一种用于复合材料的防堵塞拉挤模具及复合材料和生产方法与流程

本发明涉及复合材料拉挤成型技术领域，具体涉及一种用于复合材料的防堵塞拉挤模具。

背景技术：

复合材料是两种及以上的材料混合形成的具有明显分相特征的材料，其形态和性能不同于其中任何一种单独的材料，其主要组分为基体材料和增强材料，其中纤维是最常用的增强材料。通常复合材料指的是处于成型后的最终形态的材料，而基体材料与增强材料混合后处于最终成型前的形态的材料被称为复合材料前体。

树脂连续注射法浸渍纤维是一种有效的复合材料成型工艺，它将树脂按照实际需求量连续不断地注入专门设计的注胶盒的型腔中，使通过所述注胶盒型腔的纤维迅速被浸透后进入连接在注胶盒后段的模具型腔中固化或者定型，在不少设计中，注胶盒被设计成模具入口的一部分发挥着同样的功能。树脂连续注射法在复合材料拉挤成型中得到迅速使用，但是在生产中容易发生各种原因造成的纤维材料断裂导致牵引阻力增大，使得复合材料前体堆积导致堵塞造成停机，现有技术存在改进之处。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明提出了一种用于复合材料的防堵塞拉挤模具，通过分体式设置的注胶盒和成型模具，通过驱动件使注胶盒在导向轨上滑动，实现注胶盒和成型模的快速分离，便于工作人员处理注胶盒内纤维堵塞的问题，减少停机维修的时间和工作量。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种用于复合材料的防堵塞拉挤模具，包括有注胶盒1和成型模2，所述注胶盒1与所述成型模2分体设置，所述成型模2设有模具入口211和模具出口；所述注胶盒1具有用于液态基体材料进入的注胶通道12和用于纤维材料通过的浸渗通道11，所述纤维通道11 设有进料口111和出料口112，所述出料口112与所述模具入口211对应设置，所述用于复合材料的防堵塞拉挤模具还设置有用于所述注胶盒1与所述成型模2相对定位、固定和分离的模架系统5，所述模架系统5上设置有驱动件7，所述驱动件7带动所述注胶盒1运动，从而实现注胶盒1与所述成型模2相对定位、固定和分离。分体式设置的注胶盒和成型模具便于工作人员处理注胶盒内纤维堵塞的问题，减少停机维修的时间和工作量。当纤维材料堵塞注胶盒时，操作者先将锁紧件打开，然后通过控制驱动件使注胶盒滑动，使注胶盒与成型模分离，便于操作者清理注胶盒内，注胶盒和成型模入口之间，以及注胶盒出口和成型模入口处的纤维材料和液态基体材料，完成清理后操作者控制驱动件使注胶盒与成型模再次对接并通过锁定件将两者固定，继续复合材料的拉挤成型，分体式设置的注胶盒和成型模具便于工作人员处理注胶盒内纤维堵塞的问题，减少停机维修的时间和工作量。

进一步的，所述模架系统5包括有沿所述注胶盒1长度方向延伸的导向轨51，所述注胶盒1滑动设置在所述导向轨51上。

进一步的，所述注胶盒1上设置有滑动座6，所述滑动座6滑动设置在所述导向轨51上。

进一步的，所述成型模2和所述注胶盒1之间设置有若干个定位柱24以及与所述定位柱24一一对应的定位孔15。

进一步的，所述模架系统5还包括有固定设置在所述导向轨51上的支撑架8，所述驱动件7设置在所述支撑架8上并与所述注胶盒2连接。

进一步的，一个或多个所述驱动件7-分布在所述注胶盒1的周侧。

进一步的，所述支撑架8朝所述成型模2的一侧延伸有支撑杆81，所述支撑杆81的端部于所述驱动件7铰接。

进一步的，所述注胶盒远离所述成型模的一侧设置有预成型板，所述预成型板上密布有用于纤维材料穿设的第一纤维定位孔，所述第一纤维定位孔呈孔状或条缝状。

进一步的，所述预成型板与所述注胶盒之间设置有纤维分布板，所述纤维分布板上密布用用于纤维材料穿设的第二纤维定位孔，所述纤维分布板固定设置在所述注胶盒上，所述第二纤维定位孔呈孔状或条缝状。

