连续纤维热塑性预浸带的多级平行交互涂抹生产线的制作方法

本发明涉及热塑型连续纤维浸渍材料领域，具体涉及一种连续纤维热塑性预浸带的多级平行交互涂抹装置。

技术背景

随着纤维增强热塑性材料的应用发展，连续性纤维增强热塑材料复合浸渍带因其优异的物理特性和多样的加工成型方式而闻名于世。广泛应用于军民运输、航空、石油化工、体育器具、建筑材料等领域。实现了以塑代钢，使得产品实现了轻型高强化，而且可以减少热固性复合材料不能回收利用对环境造成的压力。因其卓越的性能，该行业得到了蓬勃的发展，相应的制备技术也取得了巨大的突破。目前已知的采用传统模头熔池浸渍工艺，让带有张力的纤维穿过模头熔体熔池。缺点在于模头中存在死角，容易造成熔体热分解。纤维断裂后续接比较困难，造成连续纤维热塑性预浸带纤维含量波动较大，从而影响产品性能。产品厚度调整时受模口间隙影响，降低了设备的通用性。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种连续纤维热塑性预浸带的多级平行交互涂抹生产线，由高分子材料挤出机、3～5级独立的涂抹装置、热媒介循环装置组成，有效的避免了熔体在纤维浸渍过程中的降解，提高纤维浸渍效果。

本发明的技术方案是通过以下方式实现的：一种连续纤维热塑性预浸带的多级平行交互涂抹生产线，依次在连续纤维热塑性复合设备生产线上设有高分子材料挤出机、多级平行交互涂抹装置、升降装置、热媒介循环装置，其特征在于：所述的多级平行交互涂抹装置由多个单级涂抹装置串联而成，单级涂抹装置由升降机、丝杆、滑块、导杆、浸润辊组成，单级涂抹装置分为上、下两个独立结构单元，每个结构单元装配3-6根内部带有流道的平行浸润辊，上、下结构单元中的浸润辊错开布置。

多级平行交互涂抹装置由一级涂抹装置、二级涂抹装置、三级涂抹装置和四级涂抹装置组成，所述的一级涂抹装置为一个独立的涂抹辊，涂抹辊表面经过喷砂镀铬处理，表面硬度为HRC60-62，粗糙度为Ra0.3～1.2；二级涂抹装置、三级涂抹装置和四级涂抹装置均由上、下对称的两个结构单元组成，每个单元由3-6根浸润辊组成，浸润辊表面经过抛光镀铬镜面处理，处理后表面硬度在400～1200HV之间，摩擦系数低，耐磨，降低了浸润辊与纤维和塑料熔体的粘结，保证了预浸带中塑料与纤维的相互浸润。

所述的升降装置是独立的蜗轮蜗杆，带动上方结构单元沿着导杆上下运动，通过丝杆实现上方结构单元的上升和下降，从而调整上、下单元中浸润辊的中心高度差，使带有熔体的纤维与浸润辊之间的包角变化，来提高纤维浸渍效果。

所述的多级涂抹装置中上、下两个结构单元分别由独立的电机控制，每个结构单元中的3-6根浸润辊由链条串联在一起，实现同一结构单元中浸润辊运行速度一致，同级涂抹装置中的上、下两个单元设置同一速度，不同级涂抹装置中浸润辊速度从前到后逐步递增。

所述的热媒介循环装置，由独立的热媒介加热器和循环回路组成，循环回路有主管道、支路管道和回路媒介检测探头，热媒介加热器将媒介加热到150～350℃，由泵送出，通过主管道、支路管道进入相应的浸润辊，浸润辊表面温度控制误差率为±5℃。

本发明，实现了高分子熔体模头外直接涂抹工艺，避免了传统模头内熔池浸渍的缺陷，独立的挤出系统将高分子熔体涂覆在均匀分布的纤维上，平行的浸润辊可以保证高分子熔体沿平铺的纤维交互上下运动，从而逐步均匀包裹着纤维，实现高分子材料与纤维融为一体。浸润辊表面高光，耐磨，摩擦系数低，降低了与高分子熔体的粘结，保证了涂抹过程中高分子熔体不存在死角，避免了高分子熔体长时间停留高温状态下辊表面而造成降解。

附图说明

图1是本发明的设备结构示意图。

图2是升降机构的结构示意图。

图3是多级平行交互涂抹装置的循环回路示意图。

图中：1高分子材料挤出机，2纤维，3一级涂抹装置，4二级涂抹装置，5三级涂抹装置，6四级涂抹装置，7升降机，8丝杆，9滑块，10导杆，11浸润辊，12热媒介加热器，13循环回路。

