CN205704876U - 一种热塑性复合芯棒拉挤成型模具 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种热塑性复合芯棒拉挤成型模具，模具包括同一轴线上设置的筒形模腔，模腔依次包括相通的加热段、恒温段及冷却段，加热段外围为加热装置。本实用新型采用在加热段入口和冷却段出口设定出入口角度，该设计可促使模具里产生压力，使树脂与纤维紧密结合；本实用新型实现了热塑性纳米纤维与增强纤维混纱的拉挤成型，实现增强纤维与热塑性基体的有效结合；能够在纤维增强热塑性复合材料的生产线上连续生产，操作简单，实用性强，生产成本低。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种成型模具，具体讲，涉及一种热塑性复合材料芯棒拉挤成型模具。
背景技术
与热固性复合材料比，连续纤维增强热塑性复合材料具有材料韧性好、可二次加工，方便回收再加工和基体塑料品种多、选择余地大等优势。
国内外热塑性塑料拉挤工艺多采用玻璃纤维粗纱浸渍热塑性树脂，通过拉挤模具拉制而成。但是，由于热塑性树脂粘度较大，很难与玻璃纤维粗纱充分浸渍很难，塑料融料粘度大、不利于成型加工等问题。
为了解决热塑性塑料成型过程中粘度大、与增强纤维浸润性差、加工难等问题，人们将连续增强纤维与热塑性纤维制成混纤纱，通过拉挤成型工艺制备热塑性复合材料。
拉挤成型是一种常用的材料成型方法，该方法主要适用于热固性树脂基复合材料；如CN1385296A号中国发明专利公开了一种适合玻璃钢管的拉挤成型工艺方法，也是一种常用的热固性树脂拉挤方法。目前，热塑性复合材料拉挤工艺工业化生产较少，涉及的热塑性复合材料拉挤成型模具仍存在一些不足。
发明内容
本实用新型提供一种热塑性复合材料芯棒拉挤成型模具，该模具实现了热塑性纳米纤维与增强纤维混纱的拉挤成型，实现增强纤维与热塑性基体的有效结合。
为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
一种热塑性复合芯棒拉挤成型模具，所述模具包括同一轴线上设置的筒形模腔，所述模腔由加热段、恒温段及冷却段组成，所述模腔从加热段至恒温段和所述恒温段至冷却段方向上的直径逐渐变小，在所述恒温段两端设置开口方向相同的喇叭形。
进一步的，所述恒温段的模腔内径相等。
进一步的，所述加热段包括加热段A和加热段B。
进一步的，与恒温段相邻的所述加热段B为等直径加热段；加热腔入口端的加热段A与所述等直径加热段B内壁间的夹角θ1为1～15°。
进一步的，所述加热段B的段数大于2。
进一步的，所述加热段B的段数为2～5。
进一步的，所述冷却段至出口端的的模腔内径逐渐变小，所述冷却段内设具有直径从恒温段至出口端的方向上逐渐增大的冷却腔。
进一步的，所述冷却腔内的冷却介质为液态物质，冷却腔采用液态冷却介质对模具降温。所述冷却介质的入口设于所述模具出口端，其出口设于靠近所述恒温段一端，所述冷却腔外壁与内壁间的夹角θ2为5～30°，所述冷却腔的内壁与所述冷却段的内壁间的夹角θ3为1～15°。
进一步的，所述冷却腔采用与加热段入口角度θ1开口相反方向设计夹角θ2。
进一步的，所述加热段外围为加热装置，所述加热装置采用电加热、导热油加热、蒸汽加热和微波加热中的一种或多种。
进一步的，所述加热段和恒温段的总长度不大于100mm，温度设为100～550℃。
进一步的，所述成型模具的内径Φ为5～15mm。
与最接近的现有技术比，本实用新型提供的技术方案具有如下优异效果：
1、本实用新型提供的技术方案加热段A从入口处逐渐变细，横截面随之缩小，入口角度为1°～15°，该设计可促使模具里产生压力，使树脂与纤维紧密结合；加热段B大于2段，每段长度可根据拉挤型材的形状和大小作相应改变；另根据基体纤维的熔点，加热段温度可在100～550℃之间进行相应调整。
2、本实用新型提供的技术方案中，作为热塑性复合材料的拉挤成型方法的冷却定型，可使用冷却段，若对型材表面要求不高时也可不用冷却段，而直接采用冷却介质冷却；在使用冷却段时，冷却段可单独设置，也可与加热段连为一体；冷却段从出口处逐渐变细，横截面随之缩小，出口角度为1°～15°，该设计可进一步促使模具里产生压力，使树脂与纤维结合；冷却腔采用液态冷却介质对模具降温，冷却介质由端口A注入，并由端口B循环排除，该设计能有效的更换冷却介质，降温效率高。
