一种高玻纤含量连续纤维增强热塑性材料的制备设备的制作方法

本实用新型涉及一种设备，尤其涉及一种高玻纤含量连续纤维增强热塑性材料的制备设备，它属于热塑性材料生产设备加工领域。

背景技术：

连续纤维增强热塑性片状材料，由于其材料内部玻璃纤维处于高度取向状态，因此较其他短玻纤或长玻纤增强热塑性材料有更优异的力学性能，在交通运输及管道领域得到了大量的应用；由于该种材料优异的力学性能主要来自于内部的高度取向的玻璃纤维，因此在相同取向条件下玻璃纤维数量的多少即百分比含量的多少直接决定了连续纤维增强热塑性材料以及采用该材料制备的产品的性能高低。

现有的热塑性材料的制备设备结构复杂，生产连续性不好，效率低，且生产出的产品不能达到所需的要求。

公开日为2006年09月06日，公开号为1827671的中国专利中，公开了一种名称为“连续纤维增强复合材料、生产方法及专用设备”的发明专利。该专利将玻璃纤维由带有两个进料口的十字狭缝挤出机模头的纤维进口引入，熔融树脂由树脂进料口均匀流入模头，并在模头内将玻璃纤维进一步强制分散于树脂中，最终熔融树脂包覆的玻璃纤维由模头出口挤出，并通过冷却定型最终得到连续纤维增强热塑性片状材料的方法。该专利由于模头中的强制分散结构，因此必须需要有足够的树脂包覆玻纤表面防止玻纤在直接接触其中的强制分散结构时出现的断裂情况，因此一般玻纤含量无法超过65%，且设备的生产连续性不好，不能满足人们使用需求。

公开日为2009年07月08日，公开号为101474868的中国专利中，公开了一种名称为“连续纤维增强热塑性树脂复合材料预浸带的制备设备及其应用”的发明专利。该专利中挤出模头直接将挤出料挤出到连续纤维上，然后热辊压制复合后冷却定型形成最终产品。该专利由于熔融树脂是挤出后贴合在玻璃纤维表面，而熔融后的热塑性树脂虽然具有一定的流动性，但由于其较高的粘度而难以将高玻纤含量所需的大量玻纤包覆在其中，同时玻璃纤维也难以被树脂所浸渍，因此性能相对较低，设备结构复杂。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种高玻纤含量连续纤维增强热塑性材料的制备设备，该设备结构简单合理，安全可靠，生产连续性好，使皮层与芯材共同滚压、粘合、定型，最后收卷得到高玻纤含量连续纤维增强热塑性材料，比单纯的皮层更好的物理机械性能。

本实用新型解决上述问题所采用的技术方案是：该高玻纤含量连续纤维增强热塑性材料的制备设备依次包括纱架、卷筒、张力调节装置、烘箱、加热压辊、冷却压辊和收卷装置，所述纱架设置在张力调节装置的前侧，烘箱位于张力调节装置和加热压辊之间，收卷装置设置在冷却压辊后侧；整个设备结构简单，生产效率高。

作为优选，本实用新型所述纱架内设置有无捻玻璃纤维纱团和锭子支架，卷筒将连续纤维增强热塑性片材引出。

作为优选，本实用新型所述张力调节装置包括排丝扣和张力辊，排丝扣实现从纱架引出玻璃纤维纱，张力辊调节纤维张力并形成均匀平行排布的纯玻璃纤维层。

作为优选，本实用新型所述加热压辊包括加热导辊、复合上压辊、复合下压辊和加热张力辊，该加热导辊用于预热，复合上压辊和复合下压辊进行压制复合，加热张力辊使玻纤与树脂进一步分散于浸渍。

作为优选，本实用新型所述冷却压辊包括上冷却压辊和下冷却压辊，收卷装置用于对具有高玻纤含量的连续纤维增强热塑性材料进行收卷。

本实用新型与现有技术相比，具有以下优点和效果：设备结构简单合理，安全可靠，生产连续性好，使皮层与芯材共同滚压、粘合、定型，最后收卷得到高玻纤含量连续纤维增强热塑性材料，比单纯的皮层更好的物理机械性能。

附图说明

图 1是本实用新型实施例中制备设备的结构示意图。

图 2是本实用新型实施例中所用原材料的铺层方式结构示意图。

图中：纯玻璃纤维层1，连续纤维增强热塑性片材2，高玻纤含量的连续纤维增强热塑性材料3，纱架10，无捻玻璃纤维纱团11，锭子支架12，卷筒20，张力调节装置30，排丝扣31，张力辊32，烘箱40，加热压辊50，加热导辊51，复合上压辊52，复合下压辊53，加热张力辊54，冷却压辊60，上冷却压辊61，下冷却压辊62，收卷装置70。

