CN208697737U - 一种长纤维增强热塑性复合材料纤维浸润装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种长纤维增强热塑性复合材料纤维浸润装置，包括升降控制***和浸渍模具主体。利用升降固定框架将升降控制***固定在地面上，可动压辊与升降控制***相连，位于浸渍模具上端。浸渍模具左侧为开有窄长扁孔的进口模板，右侧为开有若干细小圆孔的出口模板，可利用长直细钢丝将纤维束穿过进口模板与出口模板。模具内部位于纤维浸渍通道下方设置有固定压辊与升降机构控制的可动压辊呈品字交错分布。利用本实用新型在发生纤维束用尽或纤维发生断裂的情况时，可以不打开模具盖，即可快速更换纤维，大大提升生产效率，同时也保证了生产安全。通过压辊作用，又能减少纤维束出现起毛和断纱现象实现与树脂的良好浸润。

Description

一种长纤维增强热塑性复合材料纤维浸润装置

技术领域

本实用新型涉及纤维浸润技术领域，尤其涉及一种长纤维增强复合材料浸润装置。

背景技术

长纤维增强热塑性复合材料（LFT）是一种增强纤维在树脂基体中保留比较长长度的复合材料,在通用塑料、工程塑料及特种工程塑料的力学性能改进方面具有明显的效果和广阔的应用前景。长纤维增强热塑性复合材料技术是实现通用塑料、工程塑料高性能化的重要工程技术之一，近年来受到国内外科研部门和工业界的普遍重视。

专利CN103847109A、CN1037679、CN202037882U中公开了几种纤维浸润方法，其特征在于在制备母粒前，常温下打开模具上盖，将多个纤维束一一穿过模具进出口，启动挤出机将液态树脂灌入模具，再启动牵引机，通过模具内部张紧机构分散纤维，并将被树脂浸润的纤维束拉出模具进行风冷却和水冷却，得到复合材料预浸棒，通过切割机切割得到复合材料母粒。然而，在生产过程中经常出现纤维束断裂，致使模具内部纤维堆积，阻碍生产的进行。这时，需要等待模具冷却后打开模具清理破碎纤维和残留的树脂，重新穿纱再生产。模具清理过程需要较长时间，严重影响工作效率和产量，并且难以保障生产安全。

因此，提供一种简单、高效、纤维分散均匀、浸渍效果好的纤维增强复合材料浸润装置，是目前亟待解决的问题。

发明内容

为了克服上述不足，本实用新型的目的是提供一种长纤维增强热塑性复合材料浸润装置。本装置利用细钢丝将纤维束带过模具，同时通过模具内部压辊施加的压力，使纤维束在液态树脂中展开，这样便可实现在不打开模具盖的情况下快速穿纱，也保证了纤维得到树脂的充分浸润。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

本实用新型一种长纤维增强热塑性复合材料浸润装置，包括浸润模具，其技术要点在于模具内设置有纤维浸润流道。纤维浸润流道上侧设置有可动压辊，可动压辊固定在升降机构上，由升降机构控制；下侧设置有固定压辊。模具的进口和出口分别放有模板，进口模板上开有窄长扁孔，出口模板上开有细小圆孔，与纤维浸润流道连通，模具侧部设有浸渍熔体进料口，浸渍熔体进料口与纤维浸渍流道相通。

浸润装置的安装过程及原理如下：

生产前准备工作：首先将与纤维束连接的长直钢丝手动***模具进口模板的窄长进口，再从模具出口模板的细小圆孔穿出，牵引出纤维束并压实。此时可动压辊处于提升状态。

生产运行：热塑性树脂熔体通过进料口进入纤维浸渍流道,通过控制升降机构，使可动压辊下降至固定压辊平面之下。纤维束位于可动压辊与固定压辊之间，经压辊挤压作用，纤维束在压辊表面充分展开，实现与树脂良好浸润。经牵出，冷却切割后获得长纤维增强热塑性复合材料母粒。

遵循如上步骤加工处理，如在生产过程中出现断纱现象，则立即停止挤出供料，同时控制升降机构使可动压辊处于提升状态，手动穿纱，然后下降可动压辊至固定压辊以下，即可实现继续生产。

优选的，模具的进口模板上开有窄长进口；出口模板上开有细小圆孔，直径一般为2—3mm，数量为20—50个，甚至更多，并排分布。

优选的，模具内部设置有4个固定压辊，模具上端的升降控制机构固定有3个可动压辊，1个可动压辊对应2个固定压辊，呈品字状彼此交错分布。固定压辊和可动压辊的个数可以根据浸润纤维丝束的数量做相应调整。

优选的，升降控制机构上的3个可动压辊统一升降，升降距离可调，最大距离值可达20cm。升降机构可以电动控制升降，也可以手动实现升降。

优选的，压辊材料可以是不锈钢、耐磨钢、耐热钢或者表面带有涂层的普通钢。

优选的，根据模具大小，每次生产的纤维束数量，1束到100束不等。

优选的， 长直细钢丝直径不大于1mm，长度大于模具长度20cm以上。

优选的，增强纤维可以是玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、玄武岩纤维、高密度聚乙烯纤维、聚丙烯纤维等无机或有机纤维中的任意一种或多种混杂纤维；亦可采用具有增强纤维和树脂纤维的混合纤维。

