CN205601197U - 一种用于连续纤维增强复合材料浸渍的挤出模具 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及连续纤维增强复合材料的浸渍领域，公开了一种用于连续纤维增强复合材料浸渍的挤出模具。在该挤出模具的内部设置有两条以上相互间隔的供含有纤维和聚合物熔体的混合物流出的收敛流道(11)，相邻的所述收敛流道之间的间距沿所述混合物流出的方向逐渐收敛减小。通过本实用新型的方法，可以改善最终得到的复合材料中纤维与聚合物熔体相容性，以及力学性能。
Description
技术领域
本实用新型涉及连续纤维增强复合材料的浸渍领域，具体地，涉及一种用于连续纤维增强复合材料浸渍的挤出模具。
背景技术
在纤维增强复合材料的生产方法中，连续纤维法具有纤维在最终制品中保留长度长、各项力学性能提高、制备表面光滑、成本低、成型方法多等优点。
CN102367003A公开了一种连续长纤维增强热塑性塑料的浸渍设备和方法。设备包括设备外体、所述设备外体的上游端设置有熔体入口，所述设备外体的下游端设置有挤出口，所述设备外体的内部设置有浸渍流道，所述浸渍流道的两端分别与所述熔体入口和所述挤出口连通，所述浸渍流道至少并列设置有两条，所述设备外体的侧壁上设置有与浸渍流道数量相同的长纤维加入口，所述长纤维加入口分别与各个浸渍流道连通。由于每个浸渍流道是独立设置的，使得纤维可以独立浸渍前进而不相互干扰，保证了稳定生产。但该方法仅保证了纤维之间的独立性，并没有对其浸渍效果进行改进。
CN1827671A公开了一种连续纤维增强复合材料、生产方法及专用设备。该方法采用转用十字狭缝模头，具有两个进料口，分别为树脂进料口及纤维进料口，数值进料口此昂多分支熔体流道设计，流道设计关于模头中心线对称，树脂与纤维的浸润流道采用蛇形设计，沿一定的斜度弯曲，分别有最高点及最低点，并且纤维首先到达的最高点要比纤维出口的最高点高。但该方法和设备依然存在浸渍过程中不能很好地使纤维得到分散的问题。
JP2002307432A公开了一种长纤维浸润装置，该装置是在纤维束牵引方向的下侧设计有树脂注入口，每个独立的树脂注入口与相对应的纤维束紧密贴合，树脂自下而上的穿透玻纤；熔融的树脂由一流道注射入树脂与纤维束的贴合模腔中。在这个装置中，熔体在树脂注入口与纤维的接触面的模腔里的熔体压力很难分配均一，纤维束难以得到均一的浸溃效果；在熔体自下而上的穿透纤维束前，纤维束也未进行开松及伸展，熔体不能有效的穿透纤维束的间隙。
以上现有技术虽然对浸渍模头进行了结构设计，但仍然存在纤维分散不好、纤维与聚合物相容性差等浸渍效果欠佳的缺陷。
发明内容
本实用新型的目的是为了克服上述现有技术的缺陷，提供了一种用于连续纤维增强复合材料浸渍的挤出模具。
为了实现上述目的，本实用新型提供一种用于连续纤维增强复合材料浸渍的挤出模具，其特征在于，在该挤出模具的内部设置有两条以上相互间隔的供含有纤维和聚合物熔体的混合物流出的收敛流道11，相邻的所述收敛流道之间的间距沿所述混合物流出的方向逐渐收敛减小。
优选地，所述收敛流道的宽度为1.5～5mm，所述收敛流道的高度H为1.5～5mm，所述收敛流道的长度L为100～500mm。
优选地，所述收敛流道的横截面的几何形状为矩形、圆形或椭圆形。
优选地，该挤出模具包括浸渍模头1和收敛口模3，在所述浸渍模头的内部设置浸渍流道2，在所述收敛口模的内部设置收敛流道11，所述收敛流道的入口与所述浸渍流道的出口相连通。
优选地，所述收敛流道为直通流道；所述收敛流道在所述收敛口模的内部呈扇形分布。
优选地，多条所述收敛流道在所述收敛口模内对称分布；所述收敛流道与所述收敛口模的中轴线的夹角α的角度为5～30°。
优选地，在所述收敛口模的收敛流道入口12处的相邻的所述收敛流道间的间距d入与在所述收敛口模的收敛流道出口13处的相邻的所述收敛流道间的间距d出的比值为3:1～3:2。
优选地，收敛口模3包括收敛口模上半部4和收敛口模下半部5；在收敛口模3上设置有多个销钉孔9和螺母孔8，用于通过销钉、螺栓和螺母连接保证收敛口模上半部4和收敛口模下半部5的安装配合以及连接。
优选地，所述浸渍模头与所述收敛口模的长度比为4:1～1:1。
