專利名稱：纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料直接在線拉擠成型設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于復(fù)合材料的拉擠成型技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料直接在線拉擠成型的設(shè)備。
背景技術(shù)：
纖維熱塑性復(fù)合材料是當(dāng)前國(guó)外熱塑性復(fù)合材料的開(kāi)發(fā)熱點(diǎn)，具有輕質(zhì)高強(qiáng)、環(huán)?？苫厥盏忍攸c(diǎn)，廣泛應(yīng)用于汽車、電器、軌道交通、建筑行業(yè)及民用、輕工業(yè)領(lǐng)域。目前直接在線生產(chǎn)纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料主要采用直接模壓及直接注塑工藝， 如德國(guó)迪芬巴赫(DiefferAacher)公司的LFT-D-ILC直接模壓生產(chǎn)線和科倍隆W&P公司的 D-LFT系統(tǒng)直接注塑生產(chǎn)線。上述生產(chǎn)線玻璃纖維的切斷、分散以及玻纖與聚合物的復(fù)合均是在螺桿擠出機(jī)內(nèi)進(jìn)行，由此帶來(lái)的問(wèn)題是玻纖的長(zhǎng)度受到螺桿螺距的限制，一般只能達(dá)到20mnT25mm左右。由于螺桿對(duì)玻纖的磨損，導(dǎo)致制品的性能降低。螺桿結(jié)構(gòu)相對(duì)固定，對(duì)于產(chǎn)品各種不同的性能需求，需要更換不同的螺桿元件。玻璃纖維對(duì)螺桿元件的磨損嚴(yán)重， 每生產(chǎn)一定數(shù)量的產(chǎn)品，就需要對(duì)磨損的螺桿元件進(jìn)行更換，生產(chǎn)成本高。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料直接在線拉擠成型設(shè)備，以解決現(xiàn)有技術(shù)中螺桿對(duì)玻纖的磨損，導(dǎo)致制品的性能降低。玻纖長(zhǎng)度短，力學(xué)性能低的問(wèn)題。實(shí)現(xiàn)更好的制品性能，保持產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性，以及更低廉的生產(chǎn)投入。本發(fā)明主要由供紗機(jī)構(gòu)、供氈過(guò)紗機(jī)構(gòu)、纖維編織平臺(tái)、熱塑拉擠成型模具、牽引機(jī)構(gòu)組成，解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是把纖維切斷及纖維與熱塑性塑料的復(fù)合從螺桿機(jī)中分離出來(lái)，采用獨(dú)立的纖維切斷及獨(dú)立的恒溫不銹鋼帶復(fù)合機(jī)構(gòu)。方案中拉擠成型設(shè)備的供紗機(jī)構(gòu)/供氈過(guò)紗機(jī)構(gòu)上設(shè)置可使纖維紗/纖維氈成繃緊狀態(tài)放送至下序的張力放紗/張力放氈機(jī)構(gòu)，張力放紗/張力放氈機(jī)構(gòu)由供紗機(jī)構(gòu)/供氈過(guò)紗機(jī)構(gòu)上豎直排列的預(yù)應(yīng)力阻尼軸機(jī)構(gòu)和與該預(yù)應(yīng)力阻尼軸機(jī)構(gòu)一一對(duì)應(yīng)配置的過(guò)輪軸組成。恒溫不銹鋼帶復(fù)合機(jī)構(gòu)由雙螺桿擠出機(jī)、玻纖切斷分散裝置、不銹鋼帶壓延機(jī)、保溫罩構(gòu)成。纖維切斷裝置由聚氨酯支承輥及碳鋼刀輥組成，刀輥上嵌有不銹鋼刀片，刀輥正下方裝有狼牙棒式分散輥。前述復(fù)合材料拉擠成型設(shè)備，其中纖維編織平臺(tái)前端設(shè)置有矩形的纖維集束裝置；纖維編織平臺(tái)后端設(shè)有預(yù)熱纖維紗、纖維氈的紅外線加熱裝置；纖維編織平臺(tái)中部為編織鋪放纖維紗、纖維氈的操作平臺(tái)。前述復(fù)合材料拉擠成型設(shè)備，其中恒溫不銹鋼帶復(fù)合機(jī)構(gòu)的纖維切斷分散裝置、 螺桿擠出機(jī)固定在恒溫平行不銹鋼帶復(fù)合裝置的前端，擠出機(jī)出口裝有T型模頭，T型模頭出料口及纖維切斷分散裝置出料口伸入到恒溫不銹鋼帶的保溫罩內(nèi)。