專利名稱：連續(xù)纖維增強熱塑性樹脂復(fù)合材料預(yù)浸帶的制備設(shè)備及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及連續(xù)纖維增強熱塑性樹脂復(fù)合材料預(yù)浸帶，尤其是涉及一種連 續(xù)纖維增強熱塑性樹脂復(fù)合材料預(yù)浸帶的制備設(shè)備以及應(yīng)用該設(shè)備制備預(yù)浸 帶的方法。
背景技術(shù)：
連續(xù)纖維增強熱塑性樹脂復(fù)合材料預(yù)浸帶具有優(yōu)異的機械性能如高的拉 伸強度、彎曲強度/模量、高低溫沖擊強度等，并具有相對較低的密度和可回收 利用等特點，因此近年來得到了巨大的發(fā)展，相應(yīng)的制備技術(shù)也得到了重大的 突破。制備該材料的關(guān)鍵在于纖維的分散與浸潤以及纖維與樹脂間的界面粘 接，因此相關(guān)技術(shù)主要解決纖維的分散和樹脂對纖維的浸潤。
目前通過熔融樹脂浸漬連續(xù)纖維制造預(yù)浸帶都采用設(shè)計復(fù)雜的熔融浸漬
的模頭，例如美國專利US5158806, US4588538, US5037284， US5529652等。
一方面這些模頭設(shè)計復(fù)雜，制造成本高首先需要將高溫熔融的樹脂通過螺桿 擠出機擠到浸漬模頭中，然后利用各自設(shè)計的浸漬單元實現(xiàn)纖維的完全浸潤， 浸漬后的連續(xù)纖維通過出口控制樹脂的含量；另一方面，由于纖維的浸潤發(fā)生 在浸漬模頭的內(nèi)部，因此纖維的浸漬情況難以控制，且模頭的清理和纖維的排 布和穿紗較為困難。
中國專利CN129465A公開了一種連續(xù)纖維增強熱塑性樹脂預(yù)浸帶的方 法，它采用預(yù)先分散好的混纖紗例如Vetrotex生產(chǎn)的TwinTex⑧混纖紗通過加 熱熔融輥壓浸漬的方法制造連續(xù)纖維增強熱塑性樹脂復(fù)合材料預(yù)浸帶。該方法 能夠制造浸漬完全的連續(xù)纖維增強熱塑性樹脂復(fù)合材料預(yù)浸帶，但由于原材料 采用的是預(yù)先制造好的混纖紗，即需要先將熱塑性樹脂進行熔融紡絲，然后再 與其它纖維混雜，因此材料的制造成本和技術(shù)難度較高，不符合該材料低成本 制造的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種成本低、 纖維分散均勻浸潤完全、空隙率低的連續(xù)纖維增強熱塑性樹脂復(fù)合材料預(yù)浸帶 的制備設(shè)備及其應(yīng)用。
本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn) 一種連續(xù)纖維增強熱塑性樹 脂復(fù)合材料預(yù)浸帶的制備設(shè)備，該設(shè)備包括紗架(10)、張力調(diào)節(jié)裝置(20)、 靜電消除裝置(30)、預(yù)加熱烘箱(40)、張力調(diào)節(jié)裝置(50)、雙擠出模頭
(60)、三輥浸漬裝置(70)、冷卻輥壓裝置(80)和牽引巻繞裝置(90)， 其特征在于，該設(shè)備采用交錯的雙擠出模頭(60)對連續(xù)纖維帶進行預(yù)浸漬。
一種應(yīng)用設(shè)備制備連續(xù)纖維增強熱塑性樹脂復(fù)合材料預(yù)浸帶的方法，其特 征在于，該方法包括以下步驟
