一种长纤维增强热塑性复合材料浸润模具制造技术

本实用新型专利技术公开了一种长纤维增强热塑性复合材料浸润模具，模具包括上压辊及其固定组件、下压辊及其固定组件、模具壳体、升降机构、加热机构、熔池过渡段和连接法兰，模具壳体包括模具侧壁、模具上盖板和模具下盖板；所述上压辊和下压辊相互平行、间隔设置；所述上压辊和下压辊上均开有供树脂流出的通孔。通过采用可升降上压辊结合静止的下压辊，在上压辊和下压辊与纤维的接触面上设置提供树脂的树脂溢出孔，通过压辊上的树脂溢出孔连续、均匀的加入，可提升纤维的浸润效率和效果。模具下盖板的设计在不需要打开模具上盖的情况下，可以快速、干净地清理掉模具内残留的树脂，有效提升纤维增强热塑性复合材料母粒的生产效率。

A soaking mold for long fiber reinforced thermoplastic composite

【技术实现步骤摘要】
一种长纤维增强热塑性复合材料浸润模具
本技术属于纤维浸润
，尤其涉及一种长纤维增强热塑性复合材料浸润模具。
技术介绍
国际上，长纤维增强热塑性复合材料(LFT)的生产通常采用纤维浸润技术，该技术的实施工艺为：首先将纤维束拉伸通过灌有液态树脂的模具，纤维在模具内通过张紧机构分散，同时被树脂浸润；然后，浸有树脂的纤维束被拉出模具进行风冷和水冷，冷却后得到连续的复合材料细棒；最后，利用切割机进行切割造粒就得到长纤维增强热塑性复合材料母粒。这个制备工艺的核心技术是纤维浸润模具。该模具通常由可分离的上下盖和母体三部分组成，模具内设置有用于纤维分散的3-5根杠杆。生产前，打开模具上盖，穿纤维纱，然后盖上上盖，即开始生产。模具母体是具有一定高度、并且装有高低杠杆的腔体。通常的杠杆仅仅起到分散纤维束的目的。在生产过程中一旦发生断纱现象，或者纱线用完换新纱，就必须打开模具上盖，把模具内残余的树脂清理掉，以免残留树脂固化后影响正常的运行。目前采用的残留树脂清理方法是：停机后打开模具上盖，利用金属铲子等工具手工清理掉模具内残余的树脂。在清理过程中，模具仍然具有比较高的温度，然而由于受冷树脂会呈粘流态或已经固化。此清理过程容易损伤模具内壁，并且时间长，大约0.5-1小时左右。此外，LFT技术的关键因素是纤维的浸润，仅仅利用纤维通过液态树脂槽发生浸润，或导致部分纤维得不到浸润，出现干纱现象，影响母粒的质量。因此，如果能够专利技术一种新的模具技术，既可以快速清理掉模具内残余的树脂，就可以大大提高生产效率，又可以提高纤维的浸润效果，将对于提高LFT生产效率和高质量复合材料母粒具有重要的现实意义。
技术实现思路
鉴于此种现状，本项申请技术了一种新型的LFT模具技术。该模具具有如下效果：一是快速清理模具内残留的树脂技术，二是提高纤维浸润效果技术。在以上两个效果的基础上，可以大大节省时间和人力，从而大大提升LFT料母粒的生产效率，同时可以明显提高纤维浸润效果。具体技术方案如下所述：一种长纤维增强热塑性复合材料浸润模具，包括上压辊及其固定组件、下压辊及其固定组件、模具壳体、升降机构、加热机构、熔池过渡段和连接法兰，模具壳体包括模具侧壁、模具上盖板和模具下盖板；所述上压辊和下压辊相互平行、间隔设置；所述下压辊为静压辊，下压辊通过固定组件固定在模具侧壁上；所述上压辊为动压辊，上压辊通过固定组件与升降机构连接，在升降机构的控制下上升和下降；平行于所述上压辊和下压辊方向的模具侧壁上设置供纤维通过的进纱孔和出纱孔；所述下压辊固定的模具侧壁上设置槽型轨道，上压辊的固定组件与槽型轨道配合，实现上压辊沿模具侧壁上的槽型轨道上下滑动；所述上压辊和下压辊包括与纤维接触的半圆柱形的压辊和与压辊固定连接的加热部，所述压辊的弧形面上间隔设置半圆形隔板，所述上压辊和下压辊的压辊内轴向设置输送树脂的空腔，所述隔板之间开有连通空腔的树脂溢出孔；所述压辊的加热部包括加热部壳体、铺设于加热部壳体内的导线以及通过导线连通的位于所述模具外部的电加热器；所述熔池过渡段一端与连接法兰固定连通至挤出机，另一端与模具侧壁固定连通，熔池过渡段中设置树脂通道，由挤出机供应的树脂通过法兰流动至熔池过渡段中，再经熔池过渡段的通道输送至上压辊和下压辊的轴向空腔中。所述压辊面与加热部通过螺栓固定连接。上压辊、下压辊、上压辊的固定组件和下压辊的固定组件上均开有供树脂流出的通孔，树脂由挤出机流出通过熔池过渡段，再经固定组件的通孔以及压辊的通孔进入压辊的空腔中，再由树脂溢出孔溢出后与纤维接触浸润。