一种热塑性复合材料型材的拉挤成型设备及其成型方法与流程

本发明涉及一种成型设备及其成型方法，尤其是涉及一种一种热塑性复合材料型材的拉挤成型设备及其成型方法，它属于热塑性复合材料生产加工技术领域。

背景技术：

拉挤成型是常用的材料成型方法，现有的热塑性复合材料成型工艺存在以下缺陷：热塑拉挤浸渍困难，浸渍效果差以及无法制作经纬向力学性能要求都较高的。

公开日为2010年12月15日，公开号为101913255A的中国专利中，公开了一种名称为“连续纤维的热塑性复合材料的拉挤成型方法及设备”的发明专利。该专利将由热塑性复合材料制成的连续纤维从纱架上引出穿过集纱板后送入去湿器，再经过去湿的连续纤维送入浸渍器中进行浸渍，控制成型模具的加热温度在 150℃-300℃得到所需的型材；使成型后的型材进入冷却槽冷却后在牵引机的牵引下进入同步自动切割机中按所需的尺寸切割、包装即可。 虽然该方法简单，设备成本低，但是在制作经纬向力学性能要求都较高产品及拉挤成型工业化问题，不能够连续化批量生产，故其还是存在上述缺陷。

公开日为2006年02月08日，公开号为1730270的中国专利中，公开了一种名称为“一种热塑性复合材料的拉挤成型方法及其成型模”的发明专利。该专利采用在线对基体纤维与增强纤维按照一定重量比进行混合，然后再经过预成型模与成型模，在成型模中加热熔融的基体纤维与增强纤维充分浸渍，最后从成型模出来的型材经冷却定型后即制得成品。但是该方法增强纤维方向单一，无法制作经纬向强度要求都较高的产品，故其还是存在上述缺陷。

公开日为1988年08月31日，公开号为88100835的中国专利中，公开了一种名称为“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”的发明专利。该专利用拉挤工艺制造连续长纤维增强热塑性聚合物型材的方法。它是将浸渍了热塑性树脂的粗纱压紧，以形成坯布，在纤维上浸渍上熔融态的热塑性树脂，然后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，形成坯布。但由于热塑性树脂粘度较大，这种方法工业生产中可操作性困难。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种采用以玻纤与化纤混纺织物为原料，热塑性复合材料的浸渍效果好，同时热塑拉挤中可制作经纬向力学性能要求都较高产品，方法简单方便，设备安全可靠，能够连续化批量生产的热塑性复合材料型材的拉挤成型设备及其成型方法。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：该热塑性复合材料型材的拉挤成型设备，其特征在于：包括依次相连的恒张力纱架、导向装置、预热烘箱、成型模和滚压冷却定型装置，成型模设置在滚压冷却定型装置的前方；设备安全可靠，能够连续化批量。

作为优选，本发明所述导向装置包括前导向装置和后导向装置，前导向装置设于预热烘箱的前端，后导向装置设于预热烘箱的后端。

作为优选，本发明所述所述成型模由预成型段和成型段组成，使得成型后的产品质量更高，满足使用要求。

作为优选，本发明所述成型设备还包括切割机，该切割机设置于滚压冷却定型装置的后方。

作为优选，本发明所述切割机采用同步自动切割机；使得切割效率更高。

本发明还提供一种热塑性复合材料型材的拉挤成型方法，采用权利要求1-5所述的热塑性复合材料型材的拉挤成型设备，其特征在于：包括以下步骤：

1）将玻纤与化纤混纺织物置于恒张力纱架上，根据产品结构将多卷混纺织物从恒张力纱架上引出，整齐叠放穿过前导向装置，多层混纺织物的重量总和控制于1000-5000克/平方米；

2）烘箱预热：将步骤一穿过前导向装置的混纺织物送入温度为130-180℃的预热烘箱，最终使混纺织物出烘箱的温度≥130℃。

3）将预热完成的混纺织物穿过后导向装置，进入成型模制得型材，成型模由预成型段和成型段组成，成型模预成型段温度控制于200℃-250℃，成型段温度控制于210℃-260℃；

4）使成型后的型材进入滚压冷却定型装置，进行冷却定型制得产品，滚压施加压力的压强为1-5MPa，滚压冷却定型装置的冷却温度为40-130℃，滚压时滚筒牵引速度为0.2-5m/min；最后通过同步切割机将产品按照所需尺寸进行裁切。

作为优选，本发明所述步骤2）中，烘箱预热温度为130℃、140℃、150℃、160℃、170℃和180℃中的一种。

作为优选，本发明所述步骤4）中，滚压施加压力的压强为1MPa、1.5MPa、2MPa、2.5MPa、3MPa、3.5MPa、4MPa、4.5MPa和5MPa中的一种。

