專利名稱：纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料直接在線拉擠成型工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于熱塑性復(fù)合材料生產(chǎn)加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料直接在線拉擠成型新技術(shù)。
背景技術(shù)：
目前直接在線生產(chǎn)纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料主要采用直接模壓及直接注塑工藝。 直接模壓法及直接注塑法工藝過程類似，玻璃纖維的切斷、分散以及玻纖與聚合物的復(fù)合均是在螺桿擠出機(jī)內(nèi)進(jìn)行，由此帶來的問題是玻纖的長(zhǎng)度受到螺桿螺距的限制，一般只能達(dá)到20mnT25mm左右。由于螺桿對(duì)玻纖的磨損，導(dǎo)致制品的性能降低。螺桿結(jié)構(gòu)相對(duì)固定， 對(duì)于產(chǎn)品各種不同的性能需求，需要更換不同的螺桿元件。玻璃纖維對(duì)螺桿元件的磨損嚴(yán)重，每生產(chǎn)一定數(shù)量的產(chǎn)品，就需要對(duì)磨損的螺桿元件進(jìn)行更換，生產(chǎn)成本高。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料直接在線拉擠成型工藝，以解決現(xiàn)有技術(shù)直接模壓法的缺點(diǎn)在于無法生產(chǎn)管、棒、異型材等形狀型材，直接注塑法由于工藝限制，生產(chǎn)出的管、棒、異型材等型材內(nèi)增強(qiáng)纖維長(zhǎng)度極短，力學(xué)性能較低等問題。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是采用獨(dú)立的玻璃纖維切斷裝置及獨(dú)立的恒溫不銹鋼帶復(fù)合裝置。將玻璃纖維紗、玻璃纖維布、玻璃纖維氈等通過集束編織裝置形成纖維預(yù)浸料。集束編織好的纖維預(yù)浸料在鋪放熔融樹脂的恒溫不銹鋼帶上，經(jīng)壓料鋼帶輥壓浸潤(rùn)后形成復(fù)合坯料。復(fù)合坯料依次通過預(yù)成型模具、成型模具，經(jīng)冷卻裝置冷卻后形成連續(xù)成品型材，最后經(jīng)過切割裝置剪裁成需要長(zhǎng)度的成品型材。本發(fā)明所指原料組分配比為聚酯樹脂50 65%、玻璃纖維28 35%、硅烷型偶聯(lián)劑顆粒0. 5 2. 0%、雙馬酰亞胺0. 5% 1%、紫外線吸收劑0 0. 1%、抗氧化劑1 4%、 填料5 8 %，其成型工藝包括
1、底層樹脂熔融鋪放將干燥好的樹脂、添加劑、紫外線吸收劑、抗氧化劑、填料等按比例混合后放入樹脂預(yù)混裝置中進(jìn)行熔融預(yù)混?；旌虾玫娜廴诹弦航?jīng)口模平鋪到恒溫不銹鋼帶上，并保持恒溫不銹鋼帶溫度在200°C 220°C范圍內(nèi)，使樹脂料液保持在熔融狀態(tài)，以便纖維預(yù)浸料的浸漬。2、纖維預(yù)浸料制備玻璃纖維紗、布、氈經(jīng)過處理后，通過集束編織裝置編織鋪放成纖維預(yù)浸料。根據(jù)制備的型材所需的力學(xué)性能要求，通過集束編織裝置對(duì)纖維的鋪放、纖維層厚度、纖維含量進(jìn)行調(diào)整；制作好的纖維預(yù)浸料鋪放在恒溫不銹鋼帶的熔融樹脂上。3、頂層樹脂鋪放在鋪好的纖維預(yù)浸料上方再鋪放一層熔融樹脂，形成熔融樹脂——纖維——熔融樹脂鋪層。根據(jù)產(chǎn)品性能需求選擇鋪放層數(shù)及纖維鋪放形式、長(zhǎng)度。4、壓力潤(rùn)浸鋪放好的熔融樹脂——纖維——熔融樹脂鋪層在恒溫不銹鋼帶中， 經(jīng)壓料鋼帶輥壓浸潤(rùn)后形成坯料。
