一種熱塑性復合材料型材的拉擠成型設備及其成型方法與流程

本發明涉及一種成型設備及其成型方法，尤其是涉及一種一種熱塑性復合材料型材的拉擠成型設備及其成型方法，它屬于熱塑性復合材料生產加工技術領域。

背景技術：

拉擠成型是常用的材料成型方法，現有的熱塑性復合材料成型工藝存在以下缺陷：熱塑拉擠浸漬困難，浸漬效果差以及無法制作經緯向力學性能要求都較高的。

公開日為2010年12月15日，公開號為101913255A的中國專利中，公開了一種名稱為“連續纖維的熱塑性復合材料的拉擠成型方法及設備”的發明專利。該專利將由熱塑性復合材料制成的連續纖維從紗架上引出穿過集紗板后送入去濕器，再經過去濕的連續纖維送入浸漬器中進行浸漬，控制成型模具的加熱溫度在 150℃-300℃得到所需的型材；使成型后的型材進入冷卻槽冷卻后在牽引機的牽引下進入同步自動切割機中按所需的尺寸切割、包裝即可。 雖然該方法簡單，設備成本低，但是在制作經緯向力學性能要求都較高產品及拉擠成型工業化問題，不能夠連續化批量生產，故其還是存在上述缺陷。

公開日為2006年02月08日，公開號為1730270的中國專利中，公開了一種名稱為“一種熱塑性復合材料的拉擠成型方法及其成型模”的發明專利。該專利采用在線對基體纖維與增強纖維按照一定重量比進行混合，然后再經過預成型模與成型模，在成型模中加熱熔融的基體纖維與增強纖維充分浸漬，最后從成型模出來的型材經冷卻定型后即制得成品。但是該方法增強纖維方向單一，無法制作經緯向強度要求都較高的產品，故其還是存在上述缺陷。

公開日為1988年08月31日，公開號為88100835的中國專利中，公開了一種名稱為“通過拉擠成型制造熱塑性聚合物 型材的方法、設備及制得的產品”的發明專利。該專利用拉擠工藝制造連續長纖維增強熱塑性聚合物型材的方法。它是將浸漬了熱塑性樹脂的粗紗壓緊，以形成坯布，在纖維上浸漬上熔融態的熱塑性樹脂，然后通過矩形的加熱平口模頭，以便壓緊粗紗，強行把熔融的樹脂滲入纖維之間，形成坯布。但由于熱塑性樹脂粘度較大，這種方法工業生產中可操作性困難。

技術實現要素：

本發明的目的在于克服現有技術中存在的上述不足，而提供一種采用以玻纖與化纖混紡織物為原料，熱塑性復合材料的浸漬效果好，同時熱塑拉擠中可制作經緯向力學性能要求都較高產品，方法簡單方便，設備安全可靠，能夠連續化批量生產的熱塑性復合材料型材的拉擠成型設備及其成型方法。

本發明解決上述問題所采用的技術方案是：該熱塑性復合材料型材的拉擠成型設備，其特征在于：包括依次相連的恒張力紗架、導向裝置、預熱烘箱、成型模和滾壓冷卻定型裝置，成型模設置在滾壓冷卻定型裝置的前方；設備安全可靠，能夠連續化批量。

作為優選，本發明所述導向裝置包括前導向裝置和后導向裝置，前導向裝置設于預熱烘箱的前端，后導向裝置設于預熱烘箱的后端。

作為優選，本發明所述所述成型模由預成型段和成型段組成，使得成型后的產品質量更高，滿足使用要求。

作為優選，本發明所述成型設備還包括切割機，該切割機設置于滾壓冷卻定型裝置的后方。

作為優選，本發明所述切割機采用同步自動切割機；使得切割效率更高。

本發明還提供一種熱塑性復合材料型材的拉擠成型方法，采用權利要求1-5所述的熱塑性復合材料型材的拉擠成型設備，其特征在于：包括以下步驟：

1）將玻纖與化纖混紡織物置于恒張力紗架上，根據產品結構將多卷混紡織物從恒張力紗架上引出，整齊疊放穿過前導向裝置，多層混紡織物的重量總和控制于1000-5000克/平方米；

2）烘箱預熱：將步驟一穿過前導向裝置的混紡織物送入溫度為130-180℃的預熱烘箱，最終使混紡織物出烘箱的溫度≥130℃。

3）將預熱完成的混紡織物穿過后導向裝置，進入成型模制得型材，成型模由預成型段和成型段組成，成型模預成型段溫度控制于200℃-250℃，成型段溫度控制于210℃-260℃；

4）使成型后的型材進入滾壓冷卻定型裝置，進行冷卻定型制得產品，滾壓施加壓力的壓強為1-5MPa，滾壓冷卻定型裝置的冷卻溫度為40-130℃，滾壓時滾筒牽引速度為0.2-5m/min；最后通過同步切割機將產品按照所需尺寸進行裁切。

作為優選，本發明所述步驟2）中，烘箱預熱溫度為130℃、140℃、150℃、160℃、170℃和180℃中的一種。

作為優選，本發明所述步驟4）中，滾壓施加壓力的壓強為1MPa、1.5MPa、2MPa、2.5MPa、3MPa、3.5MPa、4MPa、4.5MPa和5MPa中的一種。

作為優選，本發明所述步驟4）中，滾壓冷卻定型裝置的冷卻溫度為40℃、50℃、60℃、70℃、80℃、90℃、100℃、110℃、120℃和130℃中的一種。

作為優選，本發明所述步驟4）中，滾筒牽引速度為0.2m/min、0.3m/min、0.4m/min、0.5m/min、0.6m/min、0.7m/min、0.8m/min、0.9m/min、1m/min、2m/min、3m/min、4m/min和5m/min中的一種。

