一种生产连续纤维织物增强热塑性聚氨酯的设备制造技术

本发明专利技术涉及一种生产连续纤维织物增强热塑性聚氨酯的设备，该设备包括依次设置的放卷装置、张力控制装置、静电消除装置、预加热装置、浸渍装置、加热熟化装置、冷却装置及收卷装置；连续纤维增强织物依次经过放卷装置、张力控制装置、静电消除装置、预加热装置后，在浸渍装置中被热塑性聚氨酯弹性体溶液浇注生成带有聚氨酯树脂的复合纤维织物，后经加热熟化装置、冷却装置制成连续纤维织物增强热塑性聚氨酯，被收卷到收卷装置。与现有技术相比，本发明专利技术的生产设备简单，操作容易，生产得到的连续纤维织物增强热塑性聚氨酯纤维含量高，且可保证纤维与树脂的完全浸润。

【技术实现步骤摘要】
一种生产连续纤维织物增强热塑性聚氨酯的设备
本专利技术涉及高分子复合材料生产设备领域，尤其是涉及一种生产连续纤维织物增强热塑性聚氨酯的设备。
技术介绍
纤维增强热塑性复合材料由于其优异的机械性能，近年来在生活中得到越来越多的应用，如家电电子电器、军用复合材料、汽车等。该热塑性基复合材料拥有机械强度高，可替代钢铁等金属，质量轻，可重复利用，环保性优良。但是，热塑性树脂熔体粘度大是限制其发展的一个重要因素。高融粘度使其与纤维的浸润效果很差，容易产生干纱。为了增加树脂与纤维织物的浸润效果，大多数会采用热塑性树脂粉末均匀的分散在连续纤维织物上，加热熔融后形成均一的复合材料，如专利US2005021514.8，介绍了一种可以让树脂粉末均匀的分布在纤维上的设备，这个设备要求粒子的直径范围在l_2000um，在后续压力作用下可得到完全无气泡的浸溃良好的预浸带。该种方法主要是塑料粉末与连续纤维混合过程中所采用的流化床设备成本较高。国内也有少部分企业有关热塑性复合材料的产品，例如辽宁辽杰新材料科技有限公司的连续纤维增强热塑性复合预浸带、复合板材的销售。该公司的预浸带采用连续纤维与热塑性树脂熔体熔融浸溃，专利CN20091004897.3介绍了该公司的生产设备，采用一组交错可开合双挤出模头，该开合双挤出模头组由两个平行的挤出模头1、挤出模头2和轨道运动装置组成。该设备的主要优势是纤维与树脂在双开合模头组下浸溃良好，没有干纱，浸溃过程可控，树脂含量可控。但是由于热塑性树脂熔体粘度较大，该复合预浸带中纤维含量很难超过60%。另外，热塑性聚氨酯弹性体(TPU)兼具有塑料的加工工艺特点和橡胶的物理机械性能，不仅具有卓越的高张力、高拉力、强韧性和耐老化的特征，且还是成熟的环保材料，具有其他塑料橡胶无法比拟的特性，如强度高、韧性好、耐磨耐寒、耐油耐老化、耐气候性优良等，同时还具有防水性好、抗菌保暖、抗紫外线等许多特殊的功能。且在加工上成型速度快，易于脱模，硬度可调。聚氨酯弹性体基复合材料拥有很好的储存稳定性，优良的力学性能，在建筑、汽车，航空，能源工业(风力发电厂)、造船行业等有广泛的应用。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种生产连续纤维织物增强热塑性聚氨酯的设备，该设备采用反应型的A、B料罐液体混合均匀后与连续纤维织物浸溃，制备的增强材料具有浸溃良好，孔隙率低，厚度可调，玻纤含量高，可达70Wt %以上，并且具有生产线简单，设备可实现高效连续化生产，且生产过程中没有任何的环境污染等优点。