问题，并实现精确的配色。

Description

生产连续纤维增强热塑性树脂预浸带的设备及应用

技术领域

本发明涉及一种预浸带的生产设备及应用，尤其是涉及一种可在线覆膜的生产连续纤维增强热塑性树脂预浸带的设备及应用该设备制备预浸带的方法。

背景技术

连续纤维增强热塑性树脂预浸带具有优良的机械性能，同时其较低的密度和可回收性符合节能环保的概念，在近年得到快速的发展。该材料可以通过模压的方法，加工高强度的板材，并通过不同模具实现结构件的制造。

在预浸带材料的后期使用过程中，若是用连续纤维增强本色树脂时，玻纤透过可见情况，影响外观，且单向的连续纤维增强材料具有各向异性，容易发生沿纤维方向的撕裂，造成产品破坏。

在使用无机填料增强的热塑性树脂及配色的热塑性树脂作为预浸带基体时，由于大量填料的存在，树脂的流动性变差，颜色不均匀，导致后期生产的预浸带出现撕裂、缝隙、露纤等现象，严重影响产品质量。

目前对于覆膜的方式，多采用预浸带成型后，后期热压覆膜，不但造成工作量加大，能源耗费，且效率低，容易出现排气不佳导致的气泡，从而造成次品。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种可在线覆膜，不需后续热压覆膜工艺的生产连续纤维增强热塑性树脂预浸带的设备及应用该设备制备预浸带的方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种可在线覆膜的生产连续纤维增强热塑性树脂预浸带的设备，该设备依次包括纱架、张力调节装置、双挤出模头、三辊浸渍装置、冷却辊压装置及牵引绕卷装置，该设备还包括覆膜辊压装置、第一薄膜卷及第二薄膜卷，所述的覆膜辊压装置设在三辊浸渍装置与冷却辊压装置之间，所述的覆膜辊压装置由交错的上压辊和下压辊构成，所述的第一薄膜卷及第二薄膜卷分别设在覆膜辊压装置的上下侧，通过第一薄膜卷及第二薄膜卷提供预浸带上下两面所覆的薄膜，通过覆膜辊压装置对预浸带上下表面进行覆膜，得到覆膜预浸带。

所述的纱架由锭子及纤维卷构成，所述的纤维卷中设有用于生产连续纤维增强热塑性树脂预浸带的连续纤维。

所述的张力调节装置由排丝口、第一张力调节辊及第二张力调节辊构成，所述的排丝口使从纱架上引出的连续纤维平行均匀排布，所述的第一张力调节辊设有多个，并交错设置，所述的第一张力调节辊及第二张力调节辊调节连续纤维的张力，并对连续纤维进行预热。

所述的双挤出模头由上下交错设置的第一挤出模头和第二挤出模头构成，所述的第一挤出模头和第二挤出模头分别先后与连续纤维的上下两侧接触并产生渗透压力，使熔融的树脂对连续纤维进行预浸渍。

所述的三辊浸渍装置由第一压延辊、第二压延辊及第三压延辊构成，所述的三辊浸渍装置使熔融的树脂对连续纤维完全浸渍。

所述的冷却辊压装置由上辊组和下辊组构成，所述的上辊组和下辊组均通入流动冷凝水对覆膜预浸带进行冷却，调节上辊组与下辊组的间距，控制最终产品的厚度。

一种应用上述设备生产连续纤维增强热塑性树脂预浸带的方法，该方法包括以下步骤：

(1)连续纤维的平行展丝

将连续纤维卷安装在纱架的锭子上，将连续纤维从连续纤维卷上平行展开；

(2)连续纤维的张力调节

将从连续纤维卷上导出的连续纤维导入张力调节装置，排丝口使连续纤维平行均匀排布，调节第一张力调节辊及第二张力调节辊的表面温度及交错角度，调节连续纤维的张力，并对连续纤维进行预热；

