專利名稱：連續(xù)纖維基布與熱塑性樹脂復(fù)合板材成型工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及連續(xù)纖維無織造復(fù)合材料，特別是連續(xù)纖維基布與熱塑性樹脂復(fù)合板材成型工藝。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代高科技的發(fā)展，離不開復(fù)合材料，復(fù)合材料對現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展有著十分重要的作用。其中連續(xù)纖維增強熱塑性樹脂復(fù)合材料具有優(yōu)異的機械性能，高拉伸強度，彎曲強度，模量，高溫低沖擊強度和耐化學(xué)溶劑，并具有相對的低密度和可回收利用等各種優(yōu)點。因此，近年來在世界各國得到了巨大發(fā)展。目前對于連續(xù)纖維基布與熱塑性樹脂復(fù)合預(yù)浸片的制造中，大多是有較大經(jīng)向力而無緯向拉力，經(jīng)模壓成型后，變形、彎折很難解決，而所述材料的復(fù)合板材，基本上是采用壓機、壓制成型，受到壓機的限制，生產(chǎn)的板材只能是小制品及制件，較長型材則無法生產(chǎn)， 而大型壓機價格昂貴制造成本太高，因此，目前連續(xù)纖維基布與熱塑性樹脂復(fù)合預(yù)浸片及板材的生產(chǎn)很難滿足市場上的需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種成本低，操作簡單，可以自動化生產(chǎn)較大，較長規(guī)格的連續(xù)纖維基布與熱塑性樹脂復(fù)合板材的成型工藝。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是連續(xù)纖維基布與熱塑性樹脂復(fù)合板材成型工藝，依次包括如下步驟
①將連續(xù)纖維基布作為原材料，安放在放卷機架上由送布電機帶動放卷進布，經(jīng)牽引、 展平、壓平至基布表面無任何不平之處，經(jīng)直緯平、張力一致后進入噴淋預(yù)浸箱進行噴淋偶合劑與接枝劑的混合溶劑；
②噴淋預(yù)浸后的連續(xù)纖維基布在牽引電機帶動下進入預(yù)浸烘箱，在預(yù)浸烘箱內(nèi)經(jīng)過脫脂、脫蠟、燒毛，基布表面溫度達到樹脂熱熔點后進入由牽引電機帶動的多輥裝置，進行經(jīng)緯拉伸、布面舒展、弧形歸中后導(dǎo)入熱復(fù)合三輥壓力浸潤裝置；
③在熱復(fù)合三輥壓力浸潤裝置中，由復(fù)合單螺桿擠出機采用雙模同時將具有熔融溫度的熱塑性樹脂呈兩片狀吐出，將預(yù)浸后的連續(xù)纖維基布夾在中間，經(jīng)由壓力浸潤電機帶動， 同步齒輪傳動連接的三個軸輥進行復(fù)合壓力浸潤，使連續(xù)纖維基布與熱塑性樹脂復(fù)合成為整體形預(yù)浸增強復(fù)合片材；
④預(yù)浸增強復(fù)合片材經(jīng)過剪切，按設(shè)計厚度要求將多層增強復(fù)合片材疊合后經(jīng)輸送帶送入熱熔烘箱，當多層增強復(fù)合片材離開熱熔烘箱時，其溫度達到熱熔溫度，由機械手吸盤將其送入滾壓成型機組；
⑤所述呈熱熔狀態(tài)的多層預(yù)浸增強復(fù)合片材在滾壓成型機組中經(jīng)熱壓輥對滾擠壓使多層預(yù)浸增強復(fù)合片材擠壓為增強復(fù)合板材、再經(jīng)冷卻風(fēng)管吹冷風(fēng)快速冷卻區(qū)、多組冷凝對輥進行高壓力擠壓，使增強復(fù)合板材表面光亮，并消除內(nèi)應(yīng)力；再導(dǎo)入連續(xù)多組滾壓微調(diào)裝置，對所述板材進行輥壓微調(diào)、糾平，最后進入修邊裝置，按照要求修去兩邊多余的毛邊；