进一步的，所述进料口111横截面面积大于出料口112的横截面面积。

进一步的，所述注胶盒1与成型模具2之间还设置有锁定件4，所述锁定件4包括有分别设置在所述注胶盒1和成型模具2上的快速夹具41与快速夹具41对应的锁扣42。

进一步的，还包括有贯穿所述注胶盒1以及成型模2的芯模3。

进一步的，所述出料口112的周侧设置有第一环形密封槽13，所述第一环形密封槽13 内嵌设有第一环形密封圈14，所述出料口112位于所述第一环形密封圈14的中心；或，所述模具入口211的周侧设置有第二环形密封槽22，所述第二环形密封槽22内嵌设有第二环形密封圈23，所述第模具入口211位于所述第二环形密封圈23的中心。

本发明还提供一种用于复合材料的拉挤生产设备，包括上述任一所述的用于复合材料的防堵塞拉挤模具，以及牵引装置，所述牵引装置设置于模具出口一侧，用于将固化或者定型后的复合材料牵引出成型模2。

本发明还提供一种复合材料的拉挤成型方法，所述复合材料采用上述任一所述的拉挤模具，或上述用于复合材料的拉挤生产设备制造，具体包括以下步骤：

a)将纤维材料穿过预成型板上的第一纤维定位孔91，进行纤维及其织物的预成型；

b)将液态基体材料通过注胶流道12注入注胶盒1浸透纤维成为未固化或者定型的复合材料前体；

c)复合材料前体在所述的成型模2中固化或者定型形成复合材料；

d)将固化或者定型后的复合材料牵引出成型模2。

进一步的，所述拉挤成型方法还包括以下步骤：

在a步骤和b步骤之间，还包括将预成型后的纤维材料自第二筛孔101穿过的步骤，然后再进入注胶盒1内并穿过成型模2。

进一步的，还包括有：

e)打开设置在注胶盒1或者成型模2上的锁定件4使注胶盒1和成型模2分开；启动驱动件7使注胶盒1与成型模2分开；

f)牵引纤维通过注胶盒1并通过成型模2，依靠纤维材料与浸渗通道11的摩擦力带动注胶盒1与成型模2合拢，锁紧设置在注胶盒1或者成型模2上的锁定件4使注胶盒1和成型模2锁紧。

本发明还提供一种复合材料，采用上述任一所述拉挤成型方法生产；包括有纤维材料和液态基体材料复合形成的复合材料。

进一步的，所述纤维材料包括无机纤维、有机聚合物纤维、金属纤维、天然纤维中的一种或多种，所述液态基体材料包括聚合物、无机材料和金属材料。

进一步的，所述液态基体材料还含有润滑剂或内脱模剂。

进一步的，所述液态基体在复合材料中的重量比为15％～35％。

本发明还提供上述任一一种复合材料的应用，所述复合材料应用于：门窗幕墙框型材、电缆桥架、梯框、电线杆、横担、绝缘棒、地板、格栅型材。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为防堵塞拉挤模具的整体结构示意图，主要用于体现注胶盒与成型模分离时的状态；