5、坯料修整及溫度調(diào)節(jié)制作好的坯料通過輔助牽引/預(yù)壓/修整裝置，經(jīng)溫度探測(cè)進(jìn)行溫度檢測(cè)后，由溫度調(diào)節(jié)裝置對(duì)坯料進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)，保持坯料溫度在180°C 200°C范圍內(nèi)。6、預(yù)成型將坯料依次通過一組或多組預(yù)成型模具，使坯料逐步與成品具有相似形狀。7、成型經(jīng)過預(yù)成型的坯料經(jīng)成型模具后制得成品型材。根據(jù)所需型材的不同，更換不同形狀的成型模具，以制備具有固定截面的型材，如L型、圓型、工字型等型材。8、冷卻定型溫度探測(cè)器對(duì)成型后的型材進(jìn)行溫度檢測(cè)，并控制冷卻裝置對(duì)成型后的型材進(jìn)行冷卻定型。9、成品剪裁冷卻后的型材經(jīng)過牽引/切邊/修整裝置的修整后，通過切割裝置剪裁形成所需長(zhǎng)度尺寸的成品型材。本發(fā)明的積極效果是產(chǎn)品可以根據(jù)制品的不同需要，自行確定原材料及配比，配料自由度高；可根據(jù)產(chǎn)品使用要求不同，采用連續(xù)纖維紗、纖維布、纖維氈或長(zhǎng)纖維，并可對(duì)纖維鋪放進(jìn)行設(shè)計(jì)調(diào)節(jié)，使最終制品具有極優(yōu)良的力學(xué)性能和外觀；原材料的有效利用率高，基本上無邊角廢料，更容易實(shí)現(xiàn)回收廢料的再利用?？珊?jiǎn)單直接制備具有固定截面形狀的型材。尤其對(duì)于采用拉擠工藝不宜生產(chǎn)的具有較寬截面的產(chǎn)品，如板材類產(chǎn)品更具有明顯的優(yōu)勢(shì)。
具體實(shí)施例方式以生產(chǎn)IOOOkg玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯樹脂平面板材為例，其原料組分配比為聚丙烯樹脂60%、玻璃纖維30%、硅烷型偶聯(lián)劑顆粒2%、雙馬酰亞胺0. 8%、紫外線吸收劑0. 1%、 抗氧化劑1%、填料8% ；具體工藝包括
1、樹脂料熔融預(yù)混首先按上述配比將經(jīng)過干燥的聚丙烯樹脂600kg、硅烷型偶聯(lián)劑顆粒20kg、雙馬酰亞胺meg、紫外線吸收劑1kg、抗氧化劑10kg、填料80kg按照一定比例混合后放入樹脂預(yù)混裝置中進(jìn)行熔融預(yù)混?；旌虾玫娜廴诹弦航?jīng)口模平鋪到恒溫不銹鋼帶上，并保持恒溫不銹鋼帶溫度在210士5°C左右，使樹脂料液保持在熔融狀態(tài)，以便纖維預(yù)制板的浸漬。恒溫不銹鋼帶溫度根據(jù)所選用的樹脂材料不同而做相應(yīng)改變，既需使樹脂混合料保持在熔融狀態(tài)，還需保證溫度不能過高而使樹脂老化，影響成品性能。2、纖維預(yù)浸板制備將預(yù)處理過的玻璃纖維紗、玻璃纖維布、玻璃纖維氈共 300kg,通過集束編織裝置按預(yù)設(shè)計(jì)要求編織鋪放成連續(xù)纖維預(yù)浸料。根據(jù)制備的板材所需的力學(xué)性能要求，通過集束編織裝置對(duì)纖維的鋪放形式、纖維層厚度、纖維含量進(jìn)行調(diào)整。3、頂層樹脂鋪放在鋪好的纖維預(yù)浸料上方再鋪放一層熔融樹脂，形成熔融聚丙烯樹脂——玻璃纖維預(yù)浸料——熔融聚丙烯樹脂鋪層。根據(jù)產(chǎn)品性能需求選擇樹脂及玻璃纖維鋪放層數(shù)。4、壓力浸潤(rùn)鋪放好的熔融樹脂——纖維——熔融樹脂鋪層在恒溫不銹鋼帶中， 經(jīng)壓料鋼帶輥壓浸潤(rùn)后形成坯料。5、坯料修整及溫度調(diào)節(jié)制作好的坯料通過輔助牽引/預(yù)壓/修整裝置，牽引速度為Im / min0牽引速度根據(jù)聚酯樹脂種類、玻璃纖維預(yù)浸板厚度、玻璃纖維排布密度等條
4件進(jìn)行調(diào)節(jié)設(shè)定。坯料通過溫度探測(cè)裝置進(jìn)行溫度檢測(cè)后，由溫度調(diào)節(jié)裝置對(duì)坯料進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)，保持坯料溫度在190 士 5°C左右。6、預(yù)成型將坯料依次通過一組或多組預(yù)成型模具，使坯料逐步與成品具有相似形狀。7、成型經(jīng)過預(yù)成型的坯料經(jīng)成型模具后制得成品型材。根據(jù)所需型材的不同，更換不同形狀的成型模具。8、冷卻定型溫度探測(cè)器對(duì)成品型材進(jìn)行溫度檢測(cè)，并控制冷卻裝置對(duì)成品型板材進(jìn)行降溫冷卻，當(dāng)型材完全冷卻后成品定型。冷卻時(shí)，需根據(jù)樹脂種類、板材厚度、成品收縮率等條件確定冷卻速率，以免影響成品外觀、尺寸。9、成品剪裁冷卻后的型材在切割裝置的剪裁下形成所需長(zhǎng)度尺寸的成品型材。
權(quán)利要求
