[发明专利]用于制造长纤维增强热塑树脂模塑材料的浸渍模

说明书

本申请是国际申请号为PCT/US2007/021204、国际申请日为2007年10月02日、国家申请号为200780101624.0、进入中国国家阶段日期为2010年5月20日、发明名称为“用于制造长纤维增强热塑树脂模塑材料的浸渍模”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明总体上涉及长纤维增强热塑树脂模塑材料的制造，尤其涉及该目的的方法。

背景技术

用于制造长纤维增强热塑树脂模塑材料的方法和装置在本领域中是公知的。JP-A-10-309756、JP-A-10-315341和JP-A-2003-305779是用于该目的的现有技术的方法和装置的典型文献。在这些文献中公开的现有技术的方法一般可以被描述为包括一系列连续步骤，所述步骤包括(a)将连续纤维材料给送到填充有熔融热塑树脂的浸渍模中，(b)从浸渍模的挤拉孔挤拉浸渍有热塑树脂的连续纤维材料，和(c)在冷却后将得到的杆状产品切割为预期长度的丸粒。

通常，喷嘴附连到浸渍模的挤拉孔。喷嘴的形状和喷嘴中的孔或开孔的尺寸被选择为执行若干功能，所述功能包括：过量熔融热塑树脂的去除，使得预期量的树脂被浸渍到挤拉杆状产品中和挤拉后的杆状产品的成形，使得它的横截面变为预期形状。实际上，喷嘴的设计在很大程度上决定了在加工期间熔融热塑树脂浸渍到连续纤维材料中的效率和程度。

JP-A-11-042639公开了一种防止熔融热塑树脂从杆状挤拉产品流淌的方法。这通过设置使用与喷嘴中的孔的长度和横截面积有关的某个公式计算的加工值完成。

JP-A-2001-088223公开了一种具有圆锥形部分和线性部分的喷嘴，该喷嘴具有特定尺寸和形状，被设计为防止切割细丝作为毛球积累在喷嘴附近，所述毛球可能潜在地干扰丸粒状产品的高效制造。

JP-A-05-050432公开了将可去除喷嘴设在浸渍模上的概念。

JP-A-08-090659公开了一种包括细化尖端部分的喷嘴，所述细化尖端部分被设计为提高熔融热塑树脂在连续纤维材料中的浸渍水平。

尽管这些现有技术的参考文献在本领域中具有显著进步，但是更进一步的改进仍然是可能的。具体而言，当设法通过增加挤拉步骤的速度来提高生产率时，仍然会遇到诸如在喷嘴的纤维断裂或熔融热塑树脂的浸渍水平下降这样的问题。当长纤维含量比例高时更有可能出现这些问题。例如，当长纤维含量比例为60％(重量)或以上时问题是显著的。如果模塑产品由热塑树脂浸渍到连续纤维材料中的水平不足的长纤维增强热塑树脂模塑材料制造，则模塑产品的机械性能和表面外观降低。本发明为这些问题提供了一种独特和因此未知的解决方案。

发明内容

根据如本文所述的本发明的目的，提供了一种用于在包括加工室的浸渍模中制造长纤维增强热塑树脂丸粒的方法。所述方法包括以下步骤：(a)用熔融热塑树脂填充加工室，(b)将至少一个连续纤维束给送通过加工室，(c)挤拉浸渍有熔融热塑树脂的所述至少一个连续纤维束，和(d)将浸渍有熔融热塑树脂的挤拉后的至少一个连续纤维束切割为丸粒。所述方法的特征在于根据公式A＝Q·L·N/S²加工丸粒，其中：

A＝加工值≤5.0；

Q＝在挤拉期间应用于所述至少一个连续纤维束和从所述加工室去除的熔融热塑树脂的以mm³/sec计的总量；

L＝沿连续纤维束给送方向的所述加工室的以mm计的长度；

N＝从所述浸渍模挤拉的浸渍有熔融热塑树脂的连续纤维束的总数；以及

S＝沿垂直于所述连续纤维束给送方向的方向的所述加工室的以mm²计的横截面积。

在一个特别有用的实施例中，加工值A在0.5到3.5之间。

所述方法还可以包括完全分隔浸渍模以便在单一浸渍模中提供完全分离的多个加工室。在又一个实施例中，所述方法包括部分分隔浸渍模以便在单一浸渍模中提供多个加工室，其中所述多个加工室彼此连通。

在浸渍模包括多个加工室的任何方法中，所述方法包括用熔融热塑树脂填充所述多个加工室的每一个，将连续纤维束给送通过每个室，挤拉浸渍有熔融热塑树脂的连续纤维束和将浸渍有熔融热塑树脂的连续纤维束切割为丸粒。

所述方法还可以包括使用玻璃纤维束作为连续纤维束。备选地，所述方法可以包括使用碳纤维束作为连续纤维束。另外，所述方法可以包括使用聚烯烃树脂作为熔融热塑树脂。在另一个备选实施例中，所述方法可以包括作为熔融热塑树脂的聚酰胺树脂。