具体实施方式

下面结合附图并通过实施例对本实用新型作进一步的详细说明，以下实施例是对本实用新型的解释而本实用新型并不局限于以下实施例。

实施例。

参见图1至图2，本实施例制备设备依次包括纱架10、卷筒20、张力调节装置30、烘箱40、加热压辊50、冷却压辊60和收卷装置70，纱架10设置在张力调节装置30的前侧，烘箱40位于张力调节装置30和加热压辊50之间，收卷装置70设置在冷却压辊60后侧。

本实施例中纱架10内设置有无捻玻璃纤维纱团11和锭子支架12，卷筒20将连续纤维增强热塑性片材2引出，张力调节装置30包括排丝扣31和张力辊32，排丝扣31实现从纱架10引出玻璃纤维纱，张力辊32调节纤维张力并形成均匀平行排布的纯玻璃纤维层1，加热压辊50包括加热导辊51、复合上压辊52、复合下压辊53和加热张力辊54，该加热导辊51用于预热，复合上压辊52和复合下压辊53进行压制复合，加热张力辊54使玻纤与树脂进一步分散于浸渍，冷却压辊60包括上冷却压辊61和下冷却压辊62，收卷装置70用于对具有高玻纤含量的连续纤维增强热塑性材料3进行收卷。

本实施例高玻纤含量连续纤维增强热塑性材料，包括芯层和皮层，芯层位于两皮层之间，芯层为纯玻璃纤维层1，皮层为连续纤维增强热塑性片材2，芯层和皮层采用三明治方式进行加热复合。

本实施例中的连续纤维增强热塑性片材2中的热塑性材料为PP、PE、PA、PET、PC、PPS、PBT和PVC中的任意一种。

本实施例高玻纤含量连续纤维增强热塑性材料的其制备过程如下：

（A）将玻璃纤维纱从纱架10上固定在水平转动锭子支架12上的无捻玻璃纤维纱团11中采用外退方式引出，引出后的玻璃纤维纱通过排丝扣31进入张力调节装置30中，利用张力辊32调节纤维张力并形成均匀平行排布的纯玻璃纤维层1并进入烘箱40中对其进行加热；

（B）同时连续纤维增强热塑性片材2从固定的连续纤维增强热塑性片材2的卷筒20中引出，经过张力辊32后进入烘箱40经过一定时间和一定温度的加热，使片材中的热塑性树脂熔融；

（C）将作为皮层的热塑性树脂已经熔融的连续纤维增强热塑性片材2在加热导辊51的协助下与预热后将作为芯层的玻璃纤维层1一起进入由复合上压辊52及复合下压辊53中压制复合，使玻纤纤维芯层1与连续纤维增强热塑性片材2压合，经过加热张力辊54使玻纤与树脂进一步分散于浸渍，最后经过冷却压辊60压制成具有高玻纤含量的连续纤维增强热塑性材料3并通过收卷装置70实现对其收卷。

本实施例中的连续纤维增强热塑性片材2的材料采用玻纤含量相对较低的连续纤维增强热塑性片状材料为皮层、纯玻璃纤维为芯层，通过加热使作为皮层的连续纤维增强片状材料中的热塑性塑料熔融，并使皮层与芯材共同滚压、粘合、定型，最后收卷得到高玻纤含量连续纤维增强热塑性材料。可通过调节皮层的玻纤含量、厚度以及芯材中玻纤的数量，得到比皮层玻纤含量更高的材料，从而具有比单纯的皮层更好的物理机械性能。

本实施例采用纯玻纤维层作为芯层，连续纤维增强热塑性片材2为皮层，采用三明治方式将预热后的玻璃纤维芯层与热塑性树脂已熔融的连续纤维增强热塑性片材2经过滚压的方式复合成为具有更高玻纤含量的连续纤维增强热塑性材料3，可以进一步提高最终材料的玻纤含量，并将其应用于高模量、高强度制品的生产中。采用现有技术的熔融浸渍原理得到的连续纤维增强热塑性片材2为原料，如皮层可采用的现有原理制备得到的材料，与纯玻璃纤维复合，因此可以达到熔融浸渍法无法达到的玻纤含量。

本实施例在一定温度下将经过预分散后的一定宽度的纯玻璃纤维层1夹在两层与纯玻纤层宽度一致或略宽的连续纤维增强热塑性片状材料中间，并经过滚压复合、冷却定型等过程得到一种具有一定宽度和厚度的高玻纤含量连续纤维增强热塑性片状材料；利用该高玻纤含量连续纤维增强热塑性片状材料为原料制备得到的制品由于更高的玻纤含量，因此具有比一般玻纤含量的连续纤维增强热塑性片状材料制备的制品具有更高的拉伸、弯曲模量及强度，从而可进一步拓展连续纤维增强热塑性材料的应用领域；一般玻纤含量重量分数为50-65%。

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，其零、部件的形状、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实用新型结构所作的举例说明。凡依据本实用新型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，均包括于本实用新型专利的保护范围内。本实用新型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，只要不偏离本实用新型的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本实用新型的保护范围。