(a) 將連續(xù)纖維帶從紗架(10)上引出后經(jīng)過張力調(diào)節(jié)裝置(20)，再經(jīng) 過靜電消除裝置(30)，然后將連續(xù)纖維經(jīng)帶預(yù)加熱烘箱(40)預(yù)熱，再經(jīng)張 力調(diào)節(jié)裝置(50)導(dǎo)到雙擠出模頭(60)，連續(xù)纖維帶先與一個擠出模頭(61) 接觸，接著連續(xù)纖維帶的另一側(cè)與另一個擠出模頭(62)接觸，使熔融樹脂對 連續(xù)纖維帶進行預(yù)浸漬；
(b) 將預(yù)浸漬后的連續(xù)纖維帶導(dǎo)入三輥浸漬裝置(70)，浸漬后的連續(xù) 纖維帶經(jīng)冷卻輥壓裝置(80)后導(dǎo)入牽引巻繞裝置(90)巻繞成型，即可得到 纖維分散均勻、浸漬完全的連續(xù)纖維增強熱塑性樹脂復(fù)合材料預(yù)浸帶。
所述的連續(xù)纖維帶經(jīng)預(yù)加熱烘箱達到的預(yù)熱溫度大于等于樹脂的熔融溫 度，小于連續(xù)纖維帶表面處理劑的破壞溫度，預(yù)熱采用紅外加熱方式或電加熱 方式。
所述的熔融樹脂采用單螺桿擠出機或雙螺桿擠出機供料。 所述的熔融樹脂采用單一擠出機通過分流道分別對雙擠出模頭供料，并通
過調(diào)節(jié)螺桿轉(zhuǎn)速或喂料速度控制預(yù)浸帶中樹脂的含量。
所述的三輥浸漬裝置的壓延輥的表面溫度必須保持樹脂處于熔融流動狀
態(tài)，樹脂為結(jié)晶聚合物時，壓延輥的表面溫度高于聚合物的熔融溫度，樹脂為
非晶聚合物時，壓延輥的表面溫度高于其加工流動溫度。所述的壓延輥的加熱方式采用電加熱熱電偶控制方式或?qū)嵊图訜岱绞健?所述的連續(xù)纖維帶的纖維為無機纖維，有機纖維或金屬纖維；所述的樹脂
為聚烯烴，熱塑性聚酯，聚酰胺，聚碳酸酯PC，其他通用樹脂或高性能工程塑料。
所述的無機纖維包括玻璃纖維、碳纖維、硼纖維和玄武巖纖維，所述的有 機纖維包括芳香族聚酰胺纖維、超高分子量聚乙烯纖維，所述的金屬纖維包括 不銹鋼纖維；所述的聚烯烴包括均聚聚丙烯、共聚聚丙烯和聚乙烯，所述的熱 塑性聚酯包括PET、 PTT和PBT，所述的聚酰胺包括尼龍6、尼龍66、尼龍12、 尼龍1212、尼龍612，所述的其他通用樹脂包括聚氯乙烯PVC、丙烯腈-丁二 烯-苯乙烯共聚物ABS、聚苯乙烯PS和高抗沖聚苯乙烯HIPS，所述的高性能 工程塑料包括聚醚醚酮PEEK、聚苯硫醚PPS、改性聚苯醚MPPO和聚醚酰亞 胺PEI;本發(fā)明所用到的樹脂優(yōu)選上述提及的樹脂及相應(yīng)共混物但不限于以上 樹脂和共混物。
所述的樹脂中添加添加劑，該添加劑選自抗氧劑、抗紫外光穩(wěn)定劑、阻燃 劑、接枝改性劑、抗靜電劑等中的一種或幾種。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供一種連續(xù)纖維增強熱塑性樹脂復(fù)合材料預(yù)浸 帶的制備設(shè)備及相關(guān)工藝和方法，該設(shè)備包括紗架、張力調(diào)節(jié)裝置、靜電消除 裝置、預(yù)加熱烘箱、張力調(diào)節(jié)裝置、雙擠出模頭、三輥浸漬裝置、冷卻定型輥 和牽引巻繞裝置，采用交錯的雙擠出模頭對連續(xù)纖維帶進行預(yù)浸漬，通過工藝 的特殊設(shè)計，可以得到纖維分散均勻和浸漬完全的連續(xù)纖維增強熱塑性樹脂復(fù) 合材料預(yù)浸帶，該連續(xù)纖維增強熱塑性樹脂復(fù)合材料預(yù)浸帶的制造方法成本 低，預(yù)浸帶中樹脂的含量可以很容易的控制，并確保所制造的連續(xù)纖維增強熱 塑性樹脂復(fù)合材料預(yù)浸帶中的纖維浸潤完全而保持空隙率不高于0.2 %。


