连续长纤维束在线预热分散设备的制作方法

本发明属于其他合成材料制造技术领域，用于长纤维增强热塑性复合材料生产工艺，具体地说，涉及一种连续长纤维束在线预热分散设备。

背景技术：

长纤维增强热塑性复合材料（Long Fiber Reinforced Thermoplastics，简称LFT）, 是一种以热塑性树脂（如聚丙烯、尼龙、聚酯等聚合物）为基体，以长纤维（玻璃纤维、麻纤维、碳纤维和芳纶纤维）为增强材料的复合材料。它具有重量轻、强度高、抗冲击韧性强、减振性能好、耐腐蚀、可重复回收利用、绿色环保等卓越性能。由于LFT在热塑成型过程中聚合物树脂流动性好，可实现直接在线配混，具有加工工艺性能优良、成型简单方便、加工成本低、可设计性好、可优化材料性能等特点，非常有利于复杂制件的一次成型。因而自20世纪90年代以来，广泛应用于航空航天、汽车、电子电气、建筑、健身器材等领域，长纤维增强热塑性材料在线模压成型技术（Long Fiber reinforced Thermoplastics－Direct，简称LFT-D) 也得以较快发展。

为保证玻纤原丝等长纤维增强材料在生产加工过程中不起毛、不断裂并提高表面质量，满足后续加工性能的要求，通常用浸润剂（包含偶联剂、成膜剂及各种添加剂等）包覆纤维表面，并将数百根单纤维丝集成一束。在 LFT-D加工过程中 ,长纤维束要经过输送、切断、塑化、均化等加工过程 ,必须保持长纤维在树脂熔体中的分散性及合理取向，才能保证其成型材料的复合性能。

在目前采用的LFT-D技术中，玻纤等长纤维的切断、分散以及与聚合物的复合均是在螺杆挤出机内进行。由于纤维本身的流动性差，进入主机的纤维量往往不均匀，直接导致产品的纤维含量不稳定，而且如果没有经过预热处理的纤维与热的熔融聚合物直接复合，容易起泡、结团，降低复合材料的致密性和力学性能，从而影响最终的产品质量。目前一般采取的措施是增加双轴挤出机的混合动力和挤出时间来保证长纤维的均一性效果，增加了大量的电费、水费及人工费用，同时也增加了机器的维护、保养等问题，尽管如此，仍不能很好保证产品的质量。

为解决以上问题，人们一直在寻求一种较好的技术解决方案，以保证在LFT-D加工过程中，更好降低成本、提高效率、保证质量。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种连续长纤维束在线预热分散设备，解决现有LFT-D生产线中连续长纤维束没有经过预处理直接进入挤出设备，造成LFT成品质量不佳、资源能源浪费等问题。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种连续长纤维束在线预热分散设备，有机架、牵引机构、防护装置和预热分散系统；其中，所述预热分散系统包括提供纤维束行走路线的辊筒机构、设置在纤维束行走路径上的杼筘机构、驱动所述杼筘机构摆动的摆动机构、红外加热装置。

基上所述，所述辊筒机构包括若干辊筒，各辊筒沿纵向交错排列，所述辊筒可自由转动。

基上所述，所述辊筒中包含若干可移动辊筒，可移动辊筒可以前后调整位置，各排所述杼筘与各所述辊筒间隔排布。

基上所述，杼筘机构包括若干排上下平行排列的杼筘，其中1排杼筘固定安装在机架的上部，其余杼筘位于纤维束的行走路径上，杼筘机构可在摆动机构带动下横向往复运动，每排杼筘由数十片筘片组成，筘片边角光滑无锐边毛刺。

