一種長纖維增強熱塑性樹脂的生產裝置的製作方法
2023-06-01 22:17:01 2
專利名稱：一種長纖維增強熱塑性樹脂的生產裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種高分子材料生產技術，尤其是一種長纖維樹脂的生產裝置。
背景技術：
長纖維增強熱塑性樹脂是一種增強纖維、單向排布且其長度與樹脂粒料長度相等 的增強熱塑性樹脂。它與常規短纖維增強熱塑性樹脂相比，具有更加優異的機械性能、耐動 態疲勞性能、抗翹曲性等。因此，特別適合在某些場合下取代鑄鐵、鋁和熱固性塑料等。上世紀80年代發展起來的長纖維增強熱塑性樹脂，早期的生產裝置採用的是類 似於線纜包覆的方法，產品性能不高，應用局限性大，生產過程中容易產生飛絲，抽絲，連粒 等現象。在後期的逐漸發展過程中，人們在包覆法的工藝設備基礎上使用複合紗，即將纖維 和丙綸紗混紡在一起，形成一種「幹態浸漬」的纖維，再通過包覆機頭，將複合紗包覆切粒得 到的產品，但複合紗成本較高。逐漸的，人們將熱固性產品生產的拉擠工藝引用到長纖維增強熱塑性樹脂上，纖 維通過一定長度的狹縫模頭，在外作用力下崩塌，使樹脂熔體塗覆並浸漬到纖維當中，料條 經冷卻切粒得到長纖維增強樹脂的粒料。這便是熔體浸漬工藝，亦是目前長纖維增強技術 的主流方法，具有產品性能好，成本低等優點。但同時也存在一些問題，要保證產品中纖維 具有較高的浸漬程度，需提高張力，纖維浸漬時間，這就造成了纖維在較大張力下容易產生 較多毛羽，並可能發生斷裂，生產效率不高，生產成本較高，生產纖維含量50%以上產品存 在很大難度。相對長纖維增強PP使用的高流動性PP基料，較普通PP價格較高，而對應於 生產長纖維尼龍、聚酯等產品，因粘度更高，產品的質量和連續穩定性都需要提升。申請號為200610122459. 4的專利申請公開了的一種連續長纖維增強熱塑性樹脂 的成型方法及其成型設備。包括熔融浸漬模，熔融浸漬模包括浸漬模外體以及設在浸漬模 外體中的熱塑性樹脂熔體夾縫流道、浸漬獨立流道、連續長纖維入口通道和浸漬出口 ；熱 塑性樹脂熔體夾縫流道設在上遊端且與連續長纖維入口通道成一夾角，熱塑性樹脂熔體夾 縫流道、連續長纖維入口通道均與浸漬獨立流道連通，浸漬出口設在下遊端且與浸漬獨立 流道末端連通；浸漬獨立流道中還設有至少一組可自由旋轉的張力輥。該技術在一定程度 上提高了纖維的浸漬效果，但是，對於進一步提高纖維的浸漬程度和產品的纖維含量還存 在工藝上的困難。
實用新型內容本實用新型要解決的技術問題在於克服現有技術的不足，提供一種改進長纖維增 強熱塑性樹脂的生產裝置，生產出的樹脂質量高，並且提高生產效率，降低了生產成本。為解決上述技術問題，本實用新型採用技術方案的基本構思是一種長纖維增強熱塑性樹脂的生產裝置，包括熔體浸漬室，浸漬室內容納用於浸 漬纖維束的樹脂熔體，熔體浸漬室一個側壁上設置有纖維束入口、在熔體浸漬室的與設置 纖維束入口的側壁相對的側壁上設有纖維束出口，所述纖維束入口至少包括兩個入口，每個入口分別輸入一股纖維束，所述纖維束出口為將至少兩股被浸漬的纖維束集和為一束增 強纖維樹脂束的纖維束出口，纖維束出口數小於纖維束入口的數目，所述增強纖維樹脂束 為增強纖維樹脂成形材料。所述纖維束入口具有伸入熔體浸漬室內的凸出部。所述熔體浸漬室的側壁上設有兩個纖維束入口，兩個纖維束入口設置在側壁的不 同高度上，所述纖維束出口的設置高度為兩個纖維束入口高度的中間高度。所述至少兩個纖維束入口與所述纖維束出口設置在相同高度上。