浸渍模具、浸渍装置及浸渍方法与流程

1.本发明涉及材料加工成型领域，特别是涉及一种浸渍模具、浸渍装置及浸渍方法。


背景技术：

2.连续纤维浸渍程度对连续纤维增强热塑性复合材料的力学性能有着重要的影响。传统的浸渍装置是通过螺杆挤出机将熔融的热塑性树脂输送到树脂流道中，使得树脂能够从树脂流道流入到浸渍流道中，并与浸渍流道内的连续纤维进行浸渍。但是，由于树脂流道内的树脂会与树脂流道的内壁摩擦，使得流至浸渍流道内的树脂的压力和流速均降低，进而导致树脂在浸渍流道内分布不均，从而使得连续纤维的浸渍效果差。


技术实现要素：

3.基于此，有必要针对传统的浸渍装置对连续纤维的浸渍效果差的问题，提供一种浸渍模具、浸渍装置及浸渍方法。
4.其技术方案如下：
5.第一方面，提供了一种浸渍模具，包括：
6.模具本体，所述模具本体设有浸渍流道及输料流道，所述输料流道与所述浸渍流道连通，所述输料流道用于向所述浸渍流道输送树脂，所述浸渍流道用于连续纤维与所述树脂进行浸渍；及
7.输送机构，所述输送机构至少部分设置于所述输料流道内，所述输送机构用于驱动所述输料流道内的树脂，以使所述树脂能够以预设压力及预设流速输送至所述浸渍流道内。
8.下面进一步对技术方案进行说明：
9.在其中一个实施例中，所述输送机构包括驱动件及与所述驱动件传动连接的传动件，所述传动件至少部分设置于所述输料流道内，使得所述传动件能够带动所述输料流道内的所述树脂。
10.在其中一个实施例中，所述驱动件为设有转轴的电机，所述传动件为与所述转轴传动连接的螺杆。
11.在其中一个实施例中，所述输料流道具有第一通道及第二通道，所述第一通道的中心轴线与所述第二通道的中心轴线呈夹角设置，所述第二通道的一端与所述第一通道连通，所述第二通道的另一端与所述浸渍流道连通，所述螺杆设置于所述第一通道内，使得所述螺杆能够带动所述第一通道内的所述树脂。
12.在其中一个实施例中，所述第二通道的中心轴线与所述螺杆的外轮廓相切
13.在其中一个实施例中，所述第二通道至少为两个，各个所述第二通道沿所述第一通道的轴线方向间隔设置。
14.在其中一个实施例中，所述螺杆的两端的螺纹相对于所述螺杆的中心面镜像对称设置，所述输料流道还具有与所述第一通道连通的入料口，所述入料口的中心轴线穿过所
述螺杆的中心位置。
15.在其中一个实施例中，所述浸渍流道设有进料端，所述第一通道与所述进料端对应设置，且所述第一通道的中心轴线与所述浸渍流道的中心轴线垂直设置。
16.第二方面，提供了一种浸渍装置，其特征在于，包括螺杆挤出机及所述的浸渍模具，所述螺杆挤出机用于向所述浸渍模具内输送树脂。
17.第三方面，一种浸渍方法，其特征在于，包括：
18.向输料流道内输送熔融状态的树脂；
19.利用输送机构驱动所述输料流道内的所述树脂，使得所述输料流道内的所述树脂的压力及流速均增加，以使所述树脂能够以预设压力及预设流速输送至浸渍流道内；
20.将连续纤维输送至所述浸渍流道，使得所述连续纤维与所述树脂在所述浸渍流道内进行浸渍。
21.上述实施例中的浸渍模具、浸渍装置及浸渍方法，使用时，向输料流道内输送熔融状态的树脂，使得输送机构能够驱动输料流道内的树脂，以使树脂能够以预设压力及预设流速输送至浸渍流道内，同时，将连续纤维通过牵引的方式经过浸渍流道，使得连续纤维能够在浸渍流道内与树脂进行浸渍，以加工形成连续纤维增强热塑性复合材料。相对于传统的浸渍装置而言，本技术通过输送机构驱动输料流道内的树脂，使得输料流道内的树脂的压力及流速均增加，能够避免因树脂与输料流道的内壁摩擦而带来的损耗，进而使得输料流道内的树脂能够以预设压力及预设流速输送至浸渍流道内，从而保证浸渍流道内的树脂具有较大的压力且均匀分布，从而提高了浸渍装置及浸渍模具对连续纤维的浸渍效果。
附图说明
22.构成本技术的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
