CN115592846A - 连续纤维增强热塑预浸纱制备系统和制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种连续纤维增强热塑预浸纱制备系统和制备方法，系统包括烘干装置，烘干装置用于将纤维烘干；浸渍装置；浸渍装置沿纤维进线方向设置于所述烘干装置后，浸渍装置用于将树脂浸渍纤维上；两个分散梳，分散梳设置于所述浸渍装置后，两个分散梳上下设置，用以将浸渍后的线束分散整理；定型装置，定型装置设置于所述分散梳之后，所述定型装置用以定型浸渍后的纤维；冷却装置，所述冷却装置设置于所述定型装置后，所述冷却装置用以冷却定型后的纤维，所述冷却装置包括两个上下设置的冷却辊，两个所述冷却辊夹设纤维。本发明具有采用熔融浸渍法，在整个浸渍过程中树脂是动态流动的，避免了高温下的降解，提高浸渍效果和浸渍效率。

Description

连续纤维增强热塑预浸纱制备系统和制备方法

技术领域

本发明涉及预浸纱制备的领域，尤其是涉及一种连续纤维增强热塑预浸纱制备系统和制备方法。

背景技术

纤维增强热塑预浸纱，是有单束的纤维与热塑性树脂进行复合浸渍；浸纱具有较高的强度，通常能够达到800MPa以上，单束的预浸纱长度可达千米以上。

现有技术中采用粉末法制备预浸纱生产效率低，撒粉存在纤维和树脂分布不均匀的情况，树脂含量不容易控制。

而现有技术中采用在树脂槽中纤维和树脂浸渍，然后纤维进入加热装置中进行固化。该方法的纤维浸渍方法适用于未聚合的PA6单体，适用的树脂体系比较单一，适用的范围比较窄，整个过程分成两部分，浸渍在树脂槽中，聚合在加热装置中，使得树脂单体需要聚合反应，效率低下。

发明内容

为了提高浸渍效率和提高浸渍效果，本发明提供一种连续纤维增强热塑预浸纱制备系统和制备方法。

本发明提供的一种连续纤维增强热塑预浸纱制备系统和制备方法采用如下的技术方案：

一方面，一种连续纤维增强热塑预浸纱制备系统，包括

烘干装置，所述烘干装置用于将纤维烘干；

浸渍装置；所述浸渍装置沿纤维进线方向设置于所述烘干装置后，所述浸渍装置用于将树脂浸渍纤维上；

两个分散梳，所述分散梳设置于所述浸渍装置后，两个所述分散梳上下设置，用以将浸渍后的线束分散整理；

定型装置，所述定型装置设置于所述分散梳之后，所述定型装置用以定型浸渍后的纤维；

冷却装置，所述冷却装置设置于所述定型装置后，所述冷却装置用以冷却定型后的纤维，所述冷却装置包括两个上下设置的冷却辊，两个所述冷却辊夹设纤维。。

可选地，还包括线架，所述线架设置有若干线辊，所述线辊上设置缠绕纤维，多个所述线辊上的纤维向烘干装置输出。

可选地，还包括第一导轮和第二导轮，所述第一导轮设置于烘箱之前，所述第二导轮设置于所述浸渍装置后和所述分散梳前。

可选地，所述定型装置包括两组定型辊组；每组定型辊组包括上下设置的两个定型辊，每组定型辊组中的两个定型辊夹设纤维。

可选地，所述冷却辊和所述定型辊均为中空辊，且所述冷却辊和所述定型辊内通入冷却液体。

可选地，所述浸渍装置为封闭式的熔融浸渍模具，所述熔融浸渍模具具有相互交错的浸渍波纹；所述熔融浸渍模具连通有挤出机，所述挤出机向所述熔融浸渍模具挤出树脂。

可选地，所述挤出机内的树脂材质为PP、PE、PA、PET、PPS、PEEK中的一种；纤维为玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、玄武岩纤维中的一种。

可选地，另一方面，一种连续纤维增强热塑预浸纱制备方法包括

纤维从线架上的多个线辊抽出并输送至烘干装置，烘干装置烘干并预热；

预热后的纤维进入浸渍装置内，浸渍装置为熔融浸渍模具，纤维从熔融浸渍模具内的相互交错的浸渍波纹穿插，与此同时，熔融浸渍模具的树脂包裹上纤维，纤维从熔融浸渍模具移动至定型装置；