图2为防堵塞拉挤模具的内部结构示意图；

图3为防堵塞拉挤模具的整体结构示意图，主要用于体现注胶盒与成型模闭合时的状态；

图4为注胶盒的整体结构示意图；

图5为A处的局部放大图；

图6为一种复合材料的拉挤成型方法。

图中：1、注胶盒；11、浸渗通道；111、进料口；112、出料口；12、注胶口；13、第一环形密封槽；14、第一环形密封圈；15、定位孔；2、成型模；21、成型通道；211、模具入口；212、第二出料口；22、第二环形密封槽；23、第二环形密封圈；24、定位住；3、芯模；4、锁定件；41、快速夹具；42、锁扣；5、模架系统；51、导向轨；52、导轨座；6、滑动座；7、驱动件；8、支撑架；81、支撑杆；82、铰接轴；9、预成型板；91、第一纤维定位孔；10、纤维分布板；101、第二纤维定位孔。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。

为了达到发明目的，在一些实施例中，如图1到图3所示，一种用于复合材料的防堵塞拉挤模具，包括有注胶盒1和成型模2，所述注胶盒1与所述成型模2分体设置，所述成型模2设有模具入口211和模具出口；所述注胶盒1具有用于液态基体材料进入的注胶通道12和用于纤维材料通过的浸渗通道11，所述纤维通道11设有进料口111和出料口112，所述出料口112与所述模具入口211对应设置，所述用于复合材料的防堵塞拉挤模具还设置有用于所述注胶盒1与所述成型模2相对定位、固定和分离的模架系统5，所述模架系统 5上设置有驱动件7，所述驱动件7带动所述注胶盒1运动，从而实现注胶盒1与所述成型模2相对定位、固定和分离。分体式设置的注胶盒和成型模具便于工作人员处理注胶盒内纤维堵塞的问题，减少停机维修的时间和工作量。当纤维材料堵塞注胶盒时，操作者先将锁紧件打开，然后通过控制驱动件使注胶盒滑动，使注胶盒与成型模分离，便于操作者清理注胶盒内，注胶盒和成型模入口之间，以及注胶盒出口和成型模入口处的纤维材料和液态基体材料，完成清理后操作者控制驱动件使注胶盒与成型模再次对接并通过锁定件将两者固定，继续复合材料的拉挤成型，分体式设置的注胶盒和成型模具便于工作人员处理注胶盒内纤维堵塞的问题，减少停机维修的时间和工作量。

在一些实施例中，所述模架系统5包括有沿所述注胶盒1长度方向延伸的导向轨51，所述注胶盒1滑动设置在所述导向轨51上。以增加注胶盒1与成型模2之间对接的精准度，也利于实现自动控制，提高可靠性。

在一些实施例中，所述注胶盒1上设置有滑动座6，所述滑动座6滑动设置在所述导向轨51上。注胶盒1通过滑动座6与导向轨51连接，这样便于设备的生产、安装和维修更换工作。

在一些实施例中，如图2-图4所示，所述成型模2和所述注胶盒1之间设置有若干个定位柱24以及与所述定位柱24一一对应的定位孔15。进一步提升注胶盒1与成型模2之间对接的精度和稳定性，提升对接效率。

在一些实施例中，所述模架系统5还包括有固定设置在所述导向轨51上的支撑架8，所述驱动件7设置在所述支撑架8上并与所述注胶盒2连接。

在一些实施例中，一个、两个或多个所述驱动件7分布在所述注胶盒1的周侧。

在一些实施例中，所述支撑架8朝所述成型模2的一侧延伸有支撑杆81，所述支撑杆 81的端部于所述驱动件7铰接。

在一些实施例中，所述注胶盒远离所述成型模的一侧设置有预成型板，所述预成型板上密布有用于纤维材料穿设的第一纤维定位孔，所述第一纤维定位孔呈孔状或条缝状。不同孔形与不同的纤维材料相适应，例如线状纤维材料用圆形或椭圆形适宜，纤维织物用条形适宜。

在一些实施例中，所述预成型板与所述注胶盒之间设置有纤维分布板，所述纤维分布板上密布用用于纤维材料穿设的第二纤维定位孔，所述纤维分布板固定设置在所述注胶盒上，所述第二纤维定位孔呈孔状或条缝状。

