專利名稱:一種熱塑性復(fù)合芯棒拉擠成型模具的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種熱塑性復(fù)合芯棒拉擠成型模具，模具包括同一軸線上設(shè)置的筒形模腔，模腔依次包括相通的加熱段、恒溫段及冷卻段，加熱段外圍為加熱裝置。本實(shí)用新型采用在加熱段入口和冷卻段出口設(shè)定出入口角度，該設(shè)計(jì)可促使模具里產(chǎn)生壓力，使樹脂與纖維緊密結(jié)合；本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了熱塑性納米纖維與增強(qiáng)纖維混紗的拉擠成型，實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)纖維與熱塑性基體的有效結(jié)合；能夠在纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料的生產(chǎn)線上連續(xù)生產(chǎn)，操作簡(jiǎn)單，實(shí)用性強(qiáng)，生產(chǎn)成本低。
【專利說明】
一種熱塑性復(fù)合芯棒拉擠成型模具
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本實(shí)用新型涉及一種成型模具，具體講，涉及一種熱塑性復(fù)合材料芯棒拉擠成型模具。
【背景技術(shù)】
[0002]與熱固性復(fù)合材料比，連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料具有材料韌性好、可二次加工，方便回收再加工和基體塑料品種多、選擇余地大等優(yōu)勢(shì)。
[0003]國(guó)內(nèi)外熱塑性塑料拉擠工藝多采用玻璃纖維粗紗浸漬熱塑性樹脂，通過拉擠模具拉制而成。但是，由于熱塑性樹脂粘度較大，很難與玻璃纖維粗紗充分浸漬很難，塑料融料粘度大、不利于成型加工等問題。
[0004]為了解決熱塑性塑料成型過程中粘度大、與增強(qiáng)纖維浸潤(rùn)性差、加工難等問題，人們將連續(xù)增強(qiáng)纖維與熱塑性纖維制成混纖紗，通過拉擠成型工藝制備熱塑性復(fù)合材料。
[0005]拉擠成型是一種常用的材料成型方法，該方法主要適用于熱固性樹脂基復(fù)合材料;如CN1385296A號(hào)中國(guó)發(fā)明專利公開了一種適合玻璃鋼管的拉擠成型工藝方法，也是一種常用的熱固性樹脂拉擠方法。目前，熱塑性復(fù)合材料拉擠工藝工業(yè)化生產(chǎn)較少，涉及的熱塑性復(fù)合材料拉擠成型模具仍存在一些不足。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本實(shí)用新型提供一種熱塑性復(fù)合材料芯棒拉擠成型模具，該模具實(shí)現(xiàn)了熱塑性納米纖維與增強(qiáng)纖維混紗的拉擠成型，實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)纖維與熱塑性基體的有效結(jié)合。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案:
[0008]—種熱塑性復(fù)合芯棒拉擠成型模具，所述模具包括同一軸線上設(shè)置的筒形模腔，所述模腔由加熱段、恒溫段及冷卻段組成，所述模腔從加熱段至恒溫段和所述恒溫段至冷卻段方向上的直徑逐漸變小，在所述恒溫段兩端設(shè)置開口方向相同的喇叭形。
[0009]進(jìn)一步的，所述恒溫段的模腔內(nèi)徑相等。
[0010]進(jìn)一步的，所述加熱段包括加熱段A和加熱段B。
[0011]進(jìn)一步的，與恒溫段相鄰的所述加熱段B為等直徑加熱段;加熱腔入口端的加熱段A與所述等直徑加熱段B內(nèi)壁間的夾角0工為1?15°。