在移动定型装置前，多根纤维分成上下两排，每排纤维经过分散梳，使得每排纤维中部分粘连后的纤维分散，使得每排纤维相对独立且单独呈束排列，纤维再输送至定型装置；

定型装置将纤维冷却定型，纤维冷却定型后再输送至冷却辊，冷却辊将所有纤维冷却后，纤维再经卷绕形成成品纤维卷。

可选地，纤维从所述冷却辊输出后，经牵引辊牵拉，每根纤维分别独立收卷形成成品纤维卷。

可选地，第一导辊将每个线辊上的纤维导向至烘干装置；第二导辊为两个，两个第二导辊分别将两排线束输送至定型辊组中。

综上所述，本发明包括以下至少一种有益技术效果：

采取独特的上下设置的两个定型辊，经过模具浸渍后紧密排列的纤维束，在通过上下2个分散梳被分成交错分布的两层纤维束，分散梳是保证纤维不会乱，均匀有序的通过上下定型辊，定型后的纤维束是一根根独立的，方便后面的收卷。

采用的熔融浸渍法，在整个浸渍过程中树脂是动态流动的，避免了高温下的降解。同时熔融浸渍法能够加工不同种类的树脂，有更广的应用范围。整个生产过程中不需要使用辅助的材料和工具，几乎没有废料产生，原材料可全部转化为成品纤维卷。

附图说明

图1是本发明第一实施例的连续纤维增强热塑预浸纱制备系统的结构示意图。

图2是本发明第一实施例的连续纤维增强热塑预浸纱制备系统的局部结构示意图。

图3是本发明第二实施例的连续纤维增强热塑预浸纱制备系统的立体结构示意图。

图4是本发明第二实施例的连续纤维增强热塑预浸纱制备系统的立体结构的局部结构示意图。

图5是本发明第二实施例的连续纤维增强热塑预浸纱制备系统的定型辊的结构示意图。

图6是本发明第一实施例的连续纤维增强热塑预浸纱制备系统的熔融浸渍模具的浸渍波纹的示意图。

图7是本发明第二实施例的连续纤维增强热塑预浸纱制备系统的分散梳的结构示意图。

附图标记说明：1、线架；2、纤维；3、第一导轮；4、烘干装置；5、熔融浸渍模具；6、第二导轮；7、分散梳；8、定型辊；9、冷却辊；10、牵引辊；11、成品纤维卷。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

第一实施例

本发明的第一实施例公开一种连续纤维增强热塑预浸纱制备系统，包括沿纤维2的输送加工方向依次设置的烘干装置4、浸渍装置、分散梳7、定型装置和冷却装置。其中，烘干装置4用于将纤维2烘干；而浸渍装置用于将树脂浸渍烘干后的纤维2上；浸渍装置再给纤维2浸渍树脂后，将纤维2上下两排，对应地，分散梳7为两个，两个分散梳7上下设置且两个分散梳7分别用以将浸渍后的线束分散整理；定型装置用以定型浸渍后的纤维2；冷却装置用以冷却定型后的纤维2，冷却装置包括两个上下设置的冷却辊9，两个冷却辊9夹设纤维2；冷却装置冷却后纤维2再收卷，就形成成品纤维卷11。

更为具体地，本实施例中的定型装置包括两组定型辊组；每组定型辊组包括上下设置的两个定型辊8，每组定型辊组中的两个定型辊8夹设纤维2。冷却辊9和定型辊8均为中空辊，且冷却辊9和定型辊8内通入冷却液体。

本发明利用分散梳7将粘连的纤维2分成单独的每束纤维2，使得多根预浸纤维2一束束独立分开排列并且有序的向下一工序输送。

在本实施例中，烘干装置4为烘箱，烘箱为纤维2加热烘干的同时提供预热。

浸渍装置为封闭式的熔融浸渍模具5，参照图6，熔融浸渍模具5具有相互交错的浸渍波纹；熔融浸渍模具5连通有挤出机，挤出机向熔融浸渍模具5挤出树脂。具有交错波纹的封闭式的熔融浸渍模具5浸渍效率高，生产速度快，生产速度可达10m/min以上，能够连续化生产。同时，熔融浸渍模具5可以同时浸渍多根纤维束，甚至达到上百根，提高生产效率。最重要的，纤维2经过交错浸渍波纹时剧烈穿插，纤维2能够充分的浸渍，从而保证产品的力学性能。

