一种降低纤维断裂率的熔融浸渍装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了降低纤维断裂率的熔融浸渍装置，包括下模板、上模板和流道高度自动调节装置；所述下模板和上模板围合成的空间构成弯曲流道熔腔；所述流道高度自动调节装置用于调节所述弯曲流道熔腔的高度，以适应不同的纤维运动速度和熔体流动速度，消除所述弯曲流道熔腔内的剪切场。本发明专利技术能根据产量、料条牵引速度和弯曲流道熔腔的宽度等参数自动调整弯曲流道熔腔的高度，在保证不溢料的情况下可有效降低纤维在浸渍装置中的断裂率，大大提高预浸料的生产率及生产质量；可根据不同的生产要求快速准确地调节出合理的弯曲流道熔腔的高度，避免装置的反复调换，提高生产效率。

【技术实现步骤摘要】
一种降低纤维断裂率的熔融浸渍装置
本专利技术涉及一种降低纤维断裂率的熔融浸渍装置。
技术介绍
在长纤维及连续纤维增强树脂基复合材料熔融浸渍技术中，为了实现良好的纤维分散和浸渍，浸渍模腔内采用类似正弦曲线的弯曲浸渍流道、波浪型的浸渍流道、改进的弯曲流道浸渍模头等。所用的浸渍装置中都具有一定的储料室，并由挤出机来持续供应补充树脂熔体。牵引纤维经过浸渍装置时，纤维四周全部为聚合物熔体所包围。在实际的生产中，由于纤维的牵引速度较快，纤维的运动速度和熔体的流动速度存在一定速度差。接触纤维的熔体部分的速度最大，远离纤维的熔体部分的速度最小，熔体内部存在较高的速度梯度，从而形成剪切场,如图1所示，这种剪切场产生的黏性作用会造成纤维束从外到内、从局部小范围到大面积的断裂过程，致使生产出现不稳定，特别是高速生产时，甚至会出现纤维全部断裂而停机的情况。另外，为了减小剪切场的影响并实现纤维束更好的浸渍，有时会将挤出机转速适当提高，但过高的挤出机挤出速度会造成浸渍装置过度溢料，不仅会影响纤维束在装置入口处的展宽，也影响在装置出口处预浸料的质量。
技术实现思路
本专利技术的目的是解决目前由于弯曲流道熔腔内存在剪切场，导致纤维束极易断裂，严重影响纤维增强复合材料生产效率和制品性能的技术问题。为实现以上专利技术目的，本专利技术提供一种降低纤维断裂率的熔融浸渍装置，包括下模板、上模板和流道高度自动调节装置；所述下模板和上模板围合成的空间构成弯曲流道熔腔；所述流道高度自动调节装置用于调节所述弯曲流道熔腔的高度，以适应不同的纤维运动速度和熔体流动速度，消除所述弯曲流道熔腔内的剪切场。该流道高度自动调节装置能够控制上模板的上下位移，从而对上模板与下模板之间的间隙量ΔH进行控制，ΔH符合如下表达式：其中，ΔH为需要调节的上模板和下模板之间的间隙量，mm；H为上模板底面初始位置高度，mm；Q为生产线总产量，kg/h；F为预浸料的纤维质量含量；ρ为熔体密度为，g/cm3；U为料条牵引速度，m/min；W为弯曲流道熔腔的宽度，mm。优选地，所述流道高度自动调节装置包括：竖立于所述下模板的各角的多个支架；分设于所述多个支架顶部的多个电机；与各所述电机连接的多个丝杠；各所述丝杠上分别设置有滚珠滑块和电机控制器；所述电机控制器的控制信号输出端分别连接至所述电机的控制信号输入端；所述电机控制器能够控制各所述电机转动，从而驱动各所述丝杠同步旋转，进而使各所述滚珠滑块同步进行上下垂直运动来调节所述上模板的高度，使所述弯曲流道熔腔的高度发生变化。优选地，所述支架上标有刻度，所述刻度的范围为0-50mm，所述下模板顶面位置对应零刻度标线。