熱塑性拉擠製品的生產設備及其使用方法

2023-12-11 10:16:37

專利名稱：熱塑性拉擠製品的生產設備及其使用方法
技術領域：
本發明涉及一種生產模具，尤其涉及一種熱塑性拉擠製品的生產設備及其使用方法。
背景技術：
複合材料拉擠成型工藝可以實現連續自動化生產，生產效率高。通過拉擠成型技術可以製備截面一致的形狀各異的型材，其成型製品的性能可設計性強，可以獲得纖維含量較高、性能優良、成本低廉的複合材料。目前，熱固性拉擠已經十分成熟，其製品在工業和生活上有著廣泛的應用，典型的製品有格柵、魚竿、梯子和帳篷支撐杆等。與熱固性複合材料相比，熱塑性複合材料具有高軔性、高損傷容限、易加工、易回收等優點。近年來，熱塑性拉擠成型技術發展迅速，其製品不僅具有良好的力學性能，而且還具有優異的耐腐蝕性能。針對目前鋼筋混凝土內鋼筋所面臨的嚴峻的腐蝕現狀，熱塑性拉擠製品可以在化工建築、水庫堤壩、海防設施、海上設施等多個領域中有效代替鋼筋進行使用。與鋼筋相比，熱塑性拉擠製品具有更長的使用壽命，性價比更高。目前報導的熱塑性拉擠成型技術基本上採用的是多段式成型模具，生產設備至少具有一段加熱模具(heated die)和一段冷卻模具(cool die) (CN1730270A, CN1580101A,US4992229，US5540797等)，其中專利US4992229中也提到過可以採用空氣冷卻和水冷卻來代替冷卻模具。此外，不採用加熱模具的熱塑性拉擠成型工藝則未見報導。由於傳統工藝中組合分段式成型模具並不是一體式的，在分段連接處存在著銜接縫隙，因此在銜接縫隙處有可能出現物料回流，在縫隙處堆積，一旦發生物料堆積，就會導致拉擠生產阻力的增加，加劇物料回流及堆積，形成惡性循環。如不能及時清理，最終可能導致拉擠過程的中斷，影響生產效率。

發明內容
本發明旨在提供一種熱塑性拉擠製品的生產設備及其使用方法，該生產設備主要採用了單段式的成型模具。根據不同的情況，該單段式成型模具既可以作為加熱成型模具，也可以作為冷卻定型模具進行使用。本發明所述的熱塑性拉擠成型工藝流程如圖I所示，包括如下幾個步驟通過不同浸潰工藝獲得的多股纖維增強熱塑性預浸帶I首先進入紅外預熱烘道2，在一定溫度下進行預熱；預熱後的預浸帶在履帶式牽引機4的牽引下進入單段式成型模具3，進行成型；隨後，在履帶式牽引機4的繼續牽引下，成型後的物料離開單段式成型模具3，最終獲得熱塑性拉擠製品5。本發明中的纖維增強熱塑性預浸帶可以通過不同的浸潰工藝獲得，包括熔融浸潰、粉體浸潰和混纖紗工藝等。本發明中的纖維增強熱塑性預浸帶的增強纖維可以是玻璃纖維、碳纖維和玄武巖纖維等中的一種或者多種；基本上所有的熱塑性樹脂都可以作為基體。
本發明可以採用纖維增強熱塑性預浸帶、混纖紗等半成品作為拉擠原料，如果對製品性能有特殊的需要，還可以添加纖維編織物與上述原料進行混合使用，對製品的環向性能進行補強。本發明既可以採用在線拉擠的方式，即通過不同浸潰工藝獲得纖維增強熱塑性預浸帶之後馬上進行拉擠成型工藝；也可以採用分步成型的方法，即先獲得纖維增強熱塑性預浸帶、混纖紗等半成品，再進行拉擠成型工藝。本發明所涉及的成型設備包括如下三個部分紅外預熱烘道2、單段式成型模具3和履帶式牽引機4。根據需要，其中單段式成型模具3既可以單獨成為加熱成型模具，也可以單獨成為冷卻定型模具。