CN1819912A - 长纤维增强树脂结构体的冷却槽以及产生该结构体的方法 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供一种通过具有高空间效应的冷却而生产长纤维增强树脂结构体的方法，该方法不产生筘齿或不增加侧面纤维的暴露；为此目的，设置一种用于冷却由长纤维增强树脂结构体产生装置中排放的熔融树脂浸渍纤维粗纱的冷却槽，该冷却槽具有使水溢流的结构。例如，该冷却槽中树脂浸渍纤维粗纱引入侧的水出口和引出侧的水出口是形成水平方向开口的单一横向孔，熔融树脂浸渍的纤维粗纱线性地通过冷却槽内部而进行冷却，同时使水溢流。

Description

长纤维增强树脂结构体的冷却槽以及产生该结构体的方法

技术领域

本发明涉及一种用于冷却熔融树脂浸渍的纤维粗纱的冷却槽，该粗纱是当熔融树脂浸渍的纤维粗纱线性地通过冷却槽时通过用熔融树脂、液态水浸渍该纤维粗纱而获得的，本发明还涉及使用所述冷却槽生产长纤维增强树脂结构体的方法。

本发明能有效地生产结构空间上不含筘齿(dent)或不增加侧面纤维暴露的长纤维增强的树脂结构体；此外，大量的熔融树脂浸渍的纤维粗纱在操作开始时能很容易地将其插入冷却槽中。

背景技术

近来，拉挤成型作为生产长纤维增强热塑性树脂组合物的方法引起了人们的注意。尤其是，通常采用的技术中，包括拉引连续纤维束(也称为纤维粗纱)时，使其在直角模头中浸渍熔融的热塑性树脂，然后在冷却和切成颗粒前，经过赋形模处理而形成所要求的构型。

一般说来，为了冷却从赋形模中挤出来的树脂单纱(strand)或类似物，经过装有水的冷却槽；为此目的，借助于辊或类似的器具来改变该挤出单纱的方向并将其浸入冷却槽的水中，然后借助于该辊在冷却槽中水平移动后在冷却槽中变化方向，排出到空气中；该树脂单纱免不了弯曲，例如当用辊再次水平收取时。

当把通过赋形模成形为所要求的构型例如圆柱形的熔融树脂浸渍的纤维粗纱加以冷却时，弯曲粗纱导致表面的增强纤维暴露或断裂，因此，为了冷却从赋形模中排出来的线性熔融树脂浸渍的纤维粗纱，采用常规技术用空气或喷水进行冷却(见JP-63-132036A(图1))。

在空气冷却的情况下，不可能在长纤维增强树脂结构体的圆柱形侧面产生筘齿；另一方面，免不了要增加冷却装置的长度。

在水喷洒的情况下，为了提高冷却的效果，使用高压水滴；由于水滴的分散碰撞，使大量的小筘齿出现在圆柱形的侧面，且表面纤维非常容易暴露；此外，单一冷却装置的长度就非常大。

图1表示使用水喷洒系统的常规长纤维增强树脂结构体生产装置。

通过开松装置18，如双辊，使纤维粗纱21开松成扁平纱，并送入直角模头13的入口19；由于从树脂进料口1供应熔融树脂，所以在直角模头中还进行开松，使粗纱浸渍上树脂。熔融树脂从挤出机(未画出)或其它同样的装置等加入。

直角模头13具有一对扁平的波浪形挡板，例如，在拉引树脂浸渍的纤维粗纱所在的方向，具有一对彼此相对的凸出和凹进挡板而形成狭窄通道；粗纱通过凸起物而受到挤压，这有助于树脂的浸渍，使纤维粗纱均匀地浸渍上树脂。

树脂浸渍的纤维粗纱借助赋形模15赋形，并且作为熔融树脂浸渍的纤维粗纱22排出，通过冷却装置30加以冷却和固化而变成树脂浸渍的纤维粗纱23，该粗纱23在通过造粒机17转变成粒料前，经由引取装置16，如一对皮带(a belt pair)，将其转移。

JP6-262624A在其图1中公开了一种技术，其中树脂浸渍的纤维粗纱是用箱式冷却槽冷却的；在该方法中，当熔融树脂浸渍的纤维粗纱投入水中时发生弯曲，致使表面上的增强纤维暴露或断裂。

