用于浸渍纤维粗纱的模具和方法技术

公开了用于由聚合物树脂(214)浸渍纤维粗纱(142)的模具和方法。模具包含歧管组件(220)、浸渍区和栅级通道(270)。歧管组件使树脂(214)流动通过其中，并且包含多个支流道(222)。浸渍区与歧管组件流体相通，并且构造浸渍区以由树脂浸渍粗纱。栅级通道(270)在歧管组件和浸渍区(250)之间，并且使树脂流自歧管组件，使得树脂涂布粗纱。该方法包括使聚合物树脂流动通过歧管组件。该方法进一步包括由树脂涂布至少一根纤维粗纱，和使涂布粗纱横贯通过浸渍区以由树脂浸渍粗纱。在浸渍区内粗纱在约5牛顿‑约300牛顿的张力下。

Mould and method for impregnating roving yarn

A mold and method for impregnating roving (142) by polymer resin (214) are disclosed. The die includes manifold assembly (220), impregnated zone and gate level channel (270). The manifold assembly causes the resin (214) to flow through, and contains multiple tributaries (222). The impregnation zone communicates with the manifold assembly, and the impregnation zone is constructed to impregnate roving by resin. The gate-level channel (270) is between the manifold assembly and the impregnated area (250) and allows the resin flow from the manifold assembly to allow resin-coated roving. The method involves making polymer resin flow through manifold assembly. The method further comprises coating at least one fiber roving with resin and making the coated roving pass through the impregnated area to impregnate the roving with resin. The roving in the impregnated area is about 5 Newton's tension of about 300 Newtons.