23.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
24.图1为一个实施例的浸渍模具的结构示意图；
25.图2为图1的浸渍模具的爆炸图；
26.图3为图1的浸渍模具的正视图；
27.图4为图1的浸渍模具的俯视图；
28.图5为图1的浸渍模具的左视图；
29.图6为图1中的螺杆的结构示意图；
30.图7为一个实施例的浸渍方法的流程图。
31.附图标记说明：
32.10、浸渍模具；100、模具本体；110、浸渍流道；111、进料端；112、出料端；120、输料流道；121、第一通道；122、第二通道；123、入料口；130、第一模具；140、第二模具；150、进料口；160、出料口；200、输送机构；210、传动件；211、螺杆；212、螺纹。
具体实施方式
33.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
34.在一个实施例中，提供了一种浸渍装置，包括螺杆挤出机及浸渍模具10，螺杆挤出机用于向浸渍模具10内输送树脂。如此，利用螺杆211挤出机向浸渍模具10内输送熔融状态的树脂，并将连续纤维通过牵引的方式经过浸渍模具10内，使得熔融的树脂与连续纤维在浸渍模具10内进行浸渍，以加工形成连续纤维增强热塑性复合材料。
35.其中，浸渍模具10可以用于连续纤维与树脂进行浸渍、炭纤维多向编织物等预制增强体与树脂进行浸渍、或其他不同的热塑性树脂与不同种类的连续纤维进行浸渍。
36.如图1、图2及图3所示，在一个实施例中，一种浸渍模具10，包括模具本体100及输送机构200。其中，输料流道120用于向浸渍流道110输送树脂，浸渍流道110用于连续纤维与树脂进行浸渍。输送机构200至少部分设置于输料流道120内，输送机构200用于驱动输料流道120内的树脂，以使树脂能够以预设压力及预设流速输送至浸渍流道110内。
37.上述实施例中的浸渍模具10，使用时，向输料流道120内输送熔融状态的树脂，使得输送机构200能够驱动输料流道120内的树脂，以使树脂能够以预设压力及预设流速输送至浸渍流道110内，同时，将连续纤维通过牵引的方式经过浸渍流道110，使得连续纤维能够在浸渍流道110内与树脂进行浸渍，以加工形成连续纤维增强热塑性复合材料。相对于传统的浸渍装置而言，本技术通过输送机构200驱动输料流道120内的树脂，使得输料流道120内的树脂的压力及流速均增加，能够避免因树脂与输料流道120的内壁摩擦而带来的损耗，进而使得输料流道120内的树脂能够以预设压力及预设流速输送至浸渍流道110内，从而保证浸渍流道110内的树脂具有较大的压力且均匀分布，从而提高了浸渍模具10对连续纤维的浸渍效果。
38.其中，浸渍流道110的延伸轨迹可以呈弧线形、波浪形或其他形状。具体到本申实施例中，浸渍流道110呈波浪形。如此，连续纤维与树脂的浸渍时间延长，提高了连续纤维的浸渍效果。
39.其中，预设压力及预设流速的取值可以为一段区间也可以为特定的数值。预设压力及预设流速的取值可以根据实际使用的需要进灵活的调整。例如，预设压力的取值范围可以为0.01mpa至2mpa。
40.其中，模具本体100可以通过一体成型的方式形成，也可以通过装配的方式形成。具体到本实施例中，模具本体100包括第一模具130及第二模具140，第一模具130与第二模具140能够装配形成浸渍流道110，输料流道120设置在第一模具130或第二模具140上。如此，模具本体100可拆卸，提高了浸渍模具10的适用性。
41.其中，浸渍流道110内连续纤维的数量及树脂的流量均可以根据实际使用的需要进行灵活调整，以加工不同厚度的连续纤维增强热塑性复合材料。具体到本实施例中，浸渍模具10可加工厚度为0.15mm至1mm的连续纤维增强热塑性复合材料。