所述加热机构包括布置在模具壳体侧壁上的电加热管及电加热管导线、模具上盖板和模具下盖板上插入的电热棒及电热棒导线，以及与电加热管导线和电热棒导线连接的位于所述模具外部的电加热器。优选的，同一纤维束的进纱孔、出纱孔、上压辊的树脂溢出孔和下压辊的树脂溢出孔位于同一垂直平面上，在压力作用下，纤维进一步展开，避免纤维的扭转和刮擦，减少由此产生的纤维的断裂。所述升降机构为手动螺旋丝杠升降机或电动螺旋丝杠升降机，每一条上压辊单独与一个螺旋丝杠升降机连接，实现独立调节。优选的，所述压辊隔板之间沿压辊轴向设置向压辊圆形方向凹陷的长方形凹槽，所述长方形凹槽长2mm、宽6mm，所述长方形凹槽底部设置树脂溢出孔，所述树脂溢出孔为直径0.8-2mm的圆孔。凹陷的长方形凹槽需要倒角，以避免经过的纤维被边沿划伤。优选的，所述一种提高长纤维增强热塑性复合材料纤维浸润效果和生产效率的新型模具还包括位于浸润模具外部的在进纱方向设置的进纱支架和在出纱方向设置设置的产品支架。在使用时，上压辊下降，在出纱方向牵引装置的牵引下，纤维在上压辊和下压辊之间呈波浪形，上压辊和下压辊对纤维在切线方向上有一定的压力，一方面能够促进纤维的分散效果，另一方面也能促进上压辊和下压辊的树脂溢出孔中溢出的树脂充分地渗入纤维束中。由于上压辊和下压辊与纤维的接触面为圆形弧面，减少了纤维的断裂。优选的，所述浸润模具固定放置在支架上，保持浸润通道与挤出机、连接法兰位于同一水平面上。优选的，所述模具下盖板通过合叶与模具侧壁旋转连接，在合叶的对侧设置紧固螺栓将模具下盖板与模具侧壁紧密连接在一起，利用合叶和紧固螺栓控制模具下盖板的快速开合，避免树脂渗漏。在需要清理模具内部的树脂时，旋松紧固螺栓，打开模具下盖板，树脂倾泻而下自动流出模具。此时，盖板与模具连接的转动轴保证面板不会完全脱离模具，而是悬挂在模具上。盖板可以打开90度角，与地面垂直。与现有技术相比，本技术的有益效果是：1.通过采用可升降上压辊结合静止的下压辊，在上压辊和下压辊与纤维的接触面上设置提供树脂的树脂溢出孔，改变了树脂的加入方式，树脂经由压辊中设置的空腔连续、均匀地加入，与纤维在流入口(即树脂溢出孔)接触，结合压辊的升降，可提升浸润效率和效果；2.上压辊和下压辊与纤维纱接触面上对纤维纱产生的张紧力有助于树脂渗入纤维纱中，在上压辊、下压辊的压力和牵引机的牵引力作用下，纤维与树脂在压辊面上直接接触，进一步提高纤维的浸润效果；3.整个模具密封，可长时间连续工作无需打开，避免因中途打开模具造成材料氧化，以及因降温造成树脂固化；4.在不需要打开模具上盖的情况下，可以快速、干净地清理掉模具内残留的树脂。此过程相比现有的技术将节省大量时间和人力，从而有效提升纤维增强热塑性复合材料母粒的生产效率，避免因树脂固化强行挂下而刮伤模具壁。附图说明构成本技术的一部分的说明书附图用来提供对本技术的进一步理解，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。图1为长纤维增强热塑性复合材料的浸润流程图；图2为本技术提供的一种长纤维增强热塑性复合材料浸润模具结构立体图；图3为图2对向角度的浸润模具结构立体图；图4为本技术提供的一种长纤维增强热塑性复合材料浸润模具结构主视本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种长纤维增强热塑性复合材料浸润模具，其特征在于，包括上压辊及其固定组件、下压辊及其固定组件、模具壳体、升降机构、加热机构、熔池过渡段和连接法兰，/n模具壳体包括模具侧壁、模具上盖板和模具下盖板；/n所述上压辊和下压辊相互平行、间隔设置；/n所述下压辊为静压辊，下压辊通过固定组件固定在模具侧壁上；/n所述上压辊为动压辊，上压辊通过固定组件与升降机构连接，在升降机构的控制下上升和下降；/n平行于所述上压辊和下压辊方向的模具侧壁上设置供纤维通过的进纱孔和出纱孔；/n所述下压辊固定的模具侧壁上设置槽型轨道，上压辊的固定组件与槽型轨道配合，实现上压辊沿模具侧壁上的槽型轨道上下滑动；/n所述上压辊和下压辊包括与纤维接触的半圆柱形的压辊和与压辊固定连接的加热部，所述压辊的弧形面上间隔设置半圆形隔板，所述上压辊和下压辊的压辊内轴向设置输送树脂的空腔，所述隔板之间开有连通空腔的树脂溢出孔；/n所述熔池过渡段一端与连接法兰固定连通至挤出机，另一端与模具侧壁固定连通，熔池过渡段中设置树脂通道，由挤出机供应的树脂通过法兰流动至熔池过渡段中，再经熔池过渡段的通道输送至上压辊和下压辊的轴向空腔中。/n