【技术实现步骤摘要】
用于浸渍纤维粗纱的模具和方法本申请是申请日为2011年4月12日、申请号为201180070957.8、专利技术名称为“用于浸渍纤维粗纱的模具和方法”的专利技术专利申请的分案申请。
技术介绍
已经将纤维粗纱用于各种各样的应用中。例如，已经利用这样的粗纱以形成纤维增强的复合材料棒。可以利用棒作为轻重量的结构增强。例如，通常将电力脐带用于海面和位于海床上的设备之间的流体和/或电信号的传输。为了帮助加强这样的脐带，已经做出尝试以使用拉挤碳纤维棒作为单独的负荷承载元件。特别适合于使用纤维粗纱的另一个应用是在形成型材中。型材为具有各种各样的横截面形状的拉挤部件，和可以用作用于如下的结构构件：窗线(windowlineal)、铺板、扶手、栏杆、屋顶瓦、板壁、修整板、管道、栅栏、杆、灯杆、高速公路标示、路边标志杆等。已经通过将连续纤维粗纱牵拉(“拉挤”)通过树脂并且然后使纤维增强树脂在拉挤模具中成形而形成中空型材。此外，一般可以将纤维粗纱用于任何适合的应用以形成，例如，适合的纤维增强塑料。如本领域中普遍已知的，这些应用中利用的粗纱通常是与聚合物树脂组合的。然而，当前已知的粗纱和利用这样的粗纱的所得应用存在许多显著的问题。例如，许多粗纱依赖热固性树脂(如乙烯基酯)以帮助得到希望的强度特性。在制造过程中热固性树脂难以使用并且热固性树脂不拥有良好的用于与其它材料形成层的结合特征。此外，在其它类型的应用中，已经做出尝试以由热塑性聚合物形成粗纱。例如，Bryant等人的美国专利公开号2005/0186410描述了为了将碳纤维嵌入至热塑性树脂中以形成输电电缆的复合材料芯而做出的尝试。不幸的是，Bryant等人指出由于纤维润湿不充足，这些芯展示出裂缝和干斑，其导致了不良的耐用性和强度。这种芯的另一个问题是不可以在高温下操作热塑性树脂。因此，当前存在对用于浸渍纤维粗纱的改进模具和方法的需要。特别是，当前存在对生产提供具体应用要求的希望的强度、耐用性和温度性能的纤维粗纱的模具和方法的需要。
技术实现思路
依据本专利技术的一个实施方案，公开了用于由聚合物树脂浸渍至少一根纤维粗纱的模具。模具包含歧管组件、浸渍区和和栅级(gate)通道。歧管组件使树脂流动通过其中，并且包含多个支流道。浸渍区与歧管组件流体相通，并且构造用于由树脂浸渍粗纱。栅级通道在歧管组件和浸渍区之间，并且使树脂自歧管组件流动，使得树脂涂布粗纱。依据本专利技术的另一个实施方案，公开了用于由聚合物树脂浸渍至少一根纤维粗纱的方法。该方法包括使聚合物树脂流动通过歧管组件。歧管组件包含多个支流道。该方法进一步包括由树脂涂布至少一根纤维粗纱，并且使涂布粗纱横贯通过浸渍区以由树脂浸渍粗纱。在浸渍区内，粗纱在约5牛顿-约300牛顿的张力下。以下更详细地说明本专利技术的特征和方面。附图说明本专利技术的完整和可行的公开内容，包括对本领域技术人员来说的最佳模式，更具体地展示在说明书的剩余部分中，包括参照附图，其中：图1为用于在本专利技术中使用的浸渍系统的一个实施方案的示意图；图2为用于在本专利技术中使用的模具的一个实施方案的透视图；图3为用于在本专利技术中使用的模具的一个实施方案的相对的透视图；图4为图2中显示的模具的剖面图；图5为用于可以在本专利技术中采用的模具的歧管组件和栅级通道的一个实施方案的分解图；图6为可以在本专利技术中采用的歧管组件的一个实施方案的平面图；图7为可以在本专利技术中采用的歧管组件的另一个实施方案的平面图；图8为可以在本专利技术中采用的歧管组件的另一个实施方案的平面图；图9为可以在本专利技术中采用的歧管组件的另一个实施方案的平面图；图10为可以在本专利技术中采用的歧管组件的另一个实施方案的平面图；图11为可以在本专利技术中采用的歧管组件的另一个实施方案的平面图；图12为至少部分限定可以在本专利技术中采用的浸渍区的板的一个实施方案的透视图；图13为如在图4中所示的可以在本专利技术中采用的浸渍区的一部分的一个实施方案的放大的剖面图；图14为可以在本专利技术中采用的浸渍区的一部分的另一个实施方案的放大的剖面图；图15为可以在本专利技术中采用的浸渍区的一部分的另一个实施方案的放大的剖面图；图16为可以在本专利技术中采用的浸渍区的一部分的另一个实施方案的放大的剖面图；图17为可以在本专利技术中采用的浸渍区的一部分的另一个实施方案的放大的剖面图；图18为可以在本专利技术中采用的到达区的一个实施方案的透视图；图19为可以在本专利技术中采用的到达区的另一个实施方案的透视图；图20为用于在本专利技术中使用的固结条带的一个实施方案的透视图；和图21为如图20中显示的条带的剖面图。本专利技术说明书和附图中重复使用的标记特征旨在表示本专利技术的相同或类似的特征和要素。具体实施方式本领域技术人员将理解本讨论仅是示例性实施方案的描述，并且不旨在作为对本专利技术更宽泛方面的限制。一般而言，本专利技术涉及用于由聚合物树脂浸渍纤维粗纱的模具和方法。可以在复合材料棒、型材或任何其它适合的纤维增强塑料应用中利用浸渍纤维粗纱。根据本专利技术的模具一般包含歧管组件、浸渍区和其间的栅级通道。歧管组件分布通过其的聚合物树脂。在离开歧管组件时，树脂流动进入并且通过栅级通道。粗纱横贯通过模具使得在离开栅级通道时树脂涂布粗纱。在由树脂涂布之后，粗纱横贯通过浸渍区并且在其中由树脂浸渍。根据本专利技术的其它方面，可以配合模具采用挤出装置以由聚合物浸渍粗纱。此外，如以下讨论的，挤出装置进一步促进了聚合物施用至纤维的整个表面的能力。参照图1显示了这样的挤出装置的一个实施方案。更具体地，仪器包括包含安装在机筒122内部的螺杆轴124的挤出机120。在机筒122外部安装加热器130(如电阻加热器)。在使用过程中，通过加料斗126将聚合物原料127供应至挤出机120。通过螺杆轴124在机筒122内部输送原料127并且通过机筒122内部的摩擦力并通过加热器130加热原料127。在加热时，原料127通过机筒法兰128离开机筒122并且进入浸渍模具150的模具法兰132。将一根连续纤维粗纱142或多根连续纤维粗纱142从一个或多个卷轴144供应至模具150。在浸渍前，一般并排布置粗纱142，相邻粗纱之间具有最小至没有的距离。可以通过安装在模具150中或其周围的加热器133在模具内部进一步加热原料127。一般在足以为聚合物产生和/或维持恰当的熔化温度的温度下操作模具，因此允许了希望的由聚合物浸渍粗纱的水平。通常，模具的操作温度高于聚合物的熔化温度，例如在约200℃-约450℃的温度下。当以该方式处理时，连续纤维粗纱142变得嵌入到聚合物基体中，其可以是从原料127处理的树脂214(图4)。然后混合物可以作为润湿的复合材料或挤出物152离开浸渍模具150。如本文所用的，术语“粗纱”一般是指一捆个体的纤维。包含在粗纱内的纤维可以上捻或可以是直的。粗纱可以包含单一的纤维类型或不同的纤维类型。个体粗纱中也可以包含不同纤维，或替代地，每根粗纱可以包含不同的纤维类型。粗纱中采用的连续纤维拥有相对它们质量高程度的拉伸强度。例如，纤维的极限拉伸强度通常为约1,000-约15,000兆帕斯卡(“MPa”)，在一些实施方案中为约2,000MPa-约10,000MPa，并且在一些实施方案中为约3,000MPa-约6,000MPa。即使纤维是相对轻重量，例如质量/单位长度为约0.0本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于由聚合物树脂(214)浸渍至少一根纤维粗纱(142)的模具(150)，所述模具(150)包含：用于使所述树脂(214)流动通过其中的歧管组件(220)，所述歧管组件(220)包含多个支流道(222)和用于导向所述树脂(214)向下的出口区域(242)；与所述歧管组件(220)流体相通的浸渍区(250)，构造所述浸渍区(250)以由所述树脂(214)浸渍所述粗纱(142)，所述浸渍区(250)包含多个接触表面(252)；和在与所述歧管组件(220)和所述浸渍区(250)流体相通，并且在所述歧管组件(220)和所述浸渍区(250)之间垂直延伸的栅级通道(270)，用于使树脂(214)从所述歧管组件(220)向下流动从而使得所述树脂(214)冲击在面对所述栅级通道(270)的所述粗纱(142)的表面(216)上，并且基本上均匀地涂布所述粗纱(142)，所述栅级通道(270)沿所述树脂(214)的流动方向(244)具有减小的横截剖面。