优选地，所述W由下式确定：0.9C×m≤W≤1.1C×m；其中，C为单束纤维展开宽度，mm；m为连续挤出料条的根数。优选地，所述弯曲流道熔腔中流道的弯曲半径为10-80mm，每段弯曲弧对应角度为30-120°，流道中设置弯曲弧3-10个。根据本专利技术的另一个方面，所述流道高度自动调节装置包括竖立于所述下模板各角的多个支架、分设于所述支架顶部的多个电机、与各所述电机连接的多个蜗杆、各所述蜗杆上旋有的齿条滑块和电机控制器，所述电机控制器的控制信号输出端分别连接至各所述电机的控制信号输入端，各所述齿条滑块分别固定于所述上模板的各角；所述电机控制器控制各所述电机转动，从而驱动各所述蜗杆同步旋转，进而使各所述齿条滑块同步进行上下垂直运动来调节所述上模板的高度，使所述弯曲流道熔腔的高度发生变化。根据本专利技术的再一个方面，所述流道高度自动调节装置包括竖立于所述下模板各角的多个支架、分设于所述支架顶部的多个液压泵、与各所述液压泵通过电磁换向阀及节流阀连接的多个长圆柱形液压缸、各所述长圆柱形液压缸内的液压缸活塞和控制器，所述控制器的控制信号输出端分别连接至多个所述电磁换向阀的控制信号输入端，各所述液压缸活塞分别固定于所述上模板的各角；所述控制器控制各所述电磁换向阀导通，从而使各所述液压泵分别驱动各所述长圆柱形液压缸内的流体流动，进而驱动各所述液压缸活塞同步进行上下垂直运动来调节所述上模板的高度，使所述弯曲流道熔腔的高度发生变化。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术能根据产量、料条牵引速度和弯曲流道熔腔的宽度等参数自动调整弯曲流道熔腔的高度，纤维的运动速率和熔体的流动速率同步，即不存在速度差，从而消除纤维所受的剪切场，在保证不溢料的情况下可有效降低纤维在浸渍装置中的断裂率，大大提高复合材料的生产效率及产品质量；可根据不同的生产要求快速准确地调节出合理的弯曲流道熔腔的高度，避免装置的反复调换，提高生产效率。附图说明图1是本专利技术的熔融浸渍装置内剪切场示意图；图2是本专利技术的熔融浸渍装置的整体结构示意图；图3是本专利技术的熔融浸渍装置的下模板结构示意图；图4是熔融浸渍装置内部型腔流道参数示意图；图5是熔融浸渍相关参数示意图。图中，下模板1；上模板2；支架3；电机4；电机控制器5；滚珠滑块6；丝杠7。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明。如图2和3所示，本专利技术的降低纤维断裂率的熔融浸渍装置，包括下模板1、上模板2、支架3、电机4、电机控制器5、滚珠滑块6和丝杠7，其中支架3上标有刻度，下模板1顶面位置对应零刻度，刻度范围为0-50mm。支架3、电机4、电机控制器5、滚珠滑块6和丝杠7构成装置高度自动调节装置。所述流道高度自动调节装置用于调节所述弯曲流道熔腔的高度，以适应不同的纤维运动速度和熔体流动速度，消除所述弯曲流道熔腔内的剪切场。下模板1与上模板2配合构成弯曲流道熔腔，浸渍装置内部弯曲流道熔腔参数如图4所示，装置内部弯曲流道熔腔高度值与装置外部间隙值相等，同为H。流道弯曲半径为10-80mm，每段弯曲弧长对应角度为30-120°之间，流道中设置弯曲弧长个数为3-10。在本专利技术的一个实施例中，所述流道高度自动调节装置包括竖立于所述下模板1四角的支架3、分设于所述支架3顶部的四台电机4、与各所述电机4的输出轴通过联轴器连接的四根丝杠7、各所述丝杠7上旋有的滚珠滑块6和电机控制器5。