專利名稱：熱塑性拉擠制品的生產(chǎn)設(shè)備及其使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種生產(chǎn)模具，尤其涉及一種熱塑性拉擠制品的生產(chǎn)設(shè)備及其使用方法。
背景技術(shù)：
復(fù)合材料拉擠成型工藝可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)自動(dòng)化生產(chǎn)，生產(chǎn)效率高。通過拉擠成型技術(shù)可以制備截面一致的形狀各異的型材，其成型制品的性能可設(shè)計(jì)性強(qiáng)，可以獲得纖維含量較高、性能優(yōu)良、成本低廉的復(fù)合材料。目前，熱固性拉擠已經(jīng)十分成熟，其制品在工業(yè)和生活上有著廣泛的應(yīng)用，典型的制品有格柵、魚竿、梯子和帳篷支撐桿等。與熱固性復(fù)合材料相比，熱塑性復(fù)合材料具有高軔性、高損傷容限、易加工、易回收等優(yōu)點(diǎn)。近年來，熱塑性拉擠成型技術(shù)發(fā)展迅速，其制品不僅具有良好的力學(xué)性能，而且還具有優(yōu)異的耐腐蝕性能。針對(duì)目前鋼筋混凝土內(nèi)鋼筋所面臨的嚴(yán)峻的腐蝕現(xiàn)狀，熱塑性拉擠制品可以在化工建筑、水庫(kù)堤壩、海防設(shè)施、海上設(shè)施等多個(gè)領(lǐng)域中有效代替鋼筋進(jìn)行使用。與鋼筋相比，熱塑性拉擠制品具有更長(zhǎng)的使用壽命，性價(jià)比更高。目前報(bào)道的熱塑性拉擠成型技術(shù)基本上采用的是多段式成型模具，生產(chǎn)設(shè)備至少具有一段加熱模具(heated die)和一段冷卻模具(cool die) (CN1730270A, CN1580101A,US4992229，US5540797等)，其中專利US4992229中也提到過可以采用空氣冷卻和水冷卻來代替冷卻模具。此外，不采用加熱模具的熱塑性拉擠成型工藝則未見報(bào)道。由于傳統(tǒng)工藝中組合分段式成型模具并不是一體式的，在分段連接處存在著銜接縫隙，因此在銜接縫隙處有可能出現(xiàn)物料回流，在縫隙處堆積，一旦發(fā)生物料堆積，就會(huì)導(dǎo)致拉擠生產(chǎn)阻力的增加，加劇物料回流及堆積，形成惡性循環(huán)。如不能及時(shí)清理，最終可能導(dǎo)致拉擠過程的中斷，影響生產(chǎn)效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在提供一種熱塑性拉擠制品的生產(chǎn)設(shè)備及其使用方法，該生產(chǎn)設(shè)備主要采用了單段式的成型模具。根據(jù)不同的情況，該單段式成型模具既可以作為加熱成型模具，也可以作為冷卻定型模具進(jìn)行使用。本發(fā)明所述的熱塑性拉擠成型工藝流程如圖I所示，包括如下幾個(gè)步驟通過不同浸潰工藝獲得的多股纖維增強(qiáng)熱塑性預(yù)浸帶I首先進(jìn)入紅外預(yù)熱烘道2，在一定溫度下進(jìn)行預(yù)熱；預(yù)熱后的預(yù)浸帶在履帶式牽引機(jī)4的牽引下進(jìn)入單段式成型模具3，進(jìn)行成型；隨后，在履帶式牽引機(jī)4的繼續(xù)牽引下，成型后的物料離開單段式成型模具3，最終獲得熱塑性拉擠制品5。本發(fā)明中的纖維增強(qiáng)熱塑性預(yù)浸帶可以通過不同的浸潰工藝獲得，包括熔融浸潰、粉體浸潰和混纖紗工藝等。本發(fā)明中的纖維增強(qiáng)熱塑性預(yù)浸帶的增強(qiáng)纖維可以是玻璃纖維、碳纖維和玄武巖纖維等中的一種或者多種；基本上所有的熱塑性樹脂都可以作為基體。
本發(fā)明可以采用纖維增強(qiáng)熱塑性預(yù)浸帶、混纖紗等半成品作為拉擠原料，如果對(duì)制品性能有特殊的需要，還可以添加纖維編織物與上述原料進(jìn)行混合使用，對(duì)制品的環(huán)向性能進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)。本發(fā)明既可以采用在線拉擠的方式，即通過不同浸潰工藝獲得纖維增強(qiáng)熱塑性預(yù)浸帶之后馬上進(jìn)行拉擠成型工藝；也可以采用分步成型的方法，即先獲得纖維增強(qiáng)熱塑性預(yù)浸帶、混纖紗等半成品，再進(jìn)行拉擠成型工藝。本發(fā)明所涉及的成型設(shè)備包括如下三個(gè)部分紅外預(yù)熱烘道2、單段式成型模具3和履帶式牽引機(jī)4。根據(jù)需要，其中單段式成型模具3既可以單獨(dú)成為加熱成型模具，也可以單獨(dú)成為冷卻定型模具。當(dāng)基體樹脂離模膨脹較弱時(shí)，可以將單段式成型模具作為加熱成型模具，溫度一般控制在基體樹脂的熔點(diǎn)之上；當(dāng)基體樹脂離模膨脹比較嚴(yán)重時(shí)，可以將單段式成型模具作為冷卻定型模具，溫度一般控制在基體樹脂熔點(diǎn)以下附近或者更低(一般為 ±20°C )。