專利名稱：由可流動的塑料和固體纖維填絮通過擠壓制造混配料的方法及實施該方法的裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種按權利要求1概念的由可流動的塑料和固體纖維填絮制造混配料的方法。此外本發明涉及實施該方法的裝置。
從DE19530020A1可知由塑料和固體纖維填絮制造混配料的方法，在此方法中采用加熱的螺桿擠壓機，在其中長絲通過自動喂入而被吸入，在那兒被切碎和與塑料混合，隨后送出制成的纖維混配料。為了使與可流動的塑料在擠壓機內的強烈混合所需的混合段的長度盡可能保持短，在此方法中設計為，長絲在進入擠壓機之前在浸漬設備中用所采用的塑料潤濕。
關于浸漬設備可采用商業上普通的設備，這在EP0287427B1中有描述。用于潤濕長絲材料的已知工具是構成一種注射模具的形式，該模具有一通道用于使纖維材料通過。在此通道的開始區域是二個用于將可流動的塑料輸送給長絲材料的物流通道的終端。通道的縱向走向不是直線的，而是若干向下或向上彎曲的路線，這樣使纖維材料在其通過時圍繞著相應的邊緣拐彎。因此確保纖維材料盡可能均勻和完全潤濕。
本發明的任務是，按如下形成一類方法，即用盡可能簡單的方法確保纖維材料均勻和完全的潤濕。在此應制造有目標地含有特別高份額的非常長的纖維的混配料，以確保由此混配料制成的成品件具有高的斷裂強度。此外還提出實施此方法的裝置。
用權利要求1中所給特征的方法，本發明的任務得以解決。用于實施該方法的裝置的特點是在權利要求8給出的特征。本發明有利的實施方案在從屬權利要求中指明。
本發明的出發點是，由可流動的熱塑性塑料和由增強材料組成的固體纖維填絮通過從擠壓室擠壓出加入的材料來制造混配料。可流動的塑料原則上也可以是熱固性的熔化塑料如聚酯樹脂。但優選采用熱塑性塑料，它在擠壓室中由于熱的輸入塑化，例如聚乙烯、聚丙烯。用于增強在基體材料應用的可流動塑料的纖維材料可以應用任意的材料，優選采用玻璃纖維。將這種纖維狀的增強材料以長絲的形式加入已在擠壓室存在的和已成為可流動的塑料中并與之混合。在長絲加入擠壓室之前將它用與在擠壓機中的塑料量相比很少量的已安排的可流動的塑料潤濕。通過這樣的予先潤濕有可能使，為達到纖維在基體材料中盡可能均勻的分布在擠壓機中混合工作量可限制至最少。因此在所用混合工具的作用下趨向于撕裂和扯破的加入纖維保持比較大的長度。混合工作進行的時間愈長和愈強烈，單個纖維段愈短。為了使由本發明制備的混配料通過繼續加工制造的產品達到盡可能高的斷裂強度，重要的是纖維長度保持盡可能長。如果加入的長絲沒有足夠的潤濕，則必須進行明顯的較長時間的混合操作。
為使長絲被可流動的塑料完全潤濕，本發明設計為，長絲引入通過在一對旋轉方向相反傳動的潤濕輥之間形成的輥隙。在此潤濕輥的表面具有一層由基質材料的塑料以可流動形式組成的一定厚度的涂層，其厚度足夠使塑料不斷充滿輥間隙。由于長絲通過輥隙，使長絲強制性的與可流動的塑料極強的接觸和這樣使其表面以不太復雜的方法被塑料完全潤濕。
原則上有可能用另外一個擠壓機產生用于涂覆潤濕輥的可流動的塑料，并送入潤濕輥的表面。但特別有利的是，這里所需的可流動的塑料可以從用于與長絲混合的擠壓室中在塑料已經可流動，但尚未和纖維混合的某個位置作為部分物流取出。
基于其特別好的混合性能，多螺桿擠壓機，優選雙螺桿擠壓機特別適用于制造混配料。原則上也可用單螺桿擠壓機。有目的是將潤濕的長絲輸入到螺桿擠壓機的混合區范圍。該混合區對于和基體材料的充分混合只需要比較短的長度。
