CN105619845A - 一种复合材料拉挤工艺中短纤维的加入方法及其装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种复合材料拉挤工艺中短纤维的加入方法及其装置，方法为在拉挤工艺的预成型工序中通过吹入方式添加短纤维，使其在连续纤维之间形成搭接，主要步骤为在连续纤维预成型时利用纱架对浸润后的纤维进行排纱，排纱阶段上下方同时均匀吹入短纤维，得到排列整齐且表面均匀分布短纤维的连续纤维。通过本发明制备的拉挤复合材料型材，由于短纤维可在连续纤维之间形成搭接，型材不仅可保持型材纵向的优异性能，还可改善型材横向的力学性能，与原有增强横向强度的方法相比该方法简单易行，快捷方便且可实现目的，吹入短纤维装置设置的结构和位置都巧妙合理，成本也不会明显增加，结果易于控制，也可根据实际需求进行灵活调节。

Description

一种复合材料拉挤工艺中短纤维的加入方法及其装置
技术领域：
本发明涉及复合材料的生产领域，特别是涉及一种复合材料拉挤工艺中短纤维的加入方法及其装置。
技术背景：
拉挤工艺是制造树脂基复合材料型材的一种工艺方法，适用于制造角型材、槽型材、工字梁、圆管、异型管、实心杆件和板材以及具有组合截面的复合材料型材，在多个领域都有着广泛的应用。
拉挤工艺的本质决定了用这种工艺方法制成的复合材料制品横向力学性能较弱，为改善这种情况，行业内人员进行了很多尝试，目前采用的方法多为编织工艺和对于原料的改进，在实际应用中对设备的要求较高，影响生产效率且生产成本比较高，所以都没有大范围推广实施。因此，人们需要更好的方法来解决复合材料拉挤型材横向强度不足的问题，这对于拉挤工艺和拉挤型材的发展和应用至关重要。
发明内容：
本发明为了解决现有技术中的问题，提供了一种操作简单、均匀性好、产品利用率高的复合材料拉挤工艺中短纤维的加入方法，主要在于通过吹入方式在复合材料拉挤工艺中加入短纤维，利用短纤维在连续纤维之间形成搭接，不仅可保持型材纵向的优异性能，还可改善型材横向的力学性能，有效的解决拉挤型材结构强度不足的问题。其工艺简单好操作，成本也不会明显增加，结果易于控制，也可根据实际需求进行灵活调节，得到的型材性能更加优异。
本发明的具体技术方案为：一种复合材料拉挤工艺中短纤维的加入方法，在拉挤工艺的预成型工序中通过吹入方式添加短纤维，使其在连续纤维之间形成搭接，主要步骤为在连续纤维预成型时利用排纱架对浸润后的纤维进行排纱，排纱阶段上下方同时均匀吹入短纤维，得到排列整齐且表面均匀分布短纤维的连续纤维。即在连续纤维进入加热模具之前增设引风设备，将短纤维吹入连续纤维中，使短纤维均匀粘附在连续纤维表面，经过模具加热固化，制备出短纤维增强的拉挤复合材料型材。
作为优选，所述的短纤维为玻璃纤维、芳纶纤维、碳纤维、玄武岩纤维、尼龙纤维、聚酯纤维和超高分子量聚乙烯纤维中的一种或几种，其长度≤10mm，直径为1-30μm，添加量为树脂和纤维总体积量的5％-10％，此处的纤维包含连续纤维和短纤维。
作为优选，所述的拉挤工艺中所用的连续纤维为连续玻璃纤维或碳纤维，直径为1-30μm。
作为优选，所述的拉挤工艺中所用树脂为聚氨酯树脂、不饱和聚酯、乙烯基树脂、环氧树脂、酚醛树脂、呋喃树脂、以甲基苯烯酸甲酯为单体的树脂中的一种或几种。
作为优选，所述的拉挤工艺中在树脂基体中还添加有添加剂，所述添加剂的含量为树脂体积含量的0-15％，所述添加剂为分散剂、脱模剂、阻燃剂、着色剂、偶联剂、固化剂、紫外线吸收剂中的一种或几种。
