专利名称：连续长纤维增强热塑性树脂成型用的熔融浸渍机头及方法
技术领域：
本发明涉及热塑性树脂成型技术领域，特别涉及一种连续长纤维增强热塑性树脂成型用的熔融浸溃机头及方法。
背景技术：
目前，用于热塑性树脂成型的设备多种多样，但针对连续长纤维增强热塑性树脂的熔融浸溃设备中，常常由于机头的结构不够合理而使得连续长纤维束得不到均匀的熔体浸溃效果，从而影响产品质量。
公开号为JP2002307432A的专利申请中公开了一种长纤维浸润装置，该装置是在纤维束牵引方向的下侧设计有树脂注入口，每个独立的树脂注入口与相对应的纤维束紧密贴合，树脂自下而上的穿透玻纤；熔融的树脂由一流道注射入树脂与纤维束的贴合模腔中。在这个装置中，熔体在树脂注入口与纤维的接触面的模腔里的熔体压力很难分配均一，纤维束难以得到均一的浸溃效果；在熔体自下而上的穿透纤维束前，纤维束也未进行开松及伸展，熔体不能有效的穿透纤维束的间隙。公开号为W00051807A的专利申请中公开了一种十字型机头，该机头包括流动型腔，与流动型腔相连接的多个模具型腔，其中模具型腔的流体流动可以调整，纤维束沿各模具型腔的轴向运动。各个模具型腔可通过单独的径向圆柱活塞模调节熔体流量。熔体从流动型腔的一端统一进入，另一端密闭，如需清洗时可打开。但该机头在熔体分配时，熔体压力会有一定的损失，靠近熔体进入端的熔体压力必然比远离熔体进入端的大；该机头虽然设置了圆柱形活塞模用来来调节熔体压力，但每个模具流道的熔体流量不均衡，可能会引起产品纤维含量不一致的情况。且该机头实际操作繁琐，在应用过程中麻烦。公开号为W02007059806的专利申请公开的装置中，熔体沿轴向进入注射辊，注射辊的圆弧面上开口小孔，熔体经过小孔并穿透与注射辊圆弧面紧密贴合的纤维束。但该机头中也存在熔体压力分配不均衡的问题，会造成纤维浸溃效果不均一。公开号为CN101856872A的专利申请提出了将预热的连续纤维带导入交错可开合双挤出模头组，该交错可开合双挤出模头组包括第一挤出模头、第二挤出模头和轨道运动装置，连续纤维带与第一挤出模头接触并产生与纤维带平面相垂直的渗透压力，使熔融的热塑性树脂对连续纤维带的一侧进行预浸溃，连续纤维带的另一侧与第二挤出模头接触并产生同样的渗透压力，使熔融的热塑性树脂对连续纤维带的另一侧进行再浸溃。但实验证明，该设备用于多根连续纤维同时浸溃时，也难以保证每根纤维的浸溃均匀性。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种连续长纤维增强热塑性树脂成型用的熔融浸溃机头，该机头的使用可使得连续长纤维束浸溃效果均衡，生产稳定，产品的成品率也较高。本发明的另一目的在于提供一种通过上述熔融浸溃机头实现的连续长纤维增强热塑性树脂成型用的熔融浸溃方法。本发明的技术方案为一种连续长纤维增强热塑性树脂成型用的熔融浸溃机头，熔融浸溃机头内部设有熔体分配流道和浸溃流道，熔体分配流道的各个出料口通过出料辊与浸溃流道连接；浸溃流道的两端分别设置供连续长纤维束进出用的入口通道和出口通道，入口通道与出料辊之间设置至少一组张力辊，出口通道与出料辊之间设置至少一组张力辊。其中，出料辊用于连接熔体分配流道和浸溃流道，起到过渡作用。所述熔体分配流道为多级分支的结构形式，包括多级的分支流道，各级的分支流道均为圆柱形流道。该结构的熔体分配流道可保证热塑性树脂熔体均匀稳定地进入浸溃流道，使熔体穿透后的连续长纤维束得到均衡的浸溃效果。所述各级分支流道的直径为5 100mm，位于同一级的分支流道直径相等。
所述熔体分配流道设于浸溃流道一侧的下方。所述出料棍的外表面为圆弧面，出料棍的中部为扇形通道，扇形通道顶部设有多个出料孔，各出料孔分别垂直于连续长纤维束；出料辊的圆弧面直径为5 200mm，出料孔直径为flOmm。该结构的出料辊，其外表面可与连续长纤维束紧密贴合，而多个出料孔与连续长纤维束垂直设置，可保证熔体对连续长纤维束的均匀浸溃。所述入口通道的横截面为圆形、椭圆形或矩形；当横截面为圆形或椭圆形时，横截面的半径为2 20mm ;当横截面为矩形时，横截面的宽度和高度为2 20mm。所述出口通道的横截面为矩形或圆形；当横截面为矩形时，横截面的宽度和高度为2飞mm;当横截面为圆形时，横截面的半径为2飞mm。