為使長絲達到特別好的潤濕，推薦潤濕輥用相互不同的輥圓周速度傳動。用此方法在輥隙中造成磨擦，它導致纖維材料分裂。因此送入的纖維條的單根纖維可與可流動的塑料在輥隙中進行特別強烈的接觸并完全被其包圍。通過分裂使由于“涂層”粘結在一起的纖維分開和使“單根纖維”達到潤濕。不同的輥圓周速度例如可在同樣的傳動轉數下通過選擇相應不同的輥直徑達到。輥圓周速度優選通過相應地校正和調節潤濕輥不同的轉數來實現。
為了確保長絲有次序的輸入潤濕輥，推薦將長絲首先引導通過一對相互退繞的喂入輥和由此將其引入潤滑輥的輥隙。喂入輥的轉動與潤濕輥一樣也是相互相反的方向，以使材料輸送以所需的方向進行。
用于實施上述方法的本發明的裝置有螺桿擠壓機作為主要部分，它的被擠壓機外殼包圍的擠壓室除了有用于基質材料塑料的入口和擠出材料的出口的兩個開孔外還有一個旁邊開孔，它用于長絲材料的加入。用于長絲材料的開孔是在塑料進口和出口之間，和在正常情況明顯的靠近出口開孔。此裝置的另一重要部分是用于潤濕纖維材料的裝置中。此潤濕裝置的出口與在擠壓機殼體的用于長絲材料的開孔輸送連接上。按本發明此潤濕裝置至少有一對共同作用的潤濕輥，這兩個輥以相反的轉動方向傳動。原則上也可能前后或并列聯接若干對的這種潤濕輥。但是一般有意義的是只限于用一對潤濕輥。在潤濕輥之間存在的輥隙構成潤濕裝置的出口。在潤濕輥的周邊區域，亦即在其范圍的周圍用以下方法安置一個用于潤濕所需的可流動的塑料的輸入裝置，即使潤濕輥的外套在運轉時總是覆蓋一層可流動的塑料。
推薦一種有益的緊湊結構形式，將潤濕輥存放在封閉的殼體中，此殼體與擠壓機殼體固定連接在一起。這也意味著，此殼體安置在用于纖維材料的輸入的旁邊開孔的范圍。有必要的是旁邊的開孔是在螺桿擠壓機混合區的范圍。優選在殼體前面，在其中存放潤濕輥，也安置一對轉向相反傳動的喂入輥，通過此輥纖維材料的長絲有控制的可導入潤濕輥的輥隙。
原則上螺桿擠壓機在擠壓室里具有唯一的一個螺桿。但是用多螺桿擠壓機可達到較好的混合。特別優選采用雙螺桿擠壓機，其中雙螺桿擠壓機的兩個螺桿有利的是同方向轉動傳動。
為了使在輥隙產生磨擦以支持纖維材料被完全潤濕，基本上可采用不同直徑的潤濕輥，這樣這些輥可用相同的轉數傳動，雖然需要不同的輥外套圓周速度。當然也有可能，在相同的潤濕輥直徑下通過在各個輥的傳動中用不同的齒輪箱變速比達到需要的不同輥圓周速度。推薦潤濕輥的旋轉傳動這樣配置，即使其圓周速度相互無關地可校準和可調節。這可以最簡單地這樣達到，即潤濕輥的旋轉傳動相互完全分開構成。
在可流動塑料輸入潤濕輥的輸入裝置方面，有利的是，將輸入裝置設計成分枝通道，此通道在纖維材料輸入的開口之前在螺桿擠壓機的螺桿輸送方向上從擠壓室分枝和在安裝潤濕輥外套的直接鄰近區域開放式結束，這樣由于通過螺桿在可流動塑料上作用的壓力使這些塑料的部分物流通過分枝通道涂到潤濕輥的外套上。
下面本發明借助于唯一的圖對作為截面圖描繪的實例作進一步說明。
