專利名稱：連續長纖維增強熱塑性樹脂成型用的熔融浸漬機頭及方法
技術領域：
本發明涉及熱塑性樹脂成型技術領域，特別涉及一種連續長纖維增強熱塑性樹脂成型用的熔融浸潰機頭及方法。
背景技術：
目前，用于熱塑性樹脂成型的設備多種多樣，但針對連續長纖維增強熱塑性樹脂的熔融浸潰設備中，常常由于機頭的結構不夠合理而使得連續長纖維束得不到均勻的熔體浸潰效果，從而影響產品質量。
公開號為JP2002307432A的專利申請中公開了一種長纖維浸潤裝置，該裝置是在纖維束牽引方向的下側設計有樹脂注入口，每個獨立的樹脂注入口與相對應的纖維束緊密貼合，樹脂自下而上的穿透玻纖；熔融的樹脂由一流道注射入樹脂與纖維束的貼合模腔中。在這個裝置中，熔體在樹脂注入口與纖維的接觸面的模腔里的熔體壓力很難分配均一，纖維束難以得到均一的浸潰效果；在熔體自下而上的穿透纖維束前，纖維束也未進行開松及伸展，熔體不能有效的穿透纖維束的間隙。公開號為W00051807A的專利申請中公開了一種十字型機頭，該機頭包括流動型腔，與流動型腔相連接的多個模具型腔，其中模具型腔的流體流動可以調整，纖維束沿各模具型腔的軸向運動。各個模具型腔可通過單獨的徑向圓柱活塞模調節熔體流量。熔體從流動型腔的一端統一進入，另一端密閉，如需清洗時可打開。但該機頭在熔體分配時，熔體壓力會有一定的損失，靠近熔體進入端的熔體壓力必然比遠離熔體進入端的大；該機頭雖然設置了圓柱形活塞模用來來調節熔體壓力，但每個模具流道的熔體流量不均衡，可能會引起產品纖維含量不一致的情況。且該機頭實際操作繁瑣，在應用過程中麻煩。公開號為W02007059806的專利申請公開的裝置中，熔體沿軸向進入注射輥，注射輥的圓弧面上開口小孔，熔體經過小孔并穿透與注射輥圓弧面緊密貼合的纖維束。但該機頭中也存在熔體壓力分配不均衡的問題，會造成纖維浸潰效果不均一。公開號為CN101856872A的專利申請提出了將預熱的連續纖維帶導入交錯可開合雙擠出模頭組，該交錯可開合雙擠出模頭組包括第一擠出模頭、第二擠出模頭和軌道運動裝置，連續纖維帶與第一擠出模頭接觸并產生與纖維帶平面相垂直的滲透壓力，使熔融的熱塑性樹脂對連續纖維帶的一側進行預浸潰，連續纖維帶的另一側與第二擠出模頭接觸并產生同樣的滲透壓力，使熔融的熱塑性樹脂對連續纖維帶的另一側進行再浸潰。但實驗證明，該設備用于多根連續纖維同時浸潰時，也難以保證每根纖維的浸潰均勻性。
發明內容
本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種連續長纖維增強熱塑性樹脂成型用的熔融浸潰機頭，該機頭的使用可使得連續長纖維束浸潰效果均衡，生產穩定，產品的成品率也較高。本發明的另一目的在于提供一種通過上述熔融浸潰機頭實現的連續長纖維增強熱塑性樹脂成型用的熔融浸潰方法。本發明的技術方案為一種連續長纖維增強熱塑性樹脂成型用的熔融浸潰機頭，熔融浸潰機頭內部設有熔體分配流道和浸潰流道，熔體分配流道的各個出料口通過出料輥與浸潰流道連接；浸潰流道的兩端分別設置供連續長纖維束進出用的入口通道和出口通道，入口通道與出料輥之間設置至少一組張力輥，出口通道與出料輥之間設置至少一組張力輥。其中，出料輥用于連接熔體分配流道和浸潰流道，起到過渡作用。所述熔體分配流道為多級分支的結構形式，包括多級的分支流道，各級的分支流道均為圓柱形流道。該結構的熔體分配流道可保證熱塑性樹脂熔體均勻穩定地進入浸潰流道，使熔體穿透后的連續長纖維束得到均衡的浸潰效果。所述各級分支流道的直徑為5 100mm，位于同一級的分支流道直徑相等。