當基體樹脂離模膨脹較弱時，可以將單段式成型模具作為加熱成型模具，溫度一般控制在基體樹脂的熔點之上；當基體樹脂離模膨脹比較嚴重時，可以將單段式成型模具作為冷卻定型模具，溫度一般控制在基體樹脂熔點以下附近或者更低(一般為 ±20°C )。本發明通過在設備中採用單段式成型模具，簡化了現有具有多段式成型模具的拉擠設備，能夠有效避免物料回流堆積的現象，提高生產效率。其中單段式成型模具的整體是圓柱形的，便於生產過程中整個模具溫度分布均勻。單段式成型模具的型腔為根據生產製品的形狀所設計，可以為圓形、方形和工字型等。為便於對本發明目的、技術特徵及其功效，做更進一步的認識與了解，茲舉實施例配合圖式，詳細說明如下


圖I為本發明實施例的結構示意圖。圖2為本發明單段式成型模具的剖面圖。圖3為本發明單段式成型模具的主視圖。符號說明圖I中，I為預浸帶，2為紅外預熱烘道，3為單一型功能段成型模具，4為履帶式牽引機，5為拉擠型材。
具體實施例方式本發明的熱塑性拉擠製品的生產設備如圖I所示，依次包括如下幾個部分依次包括預熱烘道2，單一功能段成型模具3和牽引機4，本實施例中預熱烘道2以紅外預熱烘道實現、牽引機4以履帶式牽引機實現。所述單一功能段成型模具3如圖2、圖3所示，為一圓柱型結構，可以使生產過程中整個模具3溫度分布均勻。內設有一軸向孔型內腔，入口處稍大，逐漸收攏，至一固定直徑，以便在生產過程中提供一定的成型壓力，使得預熱後的預浸帶I在模具3中相互粘結。具體而言，通過熔融浸潰獲得的多股纖維增強熱塑性預浸 帶I首先進入紅外預熱烘道2，在一定溫度下進行預熱；預熱後的預浸帶I在履帶式牽引機4的牽引下進入單一功能段成型模具3，進行成型；隨後，在履帶式牽引機4的繼續牽引下，成型後的物料離開單一功能段成型模具3，最終獲得熱塑性拉擠製品5。具體生產過程中選用的預浸帶均為連續玻璃纖維增強聚丙烯預浸帶，聚丙烯熔點為180°C。實施例I
連續玻璃纖維增強聚丙烯預浸帶進入預熱溫度為160°C的紅外預熱烘道2，然後牽引進入溫度設為200°C的單段式成型模具3，此時單段式成型模具為加熱成型模具。整個生產過程中履帶式牽引機4的牽引頻率為2Hz，具體拉擠速度約為0. 2m/min，最終獲得拉擠製品。利用燃燒法測定拉擠製品中的纖維質量分數，利用萬能電子試驗機測定拉擠製品的彎曲性能。該過程生產的拉擠製品的主要性能如下纖維質量含量為53.1% ；
彎曲強度為234MPa ；彎曲模量為11. IGPa ;實施例2具體實施步驟與實施例I 一致，其中預熱溫度調整為180°C，單段式成型模具3溫度為200°C，此時單段式成型模具仍為加熱成型模具。該過程生產的拉擠製品的主要性能經測試後如下纖維質量含量為51. 2% ;彎曲強度為237MPa ；彎曲模量為11. 5GPa ；實施例3具體實施步驟與實施例I 一致，其中預熱溫度調整為170°C，單段式成型模具3溫度為200°C，此時單段式成型模具仍為加熱成型模具，牽引機頻率為4Hz，具體拉擠速度約為0. 4m/min。該過程生產的拉擠製品的主要性能經測試後如下纖維質量含量為53. 3% ;彎曲強度為238MPa ；彎曲模量為10. 4GPa ；實施例4連續玻璃纖維增強聚丙烯預浸帶進入預熱溫度為200°C的紅外預熱烘道2，然後牽引進入溫度設為160°C的單段式成型模具3，此時單段式成型模具為冷卻定型模具。