具体实施方式

由图1，图2，图3可知，一种连续纤维热塑性预浸带的多级平行交互涂抹生产线，连续纤维热塑性预浸带的多级平行交互涂抹生产线，依次在连续纤维热塑性复合设备的生产线上设有高分子材料挤出机1、单级涂抹装置、多级平行交互涂抹装置、升降装置、热媒介循环装置和传动装置，所述的多级平行交互涂抹装置由多个单级涂抹装置串联而成，单级涂抹装置由升降机7、丝杆8、滑块9、导杆10、浸润辊11组成，多级涂抹装置分为上、下两个独立结构单元，每个结构单元装配3-6根内部带有流道的平行浸润辊，上、下结构单元中的浸润辊11错开布置；每个结构单元在系统中相互独立，单独实现浸润功能。

所述的一级涂抹装置3为一个独立的涂抹辊，涂抹辊表面经过喷砂后镀铬处理，既增加了表面粗糙度，又加大了表面硬度。经过处理后，涂抹辊表面硬度为HRC60-62，粗糙度为Ra0.3～1.2。能满足不同高分子材料要求，减少高分子熔体预涂抹时因热空气裹入涂抹辊和高分子熔体间隙而产生的熔体鼓泡问题。二级涂抹装置4、三级涂抹装置5和四级涂抹装置6均由上、下对称的两个结构单元组成，每个单元由3-6根浸润辊11组成，浸润辊11表面经过抛光镀铬镜面处理，处理后表面硬度在400～1200HV之间，摩擦系数低，耐磨，降低了浸润辊11与纤维和塑料熔体的粘结，保证了预浸带中塑料与纤维的相互浸润。多个单级装置构成高效浸润体系，逐级增加浸润效果，可实现连续纤维浸渍带的快速高效生产。系统中级数由生产的产品决定，纤维含量越高，级数越多。

所述的升降机构由升降机7、丝杆8、滑块9、导杆10、浸润辊11组成。工作时由升降机7驱动蜗轮蜗杆，带动上方结构单元沿着导杆10上下运动。每级升降机构相互独立，可以自由调整。

所述的二级涂抹装置4、三级涂抹装置5和四级涂抹装置6中上方单元的高度依次下降，上、下单元中的浸润辊11中心高度差逐步减少，逐步将高分子熔体涂抹在分布均匀的纤维上。下降的高度可以对带有高分子熔体的纤维和浸润辊11的包角进行调整，以改变高分子熔体与纤维之间的浸润效果。浸润辊11的表面经过抛光镀铬镜面处理，且镀层有较好的热传导性和耐热性，耐热温度高达500℃。

所述的一级涂抹装置3、二级涂抹装置4、三级涂抹装置5和四级涂抹装置6中浸润辊11的速度逐步增加，保证纤维始终处于张紧状态，降低玻纤缠绕在浸润辊11上。

所述的热媒介循环装置，由独立的热媒介加热器12、循环回路13和回路媒介检测探头组成，热媒介加热器12可以将媒介加热到150～350℃，热媒介循环系统中的回路媒介检测探头，用于控制温度，精确到±1℃。循环回路13有主管道和支路管道组成，热媒介经加热媒介加热器12加热后由泵送出，通过主管道经支路管道进入相应浸润辊11，浸润辊11表面温度控制误差±5℃。热媒介进回路管道回到热媒介加热器12中进行加热，加热温度由设置在出油管道的检测探头检测并进行反馈控制，保证温度在工艺温度要求的范围内。

工作时，高分子材料挤出机1将高分子熔体通过模头均匀的涂抹在经过预热、均匀分布的纤维2上，经过一级涂抹装置3的涂抹辊将高分子熔体预涂抹在纤维2上，再经过二级涂抹装置4、三级涂抹装置5和四级涂抹装置6的上下浸润辊11的多次逐步下压，进入下道工序。

所述的多级平行交互涂抹装置中的浸润辊11，其表面经过抛光镀铬镜面处理，处理后表面硬度在400～1200HV之间，且镀层有较好的热传导性和耐热性，耐热温度高达500℃。表面高光，耐磨，摩擦系数低，降低了浸润辊11与高分子熔体的粘结，保证了涂抹过程中高分子熔体不存在死角，避免了高分子熔体长时间高温状态下停留造成降解。

所述的升降装置，每个单级装置都由独立的蜗轮蜗杆升降机驱动上方结构单元动作，通过丝杆8实现上方结构单元的上升和下降。从而调整上、下结构单元中浸润辊11的中心高度差，达到带有熔体的纤维与浸润辊11之间的包角变化，从而实现提高纤维浸渍效果和减少纤维损伤之间的平衡。

所述的传动装置，可以实现不同级、同级中上、下两个结构单元中浸润辊11的独立运转和速度控制，实现浸渍过程中纤维的张力平衡。单级涂抹装置中上、下两个结构单元分别由独立的电机控制，避免了上、下单共同使用一个电机而影响上方单元的升降运动。每个单元中的3-6根浸润辊11由链条串联在一起，实现同一单元中浸润辊11运行速度一致。使用时同级涂抹装置中的上、下两个结构单元通常设置同一速度，保证浸渍带的上下浸润平衡。不同级涂抹装置中浸润辊11速度从前到后逐步递增，以保证浸渍带在运行过程中始终处于张紧状态，防止浸渍带无张力时缠绕在浸润辊11上。