[發(fā)明專(zhuān)利]一種熱塑性3D編織連續(xù)長(zhǎng)纖維增強(qiáng)拉擠型材成型方法及設(shè)備

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910538430.1
• 申請(qǐng)日: 2019-06-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110271208A
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-09-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 戴久永
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 青島隆創(chuàng)科技有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): B29C70/52
• 分類(lèi)號(hào): B29C70/52;B29C70/54;B29B15/08
• 代理公司: 青島申達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37243
• 代理人: 蔣遙明

一種熱塑性3D編織連續(xù)長(zhǎng)纖維增強(qiáng)拉擠型材成型方法及設(shè)備，涉及塑料型材加工領(lǐng)域，工藝流程包括：集束，3D編織，塑化擠出，纖維浸潤(rùn)，定型，成型，牽引和分切；能夠有效解決傳統(tǒng)工藝中，因?yàn)殚L(zhǎng)纖維拉伸導(dǎo)致的受力不均勻，容易斷裂的問(wèn)題。并改善產(chǎn)品的外層結(jié)構(gòu)，提高型材橫向強(qiáng)度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及塑料型材加工領(lǐng)域，具體涉及一種熱塑性3D編織連續(xù)長(zhǎng)纖維增強(qiáng)拉擠型材成型方法及設(shè)備。

背景技術(shù)

塑料拉擠成型工藝主要用來(lái)生產(chǎn)復(fù)合材料產(chǎn)品，是復(fù)合材料業(yè)中應(yīng)用最廣泛的一項(xiàng)工藝。近些年來(lái)隨著環(huán)境污染問(wèn)題的日漸突出，采用拉擠工藝制造連續(xù)纖維增強(qiáng)的熱塑性塑料復(fù)合材料，越來(lái)越多地受到業(yè)界廣泛關(guān)注。

熱塑性塑料經(jīng)拉擠成型工藝處理后，具有較強(qiáng)的柔韌性和抗沖擊性能，良好的抗破環(huán)能力，損傷容限高，可補(bǔ)塑，可焊接，生物相容性好，可回收，成型時(shí)無(wú)需固化反應(yīng)，成型速度快及可以重復(fù)利用。盡管其具有上述多種優(yōu)點(diǎn)，但迄今仍未獲得普遍的商業(yè)應(yīng)用。原因在于這種工藝受到以下缺點(diǎn)的制約：熔體黏度高，成型溫度高，基體在室溫下呈固態(tài)，需要精確控制冷卻，熔體冷卻時(shí)收縮率大，產(chǎn)品質(zhì)量波動(dòng)大等。

現(xiàn)有纖維浸漬方法還包括溶劑浸漬，具體將塑料原料利用一種或多種溶劑完全溶解，制得低黏度的溶液，并以此浸漬增強(qiáng)纖維。然而該工藝存在一些不足，如溶劑的蒸發(fā)和回收費(fèi)用昂貴，且易污染環(huán)境；若溶劑清除不完全，在復(fù)合材料中常會(huì)形成氣泡和空隙。

為了使熱塑性材料的拉擠成型應(yīng)用獲得更廣泛的應(yīng)用，重要的任務(wù)是開(kāi)發(fā)最合適的加工工藝、降低成本和提高質(zhì)量。由于拉擠工藝本身是一種能夠經(jīng)濟(jì)的連續(xù)生產(chǎn)復(fù)合材料的典型制造工藝，并且可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化連續(xù)生產(chǎn)及制品的用途廣泛，所以該工藝在工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家已受到普遍重視，發(fā)展速度很快。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)的上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種熱塑性3D編織連續(xù)長(zhǎng)纖維增強(qiáng)拉擠型材成型方法，能夠有效解決傳統(tǒng)工藝中，因?yàn)殚L(zhǎng)纖維拉伸導(dǎo)致的受力不均勻，容易斷裂的問(wèn)題。并改善產(chǎn)品的外層結(jié)構(gòu)，提高型材橫向強(qiáng)度。

一種熱塑性3D編織連續(xù)長(zhǎng)纖維增強(qiáng)拉擠型材成型方法，工藝流程包括：

1)集束：將絲架上的玻璃纖維通過(guò)集束架集中到一起；

2)3D編織：通過(guò)3D編織機(jī)將增強(qiáng)纖維編織為具有一定斷面形狀的絲束；

3)纖維預(yù)處理：將增強(qiáng)纖維絲束加熱預(yù)處理，加熱溫度(100-120)℃，加熱區(qū)輸送速度(1-3)m/min；

4)塑化擠出：利用螺桿擠出機(jī)將熱塑性塑料塑化熔融擠出；

5)纖維浸潤(rùn)：將連續(xù)的增強(qiáng)纖維均勻分散并預(yù)加張力，通過(guò)連續(xù)輪系使增強(qiáng)纖維在裝有塑料原料的模具中浸漬；

6)定型：浸潤(rùn)后在硫化床的定型模中進(jìn)行定型；

7)成型：利用真空水冷箱通過(guò)負(fù)壓環(huán)境下噴淋水冷，使產(chǎn)品穩(wěn)定成型；通過(guò)真空噴淋，產(chǎn)品成型快且不易變形，冷卻水能夠循環(huán)使用降低成本；

8)牽引和分切。

進(jìn)一步，在步驟5)中，浸漬方法為熔融浸漬、溶劑浸漬、粉末浸漬或混雜無(wú)捻粗紗法。

優(yōu)選的，在步驟5)中，浸漬方法為熔融浸漬，具體將熔融擠出的塑料原料注入模具浸漬增強(qiáng)纖維，并且將浸漬環(huán)境加壓，和/或?qū)⑺芰现谢烊氲拖鄬?duì)分子質(zhì)量同類(lèi)塑料或增塑劑。以進(jìn)一步提高預(yù)處理后的增強(qiáng)纖維在塑料中的浸透性，使浸漬時(shí)纖維不易纏繞，且適用于各類(lèi)熱塑性樹(shù)脂的塑材。