1. 一種纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料直接在線拉擠成型工藝，其特征是是將玻璃纖維紗、 玻璃纖維布、玻璃纖維氈等通過集束編織裝置形成纖維預(yù)浸料；集束編織好的纖維預(yù)浸料在鋪放熔融樹脂的恒溫不銹鋼帶上，經(jīng)壓料鋼帶輥壓浸潤(rùn)后形成復(fù)合坯料；復(fù)合坯料依次通過預(yù)成型模具、成型模具，經(jīng)冷卻裝置冷卻后形成連續(xù)成品型材，最后經(jīng)過切割裝置剪裁成需要長(zhǎng)度的成品型材；本發(fā)明所指原料組分配比為聚酯樹脂50 65%、玻璃纖維觀 35%、硅烷型偶聯(lián)劑顆粒0. 5 2. 0%、雙馬酰亞胺0. 5% 1%、紫外線吸收劑0 0. 1%、抗氧化劑1 4%、填料5 8%，其成型工藝步驟如下(1)底層樹脂熔融鋪放將干燥好的樹脂、添加劑、紫外線吸收劑、抗氧化劑、填料等按比例混合后放入樹脂預(yù)混裝置中進(jìn)行熔融預(yù)混；混合好的熔融料液經(jīng)口模平鋪到恒溫不銹鋼帶上，并保持恒溫不銹鋼帶溫度在 200°C 220°C范圍內(nèi)，使樹脂料液保持在熔融狀態(tài)，以便纖維預(yù)浸料的浸漬；(2)纖維預(yù)浸料制備玻璃纖維紗、布、氈經(jīng)過處理后，通過集束編織裝置編織鋪放成纖維預(yù)浸料，根據(jù)制備的型材所需的力學(xué)性能要求，通過集束編織裝置對(duì)纖維的鋪放、纖維層厚度、纖維含量進(jìn)行調(diào)整；制作好的纖維預(yù)浸料鋪放在恒溫不銹鋼帶的熔融樹脂上；(3)頂層樹脂鋪放在鋪好的纖維預(yù)浸料上方再鋪放一層熔融樹脂，形成熔融樹脂—— 纖維——熔融樹脂鋪層，根據(jù)產(chǎn)品性能需求選擇鋪放層數(shù)及纖維鋪放形式、長(zhǎng)度；(4)壓力潤(rùn)浸鋪放好的熔融樹脂——纖維——熔融樹脂鋪層在恒溫不銹鋼帶中，經(jīng)壓料鋼帶輥壓浸潤(rùn)后形成坯料；(5)坯料修整及溫度調(diào)節(jié)制作好的坯料通過輔助牽引/預(yù)壓/修整裝置，經(jīng)溫度探測(cè)進(jìn)行溫度檢測(cè)后，由溫度調(diào)節(jié)裝置對(duì)坯料進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)，保持坯料溫度在180°C 200°C范圍內(nèi)；(6)預(yù)成型將坯料依次通過一組或多組預(yù)成型模具，使坯料逐步與成品具有相似形狀；(7)成型經(jīng)過預(yù)成型的坯料經(jīng)成型模具后制得成品型材，根據(jù)所需型材的不同，更換不同形狀的成型模具，以制備具有固定截面的型材，如L型、圓型、工字型等型材；(8)冷卻定型溫度探測(cè)器對(duì)成型后的型材進(jìn)行溫度檢測(cè)，并控制冷卻裝置對(duì)成型后的型材進(jìn)行冷卻定型；(9)成品剪裁冷卻后的型材經(jīng)過牽引/切邊/修整裝置的修整后，通過切割裝置剪裁形成所需長(zhǎng)度尺寸的成品型材。
全文摘要
一種纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料直接在線拉擠成型工藝，屬于熱塑性復(fù)合材料生產(chǎn)加工技術(shù)領(lǐng)域。該拉擠工藝將玻璃纖維紗、玻璃纖維布、玻璃纖維氈等通過集束編織裝置形成纖維預(yù)浸料。集束編織好的纖維預(yù)浸料在鋪放熔融樹脂的恒溫不銹鋼帶上，經(jīng)壓料鋼帶輥壓浸潤(rùn)后形成復(fù)合坯料。復(fù)合坯料依次通過預(yù)成型模具、成型模具，經(jīng)冷卻裝置冷卻后形成連續(xù)成品型材，最后經(jīng)過切割裝置剪裁成需要長(zhǎng)度的成品型材；本發(fā)明所指原料組分為聚酯樹脂、玻璃纖維、硅烷型偶聯(lián)劑顆粒、雙馬酰亞胺、紫外線吸收劑、抗氧化劑、填料，其成型工藝步驟包括底層樹脂熔融鋪放、纖維預(yù)浸料制備、頂層樹脂鋪放、壓力潤(rùn)浸、坯料修整及溫度調(diào)節(jié)、預(yù)成型、成型、冷卻定型、成品剪裁；通過切割裝置剪裁形成所需長(zhǎng)度尺寸的成品型材。
文檔編號(hào)B29C70/54GK102336026SQ20111032742
公開日2012年2月1日 申請(qǐng)日期2011年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月25日
發(fā)明者時(shí)艷玲, 曲學(xué)功, 曲春光, 管印貴 申請(qǐng)人:管印貴