[发明专利]用于生产单向纤维增强塑料材料的方法和用于进行所述方法的装置

说明书

本发明涉及一种用于连续生产纤维含量在10到70体积％范围内的单向纤维增强塑料材料的方法，其中至少一个纤维股(6)被引导经过具有在0.1到5.0mm范围内的敞开式通道高度的流道(10)，并且通过扩散元件(9.1、9.2、9.3)扩散，并且利用粘度范围介于10³mPa s和10⁸mPa s之间的熔融热塑性塑料浸渍。在所述浸渍期间，将振动施加到所述至少一个纤维股，并且施加到所述流道中的所述塑料熔融物。本发明进一步涉及一种用于进行所述方法的装置。

技术领域

本发明涉及一种用于连续生产纤维含量在10到70体积％范围内的单向纤维增强塑料材料的方法，其中至少一个纤维股被引导经过具有在0.1到5.0mm范围内的敞开式通道高度的流道，并且通过扩散元件扩散，并且利用粘度范围介于10³mPa·s和10⁸mPa·s之间的熔融热塑性塑料浸渍。

此外，本发明涉及一种用于连续浸渍纤维材料的装置，所述装置包含具有加热元件的外壳、用于进料熔融物的挤压机连接件和用于将至少一个纤维股递送到流道中的至少一个开口，所述流道具有至少一个用于纤维股的扩散元件并且具有在其中进行所述纤维股浸渍的在0.1到5.0mm范围内的敞开式通道高度，并且包含用于排放所述至少一个经浸渍纤维股的出口喷嘴。

背景技术

US 4,439,387和US 5,277,566公开用于将纤维股浸渍塑料的通用方法和装置，其中以不同方式重新定向所述纤维股，在所述纤维上产生张力，并且使所述纤维股扩散开以使聚合物接近所述纤维之间的中间空间。装置具有可分离的浸渍插入件，所述可分离的浸渍插入件具有相反扩散元件，其处于闭合状态时形成具有低通道高度和间隙宽度的聚合物流道并且其中所递送的纤维股被扩散并且被所注射的聚合物渗透。然而，所述方法的缺点是敏感性纤维暴露于大量机械和热应力。在纤维上聚合材料的均一分布仅有可能与极高应力相关而极其大量扩散，由此对纤维造成损坏或最不利的情况由于纤维撕裂而造成生产中断。此外，塑料熔融物的粘度应尽可能保持较低，但塑料需要在高温下工作。结果，然而塑料有时受到损坏或由于塑料所暴露的温度/时间经历增加而至少其特性改变。

发明内容

因此，本发明的目标是研发一种方法，所述方法使得纤维股，甚至相对较厚的纤维股能够在较低机械和热负荷下利用热塑性塑料浸渍，并且所述方法仍然可以经济地并且以较高的生产速度在连续操作下进行。此外，本发明的目标是提供一种用于进行所述方法的相应装置。

具体实施方式

关于所述方法，上文提及的目标根据本发明通过上文所提及类型的方法获得，其中在浸渍期间，将振动施加到至少一个纤维股并且施加到流道中的塑料熔融物。

在根据本发明的方法中，一个或多个纤维股经过具有低通道高度的窄流道，其中浸渍利用热塑性塑料熔融物进行。扩散纤维股并且利用熔融热塑性塑料包围纤维股的扩散元件位于流道中。根据本发明，在浸渍期间，使纤维股和塑料熔融物振动。

由于通过振动引起的定向激发，熔融塑料流过扩散的纤维股被简化，并且塑料黏附到每一个别纤维的表面大体上经加速。这还要求较高纤维内含物和较大纱线厚度，因为由于振动，聚合物熔融物有可能不仅从上方和下方而且从侧面渗透到纤维股中。可以通过根据本发明的方法显著降低根据用于扩散纤维股和获得均一浸渍的常规方法(无振动)所必需的高压。同时，在较低温度下纤维股被熔融塑料渗透是有可能的，因为注射到流道中的塑料熔融物的剪应力通过振动增强。因此，可以没问题地使用甚至相对较高粘性熔融物，确保根据本发明的方法可以宽范围地选择热塑性塑料。在根据本发明的方法中没问题地使用的熔融热塑性塑料的粘度范围介于10³mPa·s和10⁸mPa·s之间。此外，在浸渍期间，通过因振动引起的额外能量输入，在流道中的滞留时间减少。这种优势是仅使热塑性塑料熔融物相对简单地达到升高的温度，并且因此不存在因破裂工艺导致熔融物中温度相关改变的风险。