保溫罩包覆在整條恒溫不銹鋼帶外部，保溫罩內(nèi)設(shè)置紅外線加熱裝置。恒溫不銹鋼帶中間段裝有不銹鋼帶壓延機(jī)，通過(guò)調(diào)節(jié)裝置固定在恒溫不銹鋼正上方，調(diào)節(jié)裝置由帶有螺紋的調(diào)節(jié)螺桿及調(diào)節(jié)手柄組成。壓延機(jī)為輥帶式結(jié)構(gòu)，不銹鋼帶包覆在空心壓輥外部。前述復(fù)合材料拉擠成型設(shè)備，其中所述熱塑成型模具由固裝在模具工作臺(tái)板上的預(yù)成型模具組及成型模具構(gòu)成，預(yù)成型模具組及成型模具外部裝有分區(qū)加熱模具的環(huán)抱加熱套，該加熱套可根據(jù)分區(qū)加熱的需要設(shè)置數(shù)個(gè)間隔配置。前述復(fù)合材料拉擠成型設(shè)備，其中所述牽引機(jī)構(gòu)具有受動(dòng)力源驅(qū)動(dòng)的鏈排傳動(dòng)部和與該鏈排傳動(dòng)部成可使鏈排部壓緊和松開(kāi)方式連接的氣動(dòng)壓緊裝置；該動(dòng)力源包括減速機(jī)；上、下鏈排相互匹配結(jié)合形成擠壓構(gòu)造，上鏈排與下鏈排的擠壓接觸面上分別設(shè)置可鉗住制品的上、下鏈排膠塊，以通過(guò)膠塊的摩擦力加強(qiáng)牽引力；下鏈排固定在機(jī)架上，上鏈排借由氣缸驅(qū)動(dòng)向下運(yùn)動(dòng)壓緊制品，向上運(yùn)動(dòng)松開(kāi)制品，壓緊制品時(shí)完成牽引動(dòng)作，松開(kāi)制品時(shí)，操作者可進(jìn)行設(shè)備調(diào)整或檢查維修。本發(fā)明的有益效果是(1)樹(shù)脂原料可根據(jù)需要選擇更換，連續(xù)纖維紗、長(zhǎng)纖維紗、短纖維紗、纖維布、纖維氈各種增強(qiáng)材料可根據(jù)需要任意選擇使用，既可以使用其中的一種或兩種也可以多種形式混合使用，原材料選擇使用上更加自由方便，可根據(jù)制品使用要求的不同，靈活選擇更換，使成品具有更優(yōu)良的性能。(2)機(jī)組可采用一整條長(zhǎng)不銹鋼傳送帶，也可采用多組短不銹鋼傳送帶組合，模塊化組合結(jié)構(gòu)，可根據(jù)需要自由設(shè)置一組或多組模塊。(3)纖維與熔融聚合物復(fù)合層數(shù)、纖維排布均可自由設(shè)計(jì)，可制作各種不能性能需求的熱塑型材。(4)整套機(jī)組結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)置靈活，有效的降低了生產(chǎn)投入成本。(5)采用直接在線加工形式，省去中間半成品加工加熱過(guò)程，更節(jié)能，更省時(shí)。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)依據(jù)本發(fā)明提供的具體實(shí)施方式
、特征及其功效，詳細(xì)說(shuō)明
附
圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖中1底架、2保溫罩、3纖維編織平臺(tái)、3a纖維集束裝置、: 紅外線加熱裝置、4滾筒、 5傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、6壓延機(jī)、7不銹鋼傳送帶、8雙螺桿擠出機(jī)、8a T型模頭、9玻纖預(yù)熱裝置、10纖維切斷分散裝置、11調(diào)節(jié)裝置、12紅外線加熱管、13模具工作臺(tái)、13a預(yù)成型模具組、13b成型模具、13c環(huán)抱加熱套、14牽引機(jī)構(gòu)、1 下鏈排膠塊、14b下鏈排、Hc上鏈排、15供紗機(jī)構(gòu)、16供氈過(guò)紗機(jī)構(gòu)。