本发明还提供了一种专用于实现上述的复合材料拉挤工艺中短纤维的加入方法的吹入短纤维装置，所述吹入短纤维装置包括依次相连接的自动化控制装置、电缆、引风设备、短纤维存储容器、管道，该装置与排纱架连接在一起。该装置的具体位置可以根据实际情况调整。
与现有技术相比，本发明具有如下特殊优异的技术效果：
本发明中吹入短纤维装置设置在连续纤维进入成型模具之前，通过吹入方式将短纤维加入到拉挤复合材料型材中，使得短纤维能够均匀分散于连续纤维表面，所得的复合材料型材既能保持纵向高强度，也具有较好的横向强度。与原有增强横向强度的方法相比该方法简单易行，快捷方便且可实现目的，吹入短纤维装置设置结构和位置都巧妙合理，成本也不会明显增加，结果易于控制，也可根据实际需求进行灵活调节。
附图说明
为了易于说明，本发明由下述的具体实施例及附图作以详细描述。
图1为本发明中吹入短纤维装置工作的示意图；
图2为改进后的拉挤成型工艺。
具体实施方式
如图1和图2所示，本实施例中的复合材料拉挤型材由以下方法制备：
(1)制备树脂基体：将聚氨酯树脂、添加剂混合，搅拌得到均匀的树脂混合物；所述添加剂的含量为树脂体积含量的0-15％，所述添加剂为分散剂、脱模剂、阻燃剂、着色剂、偶联剂、固化剂、紫外线吸收剂中的一种或几种；
(2)浸润：将体积百分数为65％的浸渍过偶联剂并烘干的连续长玻璃纤维在树脂混合物中浸润，浸胶时间为20s，使玻璃纤维浸透；
(3)连续纤维预成型：利用排纱架对浸润后的纤维进行排纱处理，使连续纤维排列整齐，同时借助压力和形状模具的作用得到所需型材截面形状、尺寸的纤维预成型体；
(4)添加短纤维：在预成型的排纱阶段将芳纶短纤维从上下方同时均匀吹入，使短纤维均匀分布在排列整齐的连续长玻璃纤维表面，芳纶短纤维的体积百分数为树脂和纤维总体积量的5％；所述吹入短纤维装置包括依次相连接的自动化控制装置、电缆、引风设备、短纤维存储容器、管道，该装置与排纱架连接在一起。所述吹入短纤维的速度和吹入量对应实际拉挤的速度和需要添加短纤维的量来进行控制；
(5)固化定型：利用拉挤生产线，在模具温度为150℃，牵引速度为1m/min条件下，对均匀浸润过树脂混合物并具有型材形状的连续长玻璃纤维进行固化成型后，切割操作以获得所需要的复合材料拉挤型材。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，本领域技术人员利用上述解释的技术内容做出些许简单修改、等同变化或修饰，均落在本发明的保护范围内。

Claims (3)

1.一种复合材料拉挤工艺中短纤维的加入方法，其特征在于，在拉挤工艺的预成型工序中通过吹入方式添加短纤维，使其在连续纤维之间形成搭接，主要步骤为在连续纤维预成型时利用排纱架对浸润后的纤维进行排纱，排纱阶段上下方同时均匀吹入短纤维，得到排列整齐且表面均匀分布短纤维的连续纤维。
2.根据权利要求1所述的复合材料拉挤工艺中短纤维的加入方法，其特征在于，所述短纤维为玻璃纤维、芳纶纤维、碳纤维、玄武岩纤维、尼龙纤维、聚酯纤维和超高分子量聚乙烯纤维中的一种或几种，其长度≤10mm，直径为1-30μm，添加量为树脂和纤维总体积量的5％-10％。
3.一种专用于实现权利要求1所述的复合材料拉挤工艺中短纤维的加入方法的吹入短纤维装置，其特征在于，所述吹入短纤维装置包括依次相连接的自动化控制装置、电缆、引风设备、短纤维存储容器、管道，该装置与排纱架连接在一起。
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