此圖表示螺桿擠壓機1的橫截面，該擠壓機設計為有兩個螺桿11和12雙螺桿擠壓機。如通過兩個標明的旋轉箭頭所指示的，此兩個螺桿11，12優選以同向旋轉傳動。螺桿擠壓機的擠壓室用參考標志2表示，而擠壓機殼體用參考標志8表示。在螺桿擠壓機1的混合區范圍，擠壓機殼體8有一旁邊開孔3通向擠壓室2。在此開孔3之上安裝殼體7，它直接與擠壓機殼體8用螺栓固定在一起。在殼體7中可旋轉地安裝有兩個潤濕輥5，6，它們有一圓筒狀的外套和同樣的直徑。屬于潤濕裝置4的潤濕輥5，6轉軸是平行于兩個螺桿11，12的縱軸。它們是分別通過可調節的電機驅動在相反的旋轉方向傳動，在此潤濕輥5的轉數調節成有點不同于潤濕輥6的轉數，以便在相互靠近的潤滑輥5，6的輥隙中產生一定的磨擦度。潤濕輥5，6的旋轉方向和輥隙是這樣布置的，即在沒有詳細描繪的玻璃材料的長絲條，(該條子在標明箭頭的方向通過潤濕裝置4送入)有目的地通過開孔3輸送達到擠壓室2。為使玻璃纖維材料實現有控制的輸入，在兩個潤濕輥5，6的上部還要可旋轉地安裝兩個喂入輥9，10，其中它們也是這樣傳動的，即使長絲條直線進入潤濕輥5，6的輥隙。為使在兩個潤濕輥5，6之間的輥隙中被基體材料的可流動塑料發生所希望的完全潤濕，潤濕輥5，6的外套必需各用足夠量的可流動塑料覆蓋一層，以使此可流動塑料充滿輥隙。這里本發明有利的形式是，各設計一個分枝通道13，14，這是在沒有標明出來的某一位置，即已有可流動的塑料存在于擠壓室2中的位置，從擠壓室2分枝和通過擠壓機殼體8和通過機架7輸送至潤濕輥5，6的外套和在那里開放式終止。因此可流動塑料的部分物流可由擠壓室2分枝和送至潤濕輥5，6。在潤濕輥5，6的外套流出可流動的塑料，即它注入到潤濕輥5，6的外套面之間的縫隙和在機架7中相應的圓筒狀的空隙，在此空隙中運轉兩個潤濕輥5，6。因此可流動的塑料在兩個潤濕輥5，6不斷的旋轉中以均勻的厚度分布在其外套上。通過兩個分枝通道13，14的材料供應是這樣分配的，即兩個潤濕輥5，6之間的輥隙在長絲條通過時應足夠充滿。由于在輥隙中的磨擦和壓擠過程，在纖維材料和基體材料的塑料之間造成非常強的接觸，這樣確保纖維材料表面的完全潤濕。可流動塑料的過量材料被潤濕輥5，6帶走和無問題的在機架7的內部相應的邊緣上切成條子，和落入擠壓機殼體8的開孔3中和強制的與送入開孔3的纖維材料一起被擠壓機的螺桿11，12帶入，和再與塑料的主流進行混合。纖維材料可通過喂入輥9，10和潤濕輥5，6以非常均勻的方式輸送到擠壓室2。通過兩個擠壓機螺桿11，12的混合操作使纖維材料總是不斷地破裂。因為用于纖維材料在可流動塑料的基體材料中均勻分布的混合段可相應的短，送入的長絲主要以比較大的長度獲得。短纖維的份額比在至今已知的方法中明顯的較少。因為按本發明的裝置單獨由可非常簡單制造的單個部件組成和所需的旋轉傳動廉價可得，按本發明裝置的建造總費用是非常低的。
參考標號1.螺桿擠壓機8.擠壓機殼體2.擠壓室9.喂入輥3.開孔 10.喂入輥4.潤濕裝置 11.螺桿5.潤濕輥12.螺桿6.潤濕輥13.分枝通道7.殼體 14.分枝通道
權利要求
1.由可流動的塑料和由增強材料，特別是玻璃纖維組成的固體纖維填絮制造混配料的方法，該方法是通過塑料從擠壓室擠壓出來，其中將增強材料的長絲送給在擠壓室中的塑料，此長絲予先已與塑料潤濕過，和將長絲與塑料在擠壓室中進行混合，其特征在于，用于被塑料潤濕的長絲導入通過輥隙在一對旋轉方向相反傳動的潤濕輥之間構成的輥隙，潤濕輥表面覆蓋一層具有一定厚度的可流動塑料，其厚度足以使輥隙不斷填滿塑料。
2.按權利要求1的方法，其特征在于，用于潤濕輥涂覆的可流動的塑料從擠壓室中可流動的塑料尚未和纖維混合的某一位置取出。
3.按權利要求1至2之一的方法，其特征在于，潤濕的長絲輸送到在多螺桿擠壓機的、特別是在雙螺桿擠壓機的混合區范圍的擠壓室。