42.如图1及图2所示，进一步地，输送机构200包括驱动件及与驱动件传动连接的传动件210，传动件210至少部分设置于输料流道120内，使得传动件210能够带动输料流道120内
的树脂。如此，驱动件能够驱动传动件210在输料流道120内传动，使得传动件210能够带动输料流道120内的树脂，以使输料流道120内的树脂能够以预设压力及预设流速输送至浸渍流道110内，提高了浸渍模具10的稳定性及浸渍效果。
43.其中，驱动件可以为电机，液压泵或其他驱动结构。驱动件可以安装在输料流道120内、模具本体100的外侧或其他位置。传动件210可以为单螺杆、双螺纹杆、两个啮合的齿轮、摆动板或其他传动机构。
44.如图1、图2及图4所示，可选地，驱动件为设有转轴的电机，传动件210为与转轴传动连接的螺杆211。如此，电机驱动螺杆211在输料流道120内旋转，使得螺杆211能够对输料流道120内的树脂施加一个剪切力，进而使得输料流道120内的树脂做离心运动，以增加输料流道120内的树脂的压力及流速，且输料流道120的树脂能够以预设压力及预设流速输送至浸渍流道110内，从而使得树脂在浸渍流道110内具有较大的压力并均匀分布，提高了连续纤维的浸渍效果。另外，可通过调节转轴的转速，进而调节螺杆211在输料流道120内的转速，从而调节输料流道120内的树脂的压力及流速，提高了浸渍模具10的适用性。
45.具体到本实施例中，当浸渍模具10对不同的热塑性树脂和不同种类的连续纤维进行浸渍时，可根据热塑性树脂和连续纤维的物理性能，调节输料流道内螺杆的转速，实现不同种类的连续纤维增强热塑性树脂复合材料的良好浸渍。
46.其中，转轴与螺杆211传动连接，可以通过插接、卡接等连接的方式，也可以借助中间元件(例如联轴器或轴套等)进行连接，只需使得螺杆211能够将输料流道120内的树脂输送至浸渍流道110内即可。
47.其中，螺杆211的结构及尺寸均可以根据实际使用的需要进行灵活调整。例如，螺杆跟直径、螺纹宽度、螺槽轴向宽度、螺旋角度、螺槽深度及螺杆外直径均能够根据实际使用的需要进行灵活的调整。具体到本实施例中个，螺杆211的螺杆根直径为1.5mm；螺杆211的螺纹宽度为0.16mm；螺杆211的螺槽轴向宽度为1.5mm；螺杆211的螺旋角度为30
°
；螺杆211的螺槽深度为0.25mm；螺杆211的螺杆外直径为2mm。其中，输料流道120可以为直通的通道，也可以为由多个通道组合的流道。输料流道120的具体形状可以根据实际使用的需要进行灵活调整。
48.在其他实施例中，传动件210也可以为设有摆动板的传动轴，传动轴及摆动板均设置于输料流道120内，传动轴与转轴传动连接，使得摆动板能够带动输料流道120内的树脂，以使树脂能够以预设压力及预设流速输送至浸渍流道110内。如此，提高了连续纤维的浸渍效果。
49.如图2、图3及图5所，在一个实施例中，输料流道120具有第一通道121及第二通道122，第一通道121的中心轴线与第二通道122的中心轴线呈夹角设置，第二通道122的一端与第一通道121连通，第二通道122的另一端与浸渍流道110连通，螺杆211设置于第一通道121内，使得螺杆211能够带动第一通道121内的树脂。如此，第一通道121内加速及加压后的树脂能够通过第二通道122输送至浸渍流道110内，提高了浸渍模具10的稳定性。另外，螺杆211能够安装在模具本体100的内部，以避免螺杆211与外部物体发生干涉，提高了浸渍模具10的可靠性及稳定性。
50.其中，第一通道121的中心轴线与第二通道122的中心轴线之间的夹角角度均可以根据实际使用的需要进行灵活的调整。例如，第一通道121的中心轴线与第二通道122的中
心轴线之间的夹角角度为60
°
、90
°
或120
°
。具体到本实施例中，第一通道121的中心轴线与第二通道122的中心轴线之间的夹角角度为90
°
。
