一种玻纤增强复合材料生产系统及生产方法
【技术领域】
[0001]本发明属于玻纤生产领域，具体涉及一种玻纤增强复合材料生产系统及生产方法。
【背景技术】
[0002]玻璃纤维增强热塑性塑料，出现在20世纪中叶，经过十几年的发展，玻璃纤维增强热塑性塑料市场年增长率为5%左右，已超过玻璃纤维增强固性塑料的增长速度。
[0003]玻璃纤维增强热塑性塑料是一种轻质高强度的复合材料，玻璃纤维一般为20%~50%，所用基体材料一般有聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚酰胺、聚碳酸酯、ABS，PET, PBT等，该复合材料具有良好的拉伸、弯曲、压缩弹性模量及抗蠕变性能，尺寸稳定、加工性能好、成型周期短、生产效率高，已被广泛用于汽车、机械、电器、建筑、船舶、航天等部门及行业。在汽车制品生产中，制品一般为保险杠、挡泥板、发动机罩、仪表盘、车门、座椅靠背、暖气机叶轮等；在电气电子和信息技术方面，用以制造仪表罩壳、接线盒、电视机后盖、风扇叶片等；在化工防腐方面，玻璃纤维增强塑料用作贮罐、管道、内管等。
[0004]传统的玻纤增强复合材料的生产工艺(如注塑成型工艺等)为二步法生产工艺，先由材料生产厂家生产出聚合物/玻纤复合材料颗粒，再由成型厂家模压、注塑制作成最终制品，这类传统工艺由于存在半成品的中间环节，导致生产加工成本、转运成本、半成品存储成本较高，同时由于经过两次熔融塑化腔玻纤长度下降非常厉害，最终制品内玻纤的平均长度多小于2mm，增强、增韧效果有限。
【发明内容】
[0005]为了解决现有技术中存在的不足，本发明提供了一种玻纤增强复合材料生产系统及生产方法，该系统为一步法成套生产设备，省去了中间环节，比传统粒料注射成型工艺生产的零部件价格便宜30%?40%，同时特殊的双阶双螺杆挤出工艺和模头切割设计使玻纤在制品内的长度达到1mm以上，比传统颗粒注塑成型工艺生产的零部件性能提升25%~40%，具有良好的应用前景，值得推广。
[0006]为解决上述问题，本发明具体采用以下技术方案:
一种玻纤增强复合材料生产系统，其特征在于，包括用于储存、输送原料的原料供给装置、完成原料熔融、混炼形成熔体的上阶双螺杆挤出机、提供长玻纤的长玻纤供给装置、用于将长玻纤供给装置提供的长玻纤剪切至合适长度并将剪切后的长玻纤与上阶双螺杆挤出机中的熔体实现包覆、均匀分布的下阶双螺杆挤出机、对下阶双螺杆挤出机挤出的熔体料带进行剪切、输送至下游成型设备的定长切割输送装置以及控制原料供给装置、上阶双螺杆挤出机、长玻纤供给装置、下阶双螺杆挤出机以及定长切割输送装置运作的电气控制系统，所述原料供给装置的输入端接受原料，所述原料供给装置的输出端与上阶双螺杆挤出机的输入端相连接，所述上阶双螺杆挤出机的输出端、长玻纤供给装置的输出端均与下阶双螺杆挤出机的输入端相连接，所述下阶双螺杆挤出机的输出端与定长切割输送装置输入端相连接，所述定长切割输送装置的输出端与下游成型设备相连接。通过原料供给装置自动、精准的将原料输送至上阶双螺杆挤出机中，经上阶双螺杆挤出机熔融、混炼后形成熔体，同时长玻纤供给装置供应长玻纤，并与熔体共同进入下阶双螺杆挤出机中，经下阶双螺杆挤出机剪切后在熔体内混合均匀，再由下阶双螺杆挤出机挤出至定长切割输送装置，由定长切割输送装置按产品所需进行额定长度的切割，并输送至下游成型设备如模压机等中成型，整个系统由电气控制系统协调统一控制，自动化程度高，且精度高，产品规格控制统一，电气控制系统采集各种数据，并提供人机交互界面，使各种信息得到实时处理，实现了自动化和信息化管理、信息集中化处理的目的。
[0007]前述的一种玻纤增强复合材料生产系统，其特征在于，所述原料供给装置包括相连接的真空上料装置和失重式电子计量喂料装置，所述真空上料装置包括用于接收包装中原料的接料盒、利用真空吸附原料的真空上料机、储存真空上料机吸附过来的原料的粒料补料仓以及储存助剂的助剂补料仓，所述接料盒底部配有吸料口，并通过管道与真空上料机相连接，所述真空上料机的下部与粒料补料仓相连接，即真空上料机出料口与粒料补料仓进料口相连接，补料仓出料口通过软管道连接与失重式电子计量喂料装置的称重料仓进料口相连接，所述失重式电子计量喂料装置包括粒料失重式计量喂料机、小料失重式计量喂料机以及落料盒，所述粒料失重式计量喂料机对粒料补料仓中的粒料进行称重并喂入落料盒中，所述小料失重式计量喂料机对助剂补料仓中的助剂进行称量并喂入落料盒中，所述落料盒安装在上阶双螺杆挤出机喂料机筒的喂料开口上。各原料先喂入接料盒中，利用真空上料原理通过真空上料机输送至各对应的粒料补料仓，完成对原料的输送和储存功能，之后各个组分的原料再通过粒料失重式计量喂料机、助剂通过小料失重式计量喂料机按设定比例被连续均匀地喂入上阶双螺杆挤出机中，确保了产品质量的稳定性，其实现了自动化和高称量精度，动态精度±0.5%。
