本申请提供一种纤维复合材料成型装置及工艺，属于复合材料技术领域。成型装置和成型工艺中，首先，提供包括交错分布并相互粘连的增强纤维和热塑性树脂纤维的纤维原料；然后，将纤维原料中的热塑性树脂纤维加热熔融成流体状的热塑性树脂，并将包裹有流体状的热塑性树脂的增强纤维通过浸渍段实现加压力浸润；然后，将包裹有流体状的热塑性树脂的增强纤维通过成型冷却通道约束成型，并使得流体状的热塑性树脂被冷却固化。本申请的成型装置和成型工艺，原料和工艺成本较低，而且能够保证热塑性树脂对增强纤维具有较好的浸润效果。树脂对增强纤维具有较好的浸润效果。树脂对增强纤维具有较好的浸润效果。
【技术实现步骤摘要】
纤维复合材料成型装置及工艺
[0001]本申请涉及复合材料
，具体而言，涉及一种纤维复合材料成型装置及工艺。
技术介绍
[0002]复合材料的拉挤成型工艺通常是将浸渍树脂胶液的连续玻璃纤维，在牵引力的作用下通过挤压模具成型、固化，连续不断地生产长度不限的玻璃钢型材。目前复合材料拉挤成型工艺主要使用的是热固性树脂，如双酚A环氧、酚醛环氧、环氧乙烯基树脂、不饱和聚酯树脂，聚氨酯树脂等，存在不可回收、环境不友好等缺点。
[0003]为了解决上述问题，目前的一些技术方案中提出了使用热塑性树脂，但是，在目前的工艺中，热塑性树脂对增强纤维的浸润效果以及原料工艺成本控制两方面通常难以兼顾，一些工艺中热塑性树脂对增强纤维的浸润效果较差，另一些工艺中原料及工艺的成本较高。
技术实现思路
[0004]本申请的目的在于提供一种纤维复合材料成型装置及工艺，原料和工艺成本较低，而且能够保证热塑性树脂对增强纤维具有较好的浸润效果。
[0005]本申请的实施例是这样实现的：
[0006]第一方面，本申请实施例提供一种纤维复合材料成型装置，用于成型纤维复合材料，纤维复合材料包括增强纤维及包裹增强纤维的热塑性树脂，成型装置包括原料供应单元以及成型单元；原料供应单元被配置为向下游供应纤维原料，纤维原料包括交错分布并相互粘连的增强纤维和热塑性树脂纤维；成型单元位于原料供应单元的下游，包括依次设置的熔融浸渍部分和成型冷却部分，其中，熔融浸渍部分设有熔融浸渍通道及熔融浸渍加热结构；熔融浸渍通道被配置为供纤维原料通过；熔融浸渍加热结构被配置为将热塑性树脂纤维加热熔融成流体状的热塑性树脂；熔融浸渍通道的下游设有浸渍段，浸渍段的内壁从上游到下游逐渐收缩；成型冷却部分设有成型冷却通道及成型冷却结构；成型冷却通道的形状大小与目标产品的形状大小匹配，用于供包裹有流体状的热塑性树脂的增强纤维通过并约束成型；成型冷却结构被配置为将流体状的热塑性树脂冷却固化。
[0007]上述技术方案中，提供交错分布并相互粘连的增强纤维和热塑性树脂纤维，使得增强纤维和热塑性树脂纤维均匀分散；进一步地，在熔融浸渍部分将热塑性树脂纤维加热熔融成流体状的热塑性树脂后，能够得到均匀包裹有流体状的热塑性树脂的增强纤维；在此基础上，通过配置内壁从上游到下游逐渐收缩的浸渍段，逐渐收缩的浸渍段能够对多余的流体状的热塑性树脂产生一定的压力，使得热塑性树脂对增强纤维处于加压力浸润的状态，有利于均匀包裹有流体状的热塑性树脂更好地浸润包裹增强纤维。因此，采用该成型装置的成型工艺中，原料无特别要求，操作简单，适用于连续生产，使得原料和工艺成本较低，而且，能够保证热塑性树脂对增强纤维具有较好的浸润效果。
[0008]在一些可能的实施方案中，熔融浸渍部分包括依次设置的熔融区和浸渍区，熔融浸渍通道包括熔融段和浸渍段，熔融浸渍加热结构包括熔融加热组和浸渍加热组；其中，熔融段和熔融加热组设于熔融区，熔融加热组被配置为将熔融段内的热塑性树脂纤维加热至接近熔融状态；浸渍段和浸渍加热组设于浸渍区，浸渍加热组被配置为将浸渍段内的热塑性树脂纤维加热熔融成流体状的热塑性树脂。