优选的，树脂可以是聚乙烯、聚丙烯、高密度聚乙烯、尼龙、聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、热塑性聚氨酯、聚苯硫醚、聚醚砜等热塑性树脂。

本实用新型与现有技术相比，具有如下优点：

利用本实用新型装置在对长纤维增强热塑性复合材料纤维进行浸润时，如果纤维发生断裂，可以在不需要打开模具盖的情况下，就将断裂的纤维束清理，从而大大提高生产效率。并通过压辊的作用，既可以减少纤维束出现起毛和断纱现象，又能实现与树脂的良好浸润。基于以上技术，在操作过程中也降低了因操作不当引发安全事故的概率。

附图说明

图1 为纤维束未进行浸润的装置正面示意图

图2为浸润装置的俯视图

图3为浸润装置去掉升降固定框架后的右视图

图4为浸润装置去掉升降固定框架后的左视图

图5为纤维束进行浸润时浸润装置生产示意图

其中，1、升降机构，2、浸渍模具，3、纤维束，4、可动压辊，5、固定压辊，6、模具进口模板，7、模具出口模板，8、升降固定框架，9、螺栓，10、螺杆。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例都属于本实用新型的保护范围。

实施例：

请参阅图1—4，一种长纤维增强热塑性复合材料纤维浸润装置，包括升降控制机构1和浸渍模具主体2，升降固定框架8放置在地面，利用螺栓9和螺杆10将升降控制机构1固定在升降固定框架8上，可动压辊4固定在升降控制机构1上，浸渍模具主体2内部设置固定压辊5，浸渍模具主体2左侧为进口模板6，右侧为出口模板7，进出口模板与浸渍模具主体2内的浸渍流道相通。

所述的，选用玻璃纤维60束，每束纤维与直径0.5mm的长直细钢丝打结连接，手动从浸渍模具进口模板6的窄长扁孔***，由图3所示，再从模具出口模板7的细小圆孔穿出，由图2所示，牵引出后拉直压紧。此时的可动压辊4，如图1所示，处于提升状态。

所述的，由图4所示，聚丙烯树脂通过进料口灌入纤维浸渍模具2，控制升降机构1，下降三个可动压辊4至四个固定压辊5平面以下，使得纤维束可以与可动压辊4和固定压辊5表面紧密接触，利用牵引带动作用，纤维束可以在压辊的表面充分展开，与树脂良好浸润。经牵出，冷却后，切成所需长度的长纤维增强热塑性复合材料粒料。

所述的，如若出现纤维束断裂或纤维束用尽，停止机器作业，使可动压辊处于提升状态，重新穿入纤维束，牵引出后拉直压紧，下降可动压辊，即可恢复作业。计算重复所用时间不超过20分钟。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种长纤维增强热塑性复合材料纤维浸润装置，包括升降机构和浸渍模具，其特征在于将升降固定框架放置在地面，利用螺栓螺杆使升降机构与升降固定框架固定连接；升降机构连接可动压辊位于浸渍模具上端。

2.根据权利要求1所述的一种长纤维增强热塑性复合材料纤维浸润装置，其特征在于：浸渍模具左侧为进口模板，进口模板开有窄长的扁孔。

3.根据权利要求1所述的一种长纤维增强热塑性复合材料纤维浸润装置，其特征在于：浸渍模具右侧为出口模板，出口模板开有若干细小圆孔，出口模板上的细小圆孔一般直径为2-3mm，细小圆孔的个数为20-50个，纤维的生产量与出口模板的圆孔个数成正比。

4.根据权利要求1所述的一种长纤维增强热塑性复合材料纤维浸润装置，其特征在于：浸渍模具侧部设有浸渍熔体进料口与模具内部的纤维浸渍通道相通，浸渍熔体通过进料口进入纤维浸渍通道实现纤维的浸润。

5.根据权利要求1所述的一种长纤维增强热塑性复合材料纤维浸润装置，其特征在于：纤维浸渍模具内部的纤维浸渍通道上部设置有由升降机构控制的可动压辊，下部设置有固定在浸渍模具内的固定压辊；可动压辊与固定压辊彼此交错，呈品字分布。

6.根据权利要求1所述的一种长纤维增强热塑性复合材料纤维浸润装置，其特征在于：进行纤维浸润之前，可利用细钢丝将纤维束带过浸渍模具，完成快速穿纱。

7.根据权利要求1所述的一种长纤维增强热塑性复合材料纤维浸润装置，其特征在于：升降机构可以电动控制升降。

8.根据权利要求1所述的一种长纤维增强热塑性复合材料纤维浸润装置，其特征在于：升降机构可以手动控制升降。