圖l是本發(fā)明的工藝流程圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。一種連續(xù)纖維增強熱塑性樹脂復(fù)合材料預(yù)浸帶的制備設(shè)備如圖l所示，包 括放置連續(xù)纖維紗的紗架10、調(diào)整纖維束張緊力的張力調(diào)節(jié)裝置20、靜電消
除裝置30、預(yù)加熱烘箱40，張力調(diào)節(jié)裝置50、雙擠出模頭60、三輥浸漬裝置 70、冷卻輥壓裝置80和牽引巻繞裝置90;與其他發(fā)明相比，本發(fā)明最主要的 特征是采用交錯的雙擠出模頭60對連續(xù)纖維帶進行預(yù)浸漬。
一種利用本發(fā)明所說的設(shè)備制備連續(xù)纖維增強熱塑性樹脂復(fù)合材料預(yù)浸帶的 方法，包括如下幾個步驟-
(1) 將連續(xù)纖維束平行展開
將連續(xù)纖維巻11安裝在紗架10的錠子13上，使連續(xù)纖維束12從連續(xù)纖 維巻11上平行展開；每個水平轉(zhuǎn)動的錠子都設(shè)有阻尼裝置以控制連續(xù)纖維巻 在展開連續(xù)纖維時張力的均勻性，保證連續(xù)纖維展開時的穩(wěn)定性和平行排列；
(2) 將連續(xù)纖維束平行均勻排布
為了進一步保證從紗架10引出的連續(xù)纖維12的均勻平行排列，避免產(chǎn)生 扭曲或變形，本發(fā)明設(shè)計了張力調(diào)節(jié)裝置20，它主要由排絲口 21和張力調(diào)節(jié) 輥22組成，排絲口的主要目的是實現(xiàn)從紗架引出、展開的連續(xù)纖維束12平行 均勻排布，以保證最終產(chǎn)品厚度的均勻性和不變性，而張力調(diào)節(jié)輥通過調(diào)節(jié)張 力輥的交錯的角度，調(diào)節(jié)纖維的張力；
(3) 消除連續(xù)纖維束表面的靜電
連續(xù)纖維從紗架10引出、展開經(jīng)張力調(diào)節(jié)裝置20的張力調(diào)節(jié)后，會由于 此過程中不可避免的摩擦而產(chǎn)生靜電，造成連續(xù)纖維束起毛，影響產(chǎn)品的質(zhì)量 和生產(chǎn)的連續(xù)性，因此在平行排布的連續(xù)纖維束進入烘箱進行預(yù)熱前設(shè)置靜電 消除裝置30用于消除纖維表面的靜電；
(4) 將連續(xù)纖維束預(yù)熱
為實現(xiàn)纖維的完全浸潤，連續(xù)纖維在與熔融樹脂接觸前需要經(jīng)預(yù)加熱烘箱
40預(yù)熱到一定溫度，以確保纖維在與熔融樹脂接觸時不會造成樹脂在纖維的表 面結(jié)晶而影響纖維的浸潤，這一溫度必須大于等于所用基體樹脂的熔融溫度， 小于纖維表面處理劑的破壞溫度，保證纖維在與熔融樹脂接觸時的溫度處于基 體樹脂的熔融溫度和表面處理劑破壞溫度之間；纖維的預(yù)熱可采用紅外加熱方 式或電加熱方式；(5) 再次對連續(xù)纖維束進行張力調(diào)節(jié)
經(jīng)預(yù)加熱烘箱40預(yù)熱到一定溫度的平行排列的連續(xù)纖維束經(jīng)張力調(diào)節(jié)裝 置50的調(diào)整，達到平行和得到預(yù)定張力的目的；