[0009]上述技术方案中，在熔融浸渍部分配置熔融区和浸渍区，通过熔融区将熔融段内的热塑性树脂纤维加热至接近熔融状态，一方面，使得纤维原料进入浸渍段后热塑性树脂纤维能够快速地转变为流体状的热塑性树脂，另一方面，使得熔融得到的流体状的热塑性树脂基本都容纳在浸渍段内，有利于流体状的热塑性树脂在浸渍段内对增强纤维进行更充分的浸润。
[0010]在一些可能的实施方案中，浸渍段包括依次分布的浸渍上游段和浸渍下游段，浸渍加热组包括第一浸渍加热件和第二浸渍加热件，第一浸渍加热件对应浸渍上游段设置，第二浸渍加热件对应浸渍下游段设置，第一浸渍加热件的加热温度接近热塑性树脂纤维的熔融温度，第二浸渍加热件的加热温度高于第一浸渍加热件的加热温度。
[0011]可选地，第二浸渍加热件的加热温度
‑
热塑性树脂纤维的熔融温度＝10℃～20℃。
[0012]上述技术方案中，将浸渍段划分为浸渍上游段和浸渍下游段，在浸渍上游段以接近热塑性树脂纤维的熔融温度进行加热，使得热塑性树脂纤维能够快速地熔融；由于浸渍段呈逐渐收缩的状态，浸渍下游段的通道较窄，基于此，在浸渍下游段下游以相对更高的温度进行加热，使得熔融的热塑性树脂能够保持更好的流动性能，从而有利于热塑性树脂对增强纤维进行更充分的浸润。
[0013]在一些可能的实施方案中，浸渍段的内壁为平直倾斜面。
[0014]可选地，浸渍段的内壁的朝向轴线倾斜的角度为2℃～10
°
。
[0015]可选地，浸渍段的下游出口的形状大小与目标产品的形状大小匹配。
[0016]上述技术方案中，浸渍段的内壁配置为平直倾斜面，使得浸渍段的内壁逐渐平滑地过渡收缩；进一步地，控制浸渍段的内壁的倾斜程度和下游出口的形状大小，使得浸渍段的内壁具有合适的收缩速度。基于上述设计，使得浸渍段内具有合适的浸润压力，有利于热塑性树脂对增强纤维进行可靠的浸润。
[0017]在一些可能的实施方案中，原料供应单元被配置为将纤维原料预成型为至少两组预成型料，每组预成型料均包括交错分布并相互粘连的增强纤维和热塑性树脂纤维；熔融段内设有至少一个从上游延伸至下游的分隔件，用于将熔融段分隔为至少两个熔融通道，每个熔融通道被配置为供一组预成型料通过；熔融加热组包括第一熔融加热件和第二熔融加热件，第一熔融加热件围设于熔融段外，第二熔融加热件设于分隔件。
[0018]可选地，熔融通道的上游开口的尺寸小于主体的尺寸，且熔融通道的上游开口与主体的中部对应。
[0019]上述技术方案中，在熔融前将纤维原料预成型为至少两组预成型料，熔融段内提供与预成型料一一对应的熔融通道，有利于对纤维原料更充分均匀地进行加热，使得纤维原料进入浸渍段后热塑性树脂纤维能够被更快速均匀地熔融。
[0020]进一步地，熔融通道的上游开口较小且与主体的中部对应，便于将纤维原料限位在与主体的中部对应的位置，有利于避免被加热后的纤维原料与熔融通道的主体的内壁发
生粘连。
[0021]在一些可能的实施方案中，原料供应单元包括依次设置的放卷部分、分配部分、预热部分以及预成型部分；其中，放卷部分被配置为向下游供应混合纤维，混合纤维包括按比例交错分布的增强纤维和热塑性树脂纤维；分配部分被配置为供混合纤维通过并将混合纤维分隔为多束混合纤维束；预热部分被配置为对将混合纤维束加热软化；预成型部分被配置为将多束软化后的混合纤维束成型为预成型料。
[0022]可选地，热塑性树脂纤维的熔融温度
‑
预热部分的加热温度＝10℃～15℃。