所述纖維束出口在熔體浸漬室內一側的開口大於熔體浸漬室外一側的開口，所述 纖維束出口在熔體浸漬室內一側的開口為圓形、橢圓形或扁圓形，所有纖維束入口的橫截 面積之和等於或小於所有纖維束出口在熔體浸漬室外一側的橫截面積之和。熔體浸漬室內設有多個張力輥，所述多個張力輥的兩端固定在熔體浸漬室的與設 置纖維束入口側壁相接的兩個相對的側壁上，張力輥的中間部分可以轉動，張力輥對經過 張力輥表面的纖維束具有分散崩解張力。熔體浸漬室內設有多組張力輥，進入熔體浸漬室的一股纖維束經過其中一組張力 輥，每組張力輥中的張力輥沿纖維束前進的方向依次排列，其中，一組或多組張力輥中的張 力輥的位置高度沿纖維束前進的方向逐漸下降，另一組或多組張力輥中的張力輥的位置高 度沿纖維束前進的方向逐漸上升。採用上述技術方案後，本實用新型與現有技術相比主要具有以下有益效果1、將需要浸漬的一束纖維分成若干股，降低了纖維束的線密度，低線密度的纖維 束更容易分散崩解，形成的纖維帶的層數更少，樹脂熔體更容易浸漬到纖維帶當中，提高了 浸漬程度；2、在生產過程中，分散崩解的纖維束所受張力較小，並能快速通過熔體浸漬室，提 高了浸漬效率；3、因為纖維束的分散崩解變的更加容易，浸漬後的至少2條纖維帶集合成1條長 纖維增強料條，在工藝上更加穩定，並可以使得纖維的質量含量達到70% ；本實用新型所設計的裝置在熔體浸漬工藝的基礎上，提高纖維浸漬效率，保證產 品質量和連續生產的穩定性，並擴大長纖維增強樹脂的樹脂種類選用範圍。可以生產出高 達70%纖維含量的母粒產品，通過和相應樹脂稀釋後使用，降低最終產品成本。
以下結合附圖對本實用新型的具體實施方式
作進一步詳細的描述。
圖1是本實用新型一種長纖維增強熱塑性樹脂的生產裝置的結構示意圖；圖2為本實用新型纖維引入銷的示意圖。
具體實施方式
實施例一如圖1所示，本實用新型的一種長纖維增強熱塑性樹脂的生產裝置，包括熔體浸 漬室1，熔體浸漬室內容納用於浸漬纖維的樹脂熔體2，熔體浸漬室1的一個側壁上設有兩 個纖維束入口 3，纖維束入口 3具有伸入熔體浸漬室內的凸出部8，纖維束入口 3中間具有圓孔或橢圓孔或其他形狀的通孔，纖維束從圓孔或橢圓孔中通過，在熔體浸漬室1的與設 置纖維束入口的側壁相對的側壁上設有一個纖維束出口 5，纖維束出口 5為喇叭口形狀， 中間具有一個通孔，纖維束出口 5在熔體浸漬室內一側的開口大於熔體浸漬室外一側的開 口，纖維束出口 5在熔體浸漬室內一側的開口為圓形、橢圓形或扁圓形。兩個纖維束入口 3 的通孔的橫截面積相加等於、小於或大約等於纖維束出口 5在熔體浸漬室外一側的開口的 橫截面積。兩個纖維束入口 3沿側壁垂直方向設置，設置在側壁的不同高度上，一個纖維束 入口在側壁的上部，另一個在側壁的下部，纖維束出口 5在相對側壁的設置高度為兩個纖 維束入口高度的中間高度。生產時，將需要浸漬的一束纖維，例如是2400tex(克/千米)的纖維，分成兩股， 每一股纖維的質量可以為1200tex (克/千米)。每一股纖維分別從兩個纖維束入口中的一 個進入熔體浸漬室中。進入熔體浸漬室中的纖維束在樹脂熔體中浸漬，由於本實用新型將 以前進行浸漬的纖維束6分成兩股，提高了纖維束的鬆散程度，增大了浸漬面積，使纖維束 6在樹脂熔體中浸漬的更充分。浸漬後的兩股纖維束6從一個纖維束出口中伸出合成一束 增強纖維樹脂束，兩股纖維束經過喇叭口形狀的纖維束出口，可以增強浸漬效果，並且有利 於兩股纖維束合成為一束增強纖維樹脂束。纖維束的前進速度可以為20-35米/分鐘。每 一股纖維束的粗細程度等於或小於一束增強纖維樹脂束的1/2。