[0008]前述的一种玻纤增强复合材料生产系统，其特征在于，所述上阶双螺杆挤出机包括第一主电动机、第一高扭矩减速箱、第一螺杆、第一机筒、排气装置以及连接体，所述第一主电动机通过第一高扭矩减速箱与第一螺杆相连接，所述第一螺杆设于第一机筒内，所述排气装置设于第一机筒上，采用自然排气或者抽真空排气，所述连接体的一端连接第一机筒的出料端，另一端连接下阶双螺杆挤出机的进料口。上阶双螺杆挤出机主要功能是对各原材料进行加热使其熔融、并通过第一螺杆和第一机筒的相互作用进一步混炼使各组分分散充分、分布均匀，最终形成塑化良好的熔体。
[0009]前述的一种玻纤增强复合材料生产系统，其特征在于，所述长玻纤供给装置包括相连接的长玻纤输送装置和长玻纤分纱润纱装置，所述长玻纤输送装置包括玻纤平台、玻纤支架、测速传感器以及玻纤管道，所述玻纤平台固定在底面上，所述玻纤支架设于玻纤平台的顶端且一体连接，玻纤支架上设有若干用于引导玻纤通过的通孔，每个通孔对应设置的测速传感器，所述测速传感器位于玻纤平台上部，由四个传感器支撑点，每根玻纤管道对应一个测速传感器，玻纤管道的入口正对所述通孔，所述玻纤管道的出口与分纱润纱装置相连接，玻纤支架上方水平分布30~60个红外测速传感器，每个红外测速传感器可通过I束玻纤，然后玻纤再通过牵引进入玻纤管道，配置电气控制盒与主机PLC连锁控制，所述长玻纤分纱润纱装置包括分纱机架、分纱润纱装置以及传动装置，所述分纱机架固定于下阶双螺杆挤出机上，并与长玻纤输送装置的玻纤管道相连接，所述分纱机架上固定有分纱润纱装置和传动装置，所述分纱润纱装置包括拨纱架和辊筒，辊筒从上到下依次排布，拨纱架的端部利用连接杆连接后与所述传动装置组成相连，由玻纤管道输送的玻纤在拨纱架与辊筒间往复运动，所述传动装置驱动辊筒运动，长玻纤分纱润纱装置用于将多股集束玻纤筛分成细小的纱纤并对这些纱纤进行加热，改善玻纤与聚合物熔体接触时的浸润效果，以提升玻纤在聚合物中的分散程度。
[0010]前述的一种玻纤增强复合材料生产系统，其特征在于，所述下阶双螺杆挤出机包括第二主电动机、第二高扭矩减速箱、第二螺杆、第二机筒以及可调节机头，所述第二主电动机通过第二高扭矩减速箱与第二螺杆相连接，所述第二螺杆设于第二机筒内，所述可调节机头安装于下阶双螺杆挤出机的出料口处，所述可调节机头采用上下哈夫模块组合，其中下模块连接伺服液压系统。下阶双螺杆挤出机完成的是将热塑性复合材的熔融体料与玻纤的包覆、对玻纤进行剪切至合适长度并使其在熔体内分布均匀，与上阶双螺杆挤出机配合构成双阶双螺杆挤出机，能够更好地根据不同制品的生产工艺要求灵活调整工艺参数。
[0011]前述的一种玻纤增强复合材料生产系统，其特征在于，所述定长切割输送装置包括定长切断装置、输送装置以及保温装置，所述定长切断装置用于将下阶双螺杆挤出机挤出的熔体料带按产品需要长度剪切成料块，所述输送装置用于将定长切断装置剪切后的料块输送至下游成型设备，所述输送装置上设有保温装置。
[0012]前述的一种玻纤增强复合材料生产系统，其特征在于，所述真空上料机设为3-4台，输送量为400~1000kg/h，所述粒料补料仓设为3-5台，容积为0.3~lm3，所述粒料补料仓设有上料位器、下料位器以及下料口蝶阀，并与报警器连锁，所述粒料失重式计量喂料机设为2-3台，喂料量100~500kg/h，动态精度±0.5%，所述小料失重式计量喂料机设为I台，喂料量l~5kg/h，动态精度±0.5%，所述落料盒通过下料管道分别与粒料失重式计量喂料机、小料失重式计量喂料机相连接。
[0013]前述的一种玻纤增强复合材料生产系统，其特征在于，所述第一主电动机采用交流电机或直流电机，转速采用交流变频器或直流调速器调节，所述第一主电动机输