(3)连续纤维的预浸渍

将从第二张力调节辊导出的连续纤维导入到双挤出模头中，连续纤维先后经过第一挤出模头和第二挤出模头，使熔融的树脂对连续纤维的上下两面进行预浸渍；

(4)连续纤维的完全浸渍

将预浸渍的连续纤维导入三辊浸渍装置中，通过表面高温的第一压延辊、第二压延辊及第三压延辊使熔融的树脂对连续纤维的上下两面完全浸渍，得到浸渍完全的预浸带；

(5)预浸带的表面覆膜

将浸渍完全的预浸带导入覆膜压辊装置中，第一薄膜卷、第二薄膜卷分别提供连续纤维的上下两面所覆的薄膜，通过上压辊、下压辊将薄膜平覆在浸渍完全的预浸带的上下两面，得到覆膜预浸带；

(6)覆膜预浸带的冷却辊压、定型

将覆膜预浸带导入冷却压辊装置中，使覆膜预浸带冷却至玻璃化转变温度以下，并保持覆膜预浸带的表面平整和光滑，通过调节上辊组与下辊组的间距，控制最终产品的厚度，所述的上辊组与下辊组采用流动冷凝水实现冷却过程；

(7)卷绕成型

将冷却至室温的覆膜预浸带，通过牵引卷绕装置卷绕成型。

步骤(1)所述的连续纤维卷中的连续纤维选自玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、芳纶纤维或金属纤维中的一种或一种以上。

调节步骤(2)所述的第一张力调节辊与第二张力调节辊控制连续纤维表面温度依次升高，连续纤维的表面温度控制在室温与步骤(4)所述的树脂的熔点之间。

步骤(4)所述的树脂选自聚烯烃、热塑性聚酯、聚酰胺或聚碳酸酯中的一种或一种以上，步骤(4)所述的第一压延辊、第二压延辊及第三压延辊的表面温度使树脂处于熔融状态，步骤(5)所述的上压辊和下压辊的表面温度设在室温到薄膜熔融温度之间，优选温度低于薄膜熔融温度20～60℃。

与现有技术相比，本发明具有以下优点及有益效果：

1、通过对预浸带生产中，增加表面覆膜工艺，使得预浸带产品获得直接覆膜效果，从而避免撕裂、露纤等现象，并提高产品的美观程度；

2、对于一些预浸带产品，直接覆膜可以避免因无机填料和颜料导致的树脂浸润差的问题，并实现精确的配色。

附图说明

图1为生产连续纤维增强热塑性树脂预浸带的工艺流程图。

图中，1为纱架，11为锭子，12为连续纤维卷；2为张力调节装置，21为排丝口，22第一张力调节辊、23为第二张力调节辊；3为双挤出模头，31为第一挤出模头、32为第二挤出模头；4为三辊浸渍装置，41为第一压延辊、42为第二压延辊、43为第三压延辊；5为覆膜辊压装置，51为上压辊、52为下压辊；61为第一薄膜卷、62为第二薄膜卷；7为冷却辊压装置，71为上辊组，72为下辊组；8为牵引绕卷装置。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例1～4

一种可在线覆膜的生产连续纤维增强热塑性树脂预浸带的方法为：将连续纤维从纱架1上引出后，经过张力调节装置2，导入到双挤出模头3；经过双挤出模头3后，熔融的树脂对连续纤维进行了浸渍，再导入到三辊浸渍装置4；完全浸润的预浸带产品，经过覆膜辊压装置5，上下面同时完成覆膜过程；覆膜后的预浸带，导入到冷却辊压装置7；最后，通过牵引绕卷装置8卷绕成型，即可得到浸渍完全并表面覆膜的预浸带。

如图1所示，一种可在线覆膜的生产连续纤维增强热塑性树脂预浸带的设备，该设备包括纱架1、张力调节装置2、双挤出模头3、三辊浸渍装置4、冷却辊压装置7和牵引绕卷装置8，还包括覆膜辊压装置5。

其中，纱架1是由包括锭子11、连续纤维卷12构成；张力调节装置2是包括由排丝口21、第一张力调节辊22、第二张力调节辊23构成；双挤出模头3是由包括第一挤出模头31和第二挤出模头32构成；三辊浸渍装置4是由包括第一压延辊41、第二压延辊42和第三压延辊43构成；覆膜辊压装置5是由包括上压辊51和下压辊52构成；设备中还包括第一薄膜卷61和第二薄膜卷62；冷却辊压装置7是由包括上辊组71和下辊组72构成。

