[发明专利]一种串联型连续长纤维增强热塑性塑料的浸渍设备及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种浸渍设备，尤其是一种串联型连续长纤维增强热塑性塑料的浸渍设备。此外，本发明还涉及一种浸渍方法，尤其是一种串联型连续长纤维增强热塑性塑料的浸渍方法。

背景技术

连续长纤维增强热塑性树脂是一种增强纤维单向排布且其长度与树脂粒料长度相等的增强热塑性树脂。与常规的短纤相比具有更加优异的机械性能、耐动态疲劳性能、抗翘曲性等。研究连续长纤维增强热塑性塑料对促进复合材料的发展和拓展纤维增强复合材料在工业上的应用具有重要的研究意义和工业价值。长纤维增强技术是实现通用塑料工程化和工程塑料功能化的重要技术之一，已引起国内外科研单位与工业界的广泛关注。

目前，熔融浸渍挤拉技术由于挤出效率高而被工业上广泛采用。它采用一种特殊结构的拉挤模头，让分散均匀、预加张力的连续纤维束经过这一充满高压熔体的模头时，反复多次承受交替的变化，促使纤维和熔体强制性的浸渍，达到理想的浸渍效果。为了达到理想的浸渍效果，传统主要采用以下两种方法：1、采用波浪形的浸渍流道，连续长纤维束在经过波峰时必然受到波峰的顶紧力，由此使得连续长纤维束分散，进而使得每根纤维都与熔体接触。然而整根连续长纤维束在与波峰接触时，每根纤维的受力是不同的，也就是整束连续长纤维束受力不均，因此受力大的纤维单丝折断，而受力小的纤维单丝展开度不足。2、在浸渍流道内设置导丝辊，利用导丝辊将连续长纤维束分散均匀，从而使得每根纤维单丝都很好的与熔体接触。导丝辊的加入必然使得浸渍流道的空间变大，这就造成熔体的温度和流速难以控制，可能造成各部位熔体的温度和流速不相同，这就不适合热敏树脂的生产。并且导丝辊需要与各个规格的连续长纤维束相对应，这就使得本方法通用性不强，增加了设备成本。由于生产过程中导丝辊必须要转动才能有效的减少对纤维单丝的作用力，在生产高粘度树脂时，导丝辊在高粘度树脂中难以转动，而且容易损坏，因此不适合高粘度树脂的生产。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种具有良好通用性的串联型连续长纤维增强热塑性塑料的浸渍设备。

本发明解决其技术问题所采用的串联型连续长纤维增强热塑性塑料的浸渍设备，包括设备外体、所述设备外体的上游端设置有熔体入口，所述设备外体的下游端设置有挤出口，所述设备外体的内部设置有浸渍流道，所述浸渍流道的两端分别与所述熔体入口和所述挤出口连通，所述设备外体的侧壁上至少设置有两个长纤维加入口，所述长纤维加入口沿熔体流动方向排布并且与所述浸渍流道连通。

进一步的是，熔体入口与所述浸渍流道之间的连通是以圆弧面平滑过渡。

进一步的是，浸渍流道呈连续弯曲的波浪状，并且在熔体的流动方向上波峰依次减小。

进一步的是，每个所述长纤维加入口分别与不同的所述浸渍流道的波峰对应，沿熔体流动方向，所述长纤维加入口沿所述波峰起点的切线与所述浸渍流道连通。

进一步的是，浸渍流道中设置有辊轮，所述辊轮上设置有凹槽，以熔体流动方向为正向，所述辊轮与逆向旋转动力源相连。

进一步的是，设备外体包括前段与设置在下游端的可拆卸段，所述挤出口设置在可拆卸段内，所述可拆卸段可拆卸连接在前段上。

进一步的是，长纤维加入口的横截面为直径5～20mm的圆或长度5～20mm宽度5～10mm的矩形，所述浸渍流道横截面为直径10～20mm的圆形或边长10～20mm的平滑正方形，所述挤出口的横截面为圆形，圆形半径为1～5mm。

本发明另一个要解决的技术问题是提供一种具有良好通用性的串联型连续长纤维增强热塑性塑料的浸渍方法。

本发明还提供一种串联型连续长纤维增强热塑性塑料的浸渍方法，包括以下步骤：

A、将连续长纤维束按照纤维加入口的数量均分，将分好的连续长纤维束一一对应的加入到纤维加入口并引入浸渍流道，对连续长纤维束预加牵引力，利用浸渍流道与纤维加入口的连接拐角处顶紧连续长纤维束从而使连续长纤维束分散；

B、将热塑性树脂通过熔体入口流入浸渍流道中，与连续长纤维束接触；

C、浸渍后的连续长纤维束在浸渍流道的末端重新汇聚为一束，通过挤出口挤出成为预定形状和尺寸的长纤维增强热塑性树脂；

D、将长纤维增强热塑性树脂经冷却、牵引、切粒成预订长度的连续长纤维增强热塑性树脂粒料。

进一步的是，在A步骤中，所述连续长纤维束沿波浪形浸渍流道的波峰起点的切线进入浸渍流道，在辅助牵引力的作用下被波峰顶紧而分散。