[其他]通过拉挤成型制造热塑性聚合物型材的方法、设备及制得的产品

说明书

本发明涉及通过拉挤成型制造用连续长纤维增强的热塑性聚合物型材的方法。该方法包括，在浸渍了热塑性树脂的粗纱成型之前，将所述的粗纱压紧，以形成坯布，在其中粗纱的基础纤维上浸渍上熔融态的热塑性树脂。在浸渍了热塑性树脂以后，把粗纱通过矩形的加热平口模头，以便压紧粗纱，强行把熔融的树脂渗入纤维之间，这样就形成了坯布。这种方法一般适用于热塑性聚合物，但它同样也可以制得连续长纤维增强的新型聚氯乙烯型材。

按照一般方式，通过拉挤成型制造热塑性树脂型材是已知的。惯用的方法是，用树脂浸渍粗纱，然后将浸渍树脂的粗纱散乱地放入例如由空气或红外线加热的料道中，温度要足以保证聚合物熔融。在料道的出口，涂了树脂层的粗纱进入一个加热装置，使制品具有要实现的最终形状在该装置的出口处制品冷却。这种方法表现出严重的缺点：热塑性树脂很难均匀地熔融并分散在粗纱的中心。

许多连续的基础纤维合并构成了粗纱。在拉挤成型方法中，将多股粗纱浸渍，将其通过加热的通道，彼此任意地联接，形成了一个体积大的一些纤维束。辐射加热将很难使热塑性树脂在纤维束中心熔融和浸渍入基础纤维。缺少浸渍的均匀性，因此，没浸渍的纤维之间存有的空气将是最终制品机械性能产生缺陷的根源。当粗纱数量增多，或最终型材很大时这些现象就更为严重。

而且，注意到聚氯乙烯的性质的话，这样的方法不能制造连续长纤维增强硬聚氯乙烯型材。在本发明的条件下，特别是在不含有增塑剂的情况下，只靠升温而不冒热降解的危险，聚氯乙烯的凝结化是不可能得到的。凝胶化一般用混合工具来实施，这种工具能对材料造成凝胶化所必须的剪切。在已知的这种方法的条件下，基料的很不完全的凝胶化造成增强纤维涂层不足，导致质量不太好，甚至在型材拉伸时纤维发生断裂。

按照本发明的方法可用拉挤成型的技术来使粗纱成型，在尽量排除了包于纤维之间的空气之后，粗纱的基础纤维实际上完全被热塑性的树脂浸渍。本方法包括浸渍粗纱，这就是说，按照已知的技术，用热塑性树脂浸渍连续的纤维芯，把浸好的物料放入加热装置，为的是让热塑性树脂熔融，然后，在一个适当模头中热成型使型材具有其明显的最终形状，之后，热型材送入第二个冷模头。本方法的特征是对粗纱束压紧，这就是说，把用热塑性树脂浸渍的纤维芯整体压入加热装置中，这个装置包括一个平口模头，其扩大了的入口足够宽，使得能让初始体积的粗纱束通过，模头的厚度间隙是可变的，这使得在出口处引出的以坯布形式存在的浸渍过的整体在成型以前厚度最薄。

附图能详述本方法的特点。图1表示粗纱束R本身是由许多纤维F结合在一起构成的。

按照本发明的这些粗纱是处于它们合并为浸渍过热塑性树脂的纤维束之前。

纤维束通过扩大的入口1被引进图2中的模头，并且在可变的厚度间隙2内拉伸和压紧。在模头的出口处，由浸渍过熔融热塑性树脂的纤维组成的坯布3被引向已知的和已列举的成型装置。从图3来看，从间隙截面的形状为矩形的平口模头出来的坯布表现为相互紧密压实的粗纱形式，它们的基础纤维浸渍了热塑性树脂。这种规则的浸渍情况是由紧压作用一方面增加了热交换面，另一方面最大限度减少了存于粗纱内部和它们交接处的空气。很明显，矩形截面的间隙，在其出口处具有完全的直角平行六面体的几何形状。

在图2表示的接合角α相当于外表面和模头间隙的水平部分之间入口区的斜率，它使得确保表面聚合物的逐步熔融，这样就起着润滑剂的作用。

引入区的宽度和接合角的数值都可以根据所考虑的聚合物和要引进的预浸渍粗纱数量的不同而变化。宽度为35～50毫米，根据不同情况，角度为1～20°，似乎是特别合适。

模头的长度应该根据其操作温度而定，温度应低于热塑性聚合物的热降解温度，在所述模头出口处坯布中心的聚合物处于熔融态。

模头的间隙厚度是可调的，为的是能够制成有不同厚度的坯布，这些坯布将形成不同体积的型材。按照各种方法，只要能够改变这个间隙的间距，比如说用一种螺纹的系统或者还原弹簧组成的系统，能够合拢或分开模头相对两壁就能进行这种厚度调节。