其中，更重要的，经过模具浸渍后紧密排列的纤维束，在通过上下设置的分散梳7后被分成交错分布的两层纤维束；也即一排的多个纤维束被分为上下两排多个纤维束且上排的纤维2与下排的纤维2在垂直于纤维移动方向上交错设置。

挤出机内的树脂材质为PP、PE、PA、PET、PPS、PEEK中的一种；纤维2为玻璃纤维2、碳纤维2、芳纶纤维2、玄武岩纤维2中的一种；本发明采用的熔融浸渍法，在整个浸渍过程中树脂是动态流动的，避免了高温下的降解。同时熔融浸渍法能够加工不同种类的树脂，有更广的应用范围。并且整个生产过程中不需要使用辅助的材料和工具，而封闭式的熔融浸渍模具5几乎没有废料产生，原材料可全部转化为成品，转化效率高。

本实施例中的连续纤维2增强热塑预浸纱制备系统还包括线架1，线架1设置于烘干装置4前，线架1设置有若干线辊，线辊上设置缠绕纤维2，多个线辊上的纤维2向烘干装置4输出。

并且在冷却辊后设置有牵引辊10；牵引辊10夹设并牵拉一排纤维，最后牵拉后的纤维收卷为成品纤维卷。

本实施例中的连续纤维2增强热塑预浸纱制备系统还包括第一导轮3和第二导轮6，第一导轮3设置于烘干装置4之前，第二导轮6设置于浸渍装置后和分散梳7前。

其工艺流程如下：纤维2从线架1被牵拉移动，纤维2依次经过第一导轮3，形成一排纤维2进入烘箱，烘箱加热对纤维2预热；

预热后的一排纤维2进入熔融浸渍模具5中，经熔融浸渍模具5中浸渍波纹浸渍树脂；

浸渍后的纤维2从熔融浸渍模具5而出，一排纤维2经过第二导轮6后分成上下两排纤维2，分别进入对应的定型辊组定型；

定型后的纤维2，两排纤维2合为一排纤维2，直接进入冷却辊9后冷却；再经过牵引辊10牵拉，之后每束纤维2单独卷绕形成成品纤维卷11。

第二实施例

本发明的第二实施例公开了一种连续纤维2增强热塑预浸纱制备方法包括：

S1，纤维2从线架1上的多个线辊抽出，第一导辊将每个线辊上的纤维2导向至烘干装置4，烘干装置4烘干并预热；

S2，预热后的纤维2进入浸渍装置内，浸渍装置为熔融浸渍模具5，纤维2从熔融浸渍模具5内的相互交错的浸渍波纹穿插，与此同时，熔融浸渍模具5内的加热部件开始加热，使得熔融浸渍模具5内的温度不低于200度，此时熔融浸渍模具5的树脂呈熔融状态，树脂更容易包裹上纤维2，纤维2从熔融浸渍模具5移动至定型装置；

S3，在移动定型装置前，多根纤维2分成上下两排，两个第二导辊分别将两排线束输送至定型辊组中；每排纤维2经过分散梳7，使得每排纤维2中部分粘连后的纤维2分散，使得每排纤维2相对独立且单独呈束排列，纤维2再输送至定型装置；

S4，定型装置将纤维2冷却定型，纤维2冷却定型后再输送至冷却辊9，冷却辊9将所有纤维2冷却后，纤维2再经卷绕形成成品纤维卷11。

S5，纤维2从冷却辊9输出后，经牵引辊10牵拉，每根纤维2分别独立收卷形成成品纤维卷11。

第三实施例

参照图3-图5，本发明第三实施例与第一实施例的不同之处在于：本实施例中的定型辊的表面形成多个凹槽81，两个凹槽81之间的相邻侧壁的距离等于凹槽81的宽度，自然而然的相邻两个凹槽81之间必定形成环形的凸起82，凹槽81为环槽，每组的两个定型辊组中的两个定型辊之间的凹槽81错位设置，每个凹槽81的宽度均能通过纤维，上定型辊中的一个凹槽81和下定型辊中的一个凸起82配合以挤压纤维，增强定型效果。