在一些实施例中，所述进料口111横截面面积大于出料口112的横截面面积。并且浸渗通道11的横切面也可以是是由进料口111一侧向出料口112一侧逐渐减小，利于增加浸渗通道11内部液态基体材料的内部压力，提高对纤维材料的浸渗效果。

在一些实施例中，所述注胶盒1与成型模具2之间还设置有锁定件4，所述锁定件4包括有分别设置在所述注胶盒1和成型模具2上的快速夹具41与快速夹具41对应的锁扣42。

在一些实施例中，还包括有贯穿所述注胶盒1以及成型模2的芯模3。

在一些实施例中，所述出料口112的周侧设置有第一环形密封槽13，所述第一环形密封槽13内嵌设有第一环形密封圈14，所述出料口112位于所述第一环形密封圈14的中心；或，所述模具入口211的周侧设置有第二环形密封槽22，所述第二环形密封槽22内嵌设有第二环形密封圈23，所述第模具入口211位于所述第二环形密封圈23的中心。

本发明还提供一种用于复合材料的拉挤生产设备，包括上述任一所述的用于复合材料的防堵塞拉挤模具，以及牵引装置，所述牵引装置设置于模具出口一侧，用于将固化或者定型后的复合材料牵引出成型模2。

本发明还提供一种复合材料的拉挤成型方法，所述复合材料采用上述任一所述的拉挤模具，或上述用于复合材料的拉挤生产设备制造，具体包括以下步骤：

a)将纤维材料穿过预成型板上的第一纤维定位孔91，进行纤维及其织物的预成型；

b)将液态基体材料通过注胶流道12注入注胶盒1浸透纤维成为未固化或者定型的复合材料前体；

c)复合材料前体在所述的成型模2中固化或者定型形成复合材料；

d)将固化或者定型后的复合材料牵引出成型模2。

进一步的，所述拉挤成型方法还包括以下步骤：

在a步骤和b步骤之间，还包括将预成型后的纤维材料自第二筛孔101穿过的步骤，然后再进入注胶盒1内并穿过成型模2。

进一步的，还包括有：

e)打开设置在注胶盒1或者成型模2上的锁定件4使注胶盒1和成型模2分开；启动驱动件7使注胶盒1与成型模2分开；

f)牵引纤维通过注胶盒1并通过成型模2，依靠纤维材料与浸渗通道11的摩擦力带动注胶盒1与成型模2合拢，锁紧设置在注胶盒1或者成型模2上的锁定件4使注胶盒1和成型模2锁紧。这里驱动件7只需要提供使注胶盒1与成型模2分离的功能，可以进一步简化设备的复杂度，降低成本。