51.如图1、图3及图5所示，进一步地，第二通道122的中心轴线与螺杆211的外轮廓相切。如此，在螺杆211的带动下，加速及加压后的树脂能够直接从第二通道122输送至浸渍流道110内，降低树脂在由第一通道121输送至第二通道122过程中的压力的低量降及流速的降低量，保证浸渍流道110内的树脂具有较大的压力且均匀分布，提高了浸渍模具10对连续纤维的浸渍效果。
52.如图2及图5所示，在一个实施例中，第二通道122至少为两个，各个第二通道122沿第一通道121的轴线方向间隔设置。如此，第一通道121内的树脂可以在螺杆211的带动下从多个第二通道122输送至浸渍流道110内，使得树脂在浸渍流道110内的均匀性增加，提高了浸渍模具10对连续纤维的浸渍效果。
53.具体到本实施例中，沿第一通道121的轴线方向，相邻的两个第二通道122之间的间距与相邻的两个螺纹212之间的间距相等。如此，进一步提高树脂在浸渍流道110内的均匀性。
54.可选地，沿第一通道121的轴线方向，相邻的两个第二通道121之间的间距均相等。如此，提高树脂在浸渍流道110内的均匀性进一步增加，提高了浸渍模具10对连续纤维的浸渍效果。
55.如图2、图5及图6所示，进一步地，螺杆211的两端的螺纹212相对于螺杆211的中心面镜像对称设置，输料流道120还具有与第一通道121连通的入料口123，入料口123的中心轴线穿过螺杆211的中心位置。如此，熔融状态的树脂能够通过入料口123流至第一通道121内，使得流至第一通道121内的树脂能够在螺杆211的带动下向两端流动，以提高树脂在第一通道121内分布的均匀性，进而保证各个第二通道122内树脂流量的均匀性，从而使得树脂在浸渍流道110内分布的均匀性增加，提高了浸渍模具10对连续纤维的浸渍效果。具体到本实施例中，沿第一通道121的轴线方向，相邻的两个第二通道122之间的间距均相等。如此，提高了树脂在浸渍流道110内分布的均匀性。
56.其中，螺杆211的两端的螺纹212相对于螺杆211的中心面镜像对称设置是指，螺杆211的两端的螺纹212的旋向相反(如图6中a方向与b方向所示)，且螺杆211的两端的螺纹212相对于螺杆211的中心位置的截面(如图6中c所示)镜像对称。
57.具体到本实施例中，入料口123与第一通道121的底部连通，第二通道122的一端与第一通道121的顶部连通，第二通道122的另一端与浸渍流道110的底部连通。如此，提高了流入浸渍流道110内的树脂的流量的稳定性。
58.如图2及图3所示，可选地，浸渍流道110设有进料端111，第一通道121与进料端111对应设置，且第一通道121的中心轴线与浸渍流道110的中心轴线垂直设置。如此，树脂在浸渍流道110内的流动方向与连续纤维的牵引方向相同，使得进料端111的树脂能够在连续纤维的带动下沿远离进料端111的方向流动，进而使得树脂在浸渍流道110内分布的均匀性增加，提高了浸渍模具10对连续纤维的浸渍效果。
59.如图2、图3及图5所示，在一个实施例，浸渍流道110还设有与进料端111间隔设置的出料端112，模具本体100的外壁还开设有进料口150及出料口160，进料口150与进料端111对应连通，出料口160与出料端112对应连通，如此，待浸渍的连续纤维能够从进料口150
进入浸渍流道110，且浸渍后的连续纤维能够穿过出料口160并移出浸渍模具10，使得浸渍模具10能够连续的对连续纤维进行浸渍，提高了浸渍模具10的浸渍效率。具体到本实施例中，进料口150及出料口160均通过第一模具130与第二模具140装配形成。
60.进一步地，进料口150的内径小于进料端111的内径，出料口160的内径小于出料端112的内径。如此，能够防止浸渍流道110内的树脂从进料口150或出料口160流出，提高了浸渍模具10对树脂的利用率。
61.在一个实施例中，浸渍模具10还包括设有内环与外环的轴承，内环与螺杆211固定连接，外环与第一通道121的内壁固定连接。如此，螺杆211能够稳定、可靠的在第一通道121内转动，以保证各个第二通道122内树脂流量的稳定性，进而使得树脂在浸渍流道110内均匀分布的稳定性增加，从而提高了浸渍模具10的浸渍效果。