发明内容

本发明的目的在于通过高空间效应的冷却来生产侧面不产生筘齿或纤维暴露长纤维增强的树脂结构体。

在认真的研究后，本发明人发现上述目的能通过使用如下冷却槽完成，在所述容器中，熔融树脂浸渍的纤维粗纱22线性地通过冷却槽3进行冷却，同时使水溢流，由此完成本发明。

也就是说，本发明的第一方面是提供一种冷却槽(3)，其用于水冷从长纤维增强热塑性树脂结构体生产装置的赋形模(15)中排放出来的熔融树脂浸渍的纤维粗纱(22)，该冷却槽(3)具有使水溢流的结构，其中熔融树脂浸渍的纤维粗纱(22)在冷却槽(3)中线性地通过而进行冷却，同时使水溢流。

按照本发明第二方面，提供一种用于水冷从长纤维增强热塑性树脂结构体生产装置的赋形模(15)中排出的熔融树脂浸渍的纤维粗纱(22)的冷却槽(3)，包括：具有侧面和底面的槽体(4)；设置在槽体(4)的侧面或底面的水入口(1)；和在槽体(4)引入侧的侧面(4a)的引入侧上端部(4a′)所形成的引入侧水出口(2a)和在引出侧的侧面(4b)的引出侧上端部(4b′)所形成的引出侧水出口(2b)，其中，当熔融树脂浸渍的纤维粗纱(22)线性地流经冷却槽(3)中的引入侧水出口(2a)和引出侧水出口(2b)之间时，该熔融树脂浸渍的纤维粗纱(22)被水冷却，获得树脂浸渍的纤维粗纱(23)。

按照本发明第三方面，提供一种按照本发明第二方面的冷却槽，包括：通过设置在引入侧的侧面(4a)的引入侧上端部(4a′)的两个或多个引入侧挖去部分(8a)和通过设置在引入侧上端部(4a′)上的引入侧堰板(sheathing plate)(5a)所形成的引入侧水出口(2a)；和/或通过设置在引出侧的侧面(4b)的引出侧上端部(4b′)的两个或多个引出侧挖去部分(cutouts)(8b)和设置在引出侧上端部(4b′)的引出侧挡板(5b)所形成的引出侧水出口(2b)。

按照本发明第四方面，提供一种用于水冷从长纤维增强热塑性树脂结构体生产装置的赋形模(15)中排出的熔融树脂浸渍的纤维粗纱(22)的冷却槽(3)，包括：具有侧面和底面的槽体(4)；在槽体(4)之上或槽体(4)顶部表面上设置的盖(5)；在槽体(4)的侧面或底面上设置的水入口(1)；和在槽体(4)的引入侧的侧面(4a)的引入侧上端部(4a′)和盖(5)之间所形成引入侧水出口(2a)，和在槽体(4)的引出侧的侧面(4b)的引出侧上端部(4b′)和盖(5)之间所形成引出侧水出口(2b)，其中，当熔融树脂浸渍的纤维粗纱(22)线性地通过冷却槽(3)中的引入侧水出口(2a)和引出侧水出口(2b)之间时，熔融树脂浸渍的纤维粗纱(22)水冷后获得树脂浸渍的纤维粗纱(23)。

按照本发明第五方面，提供一种按照本发明第四方面的冷却槽，包括：通过设置在引入侧的侧面(4a)的引入侧上端部(4a′)的两个或多个引入侧挖去部分(8a)和盖(5)所形成的引出侧水出口(2a)；和/或通过设置在引出侧的侧面(4b)的引出侧上端部(4b′)的两个或多个引出侧挖去部分(cutouts)(8b)和盖(5)所形成的引出侧水出口(2b)。

按照本发明第六方面，提供一种按照本发明第二方面或第四方面的冷却槽，其中引入侧水出口(2a)或者引入侧水出口(2a)和引出侧水出口(2b)两者均形成水平方向开口的单一横向孔。

按照本发明第七方面，提供一种按照本发明第一方面～第六方面中任一方面的冷却槽，其中引入侧水出口(2a)和引出侧水出口(2b)的垂直方向长度为2～100mm。

按照本发明第八方面，提供一种按照本发明第一方面～第七方面中任一方面的冷却槽，进一步包括提供在水入口(1)和由引入侧水出口(2a)和引出侧水出口(2b)组成的水出口(2)之间的水分散装置(6)。

