CN105620007A - 高强超厚型连续纤维热塑性浸渍材料设备及制备方法 - Google Patents

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Abstract

高强超厚型连续纤维热塑性浸渍材料的设备和制备工艺，依次由放纱机构（1）、烤箱（3）、张紧机构（4）、挤出机构（5）、预涂覆机构（6）、浸渍热复机构（9）、冷却定型机构（10）、分切收卷机构（12）串联而成，其特征在于：预热机构（7）和上层放卷机构（8）并联于预涂覆机构（6）和浸渍热复机构（9）之间，所述的浸渍热复机构（9）由2~4组圆形辊组成，圆形辊表面温度为180-300℃。本发明：实现了同含量、宽度，不同厚度的产品的随意搭配。可生产0.6~1.2mm厚度纤维复合带，解决了保证纤维复合带物理性能的前提下，实现带材超厚化。

Description

高强超厚型连续纤维热塑性浸渍材料设备及制备方法
技术领域
本发明涉及热塑型连续纤维浸渍材料领域，具体涉及一种高强超厚型连续纤维增强热塑性复合材料的设备及制备方法。
背景技术
连续纤维增强热塑性复合材料比传统短、长纤维材料具有优异的物理机械性能和更多的加工成型方式。同时较热固性材料更为环保，广泛应用于军民运输、航空、石油化工、体育器具、建筑材料等领域。实现了以塑代钢，使得产品实现了轻型高强化，减少原材料生产时消耗的能源，而且可以减少热固性复合材料不能回收利用对环境造成的压力。尤其是近几年，得到了蓬勃的发展，相应的制备技术也取得了巨大的突破。
中国专利CN104669647A公开了一种连续纤维增强热塑性复合材料的制备工艺和设备，它采用传统双挤出流延工艺，采取在线复合的工艺制备增厚带材。缺点在于上下两层的含量无法控制，造成预浸带层间强度不稳定。而且由于设计过程中采用的双挤出系统，造成设备投入大和空间布置的浪费。因此，上述问题需在高强超厚型连续玻纤增强热塑性浸渍材料设计和加工过程中加以解决。
发明内容
针对上述存在的问题，本发明提供了增强超厚型连纤维增强型热塑性浸渍材料的设备及制备方法，是采用放卷、预热机构与放纱、张紧、烘烤、预涂覆、浸渍、冷却等机构的并联使用，在不影响设备生产常规厚度产品的前提下实现了高强超厚型连续纤维热塑性浸渍材料的生产。
本发明的技术解决方案是：高强超厚型连续纤维热塑性浸渍材料的设备，依次由放纱机构、烤箱、张紧机构、挤出机构、预涂覆机构、浸渍热复机构、冷却定型机构、分切收卷机构串联而成，其特征在于：预热机构、上层放卷机构并联于预涂覆机构和浸渍热复机构之间，所述的浸渍热复机构由2~4组圆形辊组成，辊表面温度为180-350℃，可以根据需要进行调节，使塑料熔体与玻纤充分浸渍。
本发明的进一步改进在于：所述的冷却定型机构采用保压式钢带冷却，冷却定型机构的冷却温度上下独立，使得超厚纤维复合带冷却后有较高的平整度。
本发明的进一步改进在于：所述的预热机构采用局部半封闭热辐射方式对进入浸渍热复机构的第一层连续纤维结合面进行预热，其预热温度为180-400℃，可满足不同塑料材质加工。
本发明的进一步改进在于：所述的放纱机构与烤箱之间设有多组阻尼辊,使得放卷后经过一系列阻尼辊，连续纤维从放纱机构的纱架放卷后经过一系列阻尼辊，纤维张力逐步提升，达到纤维展开和损伤之间的平衡，增强复合材料中纤维骨架的力学性能。
本发明的进一步改进在于：所述的放卷机构上的上层可以设置恒张力，使两层连续纤维压合后，上层材料中纤维始终处于张紧状态。
本发明的进一步改进在于：所述的分切收卷机构有若干个独立的分切单元。
一种制备连续纤维热塑性浸渍材料的方法，包括以下步骤：
1）、将0.1~0.6mm厚度的连续纤维经放纱机构、阻尼辊、烤箱、张紧机构后均匀展开，进入挤出机构挤出塑料，经预涂覆机构进入浸渍热复机构的第一组圆形辊被压紧；
2）、由上层放卷机构将0.1~0.6mm纤维复合带经预热机构预热后，导入浸渍热复机构的第二组圆形辊并与步骤1）的连续纤维复合热压再由第三组圆形辊的热压成为一体，经冷却定型机构冷却、由牵引机进入分切收卷机构分切得到0.5~1.2mm厚的纤维复合带。
本发明的有益效果：实现了同含量、宽度，不同厚度的连续纤维热塑性浸渍材料的随意搭配。可生产0.6~1.2mm厚度纤维复合带，解决了在保证纤维复合带物理性能的前提下，实现带材超厚化。不仅提高了带材生产时设备的利用率，也减少了下游生产中带材使用层数，简化了生产工序，提高了生产效率。
附图说明
图1是本发明的工艺示意图。
图中：1-放纱机构、2-阻尼辊、3-烤箱、4-张紧机构、5-挤出机构、6-预涂覆机构、7-预热机构、8-上层放卷机构、9-浸渍热复机构、10-冷却机构、11-牵引机、12-分切收卷机构。
具体实施方式
实施例1：
制备0.1~0.6mm厚度的纤维复合带：由图1知，高强超厚型连续纤维热塑性浸渍材料的设备，依次由放纱机构1、阻尼辊2、烤箱3、张紧机构4、挤出机构5、预涂覆机构6、预热机构7、上层放卷机构8、浸渍热复机构9、冷却定型机构10、牵引机11、分切收卷机构12组成，预热机构7、上层放卷机构8并联于预涂覆机构6和浸渍热复机构9之间。0.1~0.6mm连续纤维经放纱机构1、阻尼辊2、烤箱3、张紧机构4均匀展开后与挤出机构5挤出塑料后熔体汇合，再经预涂覆机构6、浸渍热复机构9实现熔体均匀包裹在纤维上。最后经冷却机构10、牵引机11、分切收卷机构12形成0.1~0.6mm厚度的纤维复合带。
所述的浸渍热复机构9由2~4组圆形辊组成，辊表面温度为180-350℃，可以根据不同材料进行调节，使塑料熔体与玻纤充分浸渍。冷却定型机构10采用保压式钢带冷却，冷却定型机构10的冷却温度上下独立，使得超厚纤维复合带冷却后有较高的平整度。所述的预热机构7采用局部半封闭热辐射方式对进入浸渍热复机构9的上层连续纤维带的结合面进行预热，其预热温度为180-400℃。
所述的放纱机构1与烤箱3之间设有多组阻尼辊2，使得放卷后经过一系列阻尼辊，连续纤维从放纱机构1的纱架放卷后经过一系列阻尼辊2，纤维张力逐步提升，达到纤维展开和损伤之间的平衡，增强复合材料中纤维骨架的力学性能。所述的放卷机构1上的上层可以设置恒张力，使两层连续纤维压合后，上层材料中纤维始终处于张紧状态。所述的分切收卷机构12有若干个独立的分切单元。放纱机构1、预热机构7独立于其他机构，方便拆卸、安装，不影响制备正常厚度产品，有效的提高了设备通用性和利用率。
本发明只使用一组放纱、烘烤、张紧、挤出、涂覆、浸渍的机构。浸渍热复机构上下温度可以单独控制。冷却机构10的上、下温度可以单独控制。
实施例2：
制备0.5~1.2mm厚度的纤维复合带：本实施例中，也可以制作高强超厚型连续纤维增强热塑性复合材料，在上层放卷机构8将0.1~0.6mm纤维复合带经预热机构7预热后，导入浸渍热复机构9热压成为一体，得到0.5~1.2mm厚的纤维复合带，放卷时恒张力系统将上层纤维复合带拉紧，避免了纤维松弛后带来的性能损失。预热机构7预热温度可以根据第一层纤维复合带厚度进行任意调节，充分提供热压层间热量。冷却机构10采用保压式钢带冷却，冷却温度上下独立，使得超厚纤维复合带冷却后有较高的平整度。