所述熔體分配流道設于浸潰流道一側的下方。所述出料棍的外表面為圓弧面，出料棍的中部為扇形通道，扇形通道頂部設有多個出料孔，各出料孔分別垂直于連續長纖維束；出料輥的圓弧面直徑為5 200mm，出料孔直徑為flOmm。該結構的出料輥，其外表面可與連續長纖維束緊密貼合，而多個出料孔與連續長纖維束垂直設置，可保證熔體對連續長纖維束的均勻浸潰。所述入口通道的橫截面為圓形、橢圓形或矩形；當橫截面為圓形或橢圓形時，橫截面的半徑為2 20mm ;當橫截面為矩形時，橫截面的寬度和高度為2 20mm。所述出口通道的橫截面為矩形或圓形；當橫截面為矩形時，橫截面的寬度和高度為2飛mm;當橫截面為圓形時，橫截面的半徑為2飛mm。出口通道的橫截面形狀也可根據所需長纖維增強熱塑性樹脂的形狀進行預定設置。所述浸潰流道的橫截面為矩形或梯形，浸潰流道橫截面的寬度和高度分別為100 2000mm。所述張力棍的外圓半徑為5 50mm。為了使連續長纖維束在浸潰流道內的輸送更為順暢，還可根據實際需要在浸潰流道內設置導向輥。本發明根據上述熔融浸潰機頭實現一種連續長纖維增強熱塑性樹脂成型用的熔融浸潰方法，包括以下步驟(I)連續長纖維束由入口通道進入浸潰流道中并交替繞過至少一組張力輥，然后繞過出料輥的外表面，連續長纖維束的下表面與出料輥的外表面緊密貼合，最后連續長纖維束繞過至少一組張力輥后從出口通道拉出； (2)熱塑性熔體進入熔體分配流道后，通過各級的分支流道均勻進入出料輥，再由出料輥的各出料孔進入浸潰流道；(3)連續長纖維束經過出料輥的外表面時，熱塑性熔體由下而上穿透連續長纖維束；(4)經過熔融浸潰后的連續長纖維束從出口通道拉出，成為預定形狀的長纖維增強熱塑性樹脂。本發明相對于現有技術，具有以下有益效果本熔融浸潰機頭通過在機頭中設置熔體分配流道，且熔體分配流道與浸潰流道之間通過出料輥進行連接，使與每束長纖維束接觸的熔體壓力、流量都保持一致，保證了每根連續長纖維之間浸潰效果的均衡，有效提高其浸潰均勻性。本熔融浸潰機頭中，由于連續長纖維束與來自熔體分配流道的熱塑性熔體接觸前，先經過張力輥，使纖維束展開，因此熔體可更有力地穿透連續長纖維束，從而提高了連續長纖維束的浸潰效果，減少纖維張力，也減少纖維折斷，保證較高的牽引速度，并實現穩
定生產。
圖I為本熔融浸潰機頭的截面示意圖。圖2為圖I中A方向上熔體分配流道的結構示意圖。圖3為本熔融浸潰機頭中出料輥的結構示意圖。
