[發明專利]用于生產單向纖維增強塑料材料的方法和用于進行所述方法的裝置

有效

• 申請號: 201580058449.6
• 申請日: 2015-11-02
• 公開（公告）號: CN107000336B
• 公開（公告）日: 2020-09-15
• 發明（設計）人: B·利特威茨;U·布里斯
• 申請（專利權）人: 布魯泰克高分子加工公司
• 主分類號: B29C70/52
• 分類號: B29C70/52;B29B15/12;D02J1/18
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 趙志剛;趙蓉民

本發明涉及一種用于連續生產纖維含量在10到70體積％范圍內的單向纖維增強塑料材料的方法，其中至少一個纖維股(6)被引導經過具有在0.1到5.0mm范圍內的敞開式通道高度的流道(10)，并且通過擴散元件(9.1、9.2、9.3)擴散，并且利用粘度范圍介于10³mPa s和10⁸mPa s之間的熔融熱塑性塑料浸漬。在所述浸漬期間，將振動施加到所述至少一個纖維股，并且施加到所述流道中的所述塑料熔融物。本發明進一步涉及一種用于進行所述方法的裝置。

技術領域

本發明涉及一種用于連續生產纖維含量在10到70體積％范圍內的單向纖維增強塑料材料的方法，其中至少一個纖維股被引導經過具有在0.1到5.0mm范圍內的敞開式通道高度的流道，并且通過擴散元件擴散，并且利用粘度范圍介于10³mPa·s和10⁸mPa·s之間的熔融熱塑性塑料浸漬。

此外，本發明涉及一種用于連續浸漬纖維材料的裝置，所述裝置包含具有加熱元件的外殼、用于進料熔融物的擠壓機連接件和用于將至少一個纖維股遞送到流道中的至少一個開口，所述流道具有至少一個用于纖維股的擴散元件并且具有在其中進行所述纖維股浸漬的在0.1到5.0mm范圍內的敞開式通道高度，并且包含用于排放所述至少一個經浸漬纖維股的出口噴嘴。

背景技術

US 4,439,387和US 5,277,566公開用于將纖維股浸漬塑料的通用方法和裝置，其中以不同方式重新定向所述纖維股，在所述纖維上產生張力，并且使所述纖維股擴散開以使聚合物接近所述纖維之間的中間空間。裝置具有可分離的浸漬插入件，所述可分離的浸漬插入件具有相反擴散元件，其處于閉合狀態時形成具有低通道高度和間隙寬度的聚合物流道并且其中所遞送的纖維股被擴散并且被所注射的聚合物滲透。然而，所述方法的缺點是敏感性纖維暴露于大量機械和熱應力。在纖維上聚合材料的均一分布僅有可能與極高應力相關而極其大量擴散，由此對纖維造成損壞或最不利的情況由于纖維撕裂而造成生產中斷。此外，塑料熔融物的粘度應盡可能保持較低，但塑料需要在高溫下工作。結果，然而塑料有時受到損壞或由于塑料所暴露的溫度/時間經歷增加而至少其特性改變。

發明內容

因此，本發明的目標是研發一種方法，所述方法使得纖維股，甚至相對較厚的纖維股能夠在較低機械和熱負荷下利用熱塑性塑料浸漬，并且所述方法仍然可以經濟地并且以較高的生產速度在連續操作下進行。此外，本發明的目標是提供一種用于進行所述方法的相應裝置。

具體實施方式

關于所述方法，上文提及的目標根據本發明通過上文所提及類型的方法獲得，其中在浸漬期間，將振動施加到至少一個纖維股并且施加到流道中的塑料熔融物。

在根據本發明的方法中，一個或多個纖維股經過具有低通道高度的窄流道，其中浸漬利用熱塑性塑料熔融物進行。擴散纖維股并且利用熔融熱塑性塑料包圍纖維股的擴散元件位于流道中。根據本發明，在浸漬期間，使纖維股和塑料熔融物振動。

由于通過振動引起的定向激發，熔融塑料流過擴散的纖維股被簡化，并且塑料黏附到每一個別纖維的表面大體上經加速。這還要求較高纖維內含物和較大紗線厚度，因為由于振動，聚合物熔融物有可能不僅從上方和下方而且從側面滲透到纖維股中。可以通過根據本發明的方法顯著降低根據用于擴散纖維股和獲得均一浸漬的常規方法(無振動)所必需的高壓。同時，在較低溫度下纖維股被熔融塑料滲透是有可能的，因為注射到流道中的塑料熔融物的剪應力通過振動增強。因此，可以沒問題地使用甚至相對較高粘性熔融物，確保根據本發明的方法可以寬范圍地選擇熱塑性塑料。在根據本發明的方法中沒問題地使用的熔融熱塑性塑料的粘度范圍介于10³mPa·s和10⁸mPa·s之間。此外，在浸漬期間，通過因振動引起的額外能量輸入，在流道中的滯留時間減少。這種優勢是僅使熱塑性塑料熔融物相對簡單地達到升高的溫度，并且因此不存在因破裂工藝導致熔融物中溫度相關改變的風險。