出口通道的横截面形状也可根据所需长纤维增强热塑性树脂的形状进行预定设置。所述浸溃流道的横截面为矩形或梯形，浸溃流道横截面的宽度和高度分别为100 2000mm。所述张力棍的外圆半径为5 50mm。为了使连续长纤维束在浸溃流道内的输送更为顺畅，还可根据实际需要在浸溃流道内设置导向辊。本发明根据上述熔融浸溃机头实现一种连续长纤维增强热塑性树脂成型用的熔融浸溃方法，包括以下步骤(I)连续长纤维束由入口通道进入浸溃流道中并交替绕过至少一组张力辊，然后绕过出料辊的外表面，连续长纤维束的下表面与出料辊的外表面紧密贴合，最后连续长纤维束绕过至少一组张力辊后从出口通道拉出； (2)热塑性熔体进入熔体分配流道后，通过各级的分支流道均匀进入出料辊，再由出料辊的各出料孔进入浸溃流道；(3)连续长纤维束经过出料辊的外表面时，热塑性熔体由下而上穿透连续长纤维束；(4)经过熔融浸溃后的连续长纤维束从出口通道拉出，成为预定形状的长纤维增强热塑性树脂。本发明相对于现有技术，具有以下有益效果本熔融浸溃机头通过在机头中设置熔体分配流道，且熔体分配流道与浸溃流道之间通过出料辊进行连接，使与每束长纤维束接触的熔体压力、流量都保持一致，保证了每根连续长纤维之间浸溃效果的均衡，有效提高其浸溃均匀性。本熔融浸溃机头中，由于连续长纤维束与来自熔体分配流道的热塑性熔体接触前，先经过张力辊，使纤维束展开，因此熔体可更有力地穿透连续长纤维束，从而提高了连续长纤维束的浸溃效果，减少纤维张力，也减少纤维折断，保证较高的牵引速度，并实现稳
定生产。
图I为本熔融浸溃机头的截面示意图。图2为图I中A方向上熔体分配流道的结构示意图。图3为本熔融浸溃机头中出料辊的结构示意图。
具体实施例方式下面结合实施例及附图，对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。实施例本实施例一种连续长纤维增强热塑性树脂成型用的熔融浸溃机头，熔融浸溃机头内部设有熔体分配流道I和浸溃流道2，熔体分配流道I的各个出料口通过出料辊3与浸溃流道2连接；浸溃流道的两端分别设置供连续长纤维束9进出用的入口通道4和出口通道6，入口通道与出料辊之间设置至少一组张力辊5，出口通道与出料辊之间设置至少一组张力辊。其中，出料辊用于连接熔体分配流道和浸溃流道，起到过渡作用。如图2所示，熔体分配流道I为多级分支的结构形式，包括多级的分支流道，各级的分支流道均为圆柱形流道。该结构的熔体分配流道可保证热塑性树脂熔体均匀稳定地进入浸溃流道，使熔体穿透后的连续长纤维束得到均衡的浸溃效果。其中，各级分支流道的直径为5 100mm，位于同一级的分支流道直径相等。为了方便热塑性熔体的流动，熔体分配流道设于浸溃流道一侧的下方。如图3所示，出料辊3的外表面为圆弧面，出料辊的中部为扇形通道7，扇形通道顶部设有多个出料孔8，各出料孔分别垂直于连续长纤维束，即连续长纤维束从各出料孔顶部经过；出料辊的圆弧面直径为5 200_，出料孔直径为f 10_。该结构的出料辊，其外表面可与连续长纤维束紧密贴合，而多个出料孔与连续长纤维束垂直设置，可保证熔体对连续长纤维束的均匀浸溃。入口通道的横截面可为圆形、椭圆形或矩形；当横截面为圆形或椭圆形时，横截面的半径为2 20mm ;当横截面为矩形时，横截面的宽度和高度为2 20mm。出口通道的横截面可为矩形或圆形；当横截面为矩形时，横截面的宽度和高度为2飞mm ;当横截面为圆形时，横截面的半径为2飞mm。出口通道的横截面形状也可根据所需长纤维增强热塑性树脂的形状进行预定设置。浸溃流道的横截面可为矩形或梯形，浸溃流道横截面的宽度和高度分别为100 2000mm。张力棍的外圆半径为5 5Omm。为了使连续长纤维束在浸溃流道内的输送更为顺畅，还可根据实际需要在浸溃流道内设置导向辊。本实施例根据上述熔融浸溃机头实现一种连续长纤维增强热塑性树脂成型用的熔融浸溃方法，包括以下步骤(I)连续长纤维束由入口通道进入浸溃流道中并交替绕过至少一组张力辊，然后绕过出料辊的外表面，连续长纤维束的下表面与出料辊的外表面紧密贴合，最后连续长纤维束绕过至少一组张力辊后从出口通道拉出；(2)热塑性熔体进入熔体分配流道后，通过各级的分支流道均匀进入出料辊，再由出料辊的各出料孔进入浸溃流道； (3)连续长纤维束经过出料辊的外表面时，热塑性熔体由下而上穿透连续长纤维束；(4)经过熔融浸溃后的连续长纤维束从出口通道拉出，成为预定形状的长纤维增强热塑性树脂。如上所述，便可较好地实现本发明，上述实施例仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围；即凡依本发明内容所作的均等变化与修饰，都为本发明权利要求所要求保护的范围所涵盖。