具體實施例方式下面結合實施例及附圖，對本發明作進一步的詳細說明，但本發明的實施方式不限于此。實施例本實施例一種連續長纖維增強熱塑性樹脂成型用的熔融浸潰機頭，熔融浸潰機頭內部設有熔體分配流道I和浸潰流道2，熔體分配流道I的各個出料口通過出料輥3與浸潰流道2連接；浸潰流道的兩端分別設置供連續長纖維束9進出用的入口通道4和出口通道6，入口通道與出料輥之間設置至少一組張力輥5，出口通道與出料輥之間設置至少一組張力輥。其中，出料輥用于連接熔體分配流道和浸潰流道，起到過渡作用。如圖2所示，熔體分配流道I為多級分支的結構形式，包括多級的分支流道，各級的分支流道均為圓柱形流道。該結構的熔體分配流道可保證熱塑性樹脂熔體均勻穩定地進入浸潰流道，使熔體穿透后的連續長纖維束得到均衡的浸潰效果。其中，各級分支流道的直徑為5 100mm，位于同一級的分支流道直徑相等。為了方便熱塑性熔體的流動，熔體分配流道設于浸潰流道一側的下方。如圖3所示，出料輥3的外表面為圓弧面，出料輥的中部為扇形通道7，扇形通道頂部設有多個出料孔8，各出料孔分別垂直于連續長纖維束，即連續長纖維束從各出料孔頂部經過；出料輥的圓弧面直徑為5 200_，出料孔直徑為f 10_。該結構的出料輥，其外表面可與連續長纖維束緊密貼合，而多個出料孔與連續長纖維束垂直設置，可保證熔體對連續長纖維束的均勻浸潰。入口通道的橫截面可為圓形、橢圓形或矩形；當橫截面為圓形或橢圓形時，橫截面的半徑為2 20mm ;當橫截面為矩形時，橫截面的寬度和高度為2 20mm。出口通道的橫截面可為矩形或圓形；當橫截面為矩形時，橫截面的寬度和高度為2飛mm ;當橫截面為圓形時，橫截面的半徑為2飛mm。出口通道的橫截面形狀也可根據所需長纖維增強熱塑性樹脂的形狀進行預定設置。浸潰流道的橫截面可為矩形或梯形，浸潰流道橫截面的寬度和高度分別為100 2000mm。張力棍的外圓半徑為5 5Omm。為了使連續長纖維束在浸潰流道內的輸送更為順暢，還可根據實際需要在浸潰流道內設置導向輥。本實施例根據上述熔融浸潰機頭實現一種連續長纖維增強熱塑性樹脂成型用的熔融浸潰方法，包括以下步驟(I)連續長纖維束由入口通道進入浸潰流道中并交替繞過至少一組張力輥，然后繞過出料輥的外表面，連續長纖維束的下表面與出料輥的外表面緊密貼合，最后連續長纖維束繞過至少一組張力輥后從出口通道拉出；(2)熱塑性熔體進入熔體分配流道后，通過各級的分支流道均勻進入出料輥，再由出料輥的各出料孔進入浸潰流道； (3)連續長纖維束經過出料輥的外表面時，熱塑性熔體由下而上穿透連續長纖維束；(4)經過熔融浸潰后的連續長纖維束從出口通道拉出，成為預定形狀的長纖維增強熱塑性樹脂。如上所述，便可較好地實現本發明，上述實施例僅為本發明的較佳實施例，并非用來限定本發明的實施范圍；即凡依本發明內容所作的均等變化與修飾，都為本發明權利要求所要求保護的范圍所涵蓋。
權利要求
1.連續長纖維增強熱塑性樹脂成型用的熔融浸潰機頭，其特征在于，熔融浸潰機頭內部設有熔體分配流道和浸潰流道，熔體分配流道的各個出料口通過出料輥與浸潰流道連接；浸潰流道的兩端分別設置供連續長纖維束進出用的入口通道和出口通道，入口通道與出料輥之間設置至少一組張力輥，出口通道與出料輥之間設置至少一組張力輥。
2.根據權利要求I所述連續長纖維增強熱塑性樹脂成型用的熔融浸潰機頭，其特征在于，所述熔體分配流道為多級分支的結構形式，包括多級的分支流道，各級的分支流道均為圓柱形流道。
3.根據權利要求2所述連續長纖維增強熱塑性樹脂成型用的熔融浸潰機頭，其特征在于，所述各級分支流道的直徑為5 100_，位于同一級的分支流道直徑相等。
