[實用新型]一種連續(xù)纖維增強熱塑性復(fù)合材料的制造設(shè)備

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201520179794.2
• 申請日: 2015-03-27
• 公開（公告）號: CN204604939U
• 公開（公告）日: 2015-09-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 解廷秀
• 申請（專利權(quán)）人: 解廷秀
• 主分類號: B29C70/50
• 分類號: B29C70/50;B29C70/54;B29C47/02;B29K101/12
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技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及一種熱塑性復(fù)合材料的制造設(shè)備，尤其是涉及一種連續(xù)纖維增強熱塑性樹脂基復(fù)合材料的制造設(shè)備。

背景技術(shù)

連續(xù)纖維增強熱塑性復(fù)合材料預(yù)浸帶由于具有優(yōu)異的機械性能例如高的拉伸強度、彎曲強度和模量、出色的高低溫沖擊性能、低的密度和可回收利用等特性，近年來得到了巨大的發(fā)展，相應(yīng)制造技術(shù)也得到了重大的突破。對于該材料的制造來說，纖維的分散與浸潤，纖維與樹脂間的界面的粘接最為關(guān)鍵。因此，所有的制造技術(shù)主要解決纖維的分散和樹脂對纖維的浸潤。但目前通過熔融樹脂浸漬連續(xù)纖維制造預(yù)浸帶都采用設(shè)計復(fù)雜的熔融浸漬的模頭，例如美國專利US5158806，US4588538，US5037284，US5529652等。這些方法一方面模頭的設(shè)計較復(fù)雜，設(shè)計、制造成本高，由于在這些方法中都需要把熔融的高溫樹脂通過螺桿擠出機擠到浸漬模頭中，然后利用各自設(shè)計的浸漬單元實現(xiàn)纖維的完全浸潤，同時浸漬后的連續(xù)纖維要通過控制樹脂含量的出口，因此樹脂的含量較難控制；另一方面，由于纖維的浸潤發(fā)生在浸漬模頭的內(nèi)部，對纖維的浸漬情況難以控制，且對模頭的清理和纖維的排布和穿紗困難。

中國專利CN?1294965A公開了一種連續(xù)纖維增強熱塑性樹脂預(yù)浸帶的方法，它是采用預(yù)先分散好的混纖紗例如Vetrotex生產(chǎn)的混纖紗通過加熱熔融輥壓浸漬的方式制造連續(xù)纖維增強的熱塑性復(fù)合材料預(yù)浸帶。雖然該方法能很好制造浸漬完全的連續(xù)纖維增強熱塑性復(fù)合材料預(yù)浸帶，但由于原材料采用的是預(yù)先制造好了的混纖紗，造成了材料的制造成本高，需要首先對熱塑性樹脂進行熔融紡絲，然后與其它纖維混雜。因此造成較高的材料制造成本和技術(shù)難度，不適合該材料低成本制造的要求。

中國專利CN101474868A公開了一種全新的連續(xù)纖維增強熱塑性復(fù)合材料的方法，很好地解決了纖維的走紗等問題，但也存在一些諸如浸潤流程較短造成纖維不能實現(xiàn)100％的浸潤，或者雖能實現(xiàn)很好的浸潤，但需要隔離膜保護，?否則會出現(xiàn)粘輥的問題等。

實用新型內(nèi)容

本實用新型旨在提供一種連續(xù)纖維增強熱塑性復(fù)合材料的制造設(shè)備及其應(yīng)用，在維持低成本的前提下，保證制造的連續(xù)纖維增強熱塑性復(fù)合材料中的纖維的完全浸潤并具有極低的空隙率。

本實用新型的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：一種連續(xù)纖維增強熱塑性復(fù)合材料的制造設(shè)備，該設(shè)備包括紗架(10)，纖維加熱裝置(20)，纖維預(yù)張力裝置(30)，纖維浸漬單元(40)和牽引冷卻定型裝置(60)，所述纖維浸漬單元(40)具有至少一個涂覆頭(41)和至少一個浸漬輥(44)，引入的連續(xù)纖維束(12)與涂覆頭(41)接觸并產(chǎn)生一定的張力，通過所述涂覆頭上的涂覆縫隙(43)對連續(xù)纖維束(12)涂覆熔融熱塑性樹脂，通過所述浸漬輥(44)對涂覆后的連續(xù)纖維束(12)實現(xiàn)熔融熱塑性樹脂的浸潤。

優(yōu)選地，所述設(shè)備進一步包括收卷裝置(70)，通過所述收卷裝置(70)將連續(xù)纖維帶(14)卷繞成型。

優(yōu)選地，所述紗架(10)進一步設(shè)置有至少一個水平轉(zhuǎn)動的錠子(13)，所述錠子(13)具有阻尼裝置。

優(yōu)選地，所述纖維浸漬單元(40)通過連接器(80)與單螺桿擠出機或雙螺桿擠出機(50)相連。

一種連續(xù)纖維增強熱塑性復(fù)合材料的制造方法，該方法包括以下步驟：

(a)將平行展開的連續(xù)纖維束(12)從紗架(10)上引出后經(jīng)纖維加熱裝置(20)去除水分；?

(b)將連續(xù)纖維束(12)經(jīng)纖維預(yù)張力裝置(30)引入纖維浸漬單元(40)，

(c)引入的連續(xù)纖維束(12)與涂覆頭(41)接觸并產(chǎn)生一定的張力，通過所述涂覆頭上的涂覆縫隙(43)對連續(xù)纖維束(12)涂覆熔融熱塑性樹脂，再通過所述浸漬輥(44)對涂覆后的連續(xù)纖維束(12)實現(xiàn)熔融熱塑性樹脂的浸潤，得到完全浸漬的連續(xù)纖維帶(14)；

(d)通過至少一組牽引冷卻定型裝置(60)將完全浸漬的連續(xù)纖維帶(14)?引入，得到冷卻定型后的連續(xù)纖維帶(14)。

優(yōu)選地，所述平行展開的連續(xù)纖維束(12)通過以下方法獲得：將連續(xù)纖維卷(11)安放在紗架(10)的水平轉(zhuǎn)動錠子(13)上，使連續(xù)纖維束(12)從連續(xù)纖維卷(11)上平行展開，獲得平行展開的連續(xù)纖維束(12)。