62.进一步地，螺杆211与第一通道121的内壁间隔设置。如此，第一通道121与第二通道122之间保持最大的流通截，以保证树脂能够通过第二通道122并进入浸渍流道110内，提高了浸渍模具10的可靠性及稳定性。另外，螺杆211受到的摩擦力减小，使得螺杆211能够稳定、可靠的在第一通道121内转动，提高了浸渍模具10的可靠性及稳定性。
63.可选地，第一通道121的至少一端延伸至模具本体100的外壁，第一通道121的长度与螺杆211的长度相等，浸渍模具10还包括至少一个密封件，一密封件对应设置于第一通道121的一端，以将螺杆211的外侧壁与第一通道121的一端的内壁密封连接。如此，螺杆211能够直接从模具本体100的外侧插入第一通道121，提高了模具本体100装配的便利性。另外，第一通道121的长度与螺杆211的长度相等，以便于螺杆211在第一通道121内进行定位，同时也便于从第一容纳腔内取出螺杆211。同时，本实施例中的浸渍模具10，在保证螺杆211的螺杆外直径小于或等于第一通道121的内径的基础上，可以根据实际使用的需要更换不同的直径螺杆211，提高了浸渍模具的适用性及适用性。
64.如图7所示，在一个实施例中，提供了一种浸渍方法，包括以下步骤：
65.s100、向输料流道120内输送熔融状态的树脂。如此，为了连续纤维的浸渍做准备。
66.s200、利用输送机构20驱动输料流道120内的树脂，使得输料流道120内的树脂的压力及流速均增加，以使树脂能够以预设压力及预设流速输送至浸渍流道110内。如此，输送机构200能够驱动输料流道120内的树脂，使得输料流道120内的树脂的压力及流速均增加，进而使输料流道120内的树脂能够以预设压力及预设流速输送至浸渍流道110内，从而保证浸渍流道110内的树脂具有较大的压力且均匀分布，从而提高了浸渍模具10对连续纤维的浸渍效果。
67.s300、将连续纤维输送至浸渍流道110，使得连续纤维与树脂在浸渍流道110内进行浸渍。如此，熔融的树脂与连续纤维在浸渍流道110内进行浸渍，以加工形成连续纤维增强热塑性复合材料。
68.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。本发明中使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
69.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
70.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
71.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
72.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
73.还应当理解的是，在解释元件的连接关系或位置关系时，尽管没有明确描述，但连接关系和位置关系解释为包括误差范围，该误差范围应当由本领域技术人员所确定的特定值可接受的偏差范围内。例如，“大约”、“近似”或“基本上”可以意味着一个或多个标准偏差内，在此不作限定。
74.以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
75.以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，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。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。