可以在纖維束入口處設置纖維束引入銷7，纖維束引入銷7中間具有通孔，纖維束 6從通孔中穿過，進入熔體浸漬室，纖維束引入銷7的長度大於熔體浸漬室側壁的厚度，使 得在生產時，熔體浸漬室內的樹脂熔體不會從纖維束引入銷的通孔溢出熔體浸漬室。在熔體浸漬室的側壁上可以設置三個或更多的纖維束入口，允許將一束纖維分成 三股或更多股纖維束，分別進入熔體浸漬室，浸漬後經過纖維束出口合為一束增強纖維樹 脂束。如果在熔體浸漬室側壁上設置了三個纖維束入口，那麼三個纖維束入口 3的通孔的 橫截面積相加大約等於纖維束出口 5在熔體浸漬室外一側的開口的橫截面積。還可以在熔體浸漬室上設置如上所述的多組纖維束入口和纖維束出口，能夠同時 進行多個纖維的分股浸漬然後合股操作，纖維束出口數小於纖維束入口的數目，合股後的 增強纖維樹脂束為增強纖維樹脂成形材料。實施例二在實施例一的基礎上，熔體浸漬室1內設有多個張力輥4，進入熔體浸漬室1內的 每一股纖維束6分別經過多個張力輥4的表面，張力輥4對纖維束產生張力，每一股纖維束 6在通過每一組張力輥時，依據張力大小的程度分散崩解，使纖維束展開，變的分散，形成纖 維帶，將需要浸漬的一束纖維分成若干股，降低了纖維束的線密度，低線密度的纖維束更容 易分散崩解，形成的纖維帶的層數更少，樹脂熔體更容易浸漬到纖維帶當中，提高了浸漬程 度。張力輥的表面可以為曲面。張力輥的表面可以具有環繞張力輥表面的多個凹槽，凹槽 與張力輥的中心軸線是垂直的，多個凹槽可以是相互平行的。纖維束6經過張力輥4的表 面，在張力輥4的表面能夠形成熔體壓力區，纖維束6通過熔體壓力區時能夠得到更充分的 浸漬。優選地，熔體浸漬室內設有多組張力輥，進入熔體浸漬室的一股纖維束經過其中 一組張力輥，每組張力輥中的張力輥沿纖維束前進的方向依次排列，如圖1所示，其中，一組或多組張力輥中的張力輥的位置高度沿纖維束前進的方向逐漸下降，另一組或多組張力 輥中的張力輥的位置高度沿纖維束前進的方向逐漸上升。本實用新型的張力輥的個數和設置方式可以有多種選擇，並不受本實施例的限 制。熔體浸漬室內還可以設有加熱裝置，並且連接溫度控制系統對加熱溫度進行調 節。實施例三熔體浸漬室1的一個側壁上設有兩個纖維束入口 3，在熔體浸漬室1的與設置纖維 束入口的側壁相對的側壁上設有一個纖維束出口 5，兩個纖維束入口 3設置在側壁的相同 高度上，一個纖維束入口在側壁的左側部位，另一個在側壁的右側部位，纖維束出口 5設置 在相對側壁的相同高度上，水平方向上的位置設在兩個纖維束入口連線的垂直平分線上。 兩個纖維束入口 3的通孔的橫截面積相加小於或大約等於纖維束出口 5在熔體浸漬室外一 側的開口的橫截面積。熔體浸漬室1內可以設有多個張力輥4，進入熔體浸漬室1內的每一股纖維束6分 別經過多個張力輥4的表面，張力輥4對纖維束6產生張力，使纖維束6展開，變的分散，使 纖維束6在樹脂熔體中的浸漬程度更高。在熔體浸漬室的側壁上可以設置三個或更多的纖維束入口，允許將一束纖維分成 三股或更多股纖維束，分別進入熔體浸漬室，浸漬後經過纖維束出口合為一束增強纖維樹 脂束。還可以在熔體浸漬室上設置如上所述的多組纖維束入口和纖維束出口，能夠同時 進行多個纖維的分股浸漬然後合股操作。熔體浸漬室可以通過熔體分流板連接於擠出機機頭。生產樹脂母粒的其他輔助設 備還可以有紗架、預熱紗架、冷卻器、吹乾機、牽引機、切粒機等。得到的增強纖維樹脂束經 過冷卻後，切割成粒子長度在6-12mm的注塑粒料，也可切割成長度在15_30mm的料條用於 模壓。