4.根據權利要求I所述連續長纖維增強熱塑性樹脂成型用的熔融浸潰機頭，其特征在于，所述熔體分配流道設于浸潰流道一側的下方。
5.根據權利要求I所述連續長纖維增強熱塑性樹脂成型用的熔融浸潰機頭，其特征在于，所述出料輥的外表面為圓弧面，出料輥的中部為扇形通道，扇形通道頂部設有多個出料孔，各出料孔分別垂直于連續長纖維束；出料輥的圓弧面直徑為5 200mm，出料孔直徑為I IOmm0
6.根據權利要求I所述連續長纖維增強熱塑性樹脂成型用的熔融浸潰機頭，其特征在于，所述入口通道的橫截面為圓形、橢圓形或矩形；當橫截面為圓形或橢圓形時，橫截面的半徑為2 20mm ;當橫截面為矩形時，橫截面的寬度和高度為2 20mm。
7.根據權利要求I所述連續長纖維增強熱塑性樹脂成型用的熔融浸潰機頭，其特征在于，所述出口通道的橫截面為矩形或圓形；當橫截面為矩形時，橫截面的寬度和高度為2^5mm ;當橫截面為圓形時,橫截面的半徑為2 5mm。
8.根據權利要求I所述連續長纖維增強熱塑性樹脂成型用的熔融浸潰機頭，其特征在于，所述浸潰流道的橫截面為矩形或梯形，浸潰流道橫截面的寬度和高度分別為100 2000mm。
9.根據權利要求I所述連續長纖維增強熱塑性樹脂成型用的熔融浸潰機頭，其特征在于，所述張力棍的外圓半徑為5 50mm。
10.根據權利要求Γ9任一項所述熔融浸潰機頭實現一種連續長纖維增強熱塑性樹脂成型用的熔融浸潰方法，其特征在于，包括以下步驟 (1)連續長纖維束由入口通道進入浸潰流道中并交替繞過至少一組張力輥，然后繞過出料輥的外表面，連續長纖維束的下表面與出料輥的外表面緊密貼合，最后連續長纖維束繞過至少一組張力輥后從出口通道拉出； (2)熱塑性熔體進入熔體分配流道后，通過各級的分支流道均勻進入出料輥，再由出料輥的各出料孔進入浸潰流道； (3)連續長纖維束經過出料輥的外表面時，熱塑性熔體由下而上穿透連續長纖維束； (4)經過熔融浸潰后的連續長纖維束從出口通道拉出，成為預定形狀的長纖維增強熱塑性樹脂。
全文摘要
本發明公開一種連續長纖維增強熱塑性樹脂成型用的熔融浸漬機頭及方法，機頭內設有熔體分配流道和浸漬流道，熔體分配流道的各個出料口通過出料輥與浸漬流道連接；浸漬流道兩端為入口通道和出口通道，入口通道與出料輥之間設置至少一組張力輥，出口通道與出料輥之間設置至少一組張力輥。其方法是連續長纖維束由入口通道進入浸漬流道并經過出料輥后從出口通道拉出，該過程中熱塑性熔體由熔體分配流道經過出料輥滲透玻纖后進入浸漬流道，對連續長纖維束進一步浸漬。本熔融浸漬機頭通過設置熔體分配流道，且熔體分配流道與浸漬流道之間通過出料輥進行連接，使與每束長纖維束接觸的熔體壓力、流量都保持一致，保證了每根連續長纖維之間浸漬效果的均衡。
文檔編號B29B15/14GK102848489SQ201210363729
公開日2013年1月2日 申請日期2012年9月26日 優先權日2012年9月26日
發明者陳春華, 李永華, 羅忠富, 錢永紅, 王大中, 葉南飚, 吳博 申請人:金發科技股份有限公司, 上海金發科技發展有限公司