按照本发明第九方面，提供一种按照本发明第一方面～第八方面中任一方面的冷却槽，包括用于使来自水出口(2)溢流的部分或全部水进行循环的水循环装置(7)。

按照本发明第十方面，提供一种按照本发明第九方面的冷却槽，包括冷却循环水用的冷却装置(8)。

按照本发明第十一方面，提供一种按照本发明第一方面～第十方面中任一方面的冷却槽，其中，将冷却槽(3)的引入侧水出口(2a)和引出侧水出口(2b)之间的距离设为d，以及经过冷却槽(3)的熔融树脂浸渍的纤维粗纱(22)的线速度设为v，适用下列方程式：

d(单位：m)＝f(单位：min.)×v(单位：m/min)

(式中f为0.01～0.1)。

按照本发明第十二方面，提供一种按照本发明第一方面～第十一方面中任一方面的冷却槽，其中充气器(9)设置在水分散装置(6)之上。

按照本发明，提供一种生产长纤维增强热塑性树脂结构体的方法，包括在温度0与90℃之间变化的水中通过使用本发明第一方面～第十二方面中任一方面所述的冷却槽(3)使熔融树脂浸渍的纤维粗纱(22)进行冷却。

附图的简要说明

图1是常规长纤维增强热塑性树脂结构体生产装置的纵断面图。

图(2a)是按照本发明的冷却槽(有盖)实例的纵向断面图。

图(2b)是从引入侧水出口2a侧看的冷却槽的正视图。

图3是按照本发明的冷却槽(有加边的盖)另一实例的纵向断面图。

图4(a)是按照本发明的冷却槽(无盖)另一实例的纵向断面图。

图4(b)是从引入侧水出口2a侧看冷却槽的正视图。

图4(c)是冷却槽的透视图。

图5是按照本发明的冷却槽(装有挖去部分和堰板)另一实例的纵向断面图。

图6是按照本发明的冷却槽另一实例的部分放大纵断面图。

符号说明

1水入口

2水出口

2a引入侧水出口

2b引出侧水出口

3冷却槽

4槽体

4a引入侧的侧面

4a′引入侧上端部

4b引出侧的侧面

4b′引出侧上端部

5盖

5a引入侧堰板(sheathing plate)

5b引出侧堰板(未画出)

6水分散装置

7水循环装置

8a引入侧挖去部分

8b引出侧挖去部分

9充气器

12树脂加料口

13直角模头

15赋形模

16拉引装置

17造粒机

18开松装置

19入口

21纤维粗纱

22熔融树脂浸渍的纤维粗纱

23树脂浸渍的纤维粗纱

30(常规)冷却装置

具体实施方式

在下文中，将参照附图对本发明进行阐述。

图2(a)是取自纵向(树脂浸渍的纤维粗纱前进方向)的本发明冷却槽实例的断面图；标号3表示冷却槽，而标号4表示冷却槽的槽体。关于槽体4的构型没有特别的限制；槽体可以是矩形的，也可以是圆筒形的；优选的是，采用矩形的构型。在下文中，为了清楚起见，将描述采用矩形构型的情况。

槽体4具有侧面和底面，槽体的顶部是开口的；标号5表示在冷却槽顶部根据需要而设置的盖，标号1表示冷却槽的水入口，而标号2表示冷却槽的水出口；水出口2由熔融树脂浸渍的纤维粗纱22引入的引入侧水出口2a和引出熔融树脂浸渍的纤维粗纱23所经过的引出侧水出口2b组成。在附图中，可以认为水出口2是水平方向开口的单一横向孔，一般称为水平孔。

盖5可以是与槽体4完全分离的并设置在槽体4之上的盖，或者，如图2(b)所示，槽体4的侧面可以延长到与盖5的侧端部分接触。图2(b)是本发明冷却槽从引入侧水出口2a侧看的正视图。

图4表示的例子是其中无盖5且槽体4引入侧的侧面4a的高度低于其端部上的侧面高度，以便在引入侧上端部4a′上形成引入侧水出口2a，并且同样，其中在引出侧的侧面4b的引出侧上端部4b′上形成引出侧水出口2b。图4(a)是纵向断面图，而图4(b)是从引入侧水出口2a侧看的正视图。虽然盖5不是必要的，但为了是防止灰尘或其他同样的东西等的侵入，可以设置覆盖物如盖或板，。