本發(fā)明通過在設(shè)備中采用單段式成型模具，簡(jiǎn)化了現(xiàn)有具有多段式成型模具的拉擠設(shè)備，能夠有效避免物料回流堆積的現(xiàn)象，提高生產(chǎn)效率。其中單段式成型模具的整體是圓柱形的，便于生產(chǎn)過程中整個(gè)模具溫度分布均勻。單段式成型模具的型腔為根據(jù)生產(chǎn)制品的形狀所設(shè)計(jì)，可以為圓形、方形和工字型等。為便于對(duì)本發(fā)明目的、技術(shù)特征及其功效，做更進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)與了解，茲舉實(shí)施例配合圖式，詳細(xì)說明如下


圖I為本發(fā)明實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明單段式成型模具的剖面圖。圖3為本發(fā)明單段式成型模具的主視圖。符號(hào)說明圖I中，I為預(yù)浸帶，2為紅外預(yù)熱烘道，3為單一型功能段成型模具，4為履帶式牽引機(jī)，5為拉擠型材。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的熱塑性拉擠制品的生產(chǎn)設(shè)備如圖I所示，依次包括如下幾個(gè)部分依次包括預(yù)熱烘道2，單一功能段成型模具3和牽引機(jī)4，本實(shí)施例中預(yù)熱烘道2以紅外預(yù)熱烘道實(shí)現(xiàn)、牽引機(jī)4以履帶式牽引機(jī)實(shí)現(xiàn)。所述單一功能段成型模具3如圖2、圖3所示，為一圓柱型結(jié)構(gòu)，可以使生產(chǎn)過程中整個(gè)模具3溫度分布均勻。內(nèi)設(shè)有一軸向孔型內(nèi)腔，入口處稍大，逐漸收攏，至一固定直徑，以便在生產(chǎn)過程中提供一定的成型壓力，使得預(yù)熱后的預(yù)浸帶I在模具3中相互粘結(jié)。具體而言，通過熔融浸潰獲得的多股纖維增強(qiáng)熱塑性預(yù)浸 帶I首先進(jìn)入紅外預(yù)熱烘道2，在一定溫度下進(jìn)行預(yù)熱；預(yù)熱后的預(yù)浸帶I在履帶式牽引機(jī)4的牽引下進(jìn)入單一功能段成型模具3，進(jìn)行成型；隨后，在履帶式牽引機(jī)4的繼續(xù)牽引下，成型后的物料離開單一功能段成型模具3，最終獲得熱塑性拉擠制品5。具體生產(chǎn)過程中選用的預(yù)浸帶均為連續(xù)玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯預(yù)浸帶，聚丙烯熔點(diǎn)為180°C。實(shí)施例I
連續(xù)玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯預(yù)浸帶進(jìn)入預(yù)熱溫度為160°C的紅外預(yù)熱烘道2，然后牽引進(jìn)入溫度設(shè)為200°C的單段式成型模具3，此時(shí)單段式成型模具為加熱成型模具。整個(gè)生產(chǎn)過程中履帶式牽引機(jī)4的牽引頻率為2Hz，具體拉擠速度約為0. 2m/min，最終獲得拉擠制品。利用燃燒法測(cè)定拉擠制品中的纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)，利用萬能電子試驗(yàn)機(jī)測(cè)定拉擠制品的彎曲性能。該過程生產(chǎn)的拉擠制品的主要性能如下纖維質(zhì)量含量為53.1% ；
彎曲強(qiáng)度為234MPa ；彎曲模量為11. IGPa ;實(shí)施例2具體實(shí)施步驟與實(shí)施例I 一致，其中預(yù)熱溫度調(diào)整為180°C，單段式成型模具3溫度為200°C，此時(shí)單段式成型模具仍為加熱成型模具。該過程生產(chǎn)的拉擠制品的主要性能經(jīng)測(cè)試后如下纖維質(zhì)量含量為51. 2% ;彎曲強(qiáng)度為237MPa ；彎曲模量為11. 5GPa ；實(shí)施例3具體實(shí)施步驟與實(shí)施例I 一致，其中預(yù)熱溫度調(diào)整為170°C，單段式成型模具3溫度為200°C，此時(shí)單段式成型模具仍為加熱成型模具，牽引機(jī)頻率為4Hz，具體拉擠速度約為0. 4m/min。該過程生產(chǎn)的拉擠制品的主要性能經(jīng)測(cè)試后如下纖維質(zhì)量含量為53. 3% ;彎曲強(qiáng)度為238MPa ；彎曲模量為10. 4GPa ；實(shí)施例4連續(xù)玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯預(yù)浸帶進(jìn)入預(yù)熱溫度為200°C的紅外預(yù)熱烘道2，然后牽引進(jìn)入溫度設(shè)為160°C的單段式成型模具3，此時(shí)單段式成型模具為冷卻定型模具。