[发明专利]一种交变压力熔融浸渍设备及熔融浸渍方法

说明书

一种交变压力熔融浸渍设备及熔融浸渍方法，由于树脂熔体由熔体注入区的上模和下模上的各个树脂熔体流道喷出，因此，可使喷出的树脂熔体直接喷在进入浸渍腔的连续纤维束的上下表面上，通过喷出的压力初步完成对连续纤维束的双面的浸渍渗透；随着浸渍腔内的树脂熔体向其两侧的减压腔流动时，会产生不同方向的扰动，使树脂熔体流动方向多变；当树脂熔体流到节流板处时，由于节流板的阻力会导致浸渍腔内的树脂熔体压力上升，促使树脂熔体突破连续纤维束的表面张力，实现对连续纤维束的再次渗透；随后当树脂熔体由节流板上的走丝孔喷出到减压腔时，压力降低，由于Barus效应导致树脂熔体截面胀大，又会产生径向流动，达到完全包覆浸润的目的。

技术领域

本发明涉及交变压力熔融浸渍设备及熔融浸渍方法，特别涉及连续纤维增强热塑性树脂复合材料用的熔融浸渍设备及熔融浸渍方法。

背景技术

连续纤维增强热塑性树脂复合材料是一种采用浸渍设备实现熔融树脂对连续纤维浸渍增强的复合材料，其与短纤维增强热塑性树脂复合材料相比，具有强度高、抗冲击性能好、尺寸稳定等优点，因而在汽车、航天电子电器、机械设备、兵器工业、建筑器材、家具及运动器具等领域得到了广泛的应用。

熔融浸渍过程中，树脂熔体在纤维束中的流动是在纤维轴向和径向上同时发生的，可近似地看作液体在多孔介质中的流动，根据达西定律：

其中，μ为渗透速率，k为渗透系数，为流体作用在多孔介质上的压力降，为流体粘度，为熔体流动长度。由此可知，提高熔体压力、降低纤维束厚度、降低熔体粘度可以提高浸渍速率。

如中国专利CN106113317A公开了一种连续碳纤维熔融浸渍热塑性聚合物的装置，该浸渍模具的上模和下模之间的间隔构成熔体池，上下模之间为相互配合的曲面，在上下模之间还设置有三组动力对辊，对辊之间设置张力辊，通过对辊对树脂熔体进行挤压，以给树脂熔体浸渍提供浸渍压力；再如中国专利CN105058817A公开了一种连续长纤维增强热塑性树脂片材的装置，在纤维束的上下方设置相互啮合的齿轮组，强化熔体在纤维束上的各方向的流动；另外，再如中国专利CN104827686A公开了一种植物纤维浸渍装置及方法，采用多组可调节张力的压辊对浸渍纤维挤压，以给树脂熔体浸渍提供浸渍压力。上述三项专利中在牵引速度为低速且树脂熔体浓度低时可以得到比较理想的浸渍效果，然而，当连续纤维在这些弯曲形或波浪形的狭窄浸渍通道穿行时，因树脂熔体内部存在较大的流动速度差，树脂熔体速度梯度会形成剪切场，在牵引速度为高速的情况下浸渍时，易造成断纱，当树脂熔体粘度高时，断纱的情况将进一步大幅提升；另外，由于在浸渍区域内存在数量较多的转动辊或齿轮，因此，导致设备结构复杂，清理维护困难，在纤维束断纱情况下，还容易在转动辊或齿轮上缠绕，并加剧断纱情况。

发明内容

本发明旨在提供一种结构简单、浸渍效果好、断纱少的交变压力熔融浸渍设备，以及一种浸渍速率高、生产稳定性高的熔融浸渍方法。