优选地，在所述收敛口模的外部设置有加热部件，所述加热部件包括加热套7以及测温热电偶6。
通过上述技术方案，进行连续纤维增强复合材料的浸渍可以采取将含有纤维和聚合物熔体的混合物经过具有特殊结构的挤出模具得以实现。本实用新型中在原有的浸渍模头的出口处连接收敛口模，在收敛口模中设置有逐渐收敛的流道结构，可以将从浸渍模头传来的含有纤维和聚合物熔体的混合物在经过该流道时，受到由于流道的收敛作用而产生的沿流道方向的拉伸力本实用新型提供的方法有利于集束纤维更好地分散打开，使聚合物熔体更易浸润到纤维单丝中。另外由于浸渍模头的复杂性，设计长度有限，纤维浸渍时间较短，通过在浸渍模头后端安装本实用新型的加热的收敛口模，可以使纤维浸渍更长的时间，进一步提升浸渍效果。
通过本实用新型提供的挤出模具，可以改善最终得到的复合材料中纤维与聚合物熔体相容性，以及力学性能。
本实用新型的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本实用新型，但并不构成对本实用新型的限制。在附图中：
图1是挤出模具(包括浸渍模头和收敛口模)的示意图；
图2a是收敛口模下半部的平面视图；
图2b是图2a收敛口模下半部的左视图和右视图；
图2c是图2a收敛口模下半部的仰视图；
图3是图1挤出模具的俯视图；
图4是收敛口模的收敛流道出口处的平面视图。
附图标记说明
1、浸渍模头 2、浸渍流道 3、收敛口模
4、收敛口模上半部 5、收敛口模下半部 6、热电偶
7、加热套 8、螺母孔 9、销钉孔
11、收敛流道 12、收敛流道入口 13、收敛流道出口
α、所述收敛流道与所述收敛口模的中轴线的夹角
具体实施方式
以下对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
本实用新型还提供了一种用于连续纤维增强复合材料浸渍的挤出模具，其中，在该挤出模具的内部设置有两条以上相互间隔的供含有纤维和聚合物熔体的混合物流出的收敛流道11，相邻的所述收敛流道之间的间距沿所述混合物流出的方向逐渐收敛减小。
本实用新型中，如图4和图2a所示，所述收敛流道的宽度为1.5～5mm，所述收敛流道的高度H为1.5～5mm，所述收敛流道的长度L为100～500mm。
本实用新型中，所述收敛流道的横截面的几何形状可以为矩形、圆形或椭圆形。
根据本实用新型的一种优选实施方式，如图1所示，所述挤出模具包括浸渍模头1和收敛口模3，在所述浸渍模头的内部设置浸渍流道2，在所述收敛口模的内部设置收敛流道11，所述收敛流道的入口与所述浸渍流道的出口相连通。也即浸渍流道2与收敛流道11相连通，从而含有纤维和聚合物熔体的混合物可以从浸渍模头1的浸渍流道2流入收敛口模3的收敛流道11。
本实用新型提供的收敛口模3可以有多种方法得到。一种优选实施方式，如图1、2a、3、4所示，收敛口模3包括收敛口模上半部4和收敛口模下半部5。在收敛口模3上还可以有多个销钉孔9和螺母孔8，用于通过销钉、螺栓和螺母连接保证收敛口模上半部4和收敛口模下半部5的安装配合以及连接。收敛口模3包括上、下两个半部可以有利于收敛口模的清理。
在本实用新型中，在所述收敛口模的内部设置所述收敛流道。在收敛口模上半部4和收敛口模下半部5中各自设置所述收敛流道的部分，当收敛口模上半部4和收敛口模下半部5组装在一起时，收敛口模上半部4中的收敛流道部分与收敛口模下半部5中的收敛流道部分相对应形成最终完整的收敛流道11。图2a为收敛口模下半部5的平面视图，其中显示了设置在收敛口模下半部5中的收敛流道的部分。收敛口模上半部4中设置有与收敛口模下半部5同样收敛流道的部分，省略视图。图4显示了收敛口模上半部4和收敛口模下半部5组装在一起时收敛口模3的收敛流道出口13处的平面视图，其中显示了由收敛口模上半部4和收敛口模下半部5中各自设置的收敛流道部分组成的最终的收敛流道11。优选情况下，所述收敛流道为直通流道。
优选地，如图2所示，所述收敛流道在所述收敛口模的内部呈扇形分布。
优选地，多条所述收敛流道在所述收敛口模内对称分布。
更优选地，如图2a所示，所述收敛流道与所述收敛口模的中轴线的夹角α的角度为5～30°。所述中轴线是指在所述收敛口模的剖面图上，沿所述收敛流道流向的中轴线。