具體實(shí)施例方式如圖所示復(fù)合材料拉擠成型機(jī)，從機(jī)組頭部到尾部依次設(shè)置有供紗機(jī)構(gòu)(15)、 供氈過(guò)紗機(jī)構(gòu)(16)、纖維編織平臺(tái)(3)、恒溫不銹鋼帶復(fù)合機(jī)構(gòu)、模具工作臺(tái)(13)、牽引機(jī)構(gòu)(14)及切斷機(jī)構(gòu)。供紗機(jī)構(gòu)(15)、供氈過(guò)紗機(jī)構(gòu)(16)位于整套機(jī)組的頭部，供紗機(jī)構(gòu) (15)及供氈過(guò)紗機(jī)構(gòu)(16)上分別設(shè)置有可使纖維紗及纖維氈成繃緊狀態(tài)放送至下序的張力放紗及張力放氈構(gòu)造，張力放紗及張力放氈構(gòu)造由供紗機(jī)構(gòu)(15)及供氈過(guò)紗機(jī)構(gòu)(16) 上豎直排列的預(yù)應(yīng)力阻尼軸機(jī)構(gòu)和與該預(yù)應(yīng)力阻尼軸機(jī)構(gòu)一一對(duì)應(yīng)配置的過(guò)輪軸組成。纖維編織平臺(tái)(3)前端設(shè)置有矩形的纖維集束裝置(3a);纖維編織平臺(tái)(3)后端設(shè)有預(yù)熱纖維紗、纖維氈的紅外線加熱裝置(3b)內(nèi)設(shè)置紅外線加熱管(12)；纖維編織平臺(tái) (3)中部為編織鋪放纖維紗、纖維氈的操作平臺(tái)。
恒溫不銹鋼帶復(fù)合機(jī)構(gòu)由底架(1)、保溫罩(2)雙螺桿擠出機(jī)(8)、纖維切斷分散裝置(10)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(5)、不銹鋼傳送帶(7)、壓延機(jī)(6)、調(diào)節(jié)裝置(11)、紅外線加熱裝置 (12)構(gòu)成。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(5)、滾筒(4)固定在底架(1)上。滾筒(4)內(nèi)部為空心結(jié)構(gòu)，內(nèi)通導(dǎo)熱油，外面包覆有不銹鋼傳送帶(7)。不銹鋼傳送帶(7)頭部依次設(shè)置有雙螺桿擠出機(jī)(8)、 纖維切斷分散裝置(10)、雙螺桿擠出機(jī)(8)。纖維切斷分散裝置(10)內(nèi)裝有玻纖預(yù)熱裝置 (9)。纖維切斷裝置由聚氨酯支承輥及碳鋼刀輥組成，刀輥上嵌有不銹鋼刀片，刀輥正下方裝有狼牙棒式分散輥。雙螺桿擠出機(jī)(8)出口裝有T型模頭(8a)，T型模頭(8a)出料口及纖維切斷分散裝置(10)出料口懸靠在不銹鋼傳送帶(7)正上方并與不銹鋼傳送帶(7)保留一定距離。不銹鋼傳送帶(7)中部設(shè)有壓延機(jī)(6)，壓延機(jī)(6)由傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(5)、滾筒(4)、不銹鋼傳送帶(7)、調(diào)節(jié)裝置(11)組成，由傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(5)進(jìn)行動(dòng)力驅(qū)動(dòng)循環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)。壓延機(jī)(6) 通過(guò)調(diào)節(jié)裝置(11)固定在不銹鋼傳送帶(7)上方。壓延機(jī)(6)為輥帶式結(jié)構(gòu)，不銹鋼帶包覆在空心壓輥外部。調(diào)節(jié)裝置(11)由帶有螺紋的調(diào)節(jié)螺桿及調(diào)節(jié)手柄組成。通過(guò)調(diào)節(jié)裝置(11)的調(diào)節(jié)，可調(diào)整壓延機(jī)(6)的不銹鋼傳送帶(7)與不銹鋼傳送帶(7)的間距，來(lái)控制生產(chǎn)的片材厚度。在底架(1)上部覆蓋有保溫罩(2)，保溫罩(2)將整條不銹鋼傳送帶(7) 生產(chǎn)線包覆在內(nèi)。雙螺桿擠出機(jī)(8)、纖維切斷分散裝置(10)的物料出口伸入到保溫罩(2) 內(nèi)，其余部分留在保溫罩(2)外部。保溫罩(2)內(nèi)部設(shè)有多組紅外線加熱裝置(12)。熱塑成型模具由固裝在模具工作臺(tái)(13)上的預(yù)成型模具組(13a)及成型模具 (13b)構(gòu)成，預(yù)成型模具組(13a)及成型模具(13b)外部裝有分區(qū)加熱模具的環(huán)抱加熱套 (13c)，該加熱套可根據(jù)分區(qū)加熱的需要設(shè)置數(shù)個(gè)間隔配置。