本发明还提供一种复合材料，采用上述任一所述拉挤成型方法生产；包括有纤维材料和液态基体材料复合形成的复合材料。

进一步的，所述纤维材料包括无机纤维、有机聚合物纤维、金属纤维、天然纤维中的一种或多种，所述液态基体材料包括聚合物、无机材料和金属材料。

进一步的，所述液态基体材料还含有润滑剂或内脱模剂。

进一步的，所述液态基体在复合材料中的重量比为15％～35％。

本发明还提供上述任一一种复合材料的应用，所述复合材料应用于：门窗幕墙框型材、电缆桥架、梯框、电线杆、横担、绝缘棒、地板、格栅型材。

如图1到图5所示，一种用于复合材料的防堵塞拉挤模具，包括有注胶盒1、成型模2 以及贯穿注胶盒1和成型模2的芯模3，注胶盒1与成型模2分体设置，正常生产时注胶盒 1与成型模2闭合在一起，当发生纤维堵塞后，操作者将注胶盒1打开进行堵塞纤维的清理；注胶盒1与成型模2之间设置有用于固定的锁定件4，当成型模2与注胶盒1闭合后通过锁定件4固定两者；成型模2上设置有模架系统5，模架系统5包括有固定设置在成型模2上的导轨座52，导轨座52上沿芯模3长度方向延伸的导向轨51，注胶盒1上固定设置有滑动座6，滑动座6滑动设置在导向轨51上，注胶盒1还连接有用于滑动座6在导向轨51上滑动的驱动件7，当纤维材料堵塞注胶盒1时，操作者先将锁紧件打开，然后通过控制驱动件7使注胶盒1在导向轨51上滑动，使注胶盒1与成型模2分离，便于操作者清理注胶盒 1内的复合材料前体，完成清理后操作者开动牵引装置牵引纤维材料，通过注胶盒内的纤维材料的带动使注胶盒1与成型模2再次对接。通过锁定件4将两者固定，继续复合材料的拉挤成型，分体式设置的注胶盒1和成型模2具便于工作人员处理注胶盒1内纤维堵塞的问题，减少停机维修的时间和工作量。

如图1和图2所示，注胶盒1具有用于芯模3穿设的浸渗通道11以及注胶孔，纤维材料贴合上述芯模3和浸渗通道11的内壁进入浸渗通道11内，液态基体材料通过注胶孔进入浸渗通道11内并浸渗纤维材料形成复合材料前体，浸渗通道11包括有纤维材料进入的进料口111以及与成型模2对接的出料口112，成型模2具有用于复合材料定型的成型通道 21，成型通道21包括有与上述出料口112对应的模具入口211以及第二出料口212，出料口112的周侧设置有第一环形密封槽13，结合图4所示，第一环形密封槽13内嵌设有第一环形密封圈14，所述出料口112位于所述第一环形密封圈14的中心；模具入口211的周侧设置有第二环形密封槽22，第二环形密封槽22内嵌设有第二环形密封圈23，模具入口211 位于第二环形密封圈23的中心；进一步的，为了提高注胶盒1与成型模2之间的密封性，第一环形密封槽13与所述第二环形密封槽22对应设置，当所述注胶盒1与所述成型模2 对接时，所述第一环形密封圈14与所述第二环形密封圈23抵接。

浸渗通道11包括有与出料口112相对设置的进料口111，浸渗通道11呈自进料口111 大于等于出料口112，优选地，浸渗通道11包含有自进料口111至出料口112呈线性缩小或者相等的部分，这样可以液态基体材料的内压增高，提高浸渗纤维材料的质量和速度。

结合图5所示，锁定件4包括有设置在注胶盒1上的快速夹具41以及设置在成型模2 上与快速夹具41对应的锁扣42，这样可以加快解除注胶盒1和成型模2锁定的速度。

为了将纤维材料按照设计进行空间位置的分布，注胶盒1远离成型模2的一侧设置有预成型板9，预成型板9上均匀密布有纤维定位孔91，预成型板9与注胶盒1固定连接，通过纤维定位孔91限定了纤维材料的空间分布。优选地，纱束状的纤维材料用孔状的第一定位孔来进行空间分布，平面状的纤维织物用条缝状额第二定位孔来定位成设计的弯折形状和空间位置。

为了便于操作者恢复成型模2与注胶盒1的连接位置，成型模2上设置有朝向注胶盒1 一侧延伸的定位柱，定位柱设置于成型模2的入口处或者注胶盒的出口处，相对应地，注胶盒1或者成型模2上开设有与定位柱一一对应的定位孔15；导向轨51上还设置有支撑架 8，驱动件7为设置在支撑架8上的驱动装置，驱动装置可以是气缸，或者电缸或者液压油缸或者滚珠丝杠，驱动装置设置有两个，两个驱动装置相对设置在注胶盒1的两侧，某些情况下，也可以是一个或者两个以上；支撑架8上朝成型模2一侧延伸有支撑杆81，支撑杆81的端部与驱动装置连接，连接方式可以是铰接后者其他方式，分布于成型模2入口的定位柱与注胶盒1出口的定位孔15配合使用保证注胶盒1与成型模2两者之间对接时的位置度；同时定位柱具有导向作用，便于操作者在打开注胶盒1后再次将注胶盒1和成型模2 锁紧，保证操作者调整注胶盒1与成型模2之间位置度的精确度，支撑杆81固定气缸的一端，与气缸铰接使气缸在注胶盒1在需要与成型模分离式能够拉开注胶盒1。