(6) 采用交錯的雙擠出模頭對連續(xù)纖維帶進行預(yù)浸漬 本發(fā)明采用交錯的雙擠出模頭60，預(yù)熱到一定溫度的平行排列的連續(xù)纖維
帶先與擠出模頭61接觸并產(chǎn)生一定的張力，使熔融樹脂對連續(xù)纖維帶進行預(yù) 浸漬，接著纖維帶的另一側(cè)與另一擠出模頭62接觸并也產(chǎn)生一定的張力，使 樹脂對纖維帶的另一側(cè)進行預(yù)浸漬；交錯的雙擠出模頭有利于高溫的熔融樹脂
對纖維實現(xiàn)預(yù)浸漬，在纖維帶進入壓延輥進行完全浸漬前產(chǎn)生良好的潤滑作 用，不僅降低了纖維與壓延輥的摩擦，減少了對纖維的損害，同時由于交錯的 雙擠出模頭對纖維施加一定的張力，也保證了連續(xù)纖維帶的初步浸潤，采用雙 側(cè)浸漬的模式大大縮短了熔融樹脂實現(xiàn)纖維完全浸潤所需通過的擴散距離，保
證了連續(xù)纖維帶的完全浸漬；
熔融樹脂可用單螺桿擠出機或雙螺桿擠出機供料；采用單一擠出機通過分 流道分別對雙擠出模頭供料，并通過調(diào)節(jié)螺桿轉(zhuǎn)速或喂料速度控制預(yù)浸帶中樹 脂的含量；本發(fā)明采用直接將粒料擠出的方式加料，不必經(jīng)過將粒料紡絲的工 藝，可以大大降低制造成本；
(7) 實現(xiàn)樹脂對連續(xù)纖維帶的完全浸漬 將預(yù)浸漬后的連續(xù)纖維帶導(dǎo)入三輥浸漬裝置70，它由壓延輥71、 72、 73
組成，給預(yù)浸漬的連續(xù)纖維帶足夠的張力，同時三輥的表面溫度必須足夠高以 保持基體樹脂處于熔融流動狀態(tài)，實現(xiàn)熔融樹脂對纖維的完全浸漬；對于結(jié)晶 聚合物，輥的表面溫度應(yīng)高于聚合物的熔融溫度，對于非晶聚合物，輥的表面 溫度應(yīng)高于其加工流動溫度；壓延輥的加熱方式可采用電加熱熱電偶控制的方 式或?qū)嵊图訜岬姆绞剑?br> (8) 冷卻輥壓、定型 將經(jīng)過基體樹脂完全浸漬的連續(xù)纖維帶導(dǎo)入冷卻輥壓裝置80，使結(jié)晶聚合
物結(jié)晶或使非晶聚合物冷卻至玻璃化轉(zhuǎn)變溫度以下，實現(xiàn)熔融樹脂的冷卻凝固 和保持連續(xù)纖維帶表面平整和光潔；冷卻輥壓裝置80由上下兩輥81、 82組成， 通過調(diào)節(jié)上下輥81、 82的間距來控制最終預(yù)浸帶的厚度；輥采用通冷凝水的方式冷卻；
(9)巻繞成型
冷卻后的預(yù)浸帶再經(jīng)過風(fēng)冷或水冷，當(dāng)材料的溫度降至室溫即可通過牽引 巻繞裝置90巻繞成型，便于包裝運輸。 實施例1
連續(xù)玻璃纖維增強聚丙烯預(yù)浸帶
如圖1所示，將連續(xù)玻璃纖維巻(PPG公司4588 2400tex)安裝在紗架10 的錠子13上，小心的將纖維從紗架上的導(dǎo)絲口引出后通過張力調(diào)節(jié)裝置的排 絲口21,使纖維平行均勻排布，避免纖維間的相互交叉與磨損，然后平行排布 的連續(xù)纖維穿過張力輥22，給纖維施加一定的張力保證纖維的初步分散；再使 纖維經(jīng)靜電消除裝置30消除產(chǎn)生的靜電，然后連續(xù)纖維經(jīng)預(yù)加熱烘箱40 (采 用紅外烘箱)預(yù)熱到23(TC;
預(yù)熱后的連續(xù)纖維經(jīng)張力調(diào)節(jié)裝置50導(dǎo)到雙擠出模頭61、62進行預(yù)浸漬， 采用單螺桿擠出機，擠出模頭的溫度設(shè)置在23(TC，保證熔融的聚丙烯樹脂(燕 山石化的7726)具有較低的黏度；