整個(gè)生產(chǎn)過程中履帶式牽引機(jī)4的牽引頻率為2Hz，具體拉擠速度約為0. 2m/min，最終獲得拉擠制品。該過程生產(chǎn)的拉擠制品的主要性能經(jīng)測(cè)試后如下纖維質(zhì)量含量為50. I % ；彎曲強(qiáng)度為224MPa ；彎曲模量為10. 5GPa ；實(shí)施例5具體實(shí)施步驟與實(shí)施例4 一致，其中預(yù)熱溫度調(diào)整為200°C，單段式成型模具3溫度為140°C，此時(shí)單段式成型模具為冷卻定型模具，整個(gè)生產(chǎn)過程中履帶式牽引機(jī)4的牽引頻率為3Hz，具體拉擠速度約為0. 3m/min。該過程生產(chǎn)的拉擠制品的主要性能經(jīng)測(cè)試后如下纖維質(zhì)量含量為61. 2% ;彎曲強(qiáng)度為263MPa ；彎曲模量為15. 2GPa ;綜上所述僅為發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用來限定本發(fā)明的實(shí)施范圍。即凡依本發(fā)明申請(qǐng)專利范圍的內(nèi)容所作的等效變化與修飾，都應(yīng)為本發(fā)明的技 術(shù)范疇。
權(quán)利要求
1.熱塑性拉擠制品的生產(chǎn)設(shè)備，其特征在于，依次包括預(yù)熱烘道，單一功能段成型模具和牽引機(jī)，所述單一功能段成型模具為單一加熱成型模具或單一冷卻定型模具。
2.如權(quán)利要求I所述的生產(chǎn)設(shè)備，其特征在于，所述單一功能段成型模具內(nèi)腔為一橫截面逐漸變小至不變的腔體，以在成型過程中提供一定成型壓力。
3.如權(quán)利要求2所述的生產(chǎn)設(shè)備，其特征在于，所述腔體橫截面外周形狀根據(jù)制品所需形狀設(shè)計(jì)。
4.如權(quán)利要求3所述的生產(chǎn)設(shè)備，其特征在于，所述形狀為圓形、方形或工字形。
5.一種使用如權(quán)利要求I所述生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行熱塑性擠拉制品加工的方法，其特征在于，包括以下步驟 步驟I，預(yù)浸帶通過預(yù)熱烘道預(yù)熱； 步驟2，預(yù)浸帶通過單段式成型模具進(jìn)行加熱成型或冷卻定型，獲得拉擠型材； 步驟3，最終拉擠型材通過履帶式牽引機(jī)脫離模具，連續(xù)生產(chǎn)獲得拉擠制品。
6.如權(quán)利要求5所述的加工方法中，其特征在于，所述預(yù)浸帶中增強(qiáng)纖維為玻璃纖維、玄武巖纖維或者碳纖維中的一種；所選用的基體樹脂為熱塑性樹脂。
7.如權(quán)利要求6所述的加工方法中，其特征在于，此外，所述預(yù)浸帶中還可以添加纖維編織物與前述原料進(jìn)行混合使用，以對(duì)制品的環(huán)向性能進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)。
8.如權(quán)利要求5所述的加工方法中，其特征在于，采用在線拉擠的方式，即通過不同浸潰工藝獲得纖維增強(qiáng)熱塑性預(yù)浸帶之后馬上進(jìn)行拉擠成型工藝；或采用分步成型的方法，即先獲得纖維增強(qiáng)熱塑性預(yù)浸帶、混纖紗半成品，再進(jìn)行拉擠成型工藝。
9.如權(quán)利要求5所述的加工方法，其特征在于，所述預(yù)熱溫度在熱塑性樹脂基體熔點(diǎn)附近；單段式成型模具作為加熱成型模具時(shí)，加熱溫度在熱塑性樹脂基體熔點(diǎn)以上；作為冷卻定型模具時(shí)冷卻溫度在熱塑性樹脂基體熔點(diǎn)以下。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種熱塑性拉擠制品的生產(chǎn)設(shè)備及其使用方法，該設(shè)備依次包括預(yù)熱烘道，單一功能段成型模具和牽引機(jī)，所述單一功能段成型模具為單一加熱成型模具或單一冷卻定型模具。本發(fā)明通過在設(shè)備中采用單段式成型模具，簡(jiǎn)化了現(xiàn)有具有多段式成型模具的拉擠設(shè)備，能夠有效避免物料回流堆積的現(xiàn)象，提高生產(chǎn)效率。進(jìn)一步，單段式成型模具為圓柱形的，便于生產(chǎn)過程中整個(gè)模具溫度分布均勻。
文檔編號(hào)B29C70/52GK102615840SQ20121010157
公開日2012年8月1日 申請(qǐng)日期2012年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月9日
發(fā)明者周曉東, 方立, 林群芳, 范傳杰, 郭兵兵, 黃生江 申請(qǐng)人:華東理工大學(xué)