权利要求
1.连续长纤维增强热塑性树脂成型用的熔融浸溃机头，其特征在于，熔融浸溃机头内部设有熔体分配流道和浸溃流道，熔体分配流道的各个出料口通过出料辊与浸溃流道连接；浸溃流道的两端分别设置供连续长纤维束进出用的入口通道和出口通道，入口通道与出料辊之间设置至少一组张力辊，出口通道与出料辊之间设置至少一组张力辊。
2.根据权利要求I所述连续长纤维增强热塑性树脂成型用的熔融浸溃机头，其特征在于，所述熔体分配流道为多级分支的结构形式，包括多级的分支流道，各级的分支流道均为圆柱形流道。
3.根据权利要求2所述连续长纤维增强热塑性树脂成型用的熔融浸溃机头，其特征在于，所述各级分支流道的直径为5 100_，位于同一级的分支流道直径相等。
4.根据权利要求I所述连续长纤维增强热塑性树脂成型用的熔融浸溃机头，其特征在于，所述熔体分配流道设于浸溃流道一侧的下方。
5.根据权利要求I所述连续长纤维增强热塑性树脂成型用的熔融浸溃机头，其特征在于，所述出料辊的外表面为圆弧面，出料辊的中部为扇形通道，扇形通道顶部设有多个出料孔，各出料孔分别垂直于连续长纤维束；出料辊的圆弧面直径为5 200mm，出料孔直径为I IOmm0
6.根据权利要求I所述连续长纤维增强热塑性树脂成型用的熔融浸溃机头，其特征在于，所述入口通道的横截面为圆形、椭圆形或矩形；当横截面为圆形或椭圆形时，横截面的半径为2 20mm ;当横截面为矩形时，横截面的宽度和高度为2 20mm。
7.根据权利要求I所述连续长纤维增强热塑性树脂成型用的熔融浸溃机头，其特征在于，所述出口通道的横截面为矩形或圆形；当横截面为矩形时，横截面的宽度和高度为2^5mm ;当横截面为圆形时,横截面的半径为2 5mm。
8.根据权利要求I所述连续长纤维增强热塑性树脂成型用的熔融浸溃机头，其特征在于，所述浸溃流道的横截面为矩形或梯形，浸溃流道横截面的宽度和高度分别为100 2000mm。
9.根据权利要求I所述连续长纤维增强热塑性树脂成型用的熔融浸溃机头，其特征在于，所述张力棍的外圆半径为5 50mm。
10.根据权利要求Γ9任一项所述熔融浸溃机头实现一种连续长纤维增强热塑性树脂成型用的熔融浸溃方法，其特征在于，包括以下步骤 (1)连续长纤维束由入口通道进入浸溃流道中并交替绕过至少一组张力辊，然后绕过出料辊的外表面，连续长纤维束的下表面与出料辊的外表面紧密贴合，最后连续长纤维束绕过至少一组张力辊后从出口通道拉出； (2)热塑性熔体进入熔体分配流道后，通过各级的分支流道均匀进入出料辊，再由出料辊的各出料孔进入浸溃流道； (3)连续长纤维束经过出料辊的外表面时，热塑性熔体由下而上穿透连续长纤维束； (4)经过熔融浸溃后的连续长纤维束从出口通道拉出，成为预定形状的长纤维增强热塑性树脂。
全文摘要
本发明公开一种连续长纤维增强热塑性树脂成型用的熔融浸渍机头及方法，机头内设有熔体分配流道和浸渍流道，熔体分配流道的各个出料口通过出料辊与浸渍流道连接；浸渍流道两端为入口通道和出口通道，入口通道与出料辊之间设置至少一组张力辊，出口通道与出料辊之间设置至少一组张力辊。其方法是连续长纤维束由入口通道进入浸渍流道并经过出料辊后从出口通道拉出，该过程中热塑性熔体由熔体分配流道经过出料辊渗透玻纤后进入浸渍流道，对连续长纤维束进一步浸渍。本熔融浸渍机头通过设置熔体分配流道，且熔体分配流道与浸渍流道之间通过出料辊进行连接，使与每束长纤维束接触的熔体压力、流量都保持一致，保证了每根连续长纤维之间浸渍效果的均衡。
文档编号B29B15/14GK102848489SQ201210363729
公开日2013年1月2日 申请日期2012年9月26日 优先权日2012年9月26日
发明者陈春华, 李永华, 罗忠富, 钱永红, 王大中, 叶南飚, 吴博 申请人:金发科技股份有限公司, 上海金发科技发展有限公司