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现:一种生产连续纤维织物增强热塑性聚氨酯的设备，该设备包括依次设置的放卷装置、张力控制装置、静电消除装置、预加热装置、浸溃装置、加热熟化装置、冷却装置及收卷装置；连续纤维增强织物依次经过放卷装置、张力控制装置、静电消除装置、预加热装置后，在浸溃装置中被热塑性聚氨酯弹性体溶液浇注生成带有聚氨酯树脂的复合纤维织物，后经加热熟化装置、冷却装置制成连续纤维织物增强热塑性聚氨酯，被收卷到收卷装置。所述的放卷装置主要包括纱架或者放卷辊，固定宽度的连续纤维织物静置于纱架的辊筒上或者放卷辊上，所述的辊筒为金属圆形滚筒。纱架或放卷辊上的连续纤维织物进入张力控制装置，所述的张力控制装置由三个成一定角度的张力辊组成，这三个滚筒按照等边三角形三个顶点的位置均匀排列，可以更好的控制复合带在缠绕过程中的张力，该张力辊还可以使引出的连续纤维增强织物均匀平整的排列并前进。此处的张力辊不仅可以再生产过程中提高连续纤维增强织物的张力，而且还可以让其均匀平行排列，减少纤维丝束之间水平间隙(连续纤维丝束)和使纤维织物表面更加光滑平整，有利于避免浸溃过程中起毛的现象，且避免纤维织物产生扭曲和变形。连续纤维增强织物经过一组张力辊之后不可避免的会因为摩擦而引起静电，会使织物表面起毛，特别是连续纤维束，影响制品的生产，因此在纤维织物进入加热装置之前要对其进行消除静电处理，通过静电消除装置来实现。消除静电后，连续增强纤维织物进入预加热装置进行预热。对连续增强纤维织物进行预热，主要是因为热塑性聚氨酯聚醚组分和异氰酸酯组分混合反应是一个放热反应，如果连续增强纤维织物未预热就与热的热塑性聚氨酯弹性体反应液接触，会导致热塑性聚氨酯弹性体反应液的反应延缓，且有可能会导致一些副反应的发生，故纤维浸溃之前必须要保持一定的温度，此温度稍大于热塑性聚氨酯弹性体反应液反应时其反应器壁的温度，保证纤维浸溃良好且又不影响生产效率。所述的预加热装置为采用红外加热方式或电加热方式的预加热器。加热的温度略高于聚氨酯两组份反应时树脂混合料的温度，小于树脂的熟化温度，优选80°C。预热好的连续增强纤维织物进入浸溃装置。所述的浸溃装置包括异氰酸酯组分料罐、聚醚组分料罐、异氰酸酯组分的计量泵、聚醚组分的计量泵、混合头、输送带及压辊，所述的异氰酸酯组分料罐通过异氰酸酯组分的计量泵连接混合头，所述的聚醚组分料罐通过聚醚组分的计量泵连接混合头，混合头的下方设有输送带，输送带后设有压辊；异氰酸酯组分料罐内装有异氰酸酯组分，其上有N2气氛保护，聚醚组分料罐内装有聚醚组分，其上有N2气氛保护，以保证两组份都与水与空气隔绝，避免空气与水与异氰酸酯组分反应从而导致反应过程的配比失衡，且会产生CO2，严重影响制品的性能。异氰酸酯组分及聚醚组分在混合头中混合，生成热塑性聚氨酯弹性体溶液，热塑性聚氨酯弹性体溶液浇注到连续增强纤维织物上，形成带有聚氨酯树脂的复合纤维织物，该复合纤维织物在输送带传送下进入压辊，压辊使连续增强纤维织物与热塑性聚氨酯弹性体完全浸溃。所述的混合头为高速搅拌器，所述的混合头上面通有氮气气氛，混合头的下方设有热塑性聚氨酯弹性体溶液的计量泵。通过计量泵控制流下来的混合料的量，从而达到初步控制树脂与玻纤的相对百分含量。将浸溃完全的复合织物加热熟化装置，进行加热、熟化。所述的加热熟化装置为采用红外加热方式或电加热方式的加热烘箱。加热、熟化过程不需要任何的模具，复合材料与加热装置也无任何明显的接触。