作为优选，本发明所述步骤4）中，滚压冷却定型装置的冷却温度为40℃、50℃、60℃、70℃、80℃、90℃、100℃、110℃、120℃和130℃中的一种。

作为优选，本发明所述步骤4）中，滚筒牵引速度为0.2m/min、0.3m/min、0.4m/min、0.5m/min、0.6m/min、0.7m/min、0.8m/min、0.9m/min、1m/min、2m/min、3m/min、4m/min和5m/min中的一种。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：1、混纺纤维织物在熔融前就把基体纤维与增强纤维混合，在拉挤之前就解决了浸渍问题，优于粉末浸渍法、溶液浸渍法和熔融浸渍法，产品性能好；2、型材表现出经纬向均衡力学性能，解决了热塑拉挤中制作经纬向力学性能要求都较高产品的问题；3、本发明方法简单方便，设备安全可靠，从根本上解决了热塑性复合材料拉挤成型工业化问题，能够连续化批量生产。

附图说明

图1为本发明实施例的工艺设备结构示意图。

图2为本发明实施例成型方法的步骤3的产品结构示意图。

图3为本发明实施例成型方法的步骤3的成型模入口形状结构示意图。

图4为本发明实施例成型方法的步骤3的成型模出口形状结构示意图。

图中：导向装置D，恒张力纱架1，前导向装置2，预热烘箱3，后导向装置4，成型模5，滚压冷却定型装置6，切割机7。

具体实施方式

下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。

参见图1-图4，本实施例热塑性复合材料型材的拉挤成型设备，其特征在于：包括依次相连的恒张力纱架1、导向装置、预热烘箱3、成型模5、滚压冷却定型装置6和切割机7，成型模5设置在滚压冷却定型装置6的前方。

本实施例导向装置包括前导向装置2和后导向装置4，前导向装置2设于预热烘箱3的前端，后导向装置4设于预热烘箱3的后端；成型模5由预成型段和成型段组成。

本实施例中的切割机7设置于滚压冷却定型装置6的后方，切割机7采用同步自动切割机7。

本实施例一种热塑性复合材料型材的拉挤成型方法，包括以下步骤：

1）将玻纤与化纤混纺织物置于恒张力纱架1上，根据产品结构将多卷混纺织物从恒张力纱架1上引出，整齐叠放穿过前导向装置2，多层混纺织物的重量总和控制于1000-5000克/平方米，具体重量总和根据所制作型材结构而定；根据目前市场中混纺织物规格单一一卷混纺织物克重范围为500-1500克/平方米；根据所需混纺织物重量总和，选择混纺织物型号与卷数时，尽量保证卷数最少、型号单一。比如所需混纺织物重量总和为4500克/平方米，则选择单一一卷混纺织物重量为1500克/平方米，选用三卷。

本实施例中，所需混纺织物重量总和为1000克/平方米、1500克/平方米、2000克/平方米、2500克/平方米、3000克/平方米、3600克/平方米、4200克/平方米、4500克/平方米、5000克/平方米中的一种。

2）烘箱预热：将步骤一穿过前导向装置2的混纺织物送入温度为130-180℃的预热烘箱3，最终使混纺织物出烘箱的温度≥130℃。

本实施例中，烘箱预热温度为130℃、140℃、150℃、160℃、170℃和180℃中的一种。

3）将预热完成的混纺织物穿过后导向装置4，进入成型模5制得型材，成型模5由预成型段和成型段组成，成型模5预成型段温度控制于200℃-250℃，成型段温度控制于210℃-260℃；具体温度值根据热塑性材料特性而定；预成型段模具逐渐由平口渐变成所需产品截面形状，成型段模具结构由产品截面形状而定，从预成型段入口到成型段出口间隙逐渐减小，横截面随之缩小，成型模5入口为圆角，如图2所示产品结构，如图3-图4所示，模具将由平口逐渐变成90度直角形状；经过成型模5的压力熔融的化纤能够对增强纤维充分浸渍，得到密实的型材。

本实施例中，预成型段温度为200℃、210℃、220℃、230℃、240℃、250℃中的一种。

本实施例中，成型段温度为210℃、220℃、220℃、230℃、240℃、250℃、260℃中的一种。

4）使成型后的型材进入滚压冷却定型装置6，进行冷却定型制得产品，滚压施加压力的压强为1-5MPa，滚压冷却定型装置6的冷却温度为40-130℃，滚压时滚筒牵引速度为0.2-5m/min；最后通过同步切割机7将产品按照所需尺寸进行裁切。

本实施例中，滚压施加压力的压强为1MPa、1.5MPa、2MPa、2.5MPa、3MPa、3.5MPa、4MPa、4.5MPa和5MPa中的一种。

本实施例中，滚压冷却定型装置6的冷却温度为40℃、50℃、60℃、70℃、80℃、90℃、100℃、110℃、120℃和130℃中的一种。

本实施例，滚筒牵引速度为0.2m/min、0.3m/min、0.4m/min、0.5m/min、0.6m/min、0.7m/min、0.8m/min、0.9m/min、1m/min、2m/min、3m/min、4m/min和5m/min中的一种。

本实施例中步骤1）中的具体重量总和根据所制作型材结构而定，步骤3）中的具体温度值根据热塑性材料特性而定。

通过上述阐述，本领域的技术人员已能实施。

此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其所取名称等可以不同，本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例说明。凡依据本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效变化或者简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。