通過交錯的雙擠出模頭預(yù)浸漬的連續(xù)纖維帶導(dǎo)入到三輥浸漬裝置70，三輥 71、 72、 73的溫度都設(shè)定在21(TC，使基體樹脂聚丙烯具有較低的黏度和較好 的流動性，實現(xiàn)熔融樹脂對纖維的完全浸潤。
完全浸漬后的連續(xù)纖維帶進入冷卻輥壓裝置80，冷卻定型輥81、 82通冷 凝水，兩輥的間隙調(diào)節(jié)到0.3mm，連續(xù)纖維帶經(jīng)冷卻定型后得到厚度為0.3 mm， 表面光滑的連續(xù)玻璃纖維增強聚丙烯預(yù)浸帶，經(jīng)風(fēng)冷卻后進入牽引巻繞裝置90 巻繞成型、包裝，就可得到浸漬完全的連續(xù)玻璃纖維增強聚丙烯預(yù)浸帶。
實施例2
連續(xù)凱芙拉纖維增強聚對苯二甲酸乙二醇酯預(yù)浸帶
如圖1所示，將連續(xù)凱芙拉纖維巻安裝在紗架10的錠子13上，小心的將 纖維從紗架上的導(dǎo)絲口引出后通過張力調(diào)節(jié)裝置的排絲口 21，使纖維平行均勻 排布，避免纖維間的相互交叉與磨損，然后平行排布的連續(xù)纖維穿過張力輥22， 給纖維施加一定的張力保證纖維的初步分散；再使纖維經(jīng)靜電消除裝置30消 除產(chǎn)生的靜電，然后連續(xù)纖維經(jīng)預(yù)加熱烘箱40 (采用電加熱烘箱)預(yù)熱到300°C;
預(yù)熱后的連續(xù)纖維經(jīng)張力調(diào)節(jié)裝置50導(dǎo)到雙擠出模頭61、62進行預(yù)浸漬， 采用雙螺桿擠出機，擠出模頭的溫度設(shè)置在280°C，保證熔融的聚對苯二甲酸 乙二醇酯樹脂具有較低的黏度；
通過交錯的雙擠出模頭預(yù)浸漬的連續(xù)纖維帶導(dǎo)入到三輥浸漬裝置70，三輥 71、 72、 73的溫度都設(shè)定在28(TC，使基體樹脂聚對苯二甲酸乙二醇酯具有較 低的黏度和較好的流動性，實現(xiàn)熔融樹脂對纖維的完全浸潤。
完全浸漬后的連續(xù)纖維帶進入冷卻輥壓裝置80，冷卻定型輥81、 82通冷 凝水，兩輥的間隙調(diào)節(jié)到0.4mm，連續(xù)纖維帶經(jīng)冷卻定型后得到厚度為0.4 mm， 表面光滑的連續(xù)凱芙拉纖維增強聚對苯二甲酸乙二醇酯預(yù)浸帶，經(jīng)風(fēng)冷卻后進 入牽引巻繞裝置90巻繞成型、包裝，就可得到浸漬完全的連續(xù)凱芙拉纖維增 強聚對苯二甲酸乙二醇酯預(yù)浸帶。
實施例3
連續(xù)碳纖維(東麗T700 24K)增強聚碳酸酯預(yù)浸帶
如圖1所示，將連續(xù)碳纖維巻安裝在紗架10的錠子13上，小心的將纖維 從紗架上的導(dǎo)絲口引出后通過張力調(diào)節(jié)裝置的排絲口 21，使纖維平行均勻排 布，避免纖維間的相互交叉與磨損，然后平行排布的連續(xù)纖維穿過張力輥22， 給纖維施加一定的張力保證纖維的初步分散；再使纖維經(jīng)靜電消除裝置30消 除產(chǎn)生的靜電，然后連續(xù)纖維經(jīng)預(yù)加熱烘箱40 (采用紅外烘箱)預(yù)熱到30(TC;
預(yù)熱后的連續(xù)纖維經(jīng)張力調(diào)節(jié)裝置50導(dǎo)到雙擠出模頭61、62進行預(yù)浸漬， 采用雙螺桿擠出機，擠出模頭的溫度設(shè)置在260°C，保證熔融的聚碳酸酯樹脂 具有較低的黏度；
