[发明专利]一种短切纤维连续取向的装置及方法

说明书

本发明提供了一种短切纤维连续取向的装置，由备料单元、取向装置及分离单元构成；备料单元用于对短切纤维和分散介质形成的复合液进行搅拌，获得短切纤维悬浮液并泵送至取向装置；取向装置为一竖置的螺旋输送装置，螺旋输送装置的螺杆上具有螺距与螺旋升角渐变的螺旋叶片，螺杆、螺旋叶片与螺旋输送装置的套筒紧密配合形成渐缩螺旋流道，通过驱动装置驱动螺杆旋转，对渐缩螺旋流道内的短切纤维悬浮液取向并输送至下方的分离单元；分离单元用于接收已取向的短切纤维悬浮液并对其进行分离处理，获得取向短切纤维后进行压制收卷。本发明还提供了一种短切纤维连续取向的方法。本发明能提高取向效率、改善取向质量，取向纤维长，适于产业化应用推广。

技术领域

本发明涉及短切纤维回收利用技术领域，更具体地说是一种短切纤维连续取向的装置及方法。

背景技术

短切纤维的长度一般为3-15cm，具有高度的各向异性。短切纤维增强树脂基复合材料因其具有强度高、比模量高、耐腐蚀、及热稳定性好的优异性能，被广泛应用于航空航天、汽车工业、体育休闲及风电等领域。而短切纤维增强树脂基复合材料的性能与短切纤维的长度、含量、界面性能及取向程度等因素有关，其中，纤维的长度和取向程度是影响纤维增强复合材料力学性能的关键因素。近年来，随着纤维制品的广泛使用，生产及使用过程中产生的纤维报废品也大大增加，这些报废品经处理后得到的纤维同样具有优异的性能，是短切纤维的重要来源。然而，经处理得到的一般是无取向的短切纤维，这种纤维制成的纤维毛毡性能较差，不利于回收纤维的再资源化。

近年来，国内外研究人员对短切纤维取向毛毡制备技术进行了大量研究。V.Timbrell等(Journal of Applied Physics,1972,43(11),4839—4840)利用磁场进行纤维取向，要求纤维具有导磁性，限制了纤维的种类，纤维取向度低且取向装置复杂。Vyakarnam等(U.S.Patant 584356)利用电场进行纤维取向，取向工艺类似于磁场法，要求纤维具有一定的导电性，同样限制了纤维的种类，纤维取向度低，无法获得高取向度的纤维。Kacir等(Polymer Engneering&Science,1975,15(7),525-537)利用湿法纤维取向技术进行玻璃纤维取向，但其制备是块状纤维毡，无法实现规模化连续短切纤维取向。中国发明专利(CN105178090B)提出了一种短切纤维取向毡的制备方法，该方法利用渐缩流体实现纤维取向，纤维长度最大为12mm，取向纤维长度较短，无法制备具有优异性能的较长纤维取向毡；取向前的较长回收纤维还需进行短切，增加了工序，并且该方法受喷头尺寸的限制，出料效率较低。

可见，以上方法存在短切纤维取向程度低、取向纤维较短等问题，也因此使得回收纤维的大规模、产业化再资源化受到阻碍。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一。为此，本发明的第一个目的在于提出一种短切纤维连续取向的装置，以期能提高取向效率、改善取向质量，取向纤维长，适于产业化应用推广。

本发明的另一个目的在于提出一种短切纤维连续取向的方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种短切纤维连续取向的装置，由备料单元、取向装置及分离单元构成；

所述备料单元用于对短切纤维和分散介质形成的复合液进行搅拌，获得短切纤维悬浮液并泵送至取向装置；

所述取向装置为一竖置的螺旋输送装置，所述螺旋输送装置的螺杆上具有螺距与螺旋升角渐变的螺旋叶片，所述螺杆、螺旋叶片与所述螺旋输送装置的套筒紧密配合形成渐缩螺旋流道，通过驱动装置驱动所述螺杆旋转，对流经所述渐缩螺旋流道内的短切纤维悬浮液进行取向，并输送至下方的分离单元；

所述分离单元用于接收已取向的短切纤维悬浮液并对其进行分离处理，获得取向短切纤维后进行压制收卷。