所述电机控制器5的控制信号输出端分别连接至四台所述电机4的控制信号输入端，各所述滚珠滑块6分别固定于所述上模板2的四角。所述电机控制器5控制各所述电机4转动，从而驱动各所述丝杠7同步旋转，进而使各所述滚珠滑块6同步进行上下垂直运动来调节所述上模板2的高度，使所述弯曲流道熔腔的高度发生变化。所述电机控制器输出的控制信号为位移信号ΔH，具体地，电机控制器5内置关于位移信号ΔH的以下算法：表达式如下：其中，ΔH为上模板2和下模板1之间需要调节的间隙量，mm；H为上模板2底面初始位置所对应的支架3的初始刻度值，mm；生产线总产量Q(kg/h)根据设备生产能力确定；预浸料的纤维质量含量F根据所生产的预浸带平均纤维质量含量确定，其值在10％-70％之间可调；熔体密度为ρ(g/cm3)，根据树脂参数确定，树脂包括但不局限于聚烯烃、尼龙、聚酯、POE、PEEK等热塑性和热固性塑料原料；料条牵引速度U(m/min)，由牵引机设定牵引速度大小，其值在1m/min-100m/min之间可调；W(mm)为弯曲流道熔腔宽度。参见图5，所述W由下式确定：0.9C×m≤W≤1.1C×m；(2)其中，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种降低纤维断裂率的熔融浸渍装置，包括下模板、上模板,所述下模板和上模板围合成的空间构成弯曲流道熔腔，其特征在于：所述熔融浸渍装置包括流道高度自动调节装置，该流道高度自动调节装置能够控制上模板的上下位移，从而对上模板与下模板之间的间隙量ΔH进行控制，ΔH符合：

【技术特征摘要】
1.一种降低纤维断裂率的熔融浸渍装置，包括下模板、上模板,所述下模板和上模板围合成的空间构成弯曲流道熔腔，其特征在于：所述熔融浸渍装置包括流道高度自动调节装置，该流道高度自动调节装置能够控制上模板的上下位移，从而对上模板与下模板之间的间隙量ΔH进行控制，ΔH符合：其中，ΔH为需要调节的上模板和下模板之间的间隙量，mm；H为上模板底面初始位置高度，mm；Q为生产线总产量，kg/h；F为预浸料的纤维质量含量；ρ为熔体密度为，g/cm3；U为料条牵引速度，m/min；W为弯曲流道熔腔的宽度，mm。2.根据权利要求1所述的降低纤维断裂率的熔融浸渍装置，其特征在于，所述流道高度自动调节装置包括：竖立于所述下模板的各角的多个支架；分设于所述多个支架顶部的多个电机；与各所述电机连接的多个丝杠；各所述丝杠上分别设置有滚珠滑块和电机控制器；所述电机控制器的控制信号输出端分别连接至所述电机的控制信号输入端；所述电机控制器能够控制各所述电机转动，从而驱动各所述丝杠同步旋转，进而使各所述滚珠滑块同步进行上下垂直运动来调节所述上模板的高度，使所述弯曲流道熔腔的高度发生变化。3.根据权利要求2所述的降低纤维断裂率的熔融浸渍装置，其特征在于，所述支架上标有刻度，所述刻度的范围为0-50mm，所述下模板顶面位置对应零刻度标线。4.根据权利要求1所述的降低纤维断裂率的熔融浸渍装置，其特征在于，所述W由下式确定：0.9C×m≤W≤1.1C×m；其中，C为单束纤维展开宽度，mm；m为连续挤出料条的根数。5.根据权利要求1-4任一项所述的降低纤维断裂率的熔融浸渍装置，其特征在于，所述弯曲流道...

【专利技术属性】
技术研发人员：何亚东，李莹，信春玲，任峰，曹敏华，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：发明
国别省市：北京,11