具体实施过程：

当拉挤生产发生纤维堵塞后，停止注胶，放松锁定件4，启动气缸拉动注胶盒1使其与成型模2之间分离，向注胶盒1中注入模具清洁剂，让成型模2和注胶盒1之间的纤维暴露在两者之间的间隙中，可以如传统的胶槽式浸胶拉挤工艺采用的方法一样地清理纤维材料和液态基体材料，从而保证它们不至于堵塞注胶盒1和成型模2。清理完毕后，开动牵引装置，纤维材料被牵引向前，也带动着注胶盒1和预成型板9一起沿着导向轨51滑动直至注胶盒1与与成型模2合拢，合拢后，锁死锁定件4，则继续进行拉挤生产。

如图6所示，一种复合材料的拉挤成型方法，所述复合材料采用上述拉挤模具制造，具体包括以下步骤：

a)将纱束状的纤维材料穿过预成型板上的第一纤维定位孔，进行纤维及其织物的预成型；

b)将织物状的纤维材料自第二纤维定位孔进入注胶盒内并穿过成型模；

c)将液态基体通过注胶流道注入注胶盒浸透纤维成为未固化或者定型的复合材料前体

d)复合材料前体在所述的成型模中固化或者定型形成复合。

e)将固化或者定型后的复合材料牵引出成型模。

这样可以制造既含有纤维织物有含有纤维纱的复合材料

进一步的，还包括有：

f)打开设置在注胶盒或者成型模上的快速锁具使注胶盒和成型模分开；启动驱动件使注胶盒沿着导轨滑动，使注胶盒与成型模分开；

g)牵引纤维通过注胶盒通过成型模，带动注胶盒与成型模合拢，锁紧设置在注胶盒或者成型模上的快速锁具使注胶盒和成型模锁紧。

这样可以实现方便快捷地处理模口堵塞，迅速恢复生产，减少停机时间和浪费。

一种采用上述拉挤成型方法生产的复合材料，包括有纤维材料和液态基体材料复合形成的复合材料。

进一步的：所述纤维材料包括无机纤维、有机聚合物纤维、金属纤维、天然纤维中的一种或多种。

进一步的：所述的无机纤维包括玻璃纤维、玄武岩纤维、碳纤维；所述有机聚合物纤维包括聚酯纤维、Kevlar纤维、超高分子量聚乙烯纤维、聚酰胺纤维、聚乙烯醇纤维、聚氯乙烯纤维、聚丙烯氰纤维；所述金属纤维包括钢纤维、铝纤维、铜纤维；所述天然纤维包括亚麻纤维、苎麻纤维、剑麻纤维、黄麻纤维、竹纤维、棉纤维。

进一步的：所述液态基体包括有机聚合物树脂、无机胶凝材料、金属材料中的一种或多种。

进一步的：所述无机胶凝材料包括水泥、菱苦土、石膏中的一种或多种；所述金属材料包括铝及其合金、镁及其合金中的一种或多种；所述有机聚合物树脂包括热固性树脂、热塑性树脂中的一种或多种；所述热固性树脂包括聚氨酯树脂、环氧树脂、酚醛树脂、不饱和聚酯树脂、乙烯基树脂、氰酸酯树脂中的一种或多种。

进一步的：所述液态基体还含有润滑剂或内脱模剂。

进一步的：所述液态基体在复合材料中的重量比为15％～35％。

本发明还公开了一种复合材料应用于：门窗幕墙框型材、电缆桥架、梯框、电线杆、横担、绝缘棒、地板、格栅型材。

应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。