[發(fā)明專利]一種熱塑性復合紗拉擠型材成型模具

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910145314.3
• 申請日: 2019-02-27
• 公開（公告）號: CN111619141A
• 公開（公告）日: 2020-09-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張用兵;荊蓉;張銳濤;王彥輝;孟雨辰;趙玉;魏凱耀;張興剛
• 申請（專利權(quán)）人: 洛陽雙瑞橡塑科技有限公司
• 主分類號: B29C70/52
• 分類號: B29C70/52
• 代理公司: 北京市中聯(lián)創(chuàng)和知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11364
• 代理人: 王錚;趙志潔

本發(fā)明提供了一種熱塑性復合紗拉擠型材模具，所述模具包括同一軸線上設(shè)置的熔融段Ⅰ、壓緊段及冷卻段Ⅳ，且各段的內(nèi)腔均相互連通，從熔融段開始至冷卻段，沿著纖維行進方向的模腔截面積逐步變小。本發(fā)明所述的熱塑性復合紗拉擠型材模，通過設(shè)置的沿著纖維行進方向的截面積逐步變小模腔，將纖維與樹脂進行擠壓結(jié)合，采用兩級壓縮的方式，使得纖維與樹脂結(jié)合更為緊密，能夠有效的排除制品中的孔隙，增強壓縮段的長度，從而得到結(jié)構(gòu)密實的制品，本發(fā)明所述的熱塑性復合紗拉擠型材模結(jié)構(gòu)簡單、便于操作，能夠?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)線連續(xù)生產(chǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及熱塑性復合材料生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種熱塑性復合紗拉擠型材模具。

背景技術(shù)

相比于傳統(tǒng)的熱固性復合材料，連續(xù)纖維增強熱塑性復合材料具有較強的柔韌性能及抗沖擊性能，且具有可補塑、制品可回收重復利用、成型速度快的優(yōu)點，但迄今仍然未獲得廣泛的商業(yè)應用。

分析其可能的原因在于：一方面，熱塑性復合材料在成型過程中，熔融的熱塑性樹脂粘度很大，在這種情況下樹脂對玻纖的浸潤難以完全浸透，從而導致產(chǎn)品的均勻性和穩(wěn)定性難以保證；另一方面，在熔融浸漬的過程中，熔體和纖維需要受到高溫高壓作用，對設(shè)備加熱及冷卻溫度控制精準度要求高，從而造成生產(chǎn)成本高。

近年來，隨著環(huán)境問題的日漸突出，熱塑性拉擠復合材料的加工越來越多的受到人們的關(guān)注。為了解決熱塑性樹脂熔體和玻璃纖維浸漬困難的問題，以玻璃纖維與熱塑性纖維兩者按照一定的比例復合制成熱塑性復合紗，采用通過拉擠、模壓等方式可得到熱塑性復合材料。

申請?zhí)枮?00510041290.5的專利申請公開了一種熱塑性復合材料的拉擠成型方法及其成型模，參見附圖1，成型模用一般的模具材料制成，如45鋼、40Cr等，由兩個加熱段、微波發(fā)生器、冷卻段構(gòu)成。第一個加熱端的內(nèi)腔從入口處逐漸變細，橫截面隨之縮小，導致模具里產(chǎn)生壓力，這樣促使樹脂與纖維結(jié)合。冷卻段通過用于盛納冷卻介質(zhì)的冷卻腔進行冷卻，冷卻段內(nèi)腔從出口處逐漸變細，出口角度為0～10度。成型模加熱的溫度根據(jù)加工型材的復雜程度以及混合纖維紗中的基體纖維而有所不同，一般溫度在150～500℃之間。混合纖維紗最后在成型模冷卻段的冷卻腔中的冷卻介質(zhì)的作用下對混合纖維紗加工的型材進行冷卻，從而使成型模內(nèi)由基體纖維熔融而成的基體塑料冷卻，形成具有一定橫截面的型材。采用該方案中多段成型模的壓力下熔融的基體纖維能夠?qū)υ鰪娎w維充分地浸漬，排除多余的孔隙，得到密實的復合材料，但是該技術(shù)方案中成型模具不能太長，否則的話，會增加阻力，在牽引力的作用下熔體會拉斷，該方案中的成型模長度為5毫米至50毫米。但是如果成型模長度太短的話，在成型模的壓力下熔融的混合纖維束浸漬、擠壓并不充分，同樣會導致形成的復合材料性能較差。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明旨在提出一種熱塑性復合紗拉擠型材模具，通過該模具實現(xiàn)了連續(xù)纖維與熱塑性纖維的拉擠成型，并得到纖維與熱塑性樹脂密實結(jié)合、性能優(yōu)異的型材。

為達到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的：

一種熱塑性復合紗拉擠型材模具，所述模具包括同一軸線上設(shè)置的熔融段Ⅰ、壓緊段及冷卻段Ⅳ，且各段的內(nèi)腔均相互連通，從熔融段開始至冷卻段，沿著纖維行進方向的模腔截面積逐步變小。

進一步的，所述壓緊段包括兩個部分，第一壓緊段Ⅱ和第二壓緊段Ⅲ，第一壓緊段Ⅱ中腔壁與軸線之間的夾角θ1，第二壓緊段Ⅲ中腔壁與軸線之間的夾角θ2，θ1≥θ2，壓緊段的長度不小于200mm。

進一步的，所述模具的熔融段Ⅰ設(shè)有至少兩個加熱區(qū)，分別為第一加熱區(qū)A和第二加熱區(qū)B，所述第二加熱區(qū)B設(shè)置在熔融段Ⅰ上靠近壓緊段的一側(cè)，所述第一加熱區(qū)A的加熱溫度低于所述第二加熱區(qū)B的溫度。

進一步的，所述模具的熔融段、壓縮段的加熱溫度不同且不少于三個溫度點，每個加熱區(qū)之間間隔1～10mm。

進一步的，所述模具的熔融段與壓緊段、壓緊段與冷卻段相接處設(shè)有弧形過渡。