牽引機(jī)構(gòu)(14)具有受動(dòng)力源(5)驅(qū)動(dòng)的鏈排傳動(dòng)部和與該鏈排傳動(dòng)部成可使鏈排部壓緊和松開(kāi)方式連接的氣動(dòng)調(diào)節(jié)裝置(11)；該動(dòng)力源(5)包括減速機(jī)；上鏈排(He)、 下鏈排(14b)相互匹配結(jié)合形成擠壓構(gòu)造，上鏈排(14c)與下鏈排(14b)的擠壓接觸面上分別設(shè)置可鉗住制品的上、下鏈排膠塊(Ha)，以通過(guò)膠塊的摩擦力加強(qiáng)牽引力；下鏈排 (14b)固定在機(jī)架上，上鏈排(He)借由氣缸驅(qū)動(dòng)向下運(yùn)動(dòng)壓緊制品，向上運(yùn)動(dòng)松開(kāi)制品，壓緊制品時(shí)完成牽引動(dòng)作，松開(kāi)制品時(shí)，操作者可進(jìn)行設(shè)備調(diào)整或檢查維修。工作時(shí)，把聚合物物料加入到雙螺桿擠出機(jī)(8)中。熔融聚合物從擠出機(jī)T型模頭(8a)平覆在不銹鋼傳送帶(7)上。當(dāng)需要使用連續(xù)纖維粗紗及纖維氈、布增強(qiáng)時(shí)，纖維粗紗從供紗機(jī)構(gòu)(15)、纖維氈、布從供氈過(guò)紗機(jī)構(gòu)(16)經(jīng)過(guò)纖維編織平臺(tái)(3)前端的矩形的纖維集束裝置(3a)集束后在纖維編織平臺(tái)(3)中部編織、鋪放，經(jīng)過(guò)纖維編織平臺(tái)(3)后端紅外線加熱裝置(12)預(yù)熱后，進(jìn)入恒溫不銹鋼帶復(fù)合機(jī)構(gòu)的保溫罩(2)內(nèi)，鋪放在雙螺桿擠出機(jī)(8)擠出的熔融聚合物上。當(dāng)需要使用長(zhǎng)纖維或短纖維增強(qiáng)時(shí)，連續(xù)纖維粗紗經(jīng)過(guò)纖維切斷分散裝置(10)內(nèi)的玻纖預(yù)熱裝置(9)預(yù)熱后，經(jīng)過(guò)玻纖切斷裝置(10)切斷、分散，分散后的無(wú)規(guī)纖維段通出纖維切斷分散裝置(10)的出口撒落在雙螺桿擠出機(jī)(8)擠出的熔融聚合物上。經(jīng)過(guò)第二臺(tái)雙螺桿擠出機(jī)(8)熔融的聚合物從擠出機(jī)T型模頭(8a)平覆在纖維層上，形成熔融聚合物——纖維層——熔融聚合物鋪層。根據(jù)制品性能需求確定熔融聚合物、玻纖各自的鋪層厚度及鋪放層數(shù)。鋪層混合物通過(guò)壓延機(jī)(6)進(jìn)行壓延、浸潤(rùn)、 混合，浸潤(rùn)好的片材在牽引機(jī)構(gòu)(14)的牽引下，依次通過(guò)預(yù)成型模具組(13a)及成型模具 (13b)拉擠為成品型材，冷卻后按照需要長(zhǎng)度進(jìn)行切斷。
權(quán)利要求
1.一種纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料直接在線拉擠成型設(shè)備，主要由供紗機(jī)構(gòu)、供氈過(guò)紗機(jī)構(gòu)、纖維編織平臺(tái)、熱塑拉擠成型模具、牽引機(jī)構(gòu)組成，其特征是供紗機(jī)構(gòu)/供氈過(guò)紗機(jī)構(gòu)上設(shè)置可使纖維紗/纖維氈成繃緊狀態(tài)放送至下序的張力放紗/張力放氈機(jī)構(gòu)，張力放紗/張力放氈機(jī)構(gòu)由供紗機(jī)構(gòu)/供氈過(guò)紗機(jī)構(gòu)上豎直排列的預(yù)應(yīng)力阻尼軸機(jī)構(gòu)和與該預(yù)應(yīng)力阻尼軸機(jī)構(gòu)一一對(duì)應(yīng)配置的過(guò)輪軸組成；恒溫不銹鋼帶復(fù)合機(jī)構(gòu)由雙螺桿擠出機(jī)、玻纖切斷分散裝置、不銹鋼帶壓延機(jī)、保溫罩構(gòu)成；纖維切斷裝置由聚氨酯支承輥及碳鋼刀輥組成，刀輥上嵌有不銹鋼刀片，刀輥正下方裝有狼牙棒式分散輥。