3、本实用新型提供的技术方案中，模具模腔的形状与大小根据生产制品的形状设计成相应的截面形状与大小，整个模具的外观尺寸可根据截面形状与大小做相应的改变。
4、本实用新型提供的技术方案结构简单，便于操作，极大提高了热塑性纳米纤维和连续增强纤维的拉挤成型效率。
5、本实用新型提供的技术方案能够在纤维增强热塑性复合材料的生产线上连续生产，操作简单，实用性强，生产成本低。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1热塑性复合芯棒拉挤成型模具结构示意图；
图中：1、加热段A；2、加热段B；3、恒温段；4、冷却段；5、冷却腔；6、端口A；7、端口B；8、加热装置。
具体实施方式
下面将对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
如图1所示提供了一种热塑性复合芯棒拉挤成型模具，包括内径与复合芯棒外径相等的模腔，模腔依次包括相通的加热段、恒温段3及冷却段4，加热段外围为加热装置8，该加热段包括加热段A1和加热段B2。加热段A1的模腔内径逐渐变小，其内腔从入口处逐渐变细，横截面随之缩小，与恒温段3相邻的加热段B2为等直径加热段；加热腔入口端的加热段A1与等直径加热段B2内壁间的夹角θ1为1～15°。加热段B2的段数大于2。成型模具的内径Φ为5～15mm。
冷却段4的模腔内径逐渐变小，其内腔从出口处逐渐变细，冷却段4设有冷却腔5，冷却腔5的内壁与冷却段4的内壁间的夹角θ3为1～15°。冷却腔5内有冷却介质，冷却介质通过冷却腔5两端部处的端口进出，端口包括端口A6和端口B7。冷却腔5采用与加热段的入口角度θ1开口相反的方向设计角度为θ2；冷却腔5外壁与内壁间的夹角θ2为5～30°；加热段和恒温段3的总长度不大于100mm，加热段和恒温段3的温度设为100～550℃；加热装置8采用电加热、导热油加热、蒸汽加热和微波加热中的一种或多种。
实施例1
成型模具的加热段与加热装置8结合组成成型模的加热区，冷却段4和冷却腔5给合形成成型模的冷却区，冷却腔5采用液态冷却介质对模具降温，冷却介质由端口A6注入，并由端口B7循环排除。根据所用混纤纱中热塑性基体的熔点来设定加热段和恒温段3的温度为300℃，加热方式采用电加热。混纤纱进入加热段A1，加热段A1入口角度θ1为10°，加热段A1的作用是使纱束形状接近加热段B2的进口形状，加热的混纤纱从加热段A1出来后进入加热段B2再次加热，并通过恒温段3时一次完成定型，最终在冷却腔5内冷却介质的冷却下进入冷却段4，冷却段4出口角度θ3为10°，经过冷却段4发生固化，得到热塑性拉挤成型制品。
将成型模具分成两段以上可有效的挤压出料中气体，使挤出物更密实。由于基体纤维加热后熔融而失去强度，熔体的强度低，成型模长度太长的会增加阻力，在牵引力的作用下熔体会拉断，所以成型模具加热段和恒温段3的总长度为80mm。
实施例2
成型模具的加热段与加热装置8结合组成成型模的加热区，冷却段4和冷却腔5给合形成成型模的冷却区，冷却腔5采用液态冷却介质对模具降温，冷却介质由端口A6注入，并由端口B7循环排除。根据所用混纤纱中热塑性基体的熔点来设定加热段和恒温段3的温度为400℃，加热方式采用电加热和导热油加热。混纤纱进入加热段A1，加热段A1入口角度θ1为5°，加热段A1的作用是使纱束形状接近加热段B2的进口形状，加热的混纤纱从加热段A1出来后进入加热段B2再次加热，并通过恒温段3时一次完成定型，最终在冷却腔5内冷却介质的冷却下进入冷却段4，冷却段4出口角度θ3为10°，经过冷却段4发生固化，得到热塑性拉挤成型制品。
将成型模具分成两段以上可有效的挤压出料中气体，使挤出物更密实。由于基体纤维加热后熔融而失去强度，熔体的强度低，成型模长度太长的会增加阻力，在牵引力的作用下熔体会拉断，所以成型模具加热段和恒温段3的总长度为90mm。
实施例3
成型模具的加热段与加热装置8结合组成成型模的加热区，冷却段4和冷却腔5给合形成成型模的冷却区，冷却腔5采用液态冷却介质对模具降温，冷却介质由端口A6注入，并由端口B7循环排除。根据所用混纤纱中热塑性基体的熔点来设定加热段和恒温段3的温度为100℃，加热方式采用蒸汽加热和微波加热。混纤纱进入加热段A1，加热段A1入口角度θ1为15°，加热段A1的作用是使纱束形状接近加热段B2的进口形状，加热的混纤纱从加热段A1出来后进入加热段B2再次加热，并通过恒温段3时一次完成定型，最终在冷却腔5内冷却介质的冷却下进入冷却段4，冷却段4出口角度θ3为10°，经过冷却段4发生固化，得到热塑性拉挤成型制品。
