[发明专利]连续纤维增强热塑性预浸带的二合一浸渍生产法及其设备

说明书

技术领域

本发明涉及塑料或用塑性状态的物质生产的制品领域，具体为一种连续纤维增强热塑性预浸带的二合一浸渍生产法及其设备。

背景技术

连续纤维增强热塑性预浸带复合材料具有优异的力学性能，较强的可塑性与加工特性，以及稳定的化学性等，如较高的拉升强度和弯曲强度与模量、耐高低温冲击、出色的抗蠕变性、耐酸碱化学性能稳定、可设计性强、成型效率高、可回收等优势，可以广泛应用在塑料管材、板材、型材的增强材料，随着开发与应用技术的发展，预浸带制作的相应技术也不断得到改进与提高。

采用熔融浸渍技术生产连续纤维热塑性预浸带具有便于连续化生产、适应各种塑料与熔体强度的能力强等特点，越来越受到欢迎，并且由此延生出不同的浸渍方法。但现有设备依然存在纤维表面事先没有特殊浸渍接枝处理或处理不够完备，设备浸渍单元的结构设计不尽合理，所生产的产品力学性能质量不稳定时高时低，与国外先进技术比较尤其是拉伸强度只有50%，差距较大等不足。

基于生产连续纤维热塑性预浸带复合材料制造工艺来说，纤维丝的均匀分散与表面接枝浸渍处理，尤其是纤维丝表面与塑料基体间的界面结合形态最为关键。目前通过采用塑料熔融浸渍连续纤维制造预浸带，都是采用未经表面预先专用浸渍剂处理的纤维丝束整体进入波浪形熔融浸渍单单元来生产。公开号为101856872A的中国专利，于2010年10月13日公开了一种“连续纤维增强热塑性复合材料预浸带的制备方法及设备”，该方法将纤维束通过张力辊分散加热后整体直接导入单次波浪形浸渍转置中浸渍，由于纤维浸渍前未进行浸渍接枝表面处理，造成熔融的塑料熔体的键能无法与纤维表面的化学键合，致使不能很好的将外力通过塑料传递给纤维，极大降低了预浸带的抗拉强度等力学性能，同时表面没有经过成膜剂处理的纤维丝，其表面呈粗糙分叉状态，即降低了纤维的强度，摩擦后极易断裂、沉淀的纤维断丝会堵塞浸渍槽需要经常清理浸渍槽；还由于纤维束多层次密集层叠成整体纤维丝束通过短暂时间的单次波浪形浸渍转置，在短暂时间内依靠单次波浪形浸渍槽内的熔体从外向内层挤压，无法将熔融的塑料熔体均匀分散、渗透到各个层面上的纤维丝束表面并包覆，极易形成多股纤维丝束合股有空隙后被大面积塑料熔体包覆并挤占断面空间，不利于提高预浸带的力学性能。公开号为102328443A的中国专利，于2012年01月25日公开了一种“连续纤维增强热塑性复合材料预浸带的制造方法及设备”，该方法将纤维束通过张力辊分散加热后整体直接导入波浪形浸渍转置中浸渍，同样由于纤维浸渍前未进行浸渍接枝表面处理，造成熔融的塑料熔体的键能无法与纤维表面的化学键合，致使很好的将外力通过塑料传递给纤维，极大降低了预浸带的抗拉强度等力学性能；太多层次密集层叠的纤维丝束，通过上下面层堆积的塑料熔体，在短暂时间内依靠单次波浪形浸渍槽内的熔体从外向内层挤压，很能将熔融的塑料熔体均匀分散、渗透到各个层面上的纤维丝束表面并包覆完备，极易形成多股纤维丝束合股后被塑料熔体包覆，不利于提高预浸带的力学性能。

发明内容

为了克服现有技术的缺陷，提供一种能预先使纤维丝束表面完全浸渍、分散均匀、塑料浸渍纤维丝充分、稳定高力学性能的连续纤维增强热塑性预浸带的制备方法，本发明公开了一种连续纤维增强热塑性预浸带的二合一浸渍生产法及其设备。

本发明通过如下技术方案达到发明目的：

一种连续纤维增强热塑性预浸带的二合一浸渍生产法，其特征是：按下步骤依次实施：

a.分别将多根连续纤维纱团中的纤维束从纱团放束架上引出；

b.将引出的单根纤维束一一对应分四层次穿过排纱束机；

c.将穿过排纱束机的上二层纤维束导入上层的沉没辊浸润池中浸泡浸润剂形成上层纤维束层，下二层纤维束导入下层的沉没辊浸润池中浸泡浸润剂形成下层纤维束层；分层次的纤维束进入沉没辊浸润池经浸润剂溶胀后，更加容易分散均匀排列在张力辊上，纤维丝经浸润剂接枝后，纤维丝表面与熔体产生化学键合，极大提高预浸带的抗拉强度；

d.分别将上下层经浸润剂浸泡过的纤维束分别提拉到上下层的恒力张力装置，纤维束经恒力张力装置的张力辊张拉张开成纤维丝后舒张平铺在张力辊上的同时沥干净多余的浸润剂；

将含有浸润剂的上下层纤维丝分别导入上下层的干燥箱内预热，根据需要分别调整干燥箱内导辊的高低来调整通往浸渍槽纤维丝的张力；

e.将上下层经干燥预热的纤维丝在牵引机的牵引下依次导入单层初次浸渍槽、复合二次浸渍槽、立式三排压延辊机和冷却夹辊；