分散梳7分别梳理上下两排中错位设置的纤维2，经分散梳7梳理过的每束纤维2进入定型辊8中的凹槽中，并经凸起的挤压使得定型效果更佳。

参照图7，在本实施例中，分散梳7的梳齿具体为圆柱状，以减少对纤维2的刮伤。

以上均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种连续纤维增强热塑预浸纱制备系统，其特征在于：包括

烘干装置，所述烘干装置用于将纤维烘干；

浸渍装置；所述浸渍装置沿纤维进线方向设置于所述烘干装置后，所述浸渍装置用于将树脂浸渍纤维上；

两个分散梳，所述分散梳设置于所述浸渍装置后，两个所述分散梳上下设置，用以将浸渍后的线束分散整理；

定型装置，所述定型装置设置于所述分散梳之后，所述定型装置用以定型浸渍后的纤维；

冷却装置，所述冷却装置设置于所述定型装置后，所述冷却装置用以冷却定型后的纤维，所述冷却装置包括两个上下设置的冷却辊，两个所述冷却辊夹设纤维。

2.根据权利要求1所述的连续纤维增强热塑预浸纱制备系统，其特征在于：还包括线架，所述线架设置有若干线辊，所述线辊上设置缠绕纤维，多个所述线辊上的纤维向烘干装置输出；在冷却装置后设置有牵引辊，牵引辊夹设纤维。

3.根据权利要求2所述的连续纤维增强热塑预浸纱制备系统，其特征在于：还包括第一导轮和第二导轮，所述第一导轮设置于烘箱之前，所述第二导轮设置于所述浸渍装置后和所述分散梳前。

4.根据权利要求3所述的连续纤维增强热塑预浸纱制备系统，其特征在于：所述定型装置包括两组定型辊组；每组定型辊组包括上下设置的两个定型辊，每组定型辊组中的两个定型辊夹设纤维。

5.根据权利要求4所述的连续纤维增强热塑预浸纱制备系统，其特征在于：所述冷却辊和所述定型辊均为中空辊，且所述冷却辊和所述定型辊内通入冷却液体。

6.根据权利要求5所述的连续纤维增强热塑预浸纱制备系统，其特征在于：所述浸渍装置为封闭式的熔融浸渍模具，所述熔融浸渍模具具有相互交错的浸渍波纹；所述熔融浸渍模具连通有挤出机，所述挤出机向所述熔融浸渍模具挤出树脂。

7.根据权利要求6所述的连续纤维增强热塑预浸纱制备系统，其特征在于：所述挤出机内的树脂材质为PP、PE、PA、PET、PPS、PEEK中的一种；纤维为玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、玄武岩纤维中的一种。

8.一种连续纤维增强热塑预浸纱制备方法，其特征在于：应用权利要求1-7任一项的连续纤维增强热塑预浸纱制备系统，包括

纤维从线架上的多个线辊抽出并输送至烘干装置，烘干装置烘干并预热；

预热后的纤维进入浸渍装置内，浸渍装置为熔融浸渍模具，纤维从熔融浸渍模具内的相互交错的浸渍波纹穿插，与此同时，熔融浸渍模具的树脂包裹上纤维，纤维从熔融浸渍模具移动至定型装置；

在移动定型装置前，多根纤维分成上下两排，每排纤维经过分散梳，使得每排纤维中部分粘连后的纤维分散，使得每排纤维相对独立且单独呈束排列，纤维再输送至定型装置；

定型装置将纤维冷却定型，纤维冷却定型后再输送至冷却辊，冷却辊将所有纤维冷却后，纤维再经卷绕形成成品纤维卷。

9.根据权利要求7所述的一种连续纤维增强热塑预浸纱制备方法，其特征在于：纤维从所述冷却辊输出后，经牵引辊牵拉，每根纤维分别独立收卷形成成品纤维卷。

10.根据权利要求9所述的连续纤维增强热塑预浸纱制备方法，其特征在于：第一导辊将每个线辊上的纤维导向至烘干装置；第二导辊为两个，两个第二导辊分别将两排线束输送至定型辊组中。

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