熱塑性樹脂基連續纖維複合型材及其製備方法

2023-09-22 16:13:15 1

專利名稱：熱塑性樹脂基連續纖維複合型材及其製備方法
技術領域：
本發明涉及熱塑性樹脂基連續纖維複合型材及其生產工藝。
背景技術：
由於建築耗能基本佔社會總能耗的35％～40％，而建築外牆門窗系統的能耗又佔建築能耗的50％。因此，利用全新的環保節能材料提高建築外圍結構材料的保溫節能性能，正成為人們研究的重點。節能門窗的開發近年來發展迅速，其中應用較廣的為鋁塑複合窗。
鋁塑複合窗按隔熱材料的不同可分為聚氨酯(PU)結構、聚氯乙烯(PVC)結構、聚醯胺(PA)結構三種。
通常聚醯胺尼龍加上玻璃纖維為「增強尼龍」，其導熱係數為0.3ω/mk2。目前用於鋁塑複合窗隔熱條效果良好的材料是玻璃纖維增強尼龍66樹脂，該樹脂是採用尼龍樹脂與玻璃纖維經擠出機擠出的工程塑料，具有高強度、高耐熱性、低熱脹係數和收縮率、吸水性低、尺寸穩定性好等特性，玻璃纖維強化聚醯胺66隔熱條的熱膨脹係數為3×10-5/℃。
目前國內大多採用注射方式生產玻璃纖維強化尼龍66，用於加工單個零件。而採用連續擠出生產的玻璃纖維強化尼龍66隔熱條主要依靠進口，由於使用普通玻璃纖維強化尼龍66會產生浮纖現象，造成型材表面不光潔，因此國外產品製造中對玻璃纖維原料的要求很高，需要使用直徑小於0.01毫米的超細玻璃纖維，以避免產生浮纖，但使用超細玻璃纖維使得產品的強度低於普通玻璃纖維增強料。同時國外多採用水冷定型的生產工藝，工藝條件對材料潤滑要求高，成本較高。例如西德採用直接水冷硬頂法，擠出速度極慢，只有0.1-0.2米/分鐘，而義大利採用單級水冷定型工藝，擠出速度達到1-1.5米/分鐘，但成品表面常有缺損。

發明內容
本發明的目的是提供一種熱塑性樹脂基連續纖維複合型材，該複合型材以熱塑性樹脂和普通的玻璃纖維以及少量增韌劑混煉而成，克服了現有技術存在的不足。
本發明的另一目的是公開該複合型材的生產工藝。
本發明主要採用熱塑性樹脂、普通玻璃纖維及增韌劑按一定的配比混合，經過造粒和真空熱定型工藝製成。
本發明提出的熱塑性樹脂基連續纖維複合型材的組成(重量％)如下熱塑性樹脂 70-75玻璃纖維24-27增韌劑 1-3上述複合型材的配方中，熱塑性樹脂可採用尼龍6粒子或尼龍66粒子或聚乙烯粒子或聚丙烯粒子等。玻璃纖維直徑為0.03～0.04毫米。增韌劑為尼龍1010或尼龍1012或三元乙丙膠或聚胺酯等熱塑性彈性體。
本發明採用真空熱定型工藝以取代目前普遍使用的水冷定型工藝，本發明的真空熱定型工藝特點在於擠出機採用突變螺杆，這樣可以使玻璃纖維與熱塑性樹脂充分熔合，均勻分布。出料量隨真空熱定型模具型腔橫截面大小及牽引速度而控制，擠出的熱塑性樹脂基連續纖維複合材料經過真空熱定型模進行熱定型加工。定型溫度通過流體自身溫度的降低以及真空熱定型模具的分級控溫來控制，以實現逐步降溫成型的效果。根據所需定型的具體改性材料，定型溫度應控制在由接近其熔融溫度(即膠條進入真空熱定型模時的起點溫度)逐步降至接近其凝固溫度(即膠條離開真空熱定型模時的終點溫度)。例如對於玻璃纖維增強尼龍66材料而言，其熱定型溫度應控制為由250℃逐步降至150℃。本工藝的擠出速度達到1-3米/分鐘。真空熱定型工藝所使用的真空熱定型模為定製的模具，用熱模鋼製造，中央為一定規格的長方體型腔，型腔橫截面決定了型材的橫截面大小，可採用14.8mm*4.2mm，長度可根據需要定為500-1000mm，外層設計真空抽氣室，最外層設計安裝加熱溫控系統，該溫控系統可分為3-5級調節，以實現逐步降溫控制。模具從橫截面中間上下分開，以便操作。模具的外型尺寸可根據型腔橫截面、真空抽氣室、加熱溫控系統需要而確定。