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料直接在線拉擠成型設(shè)備，其特征是纖維編織平臺(tái)前端設(shè)置有矩形的纖維集束裝置；纖維編織平臺(tái)后端設(shè)有預(yù)熱纖維紗、纖維氈的紅外線加熱裝置；纖維編織平臺(tái)中部為編織鋪放纖維紗、纖維氈的操作平臺(tái)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料直接在線拉擠成型設(shè)備，其特征是恒溫不銹鋼帶復(fù)合機(jī)構(gòu)的纖維切斷分散裝置、雙螺桿擠出機(jī)固定在恒溫平行不銹鋼帶復(fù)合裝置的前端，雙螺桿擠出機(jī)出口裝有T型模頭，T型模頭出料口及纖維切斷分散裝置出料口伸入到恒溫不銹鋼帶的保溫罩內(nèi)；保溫罩包覆在整條恒溫不銹鋼帶外部，保溫罩內(nèi)設(shè)置紅外線加熱裝置；恒溫不銹鋼帶中間段裝有不銹鋼帶壓延機(jī)，通過(guò)調(diào)節(jié)裝置固定在恒溫不銹鋼正上方，調(diào)節(jié)裝置由帶有螺紋的調(diào)節(jié)螺桿及調(diào)節(jié)手柄組成；壓延機(jī)為輥帶式結(jié)構(gòu)，不銹鋼帶包覆在空心壓輥外部。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料直接在線拉擠成型設(shè)備，其特征是所述熱塑成型模具由固裝在模具工作臺(tái)板上的預(yù)成型模具組及成型模具構(gòu)成，預(yù)成型模具組及成型模具外部裝有分區(qū)加熱模具的環(huán)抱加熱套，該加熱套可根據(jù)分區(qū)加熱的需要設(shè)置數(shù)個(gè)間隔配置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料直接在線拉擠成型設(shè)備，其特征是牽引機(jī)構(gòu)具有受動(dòng)力源驅(qū)動(dòng)的鏈排傳動(dòng)部和與該鏈排傳動(dòng)部成可使鏈排部壓緊和松開(kāi)方式連接的氣動(dòng)壓緊裝置；該動(dòng)力源包括減速機(jī)；上、下鏈排相互匹配結(jié)合形成擠壓構(gòu)造，上鏈排與下鏈排的擠壓接觸面上分別設(shè)置可鉗住制品的上、下鏈排膠塊，以通過(guò)膠塊的摩擦力加強(qiáng)牽引力；下鏈排固定在機(jī)架上，上鏈排借由氣缸驅(qū)動(dòng)向下運(yùn)動(dòng)壓緊制品，向上運(yùn)動(dòng)松開(kāi)制品，壓緊制品時(shí)完成牽引動(dòng)作，松開(kāi)制品時(shí)，操作者可進(jìn)行設(shè)備調(diào)整或檢查維修。
全文摘要
一種纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料直接在線拉擠成型設(shè)備，屬于復(fù)合材料的拉擠成型技術(shù)領(lǐng)域。該設(shè)備包括供紗機(jī)構(gòu)、供氈過(guò)紗機(jī)構(gòu)、纖維編織平臺(tái)、恒溫不銹鋼帶復(fù)合機(jī)構(gòu)、熱塑拉擠成型模具、牽引機(jī)構(gòu)，其中，供紗機(jī)構(gòu)/供氈過(guò)紗機(jī)構(gòu)上設(shè)置可使纖維紗/纖維氈成繃緊狀態(tài)放送至下序的張力放紗/張力放氈機(jī)構(gòu)，張力放紗/張力放氈機(jī)構(gòu)由供紗機(jī)構(gòu)/供氈過(guò)紗機(jī)構(gòu)上豎直排列的預(yù)應(yīng)力阻尼軸機(jī)構(gòu)和與該預(yù)應(yīng)力阻尼軸機(jī)構(gòu)一一對(duì)應(yīng)配置的過(guò)輪軸組成。本發(fā)明可根據(jù)需要選擇更換各種增強(qiáng)材。機(jī)組可采用一組或多組短不銹鋼傳送帶組合及模塊化組合結(jié)構(gòu)。纖維與熔融聚合物復(fù)合層數(shù)、纖維排布均可自由設(shè)計(jì)。整套機(jī)組結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)置靈活，生產(chǎn)成本低。直接在線加工，更節(jié)能，更省時(shí)。
文檔編號(hào)B29C70/54GK102363363SQ20111032744
公開(kāi)日2012年2月29日 申請(qǐng)日期2011年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月25日
發(fā)明者時(shí)艷玲, 曲學(xué)功, 曲春光, 管印貴 申請(qǐng)人:管印貴