图5表示的例子是其中引入侧挖去部(cutouts)8a位于引入侧的侧面4a的引入侧上端部4a′上，并且其中在引入侧上端部4a′的顶部上装备引入侧堰板5a，引入侧挖去部分8a起引入侧水出口2a的作用。挖去部分8a的数量可以是一个也可以是多个；通常，它的数量与来自赋形模中大多数孔的熔融树脂浸渍的纤维粗纱22出口的数量一致；还有可能根据各种赋形模和操作条件设置大量的孔。

类似地，有可能在引出侧侧面4b的引出侧上端部4b′上装置引出侧挖去部分8b(未画出)，和在引出侧上端部4b′的顶部装置引出侧堰板5b(未画出)，使用引出侧挖去部分8b作为引出侧许多水出口2b。但是，在引出侧水出口2b，熔融树脂浸渍的纤维粗纱已经冷却并固化，因此，引出侧水出口2b可以由单一横向孔组成。

由于在分散方式上在引入侧如此设置了许多挖去部分8a，因而有可能使数量很大的熔融树脂浸渍的纤维粗纱22进行冷却而使它们不会彼此接触。

关于挖去部分8a和挖去部分8b的截面构型没有特别的限制；可以是半圆形的、三角形的、矩形的等。挖去部分8a可彼此呈接触状，也可以彼此靠平板分离。

图6是设置在本发明冷却槽3的引入侧侧面4a上的引入侧挖去部分8a的实例的放大纵断面图。具有半圆形截面构型的引入侧挖去部分8a以分散形式设置。

引入侧堰板5a和引出侧堰板5b的高度可以相同，也可以引入侧堰板5a高些或低些。使用挖去部分除了作为水出口2外，还有可能使水流过堰板。另外，可以使用盖5代替堰板5a和5b。

关于水的供应位置没有特别的限制；水入口1可设置在槽体4的底部，或者槽体的侧面上，或者开口槽体的上部。水入口1可以设置在一个位置上，也可以设置在许多位置上；可设置在槽体的底部，也可以设置在其侧面，还可以两处都设置。

或者，为了在冷却槽中根据需要而形成想要的水流，把水入口1设置在靠近引入侧水出口2a的位置上或在靠近引出侧水出口2b的位置上。

关于使用的水没有特别的限制；有可能使用与常规喷洒系统中所用的水相同。

引入侧水出口2a可以是形成水平方向开口的单一横向孔的构型，或者是多级横向孔，或者许多水平排列的孔，或者以许多级水平排列的许多孔。

引入侧水出口2a和引出侧水出口2b的尺寸如下：引入侧水出口2a和引出侧水出口2b的垂直方向长度为2～100mm；在单一横向孔时，关于水平宽度没有特别的限制。另外在有盖5时，槽体4和盖5之间的垂直距离与上述垂直长度相应，为2～100mm。

在通过挖去部分形成许多孔时，孔的截面积为树脂浸渍的纤维粗纱22截面积的1.5～10000倍。

引出侧水出口2b的构型可以与引入侧水出口2a的构型相同或不相同；当引入侧水出口2a构型为使其构成大量孔时，引出侧水出口2b可由许多与此相应的孔或单一横向孔构成。

在单一横向孔时，最理想的是使冷却的水以溢流的形式经整个孔的表面流出；使水引起溢流以便水表面的水平面至少高于纤维粗纱的位置。

在有大量孔时，最理想的是冷却的水以溢流形式经过整个孔的表面流出；在设置有导流堰(weir)时，如上所述有一些水可以流过导流堰。

在水入口1和水出口2之间，按需要设置水分散装置6，使水在均匀的温度下与熔融树脂浸渍纤维粗纱22以均匀的速度接触。水分散装置6的例子包括分散板，如多孔板、多孔喷嘴、狭缝、管栅和网状物，以及填充分散板的填料，如环、鞍状物和terralets。

除此之外，按需要，还有可能设置适合在冷却槽3中形成所要求的水流的水流板(current plate)6′或折流板(baffle)6″。

上面的水分散装置6，有可能在其表面上设置具有许多空气流出孔的充气器9，以分散方式排放空气以减少水量或搅动水流。

此外，从水入口1进入的水可以是首次到达冷却槽3的引入侧水出口2a的水流，不会使水在均匀的温度下与全部的熔融树脂浸渍的纤维粗纱22接触，通过向前流动来冷却熔融树脂浸渍纤维粗纱22，使其主要经过引出侧水出口2b而排放，或者它是首先到达冷却槽3的引出侧水出口2b的水流，并且逆流冷却熔融树脂浸渍的纤维粗纱22，达到主要从引入侧水出口2a侧而排放的目的。

