[发明专利]一种制作连续纤维织物增强热塑性树脂的设备

说明书

技术领域

本发明涉及高分子复合材料设备领域，尤其是涉及一种制作连续纤维织物增强热塑性树脂的设备。

背景技术

纤维增强热塑性复合材料性能优良，机械强度高，可重复利用，质量轻，抗冲击性能优异，环保性优良，近年来在生活中得到越来越多的应用。短切纤维增强热塑性复合材料研究甚多，如专利US3684645，采用短切纤维与热塑性树脂复核后进入一个双带硫化机，加热浸渍，切割成需要的片材。

热塑性树脂熔体粘度较大是限制其发展的一个最关键的因素。熔体的高粘度使其与纤维复合时出现一些不良的效果，比如纤维与树脂浸润效果很差，容易产生干纱，这样就很难充分利用纤维和树脂的实际强度来达到复合材料理论上应该达到的数值；另一方面，高熔体粘度使得纤维在树脂中的含量不宜过高，这样的话起增强作用的纤维就很难更大程度上起到高增强的效果，而只能是起一定程度上的增强。为了增加树脂与纤维织物的浸润效果，很多人采用热塑性树脂粉末均匀的分散在在连续纤维织物上，加热熔融后形成均一的复合材料，如专利US20050215148，介绍了一种可以让树脂粉末均匀的分布在纤维上的设备，这个设备要求粒子的直径范围在1-2000um，在后续压力作用下可得到完全无气泡的浸渍良好的预浸带。该种方法主要是塑料粉末与连续纤维混合过程中所采用的流化床设备成本较高。

目前通过熔融浸渍的热塑性复合材料工艺中一般采用设计相对较复杂的浸渍模头，该模头处使纤维与树脂浸渍，例如美国专利US5037284，US4588538等，这种特殊的模头可以是纤维和树脂浸渍效果大大提高，但是模头的设计成本较高，另外浸渍过程是在模头的内部进行，浸渍的具体过程难于控制，且如果出现断纱的情况，重新牵纱操作起来相当的不方便，严重影响生产效率。

国内也有少部分企业有关热塑性复合材料的产品，例如辽宁辽杰新材料科技有限公司的连续纤维增强热塑性复合预浸带、复合板材的销售。该公司的预浸带采用连续纤维与热塑性树脂熔体熔融浸渍，专利CN200910048973介绍了该公司的生产设备，采用一组交错可开合双挤出模头，该开合双挤出模头组由两个平行的挤出模头1、挤出模头2和轨道运动装置组成。该设备的主要优势是纤维与树脂在双开合模头组下浸渍良好，没有干纱，浸渍过程可控，树脂含量可控。

本专利采用一种新的工艺，即连续纤维织物与热塑性树脂复合制备复合预浸带，通过一个挤出机挤出连续的纤维层，浇注到连续纤维织物上与纤维复合，再利用一个双带压机使纤维和树脂完全浸渍，然后冷却定型。定型后的预浸带材可再进行多层叠加，形成热塑性复合片材，如专利US2434541中的设备，如要形成一个连续的片材，需要充分的加热保持热塑性树脂的流动性；然而，加热又必须不能使热塑性树脂降解。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种具有生产线简单，操作简便，设备可实现高效连续化生产，且生产过程中没有任何的环境污染等优点的制作连续纤维织物增强热塑性树脂的设备。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种制作连续纤维织物增强热塑性树脂的设备，该设备包括依次设置的放卷组件、张力控制组件、静电消除及预加热组件、浸渍组件、冷却组件及收卷组件，其中：

放卷组件：由纱架或放卷辊组成，固定宽度的连续纤维织物静置于纱架的辊筒上或放卷辊上；

张力控制组件：由按照等边三角形三个顶点的位置均匀排列的三个张力辊组成，张力辊不仅可以再生产过程中提高连续纤维增强织物的张力，而且还可以让其均匀平行排列，减少纤维丝束之间水平间隙(连续纤维丝束)和使纤维织物表面更加光滑平整，有利于避免浸渍过程中起毛的现象，且避免纤维织物产生扭曲和变形；

静电消除及预加热组件：由依次设置的静电消除装置及预加热器组成，连续纤维织物经过张力辊之后不可避免的会因为摩擦而引起静电，会使织物表面起毛，特别是连续纤维束，影响制品的生产，因此在纤维织物进入加热装置之前要对其进行消除静电处理，通过静电消除装置来实现。消除静电后，连续纤维织物进入预加热器进行预热。保证纤维进入热的树种当中不至于使其表层树脂因为遇到冷的纤维织物而导致结晶，且可提高生产效率；

浸渍组件：由依次设置的螺杆挤出机及双带辊压机组成，螺杆挤出机提供热塑性树脂，经过预处理的连续纤维织物在双带辊压机中经熔融的热塑性树脂浸渍；

冷却组件：由一对冷却压辊组成，冷却压辊内通有循环冷却水或冷却空气；