通過交錯的雙擠出模頭預(yù)浸漬的連續(xù)纖維帶導(dǎo)入到三輥浸漬裝置70，三輥 71、 72、 73的溫度都設(shè)定在26(TC，使基體樹脂聚碳酸酯具有較低的黏度和較 好的流動性，實現(xiàn)熔融樹脂對纖維的完全浸潤。
完全浸漬后的連續(xù)纖維帶進入冷卻輥壓裝置80，冷卻定型輥81、 82通冷 凝水，兩輥的間隙調(diào)節(jié)到0.2 mm，連續(xù)纖維帶經(jīng)冷卻定型后得到厚度為0.2 mm， 表面光滑的連續(xù)碳纖維增強聚碳酸酯預(yù)浸帶，經(jīng)風(fēng)冷卻后進入牽引巻繞裝置90 巻繞成型、包裝，就可得到浸漬完全的連續(xù)碳纖維增強聚碳酸酯預(yù)浸帶。實施例4
連續(xù)超高分子量聚乙烯纖維增強聚氯乙烯預(yù)浸帶
如圖1所示，將連續(xù)超高分子量聚乙烯纖維巻安裝在紗架10的錠子13上，小心的將纖維從紗架上的導(dǎo)絲口引出后通過張力調(diào)節(jié)裝置的排絲口 21，使纖維平行均勻排布，避免纖維間的相互交叉與磨損，然后平行排布的連續(xù)纖維穿過張力輥22，給纖維施加一定的張力保證纖維的初步分散；再使纖維經(jīng)靜電消除裝置30消除產(chǎn)生的靜電，然后連續(xù)纖維經(jīng)預(yù)加熱烘箱40 (采用電加熱烘箱)預(yù)熱到210°C;
預(yù)熱后的連續(xù)纖維經(jīng)張力調(diào)節(jié)裝置50導(dǎo)到雙擠出模頭61、62進行預(yù)浸漬，采用單螺桿擠出機，擠出模頭的溫度設(shè)置在20(TC，保證熔融的聚氯乙烯樹脂具有較低的黏度；
通過交錯的雙擠出模頭預(yù)浸漬的連續(xù)纖維帶導(dǎo)入到三輥浸漬裝置70，三輥71、 72、 73的溫度都設(shè)定在20(TC，使基體樹脂聚氯乙烯具有較低的黏度和較好的流動性，實現(xiàn)熔融樹脂對纖維的完全浸潤。
完全浸漬后的連續(xù)纖維帶進入冷卻輥壓裝置80，冷卻定型輥81、 82通冷凝水，兩輥的間隙調(diào)節(jié)到0.4mm，連續(xù)纖維帶經(jīng)冷卻定型后得到厚度為0.4 mm，表面光滑的連續(xù)超高分子量聚乙烯纖維增強聚氯乙烯預(yù)浸帶，經(jīng)風(fēng)冷卻后進入牽引巻繞裝置卯巻繞成型、包裝，就可得到浸漬完全的連續(xù)超高分子量聚乙烯纖維增強聚氯乙烯預(yù)浸帶。
實施例5
連續(xù)不銹鋼纖維增強尼龍6預(yù)浸帶
如圖1所示，將連續(xù)不銹鋼纖維巻安裝在紗架10的錠子13上，小心的將纖維從紗架上的導(dǎo)絲口引出后通過張力調(diào)節(jié)裝置的排絲口 21,使纖維平行均勻排布，避免纖維間的相互交叉與磨損，然后平行排布的連續(xù)纖維穿過張力輥22，給纖維施加一定的張力保證纖維的初步分散；再使纖維經(jīng)靜電消除裝置30消除產(chǎn)生的靜電，然后連續(xù)纖維經(jīng)預(yù)加熱烘箱40 (采用紅外烘箱)預(yù)熱到26(TC;
預(yù)熱后的連續(xù)纖維經(jīng)張力調(diào)節(jié)裝置50導(dǎo)到雙擠出模頭61、62進行預(yù)浸漬，采用單螺桿擠出機，擠出模頭的溫度設(shè)置在240°C，保證熔融的尼龍6樹脂具有較低的黏度；通過交錯的雙擠出模頭預(yù)浸漬的連續(xù)纖維帶導(dǎo)入到三輥浸漬裝置70，三輥
71、 72、 73的溫度都設(shè)定在23(TC，使基體樹脂尼龍6具有較低的黏度和較好的流動性，實現(xiàn)熔融樹脂對纖維的完全浸潤。
