一種生產熱塑性基體層的拉擠裝置及拉擠工藝的制作方法

本發明涉及一種生產熱塑性基體層的拉擠裝置及拉擠工藝。

背景技術：

復合芯可有效的替代鋼芯作為電纜加強芯。目前出于環保和節能的要求，碳纖維回收成為一種趨勢，熱塑性復合芯與熱固性復合芯相比，熱塑性復合芯的碳纖維更容易回收利用。要生產復合芯，首先需要得到連續纖維增強熱塑性基體復合纖維束，然后將多根纖維束進行拉擠得到熱塑性基體層。

技術實現要素：

本發明的第一個目的是提供一種生產熱塑性基體層的拉擠裝置。

實現本發明第一個目的的技術方案是一種生產熱塑性基體層的拉擠裝置，包括按照拉擠工藝順序依次設置的放線器、拉擠箱、緊密箱、冷卻器、牽引器和收線器；所述拉擠箱中設置加熱裝置和拉擠模具；所述拉擠模具為分為連為一體的前變化段和后恒定段，前變化段和后恒定段的拉擠孔洞的截面均為圓形；所述緊密箱中設置加熱裝置和多個帶加熱功能的緊密模具；多個緊密模具的緊密孔洞的出口端直徑逐漸變小。

所述拉擠模具的前變化段的拉擠孔洞的直徑從入口端至出口端逐漸變小，入口端直徑為熱塑性基體層成品直徑的2-10倍，出口端直徑為熱塑性基體層成品直徑的1-2倍；所述拉擠模具的后恒定段的拉擠孔洞的直徑等于前變化段出口端直徑。

所述拉擠模具的前變化段的長度為熱塑性基體層成品直徑的20-200倍，后恒定段的長度為熱塑性基體層成品直徑的10-40倍；所述拉擠模具的前變化段的入口端和后恒定段的出口端均倒圓角，圓角圓角直徑為熱塑性基體層成品直徑的0.5-2倍。

所述每個緊密模具為分為連為一體的前漸變段和后一致段，前漸變段和后一致段的拉擠孔洞的截面均為圓形。

所述緊密模具的前漸變段的拉擠孔洞的直徑從入口端至出口端逐漸變小，入口端直徑為熱塑性基體層成品直徑的1-2倍；所述拉擠模具前漸變段的后一致段的拉擠孔洞的直徑等于前漸變段出口端直徑；上一道緊密模具的出口端直徑/下一道緊密模具出口端直徑＝1.05-1.15。

所述緊密模具的前漸變段的長度為熱塑性基體層成品直徑的2-5倍，后一致段的長度為熱塑性基體層成品直徑的0.5-2倍；所述緊密模具的前漸變段的入口端和后一致段的出口端均倒圓角，圓角圓角直徑為熱塑性基體層成品直徑的0.5-2倍。

所述緊密模具的個數為1-10個，優選3-6個。

所述放線器和拉擠箱之間設置預熱器。

所述放線器包括1～10個線軸；所述冷卻器為水冷卻池或者空氣冷卻室；所述冷卻器的水冷卻池有多個，溫度逐漸降低，或者空氣冷卻時有多個，溫度逐漸降低。

本發明的第二個目的是提供一種生產熱塑性基體層的拉擠工藝。

實現本發明第二個目的的技術方案是一種生產熱塑性基體層的拉擠工藝，采用前述生產熱塑性基體層的拉擠裝置；拉擠工藝包括以下步驟：

步驟一、將1-10束復合纖維束從放線器放出，經過預熱器預熱；預熱器溫度為100-400℃，優選150-250℃；

步驟二、經過預熱的1-10復合纖維束進入拉擠箱內的拉擠模具；拉擠箱的加熱裝置將拉擠模具加熱到為200-500℃，控制溫度高于復合纖維束的熱塑性塑料的熔融溫度5-20℃；

步驟三、經過拉擠的復合纖維束進入緊密箱內的多道緊密模具；復合纖維束經過每一道緊密模具后的收縮率為1.05-1.15；緊密箱的加熱裝置將緊密模具加熱到為200-500℃，控制溫度高于復合纖維束的熱塑性塑料的熔融溫度5-20℃；

步驟四、經過緊密的復合纖維束進入冷卻器進行階梯冷卻，冷卻后形成熱塑性基體層，由收線器收卷；冷卻后熱塑性基體層的溫度低于熱塑性塑料的軟化溫度。

采用了上述技術方案，本發明具有以下的有益效果：(1)本發明的拉擠模具分段設計，能夠得到很好的拉擠效果；同時在拉擠后再進行多道緊密模具的緊密，能夠使得復合纖維束之間的空隙進一步壓縮擠出；提高了熱塑性基體層的質量，進而提升了復合芯的品質。