[0012]進(jìn)一步的，所述加熱段B的段數(shù)大于2。
[0013]進(jìn)一步的，所述加熱段B的段數(shù)為2?5。
[0014]進(jìn)一步的，所述冷卻段至出口端的的模腔內(nèi)徑逐漸變小，所述冷卻段內(nèi)設(shè)具有直徑從恒溫段至出口端的方向上逐漸增大的冷卻腔。
[0015]進(jìn)一步的，所述冷卻腔內(nèi)的冷卻介質(zhì)為液態(tài)物質(zhì)，冷卻腔采用液態(tài)冷卻介質(zhì)對(duì)模具降溫。所述冷卻介質(zhì)的入口設(shè)于所述模具出口端，其出口設(shè)于靠近所述恒溫段一端，所述冷卻腔外壁與內(nèi)壁間的夾角02為5?30°，所述冷卻腔的內(nèi)壁與所述冷卻段的內(nèi)壁間的夾角θ3為I?15。ο
[0016]進(jìn)一步的，所述冷卻腔采用與加熱段入口角度01開口相反方向設(shè)計(jì)夾角θ2。
[0017]進(jìn)一步的，所述加熱段外圍為加熱裝置，所述加熱裝置采用電加熱、導(dǎo)熱油加熱、蒸汽加熱和微波加熱中的一種或多種。
[0018]進(jìn)一步的，所述加熱段和恒溫段的總長(zhǎng)度不大于100mm，溫度設(shè)為100?550°C。
[0019]進(jìn)一步的，所述成型模具的內(nèi)徑Φ為5?15mm。
[0020]與最接近的現(xiàn)有技術(shù)比，本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案具有如下優(yōu)異效果:
[0021]1、本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案加熱段A從入口處逐漸變細(xì)，橫截面隨之縮小，入口角度為1°?15°，該設(shè)計(jì)可促使模具里產(chǎn)生壓力，使樹脂與纖維緊密結(jié)合;加熱段B大于2段，每段長(zhǎng)度可根據(jù)拉擠型材的形狀和大小作相應(yīng)改變；另根據(jù)基體纖維的熔點(diǎn)，加熱段溫度可在100?550°C之間進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。
[0022]2、本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案中，作為熱塑性復(fù)合材料的拉擠成型方法的冷卻定型，可使用冷卻段，若對(duì)型材表面要求不高時(shí)也可不用冷卻段，而直接采用冷卻介質(zhì)冷卻；在使用冷卻段時(shí)，冷卻段可單獨(dú)設(shè)置，也可與加熱段連為一體;冷卻段從出口處逐漸變細(xì)，橫截面隨之縮小，出口角度為1°?15°，該設(shè)計(jì)可進(jìn)一步促使模具里產(chǎn)生壓力，使樹脂與纖維結(jié)合;冷卻腔采用液態(tài)冷卻介質(zhì)對(duì)模具降溫，冷卻介質(zhì)由端口 A注入，并由端口 B循環(huán)排除，該設(shè)計(jì)能有效的更換冷卻介質(zhì)，降溫效率高。
[0023]3、本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案中，模具模腔的形狀與大小根據(jù)生產(chǎn)制品的形狀設(shè)計(jì)成相應(yīng)的截面形狀與大小，整個(gè)模具的外觀尺寸可根據(jù)截面形狀與大小做相應(yīng)的改變。
[0024]4、本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于操作，極大提高了熱塑性納米纖維和連續(xù)增強(qiáng)纖維的拉擠成型效率。
[0025]5、本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案能夠在纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料的生產(chǎn)線上連續(xù)生產(chǎn)，操作簡(jiǎn)單，實(shí)用性強(qiáng)，生產(chǎn)成本低。