图3是本方面冷却槽3的另一实例的纵向断面图。水入口1设置在树脂浸渍的纤维粗纱23侧的侧面，靠近底部，通过水流板6′和折流板6″把水提升到与树脂浸渍的纤维粗纱接触。

盖5可以具有弯曲部分，其设置在引入侧水出口2a侧和引出侧水出口2b侧，并且引入侧水出口2a和引出侧水出口2b位于盖5顶面之下，防止树脂浸渍的纤维粗纱与顶面接触。

例如，在图3中有可能使引入侧水出口2a侧的弯曲部分的长度小于引出侧水出口2b侧弯曲部分的长度，使弯曲部分难以与熔融树脂浸渍的纤维粗纱22接触。

从引入侧水出口2a排出的水量与从引出侧水出口2b排出的水量可相同也可不同。这样，使引入侧水出口2a的开口面积与引出侧水出口2b的开口面积可以相同和不同，从而使大量的水从两侧中的一侧排放。

例如，在图3中引出侧水出口2b的开口面积做得小些，从而使容器中的水流向引入侧水出口2a。

熔融树脂浸渍的纤维粗纱22可通过单一的冷却槽3来加以冷却，或通过串联排列成多级使之彼此留有间隔或相邻的许多冷却槽3来加以冷却。在本发明中，单独冷却槽3和串联排列成多级的一组冷却槽3均称其为冷却槽3。

假设熔融树脂浸渍的纤维粗纱流经冷却槽3的线速度为v，引入侧水出口2a和引出侧水出口2b之间的距离d用下列经验式表达：

d(单位：m)＝f(单位：min.)×v(单位：m/min.)

式中f为0.01～0.1，更优选为0.015～0.08，最优选为0.02～0.06。

在本发明中，熔融树脂浸渍的纤维粗纱22在0～90℃，更好在10～70℃的水中冷却和固化，获得树脂浸渍的纤维粗纱23。优选的是，在冷却熔融树脂浸渍的纤维粗纱22时，使其与基本上在静压状态下(也就是说，压力均匀的施加在粗纱周围的状态)的水接触，由此来进行冷却，从而不影响熔融树脂壁厚度的不均匀性。

在本发明中，过压下没有水滴与熔融树脂相撞，致使有可能消除树脂浸渍的纤维粗纱23中的局部筘齿。此外，有可能使树脂浸渍的纤维粗纱23侧面纤维暴露的比例得到改进。

通过水出口2溢流的水可以就这样流走；或者更优选的是，可将其冷却再次使用。

冷却方法可以是一种使用设置在冷却槽内的内部热交换器的方法，或者是使用外部热交换器的方法，

或者，若不用热交换器，也可以采用这样的结构，即其中槽体4具有预定的高度并且其中能使水从出口2溢流下来并经过与外部空气热交换以提供冷却水，将其收集在安排在槽体4周围较低位置的贮水槽中，并如果需要可通过过滤器过滤，使该冷却水从进水口1进行循环。

在图1的长纤维增强树脂结构体生产装置中，把纤维粗纱21供给直角模头13的入口19；熔融树脂供给树脂进料口12；以及纤维粗纱在浸渍部分14中浸渍上树脂，并作为熔融-树脂浸渍纤维粗纱22从设置在直角模头13的出口的赋形模排出。

对于每根纤维粗纱21均需要通过由一对辊组成的开松装置18或类似装置先将该纤维粗纱21夹住，将它们开松呈平面形式，致使它们容易浸渍上树脂。

实际上，例如将30支纤维粗纱分组成束，每束由5根纤维粗纱组成，并用一对辊将6束开松。

在一些情况下，赋予每一纤维粗纱以拉力直至其到达一对辊，并使多根纤维粗纱在模头内成束；在其它情况下，使纤维粗纱逐一地通过模头。

浸渍部分14从狭义上说仅由直角模头结构组成，其中将纤维粗纱21与浸渍用的树脂结合，或者从广义上说，它可由直角头结构组成，还包括用于随后有助于均匀浸渍树脂的部分。

有关浸渍部分14没有特别的限制；它可以是挡板(barriers)的组合、挡板(barrier)和固定棒(stationary bar)的组合等。

在挡板组合的情况下，例如，有可能采用一对平面挡板，其在拉引树脂浸渍纤维粗纱的方向上呈波浪形。

通常，在赋形模15中有许多赋形孔。一般说来，在直角模头中供入许多的纤维粗纱，其中有一些成为束以形成浸渍的单一纤维粗纱，许多浸渍用的这样纤维粗纱以平面形式排列。因此，例如在赋形模15中，赋形孔是排列成横向排列的。

