一种连续纤维增强热塑性树脂预浸料的快速成型装置的制作方法

本实用新型涉及热塑性复合材料技术领域，尤其涉及一种连续纤维增强热塑性树脂预浸料的快速成型装置。

背景技术：

常规单面浸渍的方法生产的连续纤维增强热塑性预浸料时成型速度慢，普遍在 20m/min以下。当快速成型时预浸料浸渍效果差，孔隙率偏高，出现白丝缺陷的概率增大，不能稳定连续化生产。

常规浸渍方法生产的连续纤维增强热塑性预浸料片材，厚度不能太厚，当生产0.5mm 以上的厚片材时生产效率低，纤维与树脂不能充分浸渍，易出现粗条。如专利 CN201510070915所公开的方法，采用对称布局生产线的方式生产厚片材，不仅占地面积大，而且生产效率低。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于解决现有技术中浸渍设备和方法的各项缺陷，提供一种连续纤维增强热塑性树脂预浸料的快速成型装置，实现快速连续浸渍，提高连续纤维增强热塑性预浸料的生产效率，在高速生产的条件下实现纤维和树脂的充分浸渍，降低孔隙率，减少断纱频率，并且能够快速生产厚片材，节省成本，增加产量。

为实现上述目的，本实用新型的一种连续纤维增强热塑性树脂预浸料的快速成型装置，具有放卷设备、展纱设备、浸渍模头、定型设备和牵引设备，其特征在于：所述展纱设备具有加热装置；所述浸渍模头为封闭的加热浸渍模头，由上下出料模头构成，所述上下出料模头对应的具有供挤出树脂出料的用于将树脂涂覆在纤维表面的上下流道；所述上下出料模头相接处具有若干对交错排布、相互配合的浸渍波纹；所述浸渍模头与挤出机相联，挤出机把树脂挤入浸渍模头内，带有树脂的纤维在浸渍模头内经过若干对交错排布的浸渍波纹实现快速充分浸渍。

进一步地，所述浸渍波纹由上下配合的凹凸波纹曲线构成。

本实用新型连续纤维增强热塑性树脂预浸料的快速成型装置的快速成型的方法，包括以下步骤：

(1)连续纤维放纱：选择合适的连续纤维增强热塑性树脂预浸料，根据产品的宽幅、厚度和纤维含量计算出所需的纤维数量，纤维纱团通过放卷设备放卷后再过横向排布和整定，最终具有一定的幅宽；

(2)展纱：加热并施加一定张力进行展纱，把带有上浆剂的纤维分散展宽，展纱温度设置为150℃-250℃；

(3)浸渍：选择合适的树脂挤出后在浸渍模头内部与纤维浸渍，具体过程是，挤出机把树脂挤入浸渍模头内，并沿着闭合的浸渍模头上下两个流道流出，通过流道把树脂涂覆在纤维表面，对纤维进行包覆，带有树脂的纤维在浸渍模头内经过若干对交错排布的浸渍波纹实现快速充分浸渍，挤出机温度设置为170℃-300℃，模头温度范围在 200-350℃；

(4)控制浸渍速度，浸渍后的融熔态片材经过三辊定型装置冷却定型，随后收卷得成品。

进一步地，纤维浸渍的速度是20m/min-50m/min之间。

进一步地，所述预浸料的宽幅在500mm-2000mm之间，预浸料厚度范围在 0.15mm-1mm范围内，纤维质量含量范围40％-75％之间。

本实用新型的有益效果：

提供一种连续纤维增强热塑性树脂预浸料的快速成型装置，实现快速连续浸渍，提高连续纤维增强热塑性预浸料的生产效率，在高速生产的条件下实现纤维和树脂的充分浸渍，降低孔隙率，减少断纱频率，并且能够快速生产厚片材，节省成本，增加产量。采用闭合式上下出料模头，浸渍模头内相互交错的浸渍波纹实现连续纤维和树脂的浸渍，通过上下两面的稳定出料和包覆实现快速充分浸渍。相对于单面浸渍，上下出料有利于生产厚片材；模头简单，生产厚片材时占地面积小；闭合式浸渍方式受外界环境干扰小，生产稳定。

附图说明：

图1为连续纤维增强热塑性树脂预浸料的成型流程示意图。

图2为浸渍模头的剖面结构示意图。

图中：1.上流道、2.下流道、3.上浸渍模头、4.下浸渍模头、5.带有树脂纤维。

具体实施方式

以下结合实施例对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。下面对本实用新型的内容进行详细的说明。

孔隙率测试方法：

其中，ρt是理论密度，ρm是实际密度。

理论密度ρf为纤维密度，ρr为树脂密度，η是所取样品的纤维质量含量；

实际密度ρm可通过排水法测得。

本实用新型中的的一种连续纤维增强热塑性树脂预浸料的快速成型装置，具有放卷设备、展纱设备、浸渍模头、定型设备和牵引设备，其特征在于：所述展纱设备具有加热装置；所述浸渍模头为封闭的加热浸渍模头，由上下出料模头构成，所述上下出料模头对应的具有供挤出树脂出料的用于将树脂涂覆在纤维表面的上下流道；所述上下出料模头相接处具有若干对交错排布、相互配合的浸渍波纹；所述浸渍模头与挤出机相联，挤出机把树脂挤入浸渍模头内，带有树脂的纤维在浸渍模头内经过若干对交错排布的浸渍波纹实现快速充分浸渍。

所述浸渍波纹由上下配合的凹凸波纹曲线构成。

本实用新型的所有实施例均是基于上述装置进行。

实施例1：

本实用新型连续玻璃纤维增强热塑性树脂预浸料的快速成型设备的快速成型方法为：包括以下步骤：

(1)连续纤维放纱：连续纤维增强热塑性树脂预浸料的宽幅在1300mm之间，预浸料厚度0.5mm，纤维质量含量范围60％之间。根据宽幅、厚度和纤维含量计算出所需的纤维数量。纤维纱团通过放卷设备放卷后再过横向排布和整定，最终具有一定的幅宽。

(2)展纱：加热并施加一定张力进行展纱，带有上浆剂把纤维分散展宽，展纱温度设置为150℃-200℃。

(3)浸渍：选择PE树脂挤出后在浸渍模头3和4内部与纤维浸渍。具体过程是，挤出机把树脂从上流道1和下流道2挤入，树脂由玻纤带入模腔内，在闭合浸渍模头(上) 3和(下)4的波纹内对纤维进行包覆。挤出机温度设置为170℃-230℃，模头温度范围在240℃-260℃。形成带有树脂的纤维5。

(4)纤维浸渍的速度是20m/min，浸渍后的熔融态片材经过三辊定型装置冷却定型，随后收卷得成品。检验孔隙率为1.04％。

实施例2：

步骤(3)中选择PP树脂。其余操作与实施例1相同。检验孔隙率为0.98％。

实施例3：

步骤(3)中选择PA树脂，挤出机温度设置为190℃-260℃，模头温度范围在270℃ -300℃。其余操作与实施例1相同。检验孔隙率为1.21％。

实施例4：

步骤(3)中选择ABS树脂，挤出机温度设置为170℃-220℃，模头温度范围在230℃ -250℃。其余操作与实施例1相同。检验孔隙率为2.54％。

上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。