【附圖說明】

[0026]為了更清楚地說明本實(shí)用新型中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0027]圖1熱塑性復(fù)合芯棒拉擠成型模具結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖中:1、加熱段A;2、加熱段B;3、恒溫段;4、冷卻段;5、冷卻腔;6、端口A;7、端口B;
8、加熱裝置。
【具體實(shí)施方式】
[0029]下面將對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
[0030]如圖1所示提供了一種熱塑性復(fù)合芯棒拉擠成型模具，包括內(nèi)徑與復(fù)合芯棒外徑相等的模腔，模腔依次包括相通的加熱段、恒溫段3及冷卻段4，加熱段外圍為加熱裝置8，該加熱段包括加熱段Al和加熱段B2。加熱段Al的模腔內(nèi)徑逐漸變小，其內(nèi)腔從入口處逐漸變細(xì)，橫截面隨之縮小，與恒溫段3相鄰的加熱段B2為等直徑加熱段;加熱腔入口端的加熱段Al與等直徑加熱段B2內(nèi)壁間的夾角Q1Sl?15°。加熱段B2的段數(shù)大于2。成型模具的內(nèi)徑Φ為5?15mm0
[0031 ]冷卻段4的模腔內(nèi)徑逐漸變小，其內(nèi)腔從出口處逐漸變細(xì)，冷卻段4設(shè)有冷卻腔5，冷卻腔5的內(nèi)壁與冷卻段4的內(nèi)壁間的夾角θ3為I?15°。冷卻腔5內(nèi)有冷卻介質(zhì)，冷卻介質(zhì)通過冷卻腔5兩端部處的端口進(jìn)出，端口包括端口Α6和端口 Β7。冷卻腔5采用與加熱段的入口角度開口相反的方向設(shè)計(jì)角度為θ2;冷卻腔5外壁與內(nèi)壁間的夾角02為5?30°;加熱段和恒溫段3的總長(zhǎng)度不大于100mm，加熱段和恒溫段3的溫度設(shè)為100?550°C;加熱裝置8采用電加熱、導(dǎo)熱油加熱、蒸汽加熱和微波加熱中的一種或多種。
[0032]實(shí)施例1
[0033]成型模具的加熱段與加熱裝置8結(jié)合組成成型模的加熱區(qū)，冷卻段4和冷卻腔5給合形成成型模的冷卻區(qū)，冷卻腔5采用液態(tài)冷卻介質(zhì)對(duì)模具降溫，冷卻介質(zhì)由端口 A6注入，并由端口 B7循環(huán)排除。根據(jù)所用混纖紗中熱塑性基體的熔點(diǎn)來設(shè)定加熱段和恒溫段3的溫度為300°C，加熱方式采用電加熱。混纖紗進(jìn)入加熱段Al，加熱段Al入口角度Q1SKT，加熱段Al的作用是使紗束形狀接近加熱段B2的進(jìn)口形狀，加熱的混纖紗從加熱段Al出來后進(jìn)入加熱段B2再次加熱，并通過恒溫段3時(shí)一次完成定型，最終在冷卻腔5內(nèi)冷卻介質(zhì)的冷卻下進(jìn)入冷卻段4，冷卻段4出口角度θ3為10°，經(jīng)過冷卻段4發(fā)生固化，得到熱塑性拉擠成型制品O
[0034]將成型模具分成兩段以上可有效的擠壓出料中氣體，使擠出物更密實(shí)。由于基體纖維加熱后熔融而失去強(qiáng)度，熔體的強(qiáng)度低，成型模長(zhǎng)度太長(zhǎng)的會(huì)增加阻力，在牽引力的作用下熔體會(huì)拉斷，所以成型模具加熱段和恒溫段3的總長(zhǎng)度為80_。
[0035]實(shí)施例2