根据本实用新型，如图2a和2b所示，优选情况下，在所述收敛口模的收敛流道入口12处的相邻的所述收敛流道间的间距d入与在所述收敛口模的收敛流道出口13处的相邻的所述收敛流道间的间距d出的比值为3:1～3:2。
根据本实用新型，如图1所示，优选情况下，所述浸渍模头与所述收敛口模的长度比为4:1～1：1，优选为2:1～1：1。长度是指与浸渍流道2平行方向上的长度。
根据本实用新型，如图3所示，在所述收敛口模的外部设置有加热部件，所述加热部件包括加热套7以及测温热电偶6。
使用本实用新型提供的挤出模具进行连续纤维增强复合材料的浸渍，可以为将含有纤维和聚合物熔体的混合物经过该挤出模具进行浸渍，得到聚合物包覆纤维的复合材料。如图2a所示，可以将含有纤维和聚合物熔体的混合物从收敛口模11的收敛流道入口12流入收敛流道11，并在收敛流道11的连续收敛作用下经过收敛流道11，从收敛流道出口13流出，得到聚合物包覆纤维的复合材料。
经本实用新型提供的挤出模具进行纤维增强复合材料的浸渍，可以改善含有纤维和聚合物熔体的混合物中的纤维在聚合熔体中的分散，聚合物熔体可以更好地浸润到纤维单丝中，可以改善并提高纤维与聚合物间的相容性，以及得到的聚合物包覆纤维的复合材料的力学性能。
Claims (10)
1.一种用于连续纤维增强复合材料浸渍的挤出模具，其特征在于，在该挤出模具的内部设置有两条以上相互间隔的、供含有纤维和聚合物熔体的混合物流出的收敛流道(11)，相邻的所述收敛流道之间的间距沿所述混合物流出的方向逐渐收敛减小。
2.根据权利要求1所述的挤出模具，其特征在于，所述收敛流道的宽度为1.5～5mm，所述收敛流道的高度H为1.5～5mm，所述收敛流道的长度L为100～500mm。
3.根据权利要求2所述的挤出模具，其特征在于，所述收敛流道的横截面的几何形状为矩形、圆形或椭圆形。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的挤出模具，其特征在于，该挤出模具包括浸渍模头(1)和收敛口模(3)，在所述浸渍模头的内部设置浸渍流道(2)，在所述收敛口模的内部设置收敛流道(11)，所述收敛流道的入口与所述浸渍流道的出口相连通。
5.根据权利要求4所述的挤出模具，其特征在于，所述收敛流道为直通流道；所述收敛流道在所述收敛口模的内部呈扇形分布。
6.根据权利要求5所述的挤出模具，其特征在于，多条所述收敛流道在所述收敛口模内对称分布；所述收敛流道与所述收敛口模的中轴线的夹角α的角度为5～30°。
7.根据权利要求4所述的挤出模具，其特征在于，在所述收敛口模的收敛流道入口(12)处的相邻的所述收敛流道间的间距d入与在所述收敛口模的收敛流道出口(13)处的相邻的所述收敛流道间的间距d出的比值为3:1～3:2。
8.根据权利要求4所述的挤出模具，其特征在于，收敛口模(3)包括收敛口模上半部(4)和收敛口模下半部(5)；在收敛口模(3)上设置有多个销钉孔(9)和螺母孔(8)，用于通过销钉、螺栓和螺母连接保证收敛口模上半部(4)和收敛口模下半部(5)的安装配合以及连接。
9.根据权利要求4所述的挤出模具，其特征在于，所述浸渍模头与所述收敛口模的长度比为4:1～1:1。
10.根据权利要求4所述的挤出模具，其特征在于，在所述收敛口模的外部设置有加热部件，所述加热部件包括加热套(7)以及测温热电偶(6)。
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2016
- 2016-05-17 CN CN201620447942.9U patent/CN205601197U/zh active Active
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| CN110126302B (zh) * | 2019-05-22 | 2023-10-20 | 湖州守真新材料科技有限公司 | 纤维增强发泡复合材料的发泡装置及连续生产线及生产方法 |
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