高纖維含量的長纖維母粒可按比例同相應基材樹脂摻混稀釋，可直接用於注塑，並且 可以根據工藝要求來選用不同流動性的基材樹脂調解流動性，產品性能等同於直接拉擠出 的長纖維粒料性能，提高了生產效率，加工成本是原有直接拉擠工藝的30-50%。整個生產 過程中，纖維束所受張力較小，並能快速通過，提高了浸漬效率和產品質量。並且這種低張 力下的浸漬方法解決了高粘度樹脂難以浸漬的困難，可以將樹脂範圍應用到PA66、PA6、PC、 PBT、ABS、PPS等工程塑料，同時纖維可以涉及到碳纖維、芳綸纖維、金屬纖維等領域。
權利要求一種長纖維增強熱塑性樹脂的生產裝置，包括熔體浸漬室，浸漬室內容納用於浸漬纖維束的樹脂熔體，熔體浸漬室一個側壁上設置有纖維束入口、在熔體浸漬室的與設置纖維束入口的側壁相對的側壁上設有纖維束出口，其特徵在於所述纖維束入口至少包括兩個入口，每個入口分別輸入一股纖維束，所述纖維束出口為將至少兩股被浸漬的纖維束集和為一束增強纖維樹脂束的纖維束出口，纖維束出口數小於纖維束入口的數目，所述增強纖維樹脂束為增強纖維樹脂成形材料。
2.根據權利要求1所述的一種長纖維增強熱塑性樹脂的生產裝置，其特徵在於所述 纖維束入口具有伸入熔體浸漬室內的凸出部。
3.根據權利要求1所述的一種長纖維增強熱塑性樹脂的生產裝置，其特徵在於所述 熔體浸漬室的側壁上設有兩個纖維束入口，兩個纖維束入口設置在側壁的不同高度上，所 述纖維束出口的設置高度為兩個纖維束入口高度的中間高度。
4.根據權利要求1所述的一種長纖維增強熱塑性樹脂的生產裝置，其特徵在於所述 至少兩個纖維束入口與所述纖維束出口設置在相同高度上。
5.根據權利要求1所述的一種長纖維增強熱塑性樹脂的生產裝置，其特徵在於所述 纖維束出口在熔體浸漬室內一側的開口大於熔體浸漬室外一側的開口，所述纖維束出口在 熔體浸漬室內一側的開口為圓形、橢圓形或扁圓形，所有纖維束入口的橫截面積之和等於 或小於所有纖維束出口在熔體浸漬室外一側的橫截面積之和。
6.根據權利要求1-5中任一項所述的一種長纖維增強熱塑性樹脂的生產裝置，其特徵 在於熔體浸漬室內設有多個張力輥，所述多個張力輥的兩端固定在熔體浸漬室的與設置 纖維束入口側壁相接的兩個相對的側壁上，張力輥的中間部分可以轉動，張力輥對經過張 力輥表面的纖維束具有分散崩解張力。
7.根據權利要求6所述的一種長纖維增強熱塑性樹脂的生產裝置，其特徵在於熔體 浸漬室內設有多組張力輥，進入熔體浸漬室的一股纖維束經過其中一組張力輥，每組張力 輥中的張力輥沿纖維束前進的方向依次排列，其中，一組或多組張力輥中的張力輥的位置 高度沿纖維束前進的方向逐漸下降，另一組或多組張力輥中的張力輥的位置高度沿纖維束 前進的方向逐漸上升。
專利摘要本實用新型公開了一種長纖維增強熱塑性樹脂的生產裝置，包括熔體浸漬室，浸漬室內容納用於浸漬纖維束的樹脂熔體，熔體浸漬室一個側壁上設置有纖維束入口、在熔體浸漬室的與設置纖維束入口的側壁相對的側壁上設有纖維束出口，纖維束出口數小於纖維束入口的數目。生產時，將需要浸漬的一束纖維束分成至少兩股，每一股纖維束從所述至少兩個纖維束入口中的一個進入熔體浸漬室中，進入熔體浸漬室中的每一股纖維束在樹脂熔體中浸漬，每一股纖維束分別從多個張力輥的表面經過，從一個纖維束出口伸出合成一束增強纖維樹脂束。
文檔編號B29C70/50GK201645833SQ201020108140
公開日2010年11月24日 申請日期2010年2月4日 優先權日2010年2月4日
發明者何順倫, 雷少春 申請人:合肥會通新材料有限公司