Claims (7)

1.高强超厚型连续纤维热塑性浸渍材料的设备，依次由放纱机构（1）、烤箱（3）、张紧机构（4）、挤出机构（5）、预涂覆机构（6）、浸渍热复机构（9）、冷却定型机构（10）、分切收卷机构（12）串联而成，其特征在于：预热机构（7）和上层放卷机构（8）并联于预涂覆机构（6）和浸渍热复机构（9）之间，所述的浸渍热复机构（9）由2~4组圆形辊组成，圆形辊表面温度为180-350℃。
2.根据权利要求1所述的高强超厚型连续纤维热塑性浸渍材料的设备，其特征在于：所述的冷却定型机构（10）采用保压式钢带冷却，冷却定型机构（10）的冷却温度上下独立。
3.根据权利要求1所述的高强超厚型连续纤维热塑性浸渍材料的设备，其特征在于：所述的预热机构（7）采用局部半封闭热辐射方式对进入浸渍热复机构（9）的第一层连续纤维结合面进行预热，其预热温度为180-400℃。
4.根据权利要求1所述的高强超厚型连续纤维热塑性浸渍材料的设备，其特征在于：所述的放纱机构（1）与烤箱（3）之间设有多组阻尼辊（2）。
5.根据权利要求1所述的高强超厚型连续纤维热塑性浸渍材料的设备，其特征在于：所述的放卷机构（1）上的上层设置有恒张力，使两层连续纤维压合后，上层材料中纤维始终处于张紧状态。
6.根据权利要求1所述的高强超厚型连续纤维热塑性浸渍材料的设备，其特征在于：所述的分切收卷机构（12）设有若干个独立的分切单元。
7.一种制备权利要求1所述的连续纤维热塑性浸渍材料的工艺，其特征在于：包括以下步骤：
1）、将0.1~0.6mm厚度的连续纤维经放纱机构（1）、阻尼辊（2）、烤箱（3）、张紧机构（4）后均匀展开，进入挤出机构（5）挤出塑料，经预涂覆机构（6）进入浸渍热复机构（9）的第一组圆形辊被压紧；
2）、由上层放卷机构（8）将0.1~0.6mm纤维复合带经预热机构（7）预热后，导入浸渍热复机构（9）的第二组圆形辊并与步骤1）的连续纤维复合热压再由第三组圆形辊的热压成为一体，经冷却定型机构（10）冷却、由牵引机（11）进入分切收卷机构（12）分切得到0.5~1.2mm厚的纤维复合带。
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