使纤维粗纱通过赋形孔赋形为具有所要求截面构型；例如将它们赋形为单纱状、带状、片状的构型。

理想的是直角模头和赋形模是在控制的温度下工作。在温度控制时，例如对于模中的温度，要求检测接近树脂加料口部分的温度，在与设定温度相应的条件下进行加热。有关加热方式没有特别的限制；例如，使用模内加热方法，如在模内装有电加热器的方法或者加热介质在整个模内循环的方法，或者使用红外线、热空气等模外加热的模外方法。其中，理想的是从模内或模外用电加热。

来自赋形模15的熔融树脂浸渍的纤维粗纱22借助于设置在后面处理过程中的本发明冷却槽3进行冷却，借此树脂被固化，获得树脂浸渍的纤维粗纱23。

在用于冷却槽3的下一步工艺过程中，设置有引取装置16。有关引取装置16没有特别的限制；优选的是，它可以由一对皮带(belt pair)组成。在这对皮带运转的同时夹着树脂浸渍的纤维粗纱23，向后面进行送料，也就是说，借助于前进的拉力把纤维粗纱供入直角模头13中，在直角模头中移动浸渍上树脂，并拉引出来。

排出的树脂浸渍的纤维粗纱23可以就这样转移至形成单纱的成型过程中；然而，一般说来，在用于向注射成型等加料的引取装置16的输出侧有造粒机17，并把粗纱按预定的长度切断成为长纤维增强的颗粒或短纤维增强的颗粒。长纤维增强的颗粒是优选的。

长纤维-增强树脂颗粒的长度为3～50mm，更优选的为5～40mm，最优选的为5～30mm。

当颗粒的长度小于上述范围时，失去了长纤维增强的优点；另一方面，当长度大于上述范围时，则在挤压机的漏斗或类似物中出现壅塞，加料似乎出现问题。

树脂浸渍的纤维粗纱23的纤维/树脂重量比是70％/30％-20％/80％，更优选的是65％/35％-25％/75％，最优选的是63％/37％-30％/70％(这里，纤维和树脂总量为100％)。

当纤维的树脂浸渍比小于上述范围时，树脂浸渍的程度不足，而当大于上述范围时，就免不了有经济上的缺点。

对于用于本发明中的纤维粗纱材料没有特殊的限制。该材料的实例包括：玻璃纤维如E-玻璃和D-玻璃；碳纤维如聚丙烯腈基、沥青基和人造丝基碳纤维；无机纤维如硼纤维和矿物纤维；金属纤维如不锈钢和黄铜；芳族聚酰胺纤维如具有超高分子量的聚乙烯纤维、聚甲醛纤维、聚乙烯醇纤维、液晶芳族聚酯纤维、聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维、聚对苯二甲酰对苯二胺纤维、和聚间苯二甲酰间苯二铵纤维；有机纤维如聚丙烯腈纤维、棉花、纤维素纤维如黄麻纤维；及其混合物。

所采取的纤维粗纱形式可以是任意连续的纤维形式，如粗纱或纱；在本发明中，这样的形式一般称作粗纱。

此外，为了更好的附着于树脂上，需要使纤维经过表面处理剂的处理。在后来于直角模头中浸渍熔融热塑性树脂之前，理想的是预先加热增强纤维束，使高温增强纤维束与熔融树脂接触；此外，理想的是预先通过开松装置如拉引辊完成开松。