圖1為本發明複合型材的造粒加工工藝流程圖。
圖2為本發明複合型材的真空熱定型加工工藝流程圖。
有益效果1、本發明複合型材由熱塑性樹脂、普通玻璃纖維及增韌劑混煉而成，不含礦纖、石粉，避免了環境汙染。
2、本發明採用真空熱定型工藝，可採用普通玻璃纖維作為增強原料，所製造的產品無浮纖現象，表面平整光潔，且原料成本大大低於進口同類產品。
3、本發明複合型材採用普通玻璃纖維作為增強原料，產品強度高於超細玻璃纖維增強尼龍66隔熱條，熱脹係數較低，擠出速度達到1-3米/分鐘，表面無缺損，有效克服了德、意等進口隔熱條的缺陷。
具體實施例方式
一、造粒根據上述配方將熱塑性樹脂和增韌劑按比例用攪拌機充分混合，然後在雙螺杆擠出機中同直徑為0.03～0.04毫米的玻璃纖維以配方比例摻混，熔融擠出。經水冷至常溫後，用切粒機切成2-3mm的改性粒子備用，切粒速度應與擠出速度匹配。
二、真空熱定型改性粒子經烘箱預熱至100℃左右後用加熱乾燥料筒在100℃左右的溫度下進行動態乾燥，經單螺杆擠出機熔融擠出，根據產品橫截面大小，可選用直徑25-65mm擠出機，擠出機採用突變螺杆，擠出速度為1-3米/分鐘，擠出膠條通過500-1000mm長的真空熱定型模具逐漸冷卻定型，根據所需定型的具體改性材料，定型溫度控制在由接近其熔融溫度逐步降至接近其凝固溫度。定型後的膠條再通過1.2米長左右的噴淋冷卻水槽冷卻至常溫。
三、精度檢測、牽引收卷下面結合具體實施例對本發明作進一步闡述，但不限制本發明。下列實施例中所使用的材料與設備包括
遼陽石油化纖總公司生產的擠出級尼龍66粒料；上海賽璐珞廠生產的尼龍1010粒料；北京通州玻璃纖維廠生產的玻璃纖維(直徑0.03-0.04毫米)；南京智誠橡塑機械有限公司生產的zc-65型雙螺杆擠出機；上海擠出機械廠生產的sj45-25型單螺杆擠出機(採用突變螺杆)；真空熱定型模具的型腔橫截面規格為14.8mm×4.2mm，長度為600-1000mm；張家港市白熊科美機械有限公司生產的shr-100型攪拌機和sj-f03型切粒機；加熱乾燥料筒採用崑山市新眾機械鑄造有限公司生產的25kg塑料乾燥機。
實施例1稱取70kg尼龍66粒料和3kg尼龍1010粒料，經攪拌機充分混合後，在雙螺杆擠出機中同27kg直徑為0.03～0.04毫米的玻璃纖摻混，熔融擠出。經水冷至常溫後，用切粒機切成3mm的改性粒子，切粒速度應與擠出速度匹配。用烘箱將改性粒子預熱至100℃後用加熱乾燥料筒在100℃下進行動態乾燥，經單螺杆擠出機熔融擠出，根據產品截面大小，可選用直徑25-65mm擠出機，擠出機採用突變螺杆，擠出速度為1-3米/分鐘。擠出的膠條通過已預熱至250℃的600mm長的真空熱定型模逐漸冷卻至150℃進行定型。定型後的膠條再通過1.2米長左右的噴淋冷卻水槽後即可收卷。