【技术特征摘要】
1.一种长纤维增强热塑性复合材料浸润模具，其特征在于，包括上压辊及其固定组件、下压辊及其固定组件、模具壳体、升降机构、加热机构、熔池过渡段和连接法兰，
模具壳体包括模具侧壁、模具上盖板和模具下盖板；
所述上压辊和下压辊相互平行、间隔设置；
所述下压辊为静压辊，下压辊通过固定组件固定在模具侧壁上；
所述上压辊为动压辊，上压辊通过固定组件与升降机构连接，在升降机构的控制下上升和下降；
平行于所述上压辊和下压辊方向的模具侧壁上设置供纤维通过的进纱孔和出纱孔；
所述下压辊固定的模具侧壁上设置槽型轨道，上压辊的固定组件与槽型轨道配合，实现上压辊沿模具侧壁上的槽型轨道上下滑动；
所述上压辊和下压辊包括与纤维接触的半圆柱形的压辊和与压辊固定连接的加热部，所述压辊的弧形面上间隔设置半圆形隔板，所述上压辊和下压辊的压辊内轴向设置输送树脂的空腔，所述隔板之间开有连通空腔的树脂溢出孔；
所述熔池过渡段一端与连接法兰固定连通至挤出机，另一端与模具侧壁固定连通，熔池过渡段中设置树脂通道，由挤出机供应的树脂通过法兰流动至熔池过渡段中，再经熔池过渡段的通道输送至上压辊和下压辊的轴向空腔中。


2.根据权利要求1所述的一种长纤维增强热塑性复合材料浸润模具，其特征在于，所述浸润模具中上压辊和下压辊的半径范围为2.5-5厘米，压辊边到边间距为水平距离为5-10厘米；浸润过程中，上压辊移动至与下压辊水平平齐，以此时上压辊、下压辊的上边沿为水平线，可移动的上压辊可上下移动范围为向上0-5厘米，向下0...

【专利技术属性】
技术研发人员：白树林，郭志山，袁灿耀，
申请(专利权)人：山东鼎元致业新材料有限公司，
类型：新型
国别省市：山东;37