所用的树脂材料可以是任意类型的树脂如结晶树脂、非结晶树脂、生物降解树脂、非生物降解树脂、合成树脂、天然树脂、商品树脂、工程树脂、和聚合物合金。树脂材料的例子包括：聚烯烃如聚乙烯和聚丙烯；聚氯乙烯；聚苯乙烯；芳族聚酯如聚对苯二甲酸二乙酯和聚对苯二甲酸二丁酯；脂族聚酯如聚丁二酸乙二酯、聚己二酸丁二酯、以及聚丁二酸乙二酯、聚己二酸丁二酯和己内酯的三元共聚物；聚酰胺如尼龙6、尼龙66、尼龙11、尼龙12、尼龙610、尼龙612、和尼龙46；和工程树脂如聚缩醛、聚碳酸酯、聚氨酯、聚苯硫醚、聚苯醚、聚砜、聚醚酮、聚醚酰胺、和聚醚酰亚胺。这些树脂可以两种或多种组合起来使用。一般说来，所用树脂优选是具有高分子量的，例如用于各种模塑加工如注射成型或挤塑成型的树脂，在纤维中只要浸渍了树脂就能显示令人满意的增强效果。

另外，按本发明的长纤维-增强热塑性树脂结构体可按需要与树脂添加剂或蓬松剂配合，包括：稳定剂如抗氧剂、耐热稳定剂、和紫外线吸收剂；着色剂如抗静电剂、润滑剂、增塑剂、脱模剂、阻燃剂、阻燃助剂、结晶促进剂、染料、和颜料；以及膨松剂如滑石。这些试剂可预先以稳定化合态用于热塑性树脂中。

此外，本发明还可用于制成连续纤维浸渍的膜或片的模具，和制成连续纤维浸渍管材的模具。

实施例

在下文中，将参照实施例对本发明作特别详细地说明。然而，本发明不限于这些实施例。

在这些实施例中，使用下列物质。

树脂：作为浸渍树脂，使用98wt％均聚聚丙烯(熔融指数：60g/10min.)和含2wt％马来酸酐的2wt％改性聚丙烯的混合物。

增强纤维：作为玻璃纤维粗纱，使用直径为17μm的4000支玻璃纤维束(水浆处理的束)。

实施例1

所用冷却槽是图1所示的一种结构；冷却槽的长度，也就是说，引入侧水出口2a和引出侧水出口2b间的距离，为0.6m，水出口2a和2b是单一的横向孔，孔的宽度为15cm，孔的高度(垂直长度)为1cm，冷却槽的深度为10cm。

所用冷却水是热交换水，从设置在底部中心的水入口以10L/min的速度于25℃下加入，并通过多孔板提升，经引入侧水出口2a和引出侧水出口2b排放。

使用上述的冷却槽，和普通长纤维增强热塑性树脂结构体生产装置的其次部分，送入4支玻璃纤维粗纱，开松后，把上述熔融聚丙烯从挤出机供入，用该树脂通过200～220℃的直角模头浸渍纤维粗纱，以15m/min的速度引出该熔融树脂浸渍的纤维粗纱22，在冷却槽中用水将它们冷却至80～90℃；空气中干燥之后，用造粒机切断，获得玻璃纤维密度为50wt％的压片。在压片表面上没有观察到凸出物和凹痕，也没有纤维暴露。

对比例1

对比例1除了设置常规水喷洒型冷却装置(冷却部分长度为2.0m)代替冷却槽，以及以30L/min的速度于25℃下供应冷却用的离子交换水外，按与实施例1相同方式进行。在压片表面上未观察到凸出物和凹痕，部分出现纤维暴露。此外，要求加入大量的水。

实施例2

实施例2除了冷却槽长度，也就是说，引入侧水出口2a和引出侧水出口2b间的距离为1.0m，以及熔融树脂浸渍的纤维粗纱的引出速度为30m/min外，按与实施例1相同方式通过使用与实施例1相同的冷却槽进行。

结果，在压片表面上未观察到凸出物和凹痕，没有纤维暴露。

工业实用性

按照本发明，有可能在进行冷却的同时有效地生产在结构空间上不产生筘齿或不增加侧面纤维暴露的长纤维增强树脂结构体；此外，由于在操作开始时易于完成大量熔融树脂浸渍的纤维粗纱插入冷却槽中，因而在产品调换时也容易进行切换。

Claims (13)

1.一种冷却槽，该冷却槽是用于使从长纤维增强热塑性树脂结构体生产装置的赋形模(15)中排出的熔融树脂浸渍纤维粗纱(22)进行水冷的冷却槽(3)，该冷却槽(3)含有使水溢流的结构，