[0036]成型模具的加熱段與加熱裝置8結(jié)合組成成型模的加熱區(qū)，冷卻段4和冷卻腔5給合形成成型模的冷卻區(qū)，冷卻腔5采用液態(tài)冷卻介質(zhì)對(duì)模具降溫，冷卻介質(zhì)由端口 Α6注入，并由端口 Β7循環(huán)排除。根據(jù)所用混纖紗中熱塑性基體的熔點(diǎn)來設(shè)定加熱段和恒溫段3的溫度為4000C，加熱方式采用電加熱和導(dǎo)熱油加熱?；炖w紗進(jìn)入加熱段Al，加熱段Al入口角度9:為5°，加熱段Al的作用是使紗束形狀接近加熱段Β2的進(jìn)口形狀，加熱的混纖紗從加熱段Al出來后進(jìn)入加熱段Β2再次加熱，并通過恒溫段3時(shí)一次完成定型，最終在冷卻腔5內(nèi)冷卻介質(zhì)的冷卻下進(jìn)入冷卻段4，冷卻段4出口角度θ3為10°，經(jīng)過冷卻段4發(fā)生固化，得到熱塑性拉擠成型制品。
[0037]將成型模具分成兩段以上可有效的擠壓出料中氣體，使擠出物更密實(shí)。由于基體纖維加熱后熔融而失去強(qiáng)度，熔體的強(qiáng)度低，成型模長(zhǎng)度太長(zhǎng)的會(huì)增加阻力，在牽引力的作用下熔體會(huì)拉斷，所以成型模具加熱段和恒溫段3的總長(zhǎng)度為90_。
[0038]實(shí)施例3
[0039]成型模具的加熱段與加熱裝置8結(jié)合組成成型模的加熱區(qū)，冷卻段4和冷卻腔5給合形成成型模的冷卻區(qū)，冷卻腔5采用液態(tài)冷卻介質(zhì)對(duì)模具降溫，冷卻介質(zhì)由端口 Α6注入，并由端口 Β7循環(huán)排除。根據(jù)所用混纖紗中熱塑性基體的熔點(diǎn)來設(shè)定加熱段和恒溫段3的溫度為100°C，加熱方式采用蒸汽加熱和微波加熱?；炖w紗進(jìn)入加熱段Al，加熱段Al入口角度9:為15°，加熱段Al的作用是使紗束形狀接近加熱段B2的進(jìn)口形狀，加熱的混纖紗從加熱段Al出來后進(jìn)入加熱段B2再次加熱，并通過恒溫段3時(shí)一次完成定型，最終在冷卻腔5內(nèi)冷卻介質(zhì)的冷卻下進(jìn)入冷卻段4，冷卻段4出口角度θ3為10°，經(jīng)過冷卻段4發(fā)生固化，得到熱塑性拉擠成型制品。
[0040]將成型模具分成兩段以上可有效的擠壓出料中氣體，使擠出物更密實(shí)。由于基體纖維加熱后熔融而失去強(qiáng)度，熔體的強(qiáng)度低，成型模長(zhǎng)度太長(zhǎng)的會(huì)增加阻力，在牽引力的作用下熔體會(huì)拉斷，所以成型模具加熱段和恒溫段3的總長(zhǎng)度為100_。
[0041 ] 實(shí)施例4
[0042]成型模具的加熱段與加熱裝置8結(jié)合組成成型模的加熱區(qū)，冷卻段4和冷卻腔5給合形成成型模的冷卻區(qū)，冷卻腔5采用液態(tài)冷卻介質(zhì)對(duì)模具降溫，冷卻介質(zhì)由端口 Α6注入，并由端口 Β7循環(huán)排除。根據(jù)所用混纖紗中熱塑性基體的熔點(diǎn)來設(shè)定加熱段和恒溫段3的溫度為200°C，加熱方式采用電加熱。混纖紗進(jìn)入加熱段Al，加熱段Al入口角度，加熱段Al的作用是使紗束形狀接近加熱段B2的進(jìn)口形狀，加熱的混纖紗從加熱段Al出來后進(jìn)入加熱段B2再次加熱，并通過恒溫段3時(shí)一次完成定型，最終在冷卻腔5內(nèi)冷卻介質(zhì)的冷卻下進(jìn)入冷卻段4，冷卻段4出口角度θ3為15°，經(jīng)過冷卻段4發(fā)生固化，得到熱塑性拉擠成型制品。
[0043]將成型模具分成兩段以上可有效的擠壓出料中氣體，使擠出物更密實(shí)。由于基體纖維加熱后熔融而失去強(qiáng)度，熔體的強(qiáng)度低，成型模長(zhǎng)度太長(zhǎng)的會(huì)增加阻力，在牽引力的作用下熔體會(huì)拉斷，所以成型模具加熱段和恒溫段3的總長(zhǎng)度為70_。
[0044]實(shí)施例5