完全浸漬后的連續(xù)纖維帶進入冷卻輥壓裝置80，冷卻定型輥81、 82通冷凝水，兩輥的間隙調(diào)節(jié)到0.5 mm，連續(xù)纖維帶經(jīng)冷卻定型后得到厚度為0.5 mm，表面光滑的連續(xù)不銹鋼纖維增強尼龍6預(yù)浸帶，經(jīng)風(fēng)冷卻后進入牽引巻繞裝置90巻繞成型、包裝，就可得到浸漬完全的連續(xù)不銹鋼纖維增強尼龍6預(yù)浸帶。
權(quán)利要求
1. 連續(xù)纖維增強熱塑性樹脂復(fù)合材料預(yù)浸帶的制備設(shè)備，該設(shè)備包括紗架(10)、張力調(diào)節(jié)裝置(20)、靜電消除裝置(30)、預(yù)加熱烘箱(40)、張力調(diào)節(jié)裝置(50)、雙擠出模頭(60)、三輥浸漬裝置(70)、冷卻輥壓裝置(80)和牽引卷繞裝置(90)，其特征在于，該設(shè)備采用交錯的雙擠出模頭(60)對連續(xù)纖維帶進行預(yù)浸漬。
2. —種應(yīng)用如權(quán)利要求1所述的設(shè)備制備連續(xù)纖維增強熱塑性樹脂復(fù)合 材料預(yù)浸帶的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟-(a) 將連續(xù)纖維帶從紗架(10)上引出后經(jīng)過張力調(diào)節(jié)裝置(20)，再經(jīng) 過靜電消除裝置(30)，然后將連續(xù)纖維經(jīng)帶預(yù)加熱烘箱(40)預(yù)熱，再經(jīng)張 力調(diào)節(jié)裝置(50)導(dǎo)到雙擠出模頭(60)，連續(xù)纖維帶先與一個擠出模頭(61) 接觸，接著連續(xù)纖維帶的另一惻與另一個擠出模頭(62)接觸，使熔融樹脂對 連續(xù)纖維帶進行預(yù)浸漬；(b) 將預(yù)浸漬后的連續(xù)纖維帶導(dǎo)入三輥浸漬裝置(70)，浸漬后的連續(xù) 纖維帶經(jīng)冷卻輥壓裝置(80)后導(dǎo)入牽引巻繞裝置(90)巻繞成型，即可得到 纖維分散均勻、浸漬完全的連續(xù)纖維增強熱塑性樹脂復(fù)合材料預(yù)浸帶。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的連續(xù)纖維增強熱塑性樹脂復(fù)合材料預(yù)浸帶的制 備方法，其特征在于，所述的連續(xù)纖維帶經(jīng)預(yù)加熱烘箱達到的預(yù)熱溫度大于等 于樹脂的熔融溫度，小于連續(xù)纖維帶表面處理劑的破壞溫度，預(yù)熱采用紅外加 熱方式或電加熱方式。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的連續(xù)纖維增強熱塑性樹脂復(fù)合材料預(yù)浸帶的制 備方法，其特征在于，所述的熔融樹脂采用單螺桿擠出機或雙螺桿擠出機供料。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的連續(xù)纖維增強熱塑性樹脂復(fù)合材料預(yù)浸帶的制 備方法，其特征在于，所述的熔融樹脂采用單一擠出機通過分流道分別對雙擠 出模頭供料，并通過調(diào)節(jié)螺桿轉(zhuǎn)速或喂料速度控制預(yù)浸帶中樹脂的含量。