其中该熔融树脂浸渍的纤维粗纱(22)在冷却槽(3)中线性地通过以使水溢流，同时进行冷却。

2.一种冷却槽，该冷却槽是用于使从长纤维增强热塑性树脂结构体生产装置的赋形模(15)中排出的熔融树脂浸渍的纤维粗纱(22)进行水冷的冷却槽(3)，包括：

具有侧面和底面的槽体(4)；

设置在槽体(4)侧面或底面的水入口(1)；和

在槽体(4)的引入侧的侧面(4a)的引入侧上端部(4a′)所形成的引入侧水出口(2a)和在引出侧的侧面(4b)的引出侧上端部(4b′)所形成的引出侧水出口(2b)，

其中，当熔融树脂浸渍的纤维粗纱(22)线性地通过冷却槽(3)中的引入侧水出口(2a)和引出侧水出口(2b)之间时，该熔融树脂浸渍的纤维粗纱(22)被水冷而获得树脂浸渍的纤维粗纱(23)。

3.权利要求2的冷却槽，包括：

引入侧的水出口(2a)，它是由设置在引入侧的侧面(4a)的引入侧上端部(4a′)的两个或多个引入侧的挖去部分(8a)和设置在引入侧上端部(4a′)的引入侧挡板(5a)形成的；和/或

引出侧水出口(2b)，它是由设置在引出侧的侧面(4b)的引出侧上端部(4b′)的两个或多个引出侧的挖去部分(8b)和设置在引入侧上端部(4b′)的引入侧挡板(5b)形成的。

4.一种冷却槽，该冷却槽是用于水冷从长纤维增强热塑性树脂结构体生产装置的赋形模(15)中排出的熔融树脂浸渍纤维粗纱(22)的冷却槽(3)，包括：

具有侧面和底面的槽体(4)；

设置在槽体(4)之上或槽体(4)顶面上的盖(5)；

设置在槽体(4)的侧面或底面的水入口(1)；和

在槽体(4)的引入侧的侧面(4a)的引入侧上端部(4a′)和盖(5)之间形成的引入侧水出口(2a)，和引出侧的侧面(4b)的引出侧上端部(4b′)和盖(5)之间形成的引出侧水出口(2b)，

其中，当熔融树脂浸渍的纤维粗纱(22)线性地通过冷却槽(3)中的引入侧水出口(2a)和引出侧水出口(2b)之间时，该熔融树脂浸渍的纤维粗纱(22)被水冷而获得树脂浸渍的纤维粗纱(23)。

5.权利要求4的冷却槽，包括：

引入侧水出口(2a)，它是由设置在引入侧的侧面(4a)的引入侧上端部(4a′)的两个或多个引入侧挖去部分(8a)和盖(5)形成的；和/或

引出侧水出口(2b)，它是由设置在引出侧的侧面(4b)的引出侧上端部(4b′)的两个或多个引入侧挖去部分(8b)和盖(5)形成的。

6.权利要求2或4的冷却槽，其中，引入侧水出口(2a)，或引入侧水出口(2a)和引出侧水出口(2b)两者均形成水平方向开口的单一横向孔。

7.权利要求1～6中任一项的冷却槽，其中引入侧水出口(2a)和引出侧水出口(2b)的垂直方向的长度为2～100mm。

8.权利要求1～7中任一项的冷却槽，进一步包括设置在水入口(1)与包含引入侧水出口(2a)和引出侧水出口(2b)的水出口(2)之间的水分散装置(6)。

9.权利要求1～8中任一项的冷却槽，包括用于循环从水出口(2)溢流的部分或全部水的水循环装置(7)。

10.权利要求9所述的冷却槽，包括用于冷却循环水的冷却装置(8)。

11.权利要求1～10中任一项的冷却槽，其中，冷却槽(3)中的引入侧水出口(2a)和引出侧水出口(2b)之间的距离设为d，和流经冷却槽(3)的熔融树脂浸渍的纤维粗纱(22)的线速度设为v，适用下列方程式：

d(单位：m)＝f(单位：min.)×v(单位：m/min.)

(式中f为0.01～0.1)。

12.权利要求1～11中任一项的冷却槽，其中充气器(9)设置在水分散装置(6)之上。

13.一种生产长纤维增强热塑性树脂结构体的方法，包括使用权利要求1～12中任一项的冷却槽(3)在0～90℃的水中冷却熔融树脂浸渍的纤维粗纱(22)。

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