【技术特征摘要】
1.用于由聚合物树脂(214)浸渍至少一根纤维粗纱(142)的模具(150)，所述模具(150)包含：用于使所述树脂(214)流动通过其中的歧管组件(220)，所述歧管组件(220)包含多个支流道(222)和用于导向所述树脂(214)向下的出口区域(242)；与所述歧管组件(220)流体相通的浸渍区(250)，构造所述浸渍区(250)以由所述树脂(214)浸渍所述粗纱(142)，所述浸渍区(250)包含多个接触表面(252)；和在与所述歧管组件(220)和所述浸渍区(250)流体相通，并且在所述歧管组件(220)和所述浸渍区(250)之间垂直延伸的栅级通道(270)，用于使树脂(214)从所述歧管组件(220)向下流动从而使得所述树脂(214)冲击在面对所述栅级通道(270)的所述粗纱(142)的表面(216)上，并且基本上均匀地涂布所述粗纱(142)，所述栅级通道(270)沿所述树脂(214)的流动方向(244)具有减小的横截剖面。2.根据权利要求1所述的模具(150)，其中所述多个支流道(222)具有沿中心轴(224)的对称取向。3.根据前述任意一项权利要求所述的模具(150)，其中所述多个支流道(222)构成第一支流道组(232)。4.根据权利要求3所述的模具(150)，其中所述多个支流道(222)进一步构成从所述第一支流道组(232)分出的第二支流道组(234)。5.根据权利要求4所述的模具(150)，其中所述多个支流道(222)进一步构成从所述第二支流道组(234)分出的第三支流道组(236)。6.根据前述任意一项权利要求所述的模具(150)，其中所述多个支流道(222)的每一个的至少部分为曲线的。7.根据前述任意一项权利要求所述的模具(150)，其中在所述出口区域(242)中布置的所述多个支流道(222)的每一个的至少部分沿所述树脂(214)的流动方向(244)具有增加的面积。8.根据前述任意一项权利要求所述的模具(150)，其中在所述出口区域(242)中布置的所述多个支流道(222)的每一个的至少部分具有曲线的横截剖面。9.根据前述任意一项权利要求所述的模具(150...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·L·蒂博尔，T·A·里甘，A·H·约翰逊，
申请(专利权)人：提克纳有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US