(2)本發明的拉擠模具經過反復的計算和試驗，根據最終需要的熱塑性基體層的直徑有最合適的孔徑值和長度值。

(3)本發明采用多道緊密模具逐一進行緊密，而且經過反復的計算和試驗，有最佳的逐步收縮率，根據收縮率確定緊密模具的孔徑值和長度值，這樣熱塑性基體層的性能有保障。

(4)本發明放線器的設置可以同時加工1～10根熱塑性基體層。

(4)本發明采用階梯冷卻，能夠更好地控制纖維束的性能。

附圖說明

為了使本發明的內容更容易被清楚地理解，下面根據具體實施例并結合附圖，對本發明作進一步詳細的說明，其中

圖1為本發明的結構示意圖。

圖2為本發明的拉擠模具的示意圖。

圖3為本發明的緊密模具的示意圖。

附圖中標號為：

放線器1、拉擠箱2、拉擠模具21、前變化段21-1、后恒定段21-2、緊密箱3、緊密模具31、前漸變段31-1、后一致段31-2、冷卻器4、牽引器5、收線器6、預熱器7、復合纖維束8、熱塑性基體層9。

具體實施方式

(實施例1)

見圖1，本實施例的一種生產熱塑性基體層的拉擠裝置，包括按照拉擠工藝順序依次設置的放線器1、預熱器7、拉擠箱2、緊密箱3、冷卻器4、牽引器5和收線器6。拉擠箱2中設置加熱裝置和拉擠模具21；緊密箱3中設置加熱裝置和多個帶加熱功能的緊密模具31；多個緊密模具31的緊密孔洞的出口端直徑逐漸變小。緊密模具31的個數為1-10個，優選3-6個。放線器1包括1～10個線軸；冷卻器4為水冷卻池或者空氣冷卻室；冷卻器4的水冷卻池有多個，溫度逐漸降低，或者空氣冷卻時有多個，溫度逐漸降低。

如圖2所示，拉擠模具21為分為連為一體的前變化段21-1和后恒定段21-2，前變化段21-1和后恒定段21-2的拉擠孔洞的截面均為圓形；拉擠模具21的前變化段21-1的拉擠孔洞的直徑從入口端至出口端逐漸變小，入口端直徑為熱塑性基體層成品直徑的2-10倍，出口端直徑為熱塑性基體層成品直徑的1-2倍；拉擠模具21的后恒定段21-2的拉擠孔洞的直徑等于前變化段21-1出口端直徑。拉擠模具21的前變化段21-1的長度為熱塑性基體層成品直徑的20-200倍，后恒定段21-2的長度為熱塑性基體層成品直徑的10-40倍；拉擠模具21的前變化段21-1的入口端和后恒定段21-2的出口端均倒圓角，圓角圓角直徑為熱塑性基體層成品直徑的0.5-2倍。

如圖3所示，每個緊密模具31為分為連為一體的前漸變段31-1和后一致段31-2，前漸變段31-1和后一致段31-2的拉擠孔洞的截面均為圓形。緊密模具31的前漸變段31-1的拉擠孔洞的直徑從入口端至出口端逐漸變小，入口端直徑為熱塑性基體層成品直徑的1-2倍；拉擠模具前漸變段31-1的后一致段31-2的拉擠孔洞的直徑等于前漸變段31-1出口端直徑；上一道緊密模具31的出口端直徑/下一道緊密模具31出口端直徑＝1.05-1.15。緊密模具31的前漸變段31-1的長度為熱塑性基體層成品直徑的2-5倍，后一致段31-2的長度為熱塑性基體層成品直徑的0.5-2倍；緊密模具31的前漸變段31-1的入口端和后一致段31-2的出口端均倒圓角，圓角圓角直徑為熱塑性基體層成品直徑的0.5-2倍。

拉擠工藝包括以下步驟：

步驟一、將1-10束復合纖維束8從放線器1放出，經過預熱器7預熱；預熱器7溫度為100-400℃，優選150-250℃；

步驟二、經過預熱的復合纖維束8進入拉擠箱2內的拉擠模具21；拉擠箱2的加熱裝置將拉擠模具21加熱到為200-500℃，控制溫度高于復合纖維束的熱塑性塑料的熔融溫度5-20℃；

步驟三、經過拉擠的復合纖維束8進入緊密箱3內的多道緊密模具31；復合纖維束8經過每一道緊密模具31后的收縮率為1.05-1.15；緊密箱3的加熱裝置將緊密模具31加熱到為200-500℃，控制溫度高于復合纖維束的熱塑性塑料的熔融溫度5-20℃；

步驟四、經過緊密的復合纖維束8進入冷卻器4進行階梯冷卻，冷卻后形成熱塑性基體層9，由收線器6收卷；冷卻后熱塑性基體層9的溫度低于熱塑性塑料的軟化溫度。

以上所述的具體實施例，對本發明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發明的具體實施例而已，并不用于限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。