上述的预浸带的生产方法，具体包括以下步骤：

(1)连续纤维平行展丝

将连续纤维卷12安装在纱架1的锭子11上，使连续纤维从连续纤维卷12上平行展开；

(2)连续纤维张力调节

为了使预浸带产品均匀平整，连续纤维平行展丝后，需要经过张力调节装置2中的排丝口21可以使连续纤维平行均匀排布，而通过设定第一张力调节辊22的表面温度及交错角度，可以调节纤维的张力，并对其进行预热；

(3)连续纤维的预浸渍

通过第二张力调节辊23，平行均匀并具有合适张力的连续纤维被导入到双挤出机头3，连续纤维先后经过第一挤出模头31和第二挤出模头32，对连续纤维的上、下面进行预浸渍；

(4)连续纤维的完全浸渍

经过预浸渍的连续纤维导入到三辊浸渍装置4，通过表面高温的第一压延辊41、第二压延辊42、第三压延辊43，实现熔融树脂对纤维的完全浸渍，实现预浸带的生产；

(5)预浸带的表面覆膜

浸渍完全的预浸带，导入到覆膜压辊装置5中，第一薄膜卷61、第二薄膜卷62分别提供上、下两面所覆的薄膜，通过上压辊51、下压辊52将薄膜平覆在预浸带的上下两面；

(6)表面覆膜预浸带的冷却辊压、定型

经过上下覆膜的预浸带，导入到冷却压辊装置7中，使覆膜预浸带冷却至玻璃化转变温度以下，并保持覆膜预浸带产品的表面平整和光滑，通过调节上辊组71与下辊组72的间距，可以控制最终产品的厚度，冷却辊采用流动冷凝水实现冷却过程；

(7)卷绕成型

冷却至室温的覆膜预浸带，通过牵引卷绕装置8卷绕成型。

实施例1-4中各参数设置如表1。

PE为聚乙烯，PP为聚丙烯，PA6为聚酰胺6或尼龙6，PET为聚对苯二甲酸乙二酯，TPU为热塑性聚氨酯弹性塑胶。

表1

实施例5

一种可在线覆膜的生产连续纤维增强热塑性树脂预浸带的设备，如图1所示，该设备依次包括纱架1、张力调节装置2、双挤出模头3、三辊浸渍装置4、冷却辊压装置7及牵引绕卷装置8，该设备还包括覆膜辊压装置5、第一薄膜卷61及第二薄膜卷62，覆膜辊压装置5设在三辊浸渍装置4与冷却辊压装置7之间，覆膜辊压装置5由交错的上压辊51和下压辊52构成，第一薄膜卷61及第二薄膜卷62分别设在覆膜辊压装置5的上下侧，通过第一薄膜卷61及第二薄膜卷62提供预浸带上下两面所覆的薄膜，通过覆膜辊压装置5对预浸带上下表面进行覆膜，得到覆膜预浸带。

纱架1由锭子11及纤维卷12构成，纤维卷12中设有用于生产连续纤维增强热塑性树脂预浸带的连续纤维。

张力调节装置2由排丝口21、第一张力调节辊22及第二张力调节辊23构成，排丝口21使从纱架1上引出的连续纤维平行均匀排布，第一张力调节辊22设有多个，并交错设置，第一张力调节辊22及第二张力调节辊23调节连续纤维的张力，并对连续纤维进行预热。

双挤出模头3由上下交错设置的第一挤出模头31和第二挤出模头32构成，第一挤出模头31和第二挤出模头32分别先后与连续纤维的上下两侧接触并产生渗透压力，使熔融的树脂对连续纤维进行预浸渍。

三辊浸渍装置4由第一压延辊41、第二压延辊42及第三压延辊43构成，三辊浸渍装置4使熔融的树脂对连续纤维完全浸渍。

冷却辊压装置7由上辊组71和下辊组72构成，上辊组71和下辊组72均通入流动冷凝水对覆膜预浸带进行冷却，调节上辊组71与下辊组72的间距，控制最终产品的厚度。

一种应用上述设备生产连续纤维增强热塑性树脂预浸带的方法，该方法包括以下步骤：

(1)连续纤维的平行展丝

将连续纤维卷12安装在纱架1的锭子11上，将连续纤维从连续纤维卷12上平行展开；

(2)连续纤维的张力调节

将从连续纤维卷12上导出的连续纤维导入张力调节装置2，排丝口21使连续纤维平行均匀排布，调节第一张力调节辊22及第二张力调节辊23的表面温度及交错角度，调节连续纤维的张力，并对连续纤维进行预热；