基上所述，摆动机构由曲柄连杆机构组成，所述曲柄连杆机构的输出端与杼筘机构绞接，另一端由驱动电机驱动转动，可带动杼筘机构横向往复运动。

基上所述，在辊筒后部的机架上对应每个辊筒安装有红外加热装置，加热温度在200℃内可以调整，也可以根据用户需要在辊筒内增设电加热方式对连续纤维进行预热。

基上所述，防护装置固定在机架上，围挡在预热分散系统的四周，防护装置的正面设有推拉门，可方便开合，便于检查预热分散系统工况和及时维护。

基上所述，牵引机构固定安装在机架上，有两个可实现对滚运动的辊筒，通过两个辊筒的摩擦力带动连续长纤维束在预热系分散统中单向运行输送给下游设备。

本发明相对现有技术具有突出的实质性特点和显著的进步，具体地说，本发明是LFT-D生产线中的一个辅助独立设备，用户可以根据需要自行选配。连续纤维束自上而下在预热分散系统的辊筒上回转缠绕，在牵引机构的带动下单向运行，结构布局简单，运行可靠；摆动机构可以带动预热分散系统中的杼筘机构横向往复运动，从而带动杼筘中的纤维丝横向往复摇摆，增加纤维纱束与辊筒的摩擦，促进浸润剂分散，提升分纤效果，且使分纤后的连续纤维丝与辊筒紧密接触，应力分布均匀；筘片边角光滑无锐边毛刺，可以保护连续纤维不被打毛、损伤或切断；加热方式采用位于辊筒机构后部安装在机架上的红外线加热器，也可以根据用户需要在辊筒内增设电加热方式对连续纤维加热，加热温度可根据下游加工需求在200℃以内调整；设备外部设有整体防护装置，可以节约热能外散消耗，并保证安全生产。整体防护装置的正面设有活动的推拉门，便于开合，及时检查预热分散系统工况和进行维护。

采用本发明所述的连续长纤维束在线预热分散设备，能够实现连续长纤维束良好预热和均匀分散的效果，在LFT-D后续加工中使纤维丝更好与熔融树脂混合，有效提高最终复合材料的成品质量，并有利于下游加工设备提高工效。

附图说明

图1是本发明所述的连续长纤维束在线预热分散设备打开防护装置推拉门后的正面示意图。

图2是图1中沿A-A线的截面示意图。

图3是本发明所述的连续长纤维束在线预热分散设备的工作原理示意图。

图中：1.机架，2. 牵引机构，3.防护装置，4.辊筒机构，5.杼筘机构，6.摆动机构，7.红外加热装置，8.长纤维束，9.推拉门。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步详细说明。

如图1、图2、图3所示，一种连续长纤维束在线预热分散设备，有机架1、牵引机构2、防护装置3和预热分散系统，其中预热分散系统包括辊筒机构4、杼筘机构5、摆动机构6和红外加热装置7。

连续长纤维束8及其长纤维丝依次穿过或绕过杼筘机构5、滚筒机构4和牵引机构2，牵引机构2上两个作对滚运动的辊筒通过摩擦力拉动连续长纤维束8单向运行输送给下游设备，辊筒机构4中的各辊筒在纤维丝的摩檫力作用下转动，摆动机构6带动杼筘机构5横向往复运动，从而带动各杼筘中的纤维丝横向往复摇摆，增加纤维丝与辊筒的摩擦，促进浸润剂均匀，提升分纤效果，且使分纤后的连续纤维丝与辊筒紧密接触，促进应力均匀分布。

辊筒机构4中的5个辊筒纵向交错排列，其中3个辊筒位置固定，2个辊筒位置可前后调整移动，5个辊筒均可自转，便于纤维束穿入和牵引前进；杼筘机构5包括6排上下平行排列的杼筘，其中1排杼筘安装在机架的上部，5排杼筘位于预热分散系统内；每排杼筘有50个左右的筘片；连续纤维丝按一定顺序穿过杼筘机构6排杼筘，保持各自的位置，防止缠乱；筘片边角光滑无锐边毛刺，可以保护连续纤维不被打毛或损伤。红外线加热装置7对应安装在滚筒机构4各辊筒后部的机架上，加热温度可在200℃内调整。防护装置3固定在机架上，围挡在预热分散系统的四周，可减少热能量外散消耗，并保证安全生产；防护装置正面设有推拉门9，可方便开合，便于检查预热分散系统工况和及时维护。

预热处理不仅有利于LFT-D后续工艺中连续纤维与熔融聚合物的混合，而且能够促进纤维束的分散。

最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。