加热的温度为聚氨酯的熟化温度，温度范围120°C _140°C，设置加热烘箱目的是为了是使热塑性聚氨酯在纤维织物内部及表面反应完全，完全熟化。加热烘箱的具体长度由所需生产率和用于聚合反应的时间计算，其中聚合反应时间又是根据所加的催化剂的性质和量来确定的。在聚合速率一定的情况下，烘箱长度越长，生产效率越高；生产效率一定的情况下，聚合速度越快，所用的烘箱长度越小。此处加热烘箱的温度也是由热塑性聚氨酯的具体性质决定的，一般而言，此处的熟化温度越高，熟化的时间越短；但是温度过高反而会影响整个反应过程，故温度范围为120°C-140°C。如果根据计算，所需的加热烘箱过长，加热烘箱之间也可采用压辊的形式，将复合织物的直线通道改成绕道的形式，实现复合织物加热、熟化的时间足够长。完成熟化的复合织物进入冷却装置，使其结晶或冷却至玻璃化转变温度以下。所述的冷却装置由三个冷却辊组成，三个冷却辊平行设置，三个冷却辊之间的距离相等，决定和控制最终复合材料的厚度。冷却辊中通有循环冷却水或直接冷空气冷却。本专利技术中第二个冷却辊和第三个冷却辊中通有冷却水，第一个冷却辊采用冷空气冷却，实现聚氨酯树本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生产连续纤维织物增强热塑性聚氨酯的设备，其特征在于，该设备包括依次设置的放卷装置、张力控制装置、静电消除装置、预加热装置、浸渍装置、加热熟化装置、冷却装置及收卷装置；连续纤维增强织物依次经过放卷装置、张力控制装置、静电消除装置、预加热装置后，在浸渍装置中被热塑性聚氨酯弹性体溶液浇注生成带有聚氨酯树脂的复合纤维织物，后经加热熟化装置、冷却装置制成连续纤维织物增强热塑性聚氨酯，被收卷到收卷装置。

【技术特征摘要】
1.一种生产连续纤维织物增强热塑性聚氨酯的设备，其特征在于，该设备包括依次设置的放卷装置、张力控制装置、静电消除装置、预加热装置、浸溃装置、加热熟化装置、冷却装置及收卷装置； 连续纤维增强织物依次经过放卷装置、张力控制装置、静电消除装置、预加热装置后，在浸溃装置中被热塑性聚氨酯弹性体溶液浇注生成带有聚氨酯树脂的复合纤维织物，后经加热熟化装置、冷却装置制成连续纤维织物增强热塑性聚氨酯，被收卷到收卷装置。2.根据权利要求1所述的一种生产连续纤维织物增强热塑性聚氨酯的设备，其特征在于，所述的放卷装置包括辊筒或者放卷辊，所述的辊筒为金属圆形滚筒。3.根据权利要求1所述的一种生产连续纤维织物增强热塑性聚氨酯的设备，其特征在于，所述的张力控制装置由三个成一定角度的张力辊组成。4.根据权利要求3所述的一种生产连续纤维织物增强热塑性聚氨酯的设备，其特征在于，所述的三个张力辊按照等边三角形三个顶点的位置均匀排列。5.根据权利要求1所述的一种生产连续纤维织物增强热塑性聚氨酯的设备，其特征在于，所述的预加热装置为采用红外加热方式或电加热方式的预加热器。6.根据权利要求1所述的一种生产连续纤维织物增强热塑性聚氨酯的设备，其特征在于，所述的浸溃装置包括异氰...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓丽莉，解廷秀，
申请(专利权)人：上海杰事杰新材料集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：