(3)连续纤维的预浸渍

将从第二张力调节辊23导出的连续纤维导入到双挤出模头3中，连续纤维先后经过第一挤出模头31和第二挤出模头32，使熔融的树脂对连续纤维的上下两面进行预浸渍；

(4)连续纤维的完全浸渍

将预浸渍的连续纤维导入三辊浸渍装置4中，通过表面高温的第一压延辊41、第二压延辊42及第三压延辊43使熔融的树脂对连续纤维的上下两面完全浸渍，得到浸渍完全的预浸带；

(5)预浸带的表面覆膜

将浸渍完全的预浸带导入覆膜压辊装置5中，第一薄膜卷61、第二薄膜卷62分别提供连续纤维的上下两面所覆的薄膜，通过上压辊51、下压辊52将薄膜平覆在浸渍完全的预浸带的上下两面，得到覆膜预浸带；

(6)覆膜预浸带的冷却辊压、定型

将覆膜预浸带导入冷却压辊装置7中，使覆膜预浸带冷却至玻璃化转变温度以下，并保持覆膜预浸带的表面平整和光滑，通过调节上辊组71与下辊组72的间距，控制最终产品的厚度，上辊组71与下辊组72采用流动冷凝水实现冷却过程；

(7)卷绕成型

将冷却至室温的覆膜预浸带，通过牵引卷绕装置8卷绕成型。

步骤(1)连续纤维卷12中的连续纤维为芳纶纤维。

调节步骤(2)中的第一张力调节辊22与第二张力调节辊23控制连续纤维表面温度依次升高，连续纤维的表面温度控制在室温与步骤(4)树脂的熔点之间。

步骤(4)中的树脂为聚碳酸酯，步骤(4)中第一压延辊41、第二压延辊42及第三压延辊43的表面温度使树脂处于熔融状态，步骤(5)上压辊51和下压辊52的表面温度设在室温到薄膜熔融温度之间，优选温度低于薄膜熔融温度20～60℃。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种可在线覆膜的生产连续纤维增强热塑性树脂预浸带的设备，该设备包括纱架(1)、张力调节装置(2)、双挤出模头(3)、三辊浸渍装置(4)、冷却辊压装置(7)及牵引绕卷装置(8)，其特征在于，该设备还包括覆膜辊压装置(5)、第一薄膜卷(61)及第二薄膜卷(62)，所述的覆膜辊压装置(5)设在三辊浸渍装置(4)与冷却辊压装置(7)之间，所述的覆膜辊压装置(5)由交错的上压辊(51)和下压辊(52)构成，所述的第一薄膜卷(61)及第二薄膜卷(62)分别设在覆膜辊压装置(5)的上下侧，通过第一薄膜卷(61)及第二薄膜卷(62)提供预浸带上下两面所覆的薄膜，通过覆膜辊压装置(5)对预浸带上下表面进行覆膜，得到覆膜预浸带。

2.根据权利要求1所述的一种可在线覆膜的生产连续纤维增强热塑性树脂预浸带的设备，其特征在于，所述的纱架(1)由锭子(11)及纤维卷(12)构成，所述的纤维卷(12)中设有用于生产连续纤维增强热塑性树脂预浸带的连续纤维。

3.根据权利要求1所述的一种可在线覆膜的生产连续纤维增强热塑性树脂预浸带的设备，其特征在于，所述的张力调节装置(2)由排丝口(21)、第一张力调节辊(22)及第二张力调节辊(23)构成，所述的排丝口(21)使从纱架(1)上引出的连续纤维平行均匀排布，所述的第一张力调节辊(22)设有多个，并交错设置，所述的第一张力调节辊(22)及第二张力调节辊(23)调节连续纤维的张力，并对连续纤维进行预热。

