[發明專利]一種生產高性能管材板材等復合材料的設備及方法

在審

• 申請號: 201910095204.0
• 申請日: 2019-01-31
• 公開（公告）號: CN109664525A
• 公開（公告）日: 2019-04-23
• 發明（設計）人: 劉伯敏;徐長青;楊衛東
• 申請（專利權）人: 山東柏遠復合材料科技有限公司
• 主分類號: B29C70/52
• 分類號: B29C70/52;B29C70/54;B29C70/56;B29C48/15;B29C48/88
• 代理公司: 濟南泉城專利商標事務所 37218
• 代理人: 張貴賓

本發明涉及管材板材等復合材料生產設備技術領域，特別涉及一種生產高性能管材板材等復合材料的設備，包括預應力熱塑性樹脂連續纖維預浸線生產設備和拉擠設備，其特征在于，所述預應力熱塑性樹脂連續纖維預浸線為單根纖維浸潤有熱塑性樹脂的具有預應力的線狀復合材料；生產線上依次設有纖維卷筒、張緊裝置、擠出機、第一水槽和收集絞盤。本發明的優點在于，纖維是連續性的，且預先加了應力，工作時能在沒有應變或應變很小的情況下就能變生應力，充分發揮產品力學性能；用拉擠工藝生產熱塑性塑料和纖維復合材料，在生產過程中對原料施加擠壓力，使塑料與纖維結合更緊密，使產品更密實，產品力學性能更優良。

（一）技術領域

本發明涉及管材板材等復合材料生產設備技術領域，特別涉及一種利用熱塑性樹脂和連續纖維并運用拉擠工藝生產高性能管材板材等復合材料的設備及方法。

（二）背景技術

目前，對于熱塑性樹脂生產管材板材等復合材料的方法，一般是采用真空定徑生產線，真空定徑機對接擠出機，通過真空定徑套對擠出機擠出的熔融熱塑性材料進行冷卻固化，這樣制作出來的熱塑性材質管材板材等復合材料的環剛度較低，抗爆破能力等力學性能相對較低，利用添加短切纖維增加材料力學性能的方法，由于纖維不連續，無法充分發揮纖維的力學性能，因此效果也有限；

對于熱固性材料制作管材板材等復合材料的方法，一般是采用拉擠成型的工藝，是指玻璃纖維粗紗或其他織物在外力牽引下，經過浸膠、擠壓成型、加熱固化來生產的方法，在生產中加入的連續纖維，是導致熱固性材料管材板材等復合材料的抗壓能力高于沒有纖維加入的熱塑性管材板材等復合材料的性能的重要原因之一。但是，這種拉擠工藝目前只適用于熱固性材料進行加工成型，對于加熱變軟的熱塑性樹脂材質還無法適用。

對此，需要發明一種設備及工藝方法，在熱塑性管材板材等復合材料的生產過程中加入連續纖維束，以提升熱塑性材料的力學性能。

（三）發明內容

本發明為了彌補現有技術中熱塑性管材板材等復合材料力學性能較低的不足，提供了一種利用熱塑性樹脂和連續纖維并運用拉擠工藝生產高性能管材板材等復合材料的設備及方法。

本發明是通過如下技術方案實現的：

一種生產高性能管材板材等復合材料的設備，包括預應力熱塑性樹脂連續纖維預浸線生產設備和拉擠設備，其特征在于:

所述預應力熱塑性樹脂連續纖維預浸線生產設備為生產預應力熱塑性樹脂連續纖維預浸線的生產流水線；所述預應力熱塑性樹脂連續纖維預浸線為單根纖維浸潤有熱塑性樹脂的具有預應力的線狀復合材料；生產線上依次設有纖維卷筒、張緊裝置、擠出機、第一水槽和收集絞盤；

所述拉擠設備包括紗架、預成型裝置、熱塑模、冷卻裝置、牽拉機；所述紗架放置有若干由預應力熱塑性樹脂連續纖維預浸線生產設備生產出的預應力熱塑性樹脂連續纖維預浸線卷筒；所述預成型裝置包括固定在支架上的預成型盤、預成型管和纏繞盤；所述熱塑模為對預成型的預應力熱塑性樹脂連續纖維預浸線加熱的模具，模具末端連通有冷卻裝置；所述冷卻裝置包括水套、第二水槽和循環水槽；所述水套為內有圓形通孔的冷凝管結構體，用于急速冷卻熱塑模產出的高溫半成型管材；所述第二水槽箱用于對水套產出的管材進行進一步的降溫固化定型；所述循環水槽設置在第二水槽下方，用于盛接上方第二水槽滲漏的水；所述牽拉機為履帶型牽拉機。

進一步地，為了更好的實現本發明，所述張緊裝置包括設置在支架上的滾軸和阻尼軸；所述滾軸為設置在阻尼軸下方的可以滾動的軸，所述阻尼軸為固定在滾軸上方不可轉動的軸，阻尼軸上包覆有毛氈，毛氈和滾軸緊密貼合，用于對通過其中的連續纖維束提供較大的摩擦阻力。

所述預成型管開有環槽，環槽上設有纏繞盤，纏繞盤通過皮帶傳動與伺服電機相連，纏繞盤上設有固定環，固定環固定有預應力熱塑性樹脂連續纖維預浸線卷筒的線頭，線頭所屬的預應力熱塑性樹脂連續纖維預浸線卷筒設置在纏繞盤對側，通過纏繞盤的轉動對預成型的管材進行環向的纖維束纏繞。