整個生產過程中履帶式牽引機4的牽引頻率為2Hz，具體拉擠速度約為0. 2m/min，最終獲得拉擠製品。該過程生產的拉擠製品的主要性能經測試後如下纖維質量含量為50. I % ；彎曲強度為224MPa ；彎曲模量為10. 5GPa ；實施例5具體實施步驟與實施例4 一致，其中預熱溫度調整為200°C，單段式成型模具3溫度為140°C，此時單段式成型模具為冷卻定型模具，整個生產過程中履帶式牽引機4的牽引頻率為3Hz，具體拉擠速度約為0. 3m/min。該過程生產的拉擠製品的主要性能經測試後如下纖維質量含量為61. 2% ;彎曲強度為263MPa ；彎曲模量為15. 2GPa ;綜上所述僅為發明的較佳實施例而已，並非用來限定本發明的實施範圍。即凡依本發明申請專利範圍的內容所作的等效變化與修飾，都應為本發明的技 術範疇。
權利要求
1.熱塑性拉擠製品的生產設備，其特徵在於，依次包括預熱烘道，單一功能段成型模具和牽引機，所述單一功能段成型模具為單一加熱成型模具或單一冷卻定型模具。
2.如權利要求I所述的生產設備，其特徵在於，所述單一功能段成型模具內腔為一橫截面逐漸變小至不變的腔體，以在成型過程中提供一定成型壓力。
3.如權利要求2所述的生產設備，其特徵在於，所述腔體橫截面外周形狀根據製品所需形狀設計。
4.如權利要求3所述的生產設備，其特徵在於，所述形狀為圓形、方形或工字形。
5.一種使用如權利要求I所述生產設備進行熱塑性擠拉製品加工的方法，其特徵在於，包括以下步驟 步驟I，預浸帶通過預熱烘道預熱； 步驟2，預浸帶通過單段式成型模具進行加熱成型或冷卻定型，獲得拉擠型材； 步驟3，最終拉擠型材通過履帶式牽引機脫離模具，連續生產獲得拉擠製品。
6.如權利要求5所述的加工方法中，其特徵在於，所述預浸帶中增強纖維為玻璃纖維、玄武巖纖維或者碳纖維中的一種；所選用的基體樹脂為熱塑性樹脂。
7.如權利要求6所述的加工方法中，其特徵在於，此外，所述預浸帶中還可以添加纖維編織物與前述原料進行混合使用，以對製品的環向性能進行補強。
8.如權利要求5所述的加工方法中，其特徵在於，採用在線拉擠的方式，即通過不同浸潰工藝獲得纖維增強熱塑性預浸帶之後馬上進行拉擠成型工藝；或採用分步成型的方法，即先獲得纖維增強熱塑性預浸帶、混纖紗半成品，再進行拉擠成型工藝。
9.如權利要求5所述的加工方法，其特徵在於，所述預熱溫度在熱塑性樹脂基體熔點附近；單段式成型模具作為加熱成型模具時，加熱溫度在熱塑性樹脂基體熔點以上；作為冷卻定型模具時冷卻溫度在熱塑性樹脂基體熔點以下。
全文摘要
本發明涉及一種熱塑性拉擠製品的生產設備及其使用方法，該設備依次包括預熱烘道，單一功能段成型模具和牽引機，所述單一功能段成型模具為單一加熱成型模具或單一冷卻定型模具。本發明通過在設備中採用單段式成型模具，簡化了現有具有多段式成型模具的拉擠設備，能夠有效避免物料回流堆積的現象，提高生產效率。進一步，單段式成型模具為圓柱形的，便於生產過程中整個模具溫度分布均勻。
文檔編號B29C70/52GK102615840SQ20121010157
公開日2012年8月1日 申請日期2012年4月9日 優先權日2012年4月9日
發明者周曉東, 方立, 林群芳, 範傳傑, 郭兵兵, 黃生江 申請人:華東理工大學