⑥將所述成品的增強復(fù)合板材按設(shè)計要求切斷、入庫。所述連續(xù)纖維基布安放在放卷機架上，由氣漲軸充氣壓漲緊，連續(xù)纖維基布經(jīng)磁粉漲力器隨送布電機帶動的牽引機組同步運行，引導(dǎo)放卷進布。所述預(yù)浸烘箱長為2m，烘箱內(nèi)溫度分為三區(qū)190°C 210°C、210°C 230°C、 235°C 250°C，連續(xù)纖維基布通過烘箱速度為6 9m/min。所述單螺桿擠出機采用雙模同時吐料，其雙模吐模口寬為0. 7 1mm，模具內(nèi)配有阻尼限料系統(tǒng)、可隨時調(diào)整吐?？诘膶挾?，加熱系統(tǒng)采用電加熱管導(dǎo)熱，每組模具加溫區(qū)分為五區(qū)，左右雙模共分十區(qū)，可根據(jù)吐料的快慢，厚薄調(diào)整樹脂溫度，保證吐料均勻，厚薄一致；所述三輥壓力浸潤裝置中的三根軸輥的軸心線平行度誤差在0. 02 0. 04mm之間。所述熱熔烘箱總長16m，輸送帶運行速度為2-5 m/min，熱熔烘箱內(nèi)的溫度分為七個區(qū)控制，其溫度控制在180-300°C之間當輸送帶離開熱熔烘箱時，輸送帶上的多層連續(xù)纖維與熱塑性樹脂復(fù)合預(yù)浸片的表面溫度達到熱熔溫度。所述滾壓成型機組中熱壓輥表面溫度為110°C 145°C，相對滾壓壓力為15Mpa， 運轉(zhuǎn)速度為2. 2 m/min。所述滾壓成型機組中冷卻風(fēng)管吹冷風(fēng)快速冷卻區(qū)域為2 3m，冷風(fēng)溫度低于 18 "C。所述滾壓成型機組中多組冷凝對輥為兩組冷凝對輥，且冷凝對輥對合兩輥表面均是鏡面，光潔度為12級，冷凝運行速度為2. 3 2. 4m/min，壓力為15 18Mpa。所述滾壓成型機組中連續(xù)多組滾壓微調(diào)裝置是由7組14根鏡面輥組成，上、下運動加壓采用氣動設(shè)備，7組對輥之間用鏈傳動連接，保持7組對輥同步同速，線速度為2. 5 2. 6 m/min。采用本發(fā)明生產(chǎn)連續(xù)纖維基布與熱塑性樹脂復(fù)合預(yù)浸片材及板材，由于原材料選用連續(xù)纖緯經(jīng)緯交織基布，采用噴淋預(yù)浸展平方式能使基布浸潤更加均勻，增強其物理性能及界面強度?；純擅婢c熱塑性樹脂復(fù)合后形成預(yù)浸片材，由于這一生產(chǎn)過程是連續(xù)進行的，因此生產(chǎn)的片材的長度可以是任意的，完全可以滿足市場需求，根據(jù)上述復(fù)合材料的板材尺寸要求剪切片材，多層片材疊合后，經(jīng)熱熔、熱滾壓成為板材，熱熔烘箱總長達16 米，其內(nèi)的溫度分為若干個溫度區(qū)控制，各區(qū)域溫度不盡相同，其作用在于可維持連續(xù)生產(chǎn)，易控制溫度，使得所述片材在離開熱熔烘箱時其表面溫度達到熱熔溫度進入滾壓成型工序，采用滾壓成型工藝所需滾壓成型設(shè)備簡單，效率高，能消除內(nèi)應(yīng)力，特別適合生產(chǎn)較大，較長規(guī)格的連續(xù)纖維基布與熱塑性樹脂復(fù)合板材，可以廣泛地滿足建筑，交通等行業(yè)對各種復(fù)合材料板材的需求。


圖1是本發(fā)明工藝流程的示意簡圖。
