[发明专利]纤维切断装置与纤维增强复合材料混合设备

说明书

技术领域

本发明涉及材料加工领域，尤其涉及一种纤维材料的切断装置与纤维增强复合材料混合设备。

背景技术

纤维材料是常见的材料原料之一，例如在复合材料中，经常需要在复合材料中添加纤维材料以达到或增强复合材料的性能。

作为原材料的纤维通常是以较长长度的长纤维形态存在的，例如纤维束，或以细线等方式被生产出来，并加工、运输、存储。

在作为材料原料使用时，通常必须将长纤维切断为短纤维使用。例如：LFT(Long FiberreinforcedThermoplastics)，即长纤维增强热塑性材料，所谓的长纤维是与普通纤维增强热塑性材料中所用的纤维相比较而言的。通常情况下，纤维增强热塑性材料中的纤维长度为小于1毫米，而在LFT中，纤维的长度一般大于2毫米，甚至于能够将LFT中的纤维长度保持在5毫米以上。

LFT-D-ILC称为长纤维增强热塑性材料直接在线混配工艺技术(Long Fiberreinforced Thermoplastics－Direct processing－In Line Compounding)。LFT在汽车中的应用呈迅速增长的趋势，除了经济上的吸引力，它们的主要优势是材料可以在其中配混的灵活性。连续可变的纤维含量、不同类型的纤维，再加上工程塑料，打开了潜在的应用领域。

这种直接在线纤维配混系统集成在成型工艺中，常见是采用二阶螺杆挤出机，即由两台螺杆挤出机协同运行完成挤出成型工艺。其中螺杆挤出机是一种常见的挤出装置。

热塑性塑料粒料或粉料及其他助剂先从第一阶螺杆挤出机的料斗加入，通过螺杆进行塑化，塑化后的熔融聚合物从第一阶螺杆挤出机的挤出口模处挤出，进入第二阶螺杆挤出机的进料口。

纤维在进入挤出机进料口进行混配之前，通常采用滚刀式切断机切断后通过一个送料料斗到达第二阶螺杆挤出机的进料口，进入第二阶螺杆挤出机。

经第二阶挤出机剪切、混配挤出的模塑料被输送到压制(或注射)成型设备中，由此设备完成LFT-D-ECM或者LFT-D-IM工艺的成型工作。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中存在如下问题：纤维与高分子基体材料不易混合均匀，由此造成第二阶挤出的材料质量不能令人满意。

经过发明人的深入研究发现，之所以现有技术中纤维与高分子基体材料不易混合均匀，是由于经过纤维切断装置切断后的纤维，通常通过料斗下落，导入到第二阶挤出装置的进料口中，与第一阶挤出装置挤出的基体材料一同在第二阶挤出装置中进行混合，但在进入第二阶挤出装置之前，切断后的短纤维容易粘附在送料料斗上，成团下落，因此造成第二阶挤出装置进料时，纤维进料不均匀。

为了让读者能准确理解本实施例所提供的设备结构相对于现有技术的改进，在背景技术中，我们先结合图1a、图1b对现有技术中的纤维增强复合材料混合设备进行介绍。

请参阅图1a，现有技术中纤维增强复合材料混合设备包括第一阶螺杆挤出机10，第二阶螺杆挤出机20与纤维切断装置30。

通常基体材料包括热塑性塑料粒料或粉料及其他助剂，这些基体材料先从第一阶螺杆挤出机的料斗加入，通过螺杆进行塑化，塑化后的基体材料熔体70为熔融聚合物，基体材料熔体70从第一阶螺杆挤出机的挤出口模11处挤出，进入第二阶螺杆挤出机的进料口22。

纤维增强复合材料的另一原料纤维在进入第二阶螺杆挤出机的进料口22进行混配之前，通常采用滚刀式纤维切断装置切断后通过送料料斗40到达第二阶螺杆挤出机的进料口22，进入第二阶螺杆挤出机20。

现有技术中的纤维切断装置结构如图1b所示，包括刀辊31、压辊32、胶辊33、胶辊加压装置53和压辊加压装置52，刀辊31、压辊32、胶辊33相互间呈三角分布，刀辊31在动力机构的驱动下转动，并带动压辊32和胶辊33转动，胶辊33在胶辊加压装置53作用下与刀辊31压紧并保持一定压力，压辊32在压辊加压装置52作用下与胶辊33压紧并保持一定压力，长纤维61以连续的束状先经过压辊32和胶辊33的间隙，再到达刀辊31和胶辊33间隙被滚刀切断成短纤维62。

发明人发现上述结构的纤维切断装置由于体积较大，设置了多个加压装置，因此无法有效靠近第二阶挤出装置的的进料口，必须通过一较长的送料通道，例如图1a所示的送料料斗输送到第二阶挤出装置的的进料口中，在输送过程中，切断后的短纤维容易粘附在送料料斗上，成团下落，因此造成第二阶挤出装置进料时，纤维进料不均匀。经过研究与实践，发明人在下列技术方案中成功解决了上述问题。

发明内容