4.按權利要求1至3之一的方法，其特征在于，作為可流動的塑料采用塑化的熱塑性塑料。
5.按權利要求1至4之一的方法，其特征在于，用于在輥隙中產生磨擦的潤濕輥各用相互不同的輥圓周速度傳動。
6.按權利要求5的方法，其特征在于，不同的輥圓周速度是通過調整潤濕輥的不同的轉數來調節的。
7.按權利要求1至6之一的方法，其特征在于，長絲是通過一對相互退繞的喂入輥有控制地送入潤濕輥的輥隙。
8.用于實施按權利要求1的方法的裝置，該裝置有一螺桿擠壓機(1)、其被擠壓機殼體(8)包圍的擠壓室(2)除了用于要擠壓的塑料的入口開孔和出口開孔外附加一個用于送入長絲材料的旁邊開孔(3)，和有一潤濕裝置(4)用于要送入的纖維材料，它的出口與旁邊開孔(3)輸送連接上，其特征在于，—潤濕裝置(4)至少有一對共同作用的潤濕輥(5，6)，—潤濕輥(5，6)是以相反方向轉動傳動的，—在潤濕輥(5，6)之間存在的輥隙構成了潤濕裝置(4)的出口和—在潤濕輥(5，6)的周圍的區域用以下方法安排可流動的塑料的送入，即使潤濕輥(5，6)的外套在運轉時不斷地用可流動的塑料涂層。
9.按權利要求8的裝置，其特征在于，潤濕輥(5，6)是在一封閉的殼體(7)中存放，該殼體與擠壓機殼體(8)固定連接。
10.按權利要求8至9之一的裝置，其特征在于，在機架(7)中附帶安裝至少一對相反方向旋轉傳動的喂入輥，通過它纖維材料的長絲有控制地可送入潤濕輥(5，6)的輥隙。
11.按權利要求8至10之一的裝置，其特征在于，螺桿擠壓機(1)是一多螺桿擠壓機，特別是雙螺桿擠壓機。
12.按權利要求11的裝置，其特征在于，雙螺桿擠壓機的螺桿(11，12)是相同方向旋轉傳動的。
13.按權利要求8至12之一的裝置，其特征在于，用于在輥隙中產生磨擦的潤濕輥(5，6)是用相互不同的圓周速度傳動的。
14.按權利要求13的裝置，其特征在于，潤濕輥(5，6)具有相同的直徑和它的旋轉傳動的轉數相互無關是可調的。
15.按權利要求14的裝置，其特征在于，潤濕輥(5，6)的旋轉傳動是相互分開構成的。
16.按權利要求8至15之一的裝置，其特征在于，可流動的塑料輸送設計成分枝通道(13，14)，它在螺桿(11，12)的輸送方向在開孔(3)之前從擠壓室(2)分枝和在安裝的潤濕輥(5，6)外套的直接鄰近區域開放式結束。
17.按權利要求8至16之一的裝置，其特征在于，開孔(3)是安排在螺桿擠壓機(1)的混合區范圍。
全文摘要
本發明涉及從可流動的塑料和由增強材料,特別是玻璃纖維組成的固體纖維填絮制造混配料的方法,該方法是將塑料從擠壓室擠壓出,在此將增強材料的長絲送到在擠壓室的塑料中,在此之前長絲已用塑料潤濕過,和將長絲與塑料在擠壓室中進行混合。按本發明用于被塑料潤濕的長絲導入通過在一對以相反轉動方向傳動的潤濕輥之間形成的輥隙,潤濕輥的表面覆蓋一層有一定厚度的可流動的塑料,其厚度足夠使輥隙不斷充滿塑料。此外本發明涉及實施此方法的裝置,該裝置有一螺桿擠壓機(1),它的被擠壓機殼體(8)包圍的擠壓室(2)除了有用于被擠壓的塑料的入口開孔和出口開孔外還附加有一旁邊開孔(3)用于長絲材料的送入,和有一潤濕裝置(4)用于要加入的纖維材料,它的出口與旁邊開孔(3)輸送連接上。
文檔編號B29C47/02GK1331626SQ99814910
公開日2002年1月16日 申請日期1999年12月6日 優先權日1998年12月22日
發明者S·奇斯加尼克 申請人:貝斯托夫有限公司