将成型模具分成两段以上可有效的挤压出料中气体，使挤出物更密实。由于基体纤维加热后熔融而失去强度，熔体的强度低，成型模长度太长的会增加阻力，在牵引力的作用下熔体会拉断，所以成型模具加热段和恒温段3的总长度为100mm。
实施例4
成型模具的加热段与加热装置8结合组成成型模的加热区，冷却段4和冷却腔5给合形成成型模的冷却区，冷却腔5采用液态冷却介质对模具降温，冷却介质由端口A6注入，并由端口B7循环排除。根据所用混纤纱中热塑性基体的熔点来设定加热段和恒温段3的温度为200℃，加热方式采用电加热。混纤纱进入加热段A1，加热段A1入口角度θ1为5°，加热段A1的作用是使纱束形状接近加热段B2的进口形状，加热的混纤纱从加热段A1出来后进入加热段B2再次加热，并通过恒温段3时一次完成定型，最终在冷却腔5内冷却介质的冷却下进入冷却段4，冷却段4出口角度θ3为15°，经过冷却段4发生固化，得到热塑性拉挤成型制品。
将成型模具分成两段以上可有效的挤压出料中气体，使挤出物更密实。由于基体纤维加热后熔融而失去强度，熔体的强度低，成型模长度太长的会增加阻力，在牵引力的作用下熔体会拉断，所以成型模具加热段和恒温段3的总长度为70mm。
实施例5
成型模具的加热段与加热装置8结合组成成型模的加热区，冷却段4和冷却腔5给合形成成型模的冷却区，冷却腔5采用液态冷却介质对模具降温，冷却介质由端口A6注入，并由端口B7循环排除。根据所用混纤纱中热塑性基体的熔点来设定加热段和恒温段3的温度为500℃，加热方式采用导热油加热、蒸汽加热和微波加热。混纤纱进入加热段A1，加热段A1入口角度θ1为8°，加热段A1的作用是使纱束形状接近加热段B2的进口形状，加热的混纤纱从加热段A1出来后进入加热段B2再次加热，并通过恒温段3时一次完成定型，最终在冷却腔5内冷却介质的冷却下进入冷却段4，冷却段4出口角度θ3为12°，经过冷却段4发生固化，得到热塑性拉挤成型制品。
将成型模具分成两段以上可有效的挤压出料中气体，使挤出物更密实。由于基体纤维加热后熔融而失去强度，熔体的强度低，成型模长度太长的会增加阻力，在牵引力的作用下熔体会拉断，所以成型模具加热段和恒温段3的总长度为85mm。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均在本实用新型待批权利要求保护范围之内。
Claims (10)
1.一种热塑性复合芯棒拉挤成型模具，所述模具包括同一轴线上设置的筒形模腔，其特征在于，所述模腔由加热段、恒温段(3)及冷却段(4)组成，所述模腔从加热段至恒温段(3)和所述恒温段(3)至冷却段(4)方向上的直径逐渐变小，在所述恒温段(3)两端设置方向相同的喇叭形开口。
2.如权利要求1所述的拉挤成型模具，其特征在于，所述加热段包括加热段A(1)和加热段B(2)。
3.如权利要求2所述的拉挤成型模具，其特征在于，与恒温段(3)相邻的所述加热段B(2)为等直径加热段；加热腔入口端的加热段A(1)与所述等直径加热段B(2)内壁间的夹角θ1为1～15°。
4.如权利要求3所述的拉挤成型模具，其特征在于，所述加热段B(2)的段数大于2。
5.如权利要求1所述的拉挤成型模具，其特征在于，所述冷却段(4)内设具有直径从恒温段(3)至出口端的方向上逐渐增大的冷却腔(5)。
6.如权利要求5所述的拉挤成型模具，其特征在于，所述冷却腔(5)内的冷却介质为液态物质，所述冷却介质的入口设于所述模具出口端，其出口设于靠近所述恒温段(3)一端，所述冷却腔(5)外壁与内壁间的夹角θ2为5～30°，所述冷却腔(5)的内壁与所述冷却段(4)的内壁间的夹角θ3为1～15°。
7.如权利要求6所述的拉挤成型模具，其特征在于，所述冷却腔(5)采用与加热段入口角度θ1开口相反方向设计夹角θ2。
8.如权利要求1所述的拉挤成型模具，其特征在于，所述加热段外围为加热装置(8)，所述加热装置(8)采用电加热、导热油加热、蒸汽加热和微波加热中的一种或多种。
9.如权利要求1所述的拉挤成型模具，其特征在于，所述加热段和恒温段(3)的总长度不大于100mm，温度设为100～550℃。
10.如权利要求1所述的拉挤成型模具，其特征在于，所述成型模具的内径Φ为5～15mm。
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