[0023]可选地，预成型部分包括依次设置的多个成型区，多个成型区的设计成型尺寸从上游到下游逐渐增大。
[0024]可选地，预成型部分的下游的成型区的设计成型形状与目标产品的形状匹配。
[0025]上述技术方案中，在原本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种纤维复合材料成型装置，用于成型纤维复合材料，所述纤维复合材料包括增强纤维及包裹所述增强纤维的热塑性树脂，其特征在于，所述成型装置包括原料供应单元以及成型单元；所述原料供应单元被配置为向下游供应纤维原料，所述纤维原料包括交错分布并相互粘连的所述增强纤维和热塑性树脂纤维；所述成型单元位于所述原料供应单元的下游，包括依次设置的熔融浸渍部分和成型冷却部分，其中，所述熔融浸渍部分设有熔融浸渍通道及熔融浸渍加热结构；所述熔融浸渍通道被配置为供所述纤维原料通过；所述熔融浸渍加热结构被配置为将所述热塑性树脂纤维加热熔融成流体状的所述热塑性树脂；所述熔融浸渍通道的下游设有浸渍段，所述浸渍段的内壁从上游到下游逐渐收缩；所述成型冷却部分设有成型冷却通道及成型冷却结构；所述成型冷却通道的形状大小与目标产品的形状大小匹配，用于供包裹有流体状的所述热塑性树脂的所述增强纤维通过并约束成型；所述成型冷却结构被配置为将流体状的所述热塑性树脂冷却固化。2.根据权利要求1所述的成型装置，其特征在于，所述熔融浸渍部分包括依次设置的熔融区和浸渍区，所述熔融浸渍通道包括熔融段和所述浸渍段，所述熔融浸渍加热结构包括熔融加热组和浸渍加热组；其中，所述熔融段和所述熔融加热组设于所述熔融区，所述熔融加热组被配置为将所述熔融段内的所述热塑性树脂纤维加热至接近熔融状态；所述浸渍段和所述浸渍加热组设于所述浸渍区，所述浸渍加热组被配置为将所述浸渍段内的所述热塑性树脂纤维加热熔融成流体状的所述热塑性树脂。3.根据权利要求2所述的成型装置，其特征在于，所述浸渍段包括依次分布的浸渍上游段和浸渍下游段，所述浸渍加热组包括第一浸渍加热件和第二浸渍加热件，所述第一浸渍加热件对应所述浸渍上游段设置，所述第二浸渍加热件对应所述浸渍下游段设置，所述第一浸渍加热件的加热温度接近所述热塑性树脂纤维的熔融温度，所述第二浸渍加热件的加热温度高于所述第一浸渍加热件的加热温度；可选地，所述第二浸渍加热件的加热温度
‑
所述热塑性树脂纤维的熔融温度＝10℃～20℃。4.根据权利要求1～3中任一项所述的成型装置，其特征在于，所述浸渍段的内壁为平直倾斜面；可选地，所述浸渍段的内壁的朝向轴线倾斜的角度为2℃～10
°
；可选地，所述浸渍段的下游出口的形状大小与所述目标产品的形状大小匹配。5.根据权利要求2或3所述的成型装置，其特征在于，所述原料供应单元被配置为将所述纤维原料预成型为至少两组预成型料，每组所述预成型料均包括交错分布并相互粘连的所述增强纤维和所述热塑性树脂纤维；所述熔融段内设有至少一个从上游延伸至下游的分隔件，用于将所述熔融段分隔为至少两个熔融通道，每个熔融通道被配置为供一组所述预成型料通过；所述熔融加热组包括第一熔融加热件和第二熔融加热件，所述第一熔融加热件围设于所述熔融段外，所述第二熔融加热件...
【专利技术属性】
技术研发人员：王志伟，刘传瑞，杨威，钟国栋，仲流通，
申请(专利权)人：中复碳芯电缆科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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