本發明與現有技術相比，具有以下優點和效果：1、混紡纖維織物在熔融前就把基體纖維與增強纖維混合，在拉擠之前就解決了浸漬問題，優于粉末浸漬法、溶液浸漬法和熔融浸漬法，產品性能好；2、型材表現出經緯向均衡力學性能，解決了熱塑拉擠中制作經緯向力學性能要求都較高產品的問題；3、本發明方法簡單方便，設備安全可靠，從根本上解決了熱塑性復合材料拉擠成型工業化問題，能夠連續化批量生產。

附圖說明

圖1為本發明實施例的工藝設備結構示意圖。

圖2為本發明實施例成型方法的步驟3的產品結構示意圖。

圖3為本發明實施例成型方法的步驟3的成型模入口形狀結構示意圖。

圖4為本發明實施例成型方法的步驟3的成型模出口形狀結構示意圖。

圖中：導向裝置D，恒張力紗架1，前導向裝置2，預熱烘箱3，后導向裝置4，成型模5，滾壓冷卻定型裝置6，切割機7。

具體實施方式

下面結合附圖并通過實施例對本發明作進一步的詳細說明，以下實施例是對本發明的解釋而本發明并不局限于以下實施例。

參見圖1-圖4，本實施例熱塑性復合材料型材的拉擠成型設備，其特征在于：包括依次相連的恒張力紗架1、導向裝置、預熱烘箱3、成型模5、滾壓冷卻定型裝置6和切割機7，成型模5設置在滾壓冷卻定型裝置6的前方。

本實施例導向裝置包括前導向裝置2和后導向裝置4，前導向裝置2設于預熱烘箱3的前端，后導向裝置4設于預熱烘箱3的后端；成型模5由預成型段和成型段組成。

本實施例中的切割機7設置于滾壓冷卻定型裝置6的后方，切割機7采用同步自動切割機7。

本實施例一種熱塑性復合材料型材的拉擠成型方法，包括以下步驟：

1）將玻纖與化纖混紡織物置于恒張力紗架1上，根據產品結構將多卷混紡織物從恒張力紗架1上引出，整齊疊放穿過前導向裝置2，多層混紡織物的重量總和控制于1000-5000克/平方米，具體重量總和根據所制作型材結構而定；根據目前市場中混紡織物規格單一一卷混紡織物克重范圍為500-1500克/平方米；根據所需混紡織物重量總和，選擇混紡織物型號與卷數時，盡量保證卷數最少、型號單一。比如所需混紡織物重量總和為4500克/平方米，則選擇單一一卷混紡織物重量為1500克/平方米，選用三卷。

本實施例中，所需混紡織物重量總和為1000克/平方米、1500克/平方米、2000克/平方米、2500克/平方米、3000克/平方米、3600克/平方米、4200克/平方米、4500克/平方米、5000克/平方米中的一種。

2）烘箱預熱：將步驟一穿過前導向裝置2的混紡織物送入溫度為130-180℃的預熱烘箱3，最終使混紡織物出烘箱的溫度≥130℃。

本實施例中，烘箱預熱溫度為130℃、140℃、150℃、160℃、170℃和180℃中的一種。

3）將預熱完成的混紡織物穿過后導向裝置4，進入成型模5制得型材，成型模5由預成型段和成型段組成，成型模5預成型段溫度控制于200℃-250℃，成型段溫度控制于210℃-260℃；具體溫度值根據熱塑性材料特性而定；預成型段模具逐漸由平口漸變成所需產品截面形狀，成型段模具結構由產品截面形狀而定，從預成型段入口到成型段出口間隙逐漸減小，橫截面隨之縮小，成型模5入口為圓角，如圖2所示產品結構，如圖3-圖4所示，模具將由平口逐漸變成90度直角形狀；經過成型模5的壓力熔融的化纖能夠對增強纖維充分浸漬，得到密實的型材。

本實施例中，預成型段溫度為200℃、210℃、220℃、230℃、240℃、250℃中的一種。

本實施例中，成型段溫度為210℃、220℃、220℃、230℃、240℃、250℃、260℃中的一種。

4）使成型后的型材進入滾壓冷卻定型裝置6，進行冷卻定型制得產品，滾壓施加壓力的壓強為1-5MPa，滾壓冷卻定型裝置6的冷卻溫度為40-130℃，滾壓時滾筒牽引速度為0.2-5m/min；最后通過同步切割機7將產品按照所需尺寸進行裁切。

本實施例中，滾壓施加壓力的壓強為1MPa、1.5MPa、2MPa、2.5MPa、3MPa、3.5MPa、4MPa、4.5MPa和5MPa中的一種。

本實施例中，滾壓冷卻定型裝置6的冷卻溫度為40℃、50℃、60℃、70℃、80℃、90℃、100℃、110℃、120℃和130℃中的一種。

本實施例，滾筒牽引速度為0.2m/min、0.3m/min、0.4m/min、0.5m/min、0.6m/min、0.7m/min、0.8m/min、0.9m/min、1m/min、2m/min、3m/min、4m/min和5m/min中的一種。

本實施例中步驟1）中的具體重量總和根據所制作型材結構而定，步驟3）中的具體溫度值根據熱塑性材料特性而定。

通過上述闡述，本領域的技術人員已能實施。

此外，需要說明的是，本說明書中所描述的具體實施例，其所取名稱等可以不同，本說明書中所描述的以上內容僅僅是對本發明結構所作的舉例說明。凡依據本發明專利構思所述的構造、特征及原理所做的等效變化或者簡單變化，均包括于本發明專利的保護范圍內。本發明所屬技術領域的技術人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或采用類似的方式替代，只要不偏離本發明的結構或者超越本權利要求書所定義的范圍，均應屬于本發明的保護范圍。