實施例2稱取75kg尼龍66粒料和3kg尼龍1010粒料，經攪拌機充分混合後，在雙螺杆擠出機中同24kg直徑為0.03～0.04毫米的玻璃纖維摻混，熔融擠出。經水冷至常溫後，用切粒機切成2.5mm的改性粒子，切粒速度應與擠出速度匹配。用烘箱將改性粒子預熱至100℃後用加熱乾燥料筒在100℃下進行動態乾燥，經單螺杆擠出機熔融擠出，根據產品截面大小，可選用直徑25-65mm擠出機，擠出機採用突變螺杆，擠出速度為1-3米/分鐘。擠出的膠條通過已預熱至250℃的1000mm長的真空熱定型模逐漸冷卻至150℃進行定型。定型後的膠條再通過1.2米長左右的噴淋冷卻水槽後即可收卷。
權利要求
1.一種熱塑性樹脂基連續纖維複合型材，其組成(重量％)為熱塑性樹脂70-75玻璃纖維 24-27增韌劑1-3。
2.根據權利要求1所述的熱塑性樹脂基連續纖維複合型材，其中熱塑性樹脂為尼龍6粒子或尼龍66粒子或聚乙烯粒子或聚丙烯粒子。
3.根據權利要求1所述的熱塑性樹脂基連續纖維複合型材，其中玻璃纖維直徑為0.03～0.04毫米。
4.根據權利要求1所述的熱塑性樹脂基連續纖維複合型材，其中增韌劑為尼龍1010或尼龍1012或三元乙丙膠或聚胺酯等熱塑性彈性體。
5.權利要求1所述熱塑性樹脂基連續纖維複合型材的製備方法，其步驟為包括(1)造粒將熱塑性樹脂和增韌劑按配方比例用攪拌機充分混合，然後在雙螺杆擠出機中同直徑為0.03～0.04毫米的玻璃纖維以配方比例摻混，熔融擠出。經水冷至常溫後，切成2-3mm的改性粒子備用；(2)真空熱定型改性粒子經烘箱預熱至100℃左右後用加熱乾燥料筒在100℃左右的溫度下進行動態乾燥，經單螺杆擠出機熔融擠出，根據產品橫截面大小，可選用直徑25-65mm擠出機，擠出機採用突變螺杆，擠出速度為1～3米/分鐘，擠出的膠條通過500-1000mm長的真空熱定型模具逐漸冷卻定型。根據所需定型的具體改性材料，定型溫度控制在由接近其熔融溫度逐步降至接近其凝固溫度，定型後的膠條再通過1.2米長左右的噴淋冷卻水槽冷卻至常溫；(3)精度檢測、牽引收卷。
6.根據權利要求5所述的熱塑性樹脂基連續纖維複合型材的製備方法，其特徵在於採用真空熱定型工藝。
7.根據權利要求6所述的熱塑性樹脂基連續纖維複合型材的製備方法，其特徵在於擠出機採用突變螺杆。
8.根據權利要求6所述的熱塑性樹脂基連續纖維複合型材的製備方法，其特徵在於擠出膠條通過500-1000mm長的真空熱定型模具，從而通過流體自身溫度的降低以及真空熱定型模具的分級控溫來控制定型溫度，以實現逐步降溫成型的效果。
9.根據權利要求6所述的熱塑性樹脂基連續纖維複合型材的製備方法，其特徵在於真空熱定型溫度控制在由接近所需定型的改性材料的熔融溫度逐步降至接近其凝固溫度。
10.根據權利要求6所述的熱塑性樹脂基連續纖維複合型材的製備方法，其特徵在於玻璃纖維增強尼龍66型材的真空熱定型溫度，應控制為由250℃逐步降至150℃。
全文摘要
本發明涉及一種熱塑性樹脂基連續纖維複合型材，其組成(以重量計)為熱塑性樹脂70－75％、玻璃纖維24－27％、增韌劑1－3％。本發明還涉及該複合型材的製備方法，包括造粒和真空熱定型工藝。利用本發明工藝製造的複合型材具有成本較低、表面平整光潔等特點。
文檔編號B29C47/00GK1569455SQ03141530
公開日2005年1月26日 申請日期2003年7月11日 優先權日2003年7月11日
發明者張錦福, 周章龍, 毛國強 申請人:張錦福, 周章龍, 毛國強