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的連續(xù)纖維增強熱塑性樹脂復(fù)合材料預(yù)浸帶的制 備方法，其特征在于，所述的三輥浸漬裝置的壓延輥的表面溫度必須保持樹脂 處于熔融流動狀態(tài)，樹脂為結(jié)晶聚合物時，壓延輥的表面溫度高于聚合物的熔融溫度，樹脂為非晶聚合物時，壓延輥的表面溫度高于其加工流動溫度。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的連續(xù)纖維增強熱塑性樹脂復(fù)合材料預(yù)浸帶的制備方法，其特征在于，所述的壓延輥的加熱方式采用電加熱熱電偶控制方式或 導(dǎo)熱油加熱方式。
8. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的連續(xù)纖維增強熱塑性樹脂復(fù)合材料預(yù)浸帶的制 備方法，其特征在于，所述的連續(xù)纖維帶的纖維為無機纖維，有機纖維或金屬 纖維；所述的樹脂為聚烯烴，熱塑性聚酯，聚酰胺，聚碳酸酯PC，其他通用樹 脂或高性能工程塑料。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的連續(xù)纖維增強熱塑性樹脂復(fù)合材料預(yù)浸帶的制 備方法，其特征在于，所述的無機纖維包括玻璃纖維、碳纖維、硼纖維和玄武 巖纖維，所述的有機纖維包括芳香族聚酰胺纖維、超高分子量聚乙烯纖維，所 述的金屬纖維包括不銹鋼纖維；所述的聚烯烴包括均聚聚丙烯、共聚聚丙烯和 聚乙烯，所述的熱塑性聚酯包括PET、 PTT禾卩PBT，所述的聚酰胺包括尼龍6、 尼龍66、尼龍12、尼龍1212、尼龍612，所述的其他通用樹脂包括聚氯乙烯 PVC、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物ABS、聚苯乙烯PS和高抗沖聚苯乙烯HIPS， 所述的高性能工程塑料包括聚醚醚酮PEEK、聚苯硫醚PPS、改性聚苯醚MPPO 和聚醚酰亞胺PEI。
10. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的連續(xù)纖維增強熱塑性樹脂復(fù)合材料預(yù)浸帶的制 備方法，其特征在于，所述的樹脂中添加添加劑，該添加劑選自抗氧劑、抗紫 外光穩(wěn)定劑、阻燃劑、接枝改性劑、抗靜電劑等中的一種或幾種。
全文摘要
本發(fā)明涉及連續(xù)纖維增強熱塑性樹脂復(fù)合材料預(yù)浸帶的制備設(shè)備，該設(shè)備包括紗架(10)、張力調(diào)節(jié)裝置(20)、靜電消除裝置(30)、預(yù)加熱烘箱(40)、張力調(diào)節(jié)裝置(50)、雙擠出模頭(60)、三輥浸漬裝置(70)、冷卻輥壓裝置(80)和牽引卷繞裝置(90)，該設(shè)備采用交錯的雙擠出模頭(60)對連續(xù)纖維帶進行預(yù)浸漬。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明設(shè)備簡單，采用該設(shè)備制造連續(xù)纖維增強熱塑性樹脂復(fù)合材料預(yù)浸帶成本低，纖維浸潤完全而保持空隙率不高于0.2％。
文檔編號B29C70/50GK101474868SQ20081020121
公開日2009年7月8日 申請日期2008年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月15日
發(fā)明者冠 張, 解延秀 申請人:上海杰事杰新材料股份有限公司