[發明專利]一種連續纖維增強熱塑性樹脂預浸料的快速成型裝置和方法

在審

• 申請號: 201711337948.6
• 申請日: 2017-12-14
• 公開（公告）號: CN109955508A
• 公開（公告）日: 2019-07-02
• 發明（設計）人: 黃險波;范欣愉;熊鑫;李曉拓;蒲穎;陳大華;孫雅杰;宋威;劉玲;梁杰棟
• 申請（專利權）人: 廣州金發碳纖維新材料發展有限公司
• 主分類號: B29C70/52
• 分類號: B29C70/52
• 代理公司: 廣州知順知識產權代理事務所(普通合伙) 44401
• 代理人: 彭志堅

提供一種連續纖維增強熱塑性樹脂預浸料的快速成型裝置和方法，實現快速連續浸漬，提高連續纖維增強熱塑性預浸料的生產效率，在高速生產的條件下實現纖維和樹脂的充分浸漬，降低孔隙率，減少斷紗頻率，并且能夠快速生產厚片材，節省成本，增加產量。采用閉合式上下出料模頭，浸漬模頭內相互交錯的浸漬波紋實現連續纖維和樹脂的浸漬，通過上下兩面的穩定出料和包覆實現快速充分浸漬。相對于單面浸漬，上下出料有利于生產厚片材；模頭簡單，生產厚片材時占地面積小；閉合式浸漬方式受外界環境干擾小，生產穩定。

技術領域

本發明涉及熱塑性復合材料技術領域，尤其涉及一種連續纖維增強熱塑性樹脂預浸料的快速成型裝置和方法。

背景技術

常規單面浸漬的方法生產的連續纖維增強熱塑性預浸料時成型速度慢，普遍在20m/min以下。當快速成型時預浸料浸漬效果差，孔隙率偏高，出現白絲缺陷的概率增大，不能穩定連續化生產。

常規浸漬方法生產的連續纖維增強熱塑性預浸料片材，厚度不能太厚，當生產0.5mm以上的厚片材時生產效率低，纖維與樹脂不能充分浸漬，易出現粗條。如專利CN201510070915所公開的方法，采用對稱布局生產線的方式生產厚片材，不僅占地面積大，而且生產效率低。

發明內容

本發明的目的在于解決現有技術中浸漬設備和方法的各項缺陷，提供一種連續纖維增強熱塑性樹脂預浸料的快速成型裝置和方法，實現快速連續浸漬，提高連續纖維增強熱塑性預浸料的生產效率，在高速生產的條件下實現纖維和樹脂的充分浸漬，降低孔隙率，減少斷紗頻率，并且能夠快速生產厚片材，節省成本，增加產量。

為實現上述目的，本發明的一種連續纖維增強熱塑性樹脂預浸料的快速成型裝置，具有放卷設備、展紗設備、浸漬模頭、定型設備和牽引設備，其特征在于：所述展紗設備具有加熱裝置；所述浸漬模頭為封閉的加熱浸漬模頭，由上下出料模頭構成，所述上下出料模頭對應的具有供擠出樹脂出料的用于將樹脂涂覆在纖維表面的上下流道；所述上下出料模頭相接處具有若干對交錯排布、相互配合的浸漬波紋；所述浸漬模頭與擠出機相聯，擠出機把樹脂擠入浸漬模頭內，帶有樹脂的纖維在浸漬模頭內經過若干對交錯排布的浸漬波紋實現快速充分浸漬。

進一步地，所述浸漬波紋由上下配合的凹凸波紋曲線構成。

本發明還提供一種使用所述快速成型裝置快速成型的方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)連續纖維放紗：選擇合適的連續纖維增強熱塑性樹脂預浸料，根據產品的寬幅、厚度和纖維含量計算出所需的纖維數量，纖維紗團通過放卷設備放卷后再過橫向排布和整定，最終具有一定的幅寬；

(2)展紗：加熱并施加一定張力進行展紗，把帶有上漿劑的纖維分散展寬，展紗溫度設置為150℃-250℃；

(3)浸漬：選擇合適的樹脂擠出后在浸漬模頭內部與纖維浸漬，具體過程是，擠出機把樹脂擠入浸漬模頭內，并沿著閉合的浸漬模頭上下兩個流道流出，通過流道把樹脂涂覆在纖維表面，對纖維進行包覆，帶有樹脂的纖維在浸漬模頭內經過若干對交錯排布的浸漬波紋實現快速充分浸漬，擠出機溫度設置為170℃-300℃，模頭溫度范圍在200-350℃；

(4)控制浸漬速度，浸漬后的融熔態片材經過三輥定型裝置冷卻定型，隨后收卷得成品。

進一步地，纖維浸漬的速度是20m/min-50m/min之間。

進一步地，所述預浸料的寬幅在500mm-2000mm之間，預浸料厚度范圍在0.15mm-1mm范圍內，纖維質量含量范圍40％-75％之間。

本發明的有益效果：