[0045]成型模具的加熱段與加熱裝置8結(jié)合組成成型模的加熱區(qū)，冷卻段4和冷卻腔5給合形成成型模的冷卻區(qū)，冷卻腔5采用液態(tài)冷卻介質(zhì)對(duì)模具降溫，冷卻介質(zhì)由端口 Α6注入，并由端口 Β7循環(huán)排除。根據(jù)所用混纖紗中熱塑性基體的熔點(diǎn)來設(shè)定加熱段和恒溫段3的溫度為500 °C，加熱方式采用導(dǎo)熱油加熱、蒸汽加熱和微波加熱?；炖w紗進(jìn)入加熱段Al，加熱段Al入口角度Q1SSci，加熱段Al的作用是使紗束形狀接近加熱段B2的進(jìn)口形狀，加熱的混纖紗從加熱段Al出來后進(jìn)入加熱段B2再次加熱，并通過恒溫段3時(shí)一次完成定型，最終在冷卻腔5內(nèi)冷卻介質(zhì)的冷卻下進(jìn)入冷卻段4，冷卻段4出口角度θ3為12°，經(jīng)過冷卻段4發(fā)生固化，得到熱塑性拉擠成型制品。
[0046]將成型模具分成兩段以上可有效的擠壓出料中氣體，使擠出物更密實(shí)。由于基體纖維加熱后熔融而失去強(qiáng)度，熔體的強(qiáng)度低，成型模長(zhǎng)度太長(zhǎng)的會(huì)增加阻力，在牽引力的作用下熔體會(huì)拉斷，所以成型模具加熱段和恒溫段3的總長(zhǎng)度為85_。
[0047]以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均在本實(shí)用新型待批權(quán)利要求保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種熱塑性復(fù)合芯棒拉擠成型模具，所述模具包括同一軸線上設(shè)置的筒形模腔，其特征在于，所述模腔由加熱段、恒溫段(3)及冷卻段(4)組成，所述模腔從加熱段至恒溫段(3)和所述恒溫段(3)至冷卻段(4)方向上的直徑逐漸變小，在所述恒溫段(3)兩端設(shè)置方向相同的喇叭形開口。2.如權(quán)利要求1所述的拉擠成型模具，其特征在于，所述加熱段包括加熱段A(I)和加熱段Β(2) ο3.如權(quán)利要求2所述的拉擠成型模具，其特征在于，與恒溫段(3)相鄰的所述加熱段B(2)為等直徑加熱段;加熱腔入口端的加熱段A(I)與所述等直徑加熱段B(2)內(nèi)壁間的夾角θι為I?15。。4.如權(quán)利要求3所述的拉擠成型模具，其特征在于，所述加熱段Β(2)的段數(shù)大于2。5.如權(quán)利要求1所述的拉擠成型模具，其特征在于，所述冷卻段(4)內(nèi)設(shè)具有直徑從恒溫段(3)至出口端的方向上逐漸增大的冷卻腔(5)。6.如權(quán)利要求5所述的拉擠成型模具，其特征在于，所述冷卻腔(5)內(nèi)的冷卻介質(zhì)為液態(tài)物質(zhì)，所述冷卻介質(zhì)的入口設(shè)于所述模具出口端，其出口設(shè)于靠近所述恒溫段(3)—端，所述冷卻腔(5)外壁與內(nèi)壁間的夾角02為5?30°，所述冷卻腔(5)的內(nèi)壁與所述冷卻段(4)的內(nèi)壁間的夾角θ3為I?15°。7.如權(quán)利要求6所述的拉擠成型模具，其特征在于，所述冷卻腔(5)采用與加熱段入口角度9:開口相反方向設(shè)計(jì)夾角θ2。8.如權(quán)利要求1所述的拉擠成型模具，其特征在于，所述加熱段外圍為加熱裝置(8)，所述加熱裝置(8)采用電加熱、導(dǎo)熱油加熱、蒸汽加熱和微波加熱中的一種或多種。9.如權(quán)利要求1所述的拉擠成型模具，其特征在于，所述加熱段和恒溫段(3)的總長(zhǎng)度不大于100mm，溫度設(shè)為100?550°C。10.如權(quán)利要求1所述的拉擠成型模具，其特征在于，所述成型模具的內(nèi)徑Φ為5?15mm ο
【文檔編號(hào)】B29C33/02GK205704876SQ201620373209
【公開日】2016年11月23日
【申請(qǐng)日】2016年4月28日
【發(fā)明人】楊青, 陳新, 何州文, 蘭逢濤, 朱鎮(zhèn), 白會(huì)濤, 陽(yáng)武
【申請(qǐng)人】全球能源互聯(lián)網(wǎng)研究院, 國(guó)家電網(wǎng)公司