4.根据权利要求1所述的一种可在线覆膜的生产连续纤维增强热塑性树脂预浸带的设备，其特征在于，所述的双挤出模头(3)由上下交错设置的第一挤出模头(31)和第二挤出模头(32)构成，所述的第一挤出模头(31)和第二挤出模头(32)分别先后与连续纤维的上下两侧接触并产生渗透压力，使熔融的树脂对连续纤维进行预浸渍。

5.根据权利要求1所述的一种可在线覆膜的生产连续纤维增强热塑性树脂预浸带的设备，其特征在于，所述的三辊浸渍装置(4)由第一压延辊(41)、第二压延辊(42)及第三压延辊(43)构成，所述的三辊浸渍装置(4)使熔融的树脂对连续纤维完全浸渍。

6.根据权利要求1所述的一种可在线覆膜的生产连续纤维增强热塑性树脂预浸带的设备，其特征在于，所述的冷却辊压装置(7)由上辊组(71)和下辊组(72)构成，所述的上辊组(71)和下辊组(72)均通入流动冷凝水对覆膜预浸带进行冷却，调节上辊组(71)与下辊组(72)的间距，控制最终产品的厚度。

7.一种应用如权利要求1～6任一所述的设备生产连续纤维增强热塑性树脂预浸带的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

(1)连续纤维的平行展丝

将连续纤维从连续纤维卷(12)上平行展开；

(2)连续纤维的张力调节

将从连续纤维卷(12)上导出的连续纤维导入张力调节装置(2)，排丝口(21)使连续纤维平行均匀排布，调节第一张力调节辊(22)及第二张力调节辊(23)的表面温度及交错角度，调节连续纤维的张力，并对连续纤维进行预热；

(3)连续纤维的预浸渍

将从第二张力调节辊(23)导出的连续纤维导入到双挤出模头(3)中，使熔融的树脂对连续纤维的上下两面进行预浸渍；

(4)连续纤维的完全浸渍

将预浸渍的连续纤维导入三辊浸渍装置(4)中，通过表面高温的第一压延辊(41)、第二压延辊(42)及第三压延辊(43)使熔融的树脂对连续纤维的上下两面完全浸渍，得到浸渍完全的预浸带；

(5)预浸带的表面覆膜

将浸渍完全的预浸带导入覆膜压辊装置(5)中，第一薄膜卷(61)、第二薄膜卷(62)分别提供连续纤维的上下两面所覆的薄膜，通过上压辊(51)、下压辊(52)将薄膜平覆在浸渍完全的预浸带的上下两面，得到覆膜预浸带；

(6)覆膜预浸带的冷却辊压、定型

将覆膜预浸带导入冷却压辊装置(7)中，使覆膜预浸带冷却至玻璃化转变温度以下，并保持覆膜预浸带的表面平整和光滑，通过调节上辊组(71)与下辊组(72)的间距，控制最终产品的厚度，所述的上辊组(71)与下辊组(72)采用流动冷凝水实现冷却过程；

(7)卷绕成型

将冷却至室温的覆膜预浸带，通过牵引卷绕装置(8)卷绕成型。

8.根据权利要求7所述的一种生产连续纤维增强热塑性树脂预浸带的方法，其特征在于，步骤(1)所述的连续纤维卷(12)中的连续纤维选自玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、芳纶纤维或金属纤维中的一种或一种以上。

9.根据权利要求7所述的一种生产连续纤维增强热塑性树脂预浸带的方法，其特征在于，调节步骤(2)所述的第一张力调节辊(22)与第二张力调节辊(23)控制连续纤维表面温度依次升高，连续纤维的表面温度控制在室温与步骤(4)所述的树脂的熔点之间。

10.根据权利要求7所述的一种生产连续纤维增强热塑性树脂预浸带的方法，其特征在于，步骤(4)所述的树脂选自聚烯烃、热塑性聚酯、聚酰胺或聚碳酸酯中的一种或几种，步骤(4)所述的第一压延辊(41)、第二压延辊(42)及第三压延辊(43)的表面温度使树脂处于熔融状态，步骤(5)所述的上压辊(51)和下压辊(52)的表面温度设在室温到薄膜熔融温度之间，优选温度低于薄膜熔融温度20～60℃。

Images