具體實施例方式以生產(chǎn)E級玻纖，經(jīng)9緯10平紋絞織基布與熱塑性樹脂復(fù)合板材為例對本發(fā)明作
5進一步詳細描述。1、生產(chǎn)預(yù)浸增強復(fù)合片材
①選用經(jīng)緯絞織長纖維連續(xù)基布，經(jīng)9目，緯10目，厚度為0. 22-0. 26毫米作為連續(xù)長纖維原料基布，所述基布有效長約100米，內(nèi)孔紙管為Φ 66，安放在放卷機架1上，由機架上 Φ65的氣漲軸充氣后漲緊，所述基布經(jīng)磁粉漲力器隨送布電機帶動的牽引機組同步運行， 引導(dǎo)放卷進布，磁粉漲力器制動漲力為3-5KG，與牽引機組同步運轉(zhuǎn)；
所述基布在牽引機組中經(jīng)過牽引、展平、壓平使所述基布達到表面無任何不平之處，經(jīng)直緯平，經(jīng)緯漲力力求一致，保證復(fù)合與預(yù)浸工藝的需求，隨后進入噴淋預(yù)浸箱2進行噴淋偶合劑與接枝劑的混合溶劑。②所述基布離開噴淋預(yù)浸箱2，在牽引電機帶動下進入預(yù)浸烘箱3，預(yù)浸烘箱3長 2米，預(yù)浸烘箱3內(nèi)的溫度分為三區(qū)200，220，245°，所述基布通過預(yù)浸烘箱3速度為6 9米/分，預(yù)浸烘箱3所起的作用為脫脂、脫蠟、燒毛，所述基布離開預(yù)浸烘箱3時，其表面溫度可以達到PP樹脂熔融溫度，進入牽引電機帶動的包括鼓形輥、過布輥和漲緊輥的多輥裝置，使預(yù)浸的偶合劑與接枝劑充分預(yù)浸到基布纖維分子鏈，形成接枝改性緊密包覆于增強熱塑性樹脂的雙面，然后導(dǎo)入熱復(fù)合三輥壓力浸潤裝置4。③在熱復(fù)合三輥壓力浸潤裝置4中，所述基布與樹脂滾壓成為整體，形成預(yù)浸增強復(fù)合片材。在熱復(fù)合三輥壓力浸潤裝置4中，包括復(fù)合單螺桿擠出機和三輥壓力浸潤裝置，復(fù)合單螺桿擠出機擠出螺桿直徑為Φ 105，主電機為75千瓦，轉(zhuǎn)速40-140轉(zhuǎn)，采用變頻調(diào)速主電機，雙模吐膜口同時吐料，雙模吐膜口寬為0. 7-1毫米，模具內(nèi)配有阻尼限料系統(tǒng)，依據(jù)熱塑性樹脂的種類可隨時調(diào)整雙向吐膜口的寬度，為控制吐膜均勻，每組模具加溫區(qū)分為5區(qū)，左右雙模共分10區(qū)。三輥壓力浸潤裝置4中設(shè)有三根復(fù)合軸輥，在同一水平面上平行設(shè)置，其軸心線平行度誤差在0. 02 0. 04mm之間，以確保精度，三輥平行，使用時無剪切狀況出現(xiàn)。復(fù)合軸輥在大壓力工作狀況下有蠕變，采用中凸系數(shù)進行糾正。復(fù)合軸輥有效長1. 4米，直徑Φ 400，制成預(yù)浸增強復(fù)合片材表面不得有波紋狀況，光面光潔度為A 級標準，左右兩根軸輥采用氣動元件定位控制系統(tǒng)。同時配有空隙定位保險，確保預(yù)浸增強復(fù)合片材厚薄一致，氣動壓力為0.8-1公斤Mpa之內(nèi)。浸漬復(fù)合完工后的預(yù)浸增強復(fù)合片材進入切除毛邊工序，同時配有吸塵裝置，保障生產(chǎn)車間文明清潔；
④上述工序完成后，所述預(yù)浸片材進入對合牽引至壓平輸送到送料架上，送料架上配置有計量定長，切斷裝置按設(shè)計要求進行切斷。2、預(yù)浸增強復(fù)合片材熱熔滾壓成復(fù)合板材
①計長切斷的預(yù)浸增強復(fù)合片材在送料架上根據(jù)設(shè)計要求復(fù)合板材的厚度多張疊合進入與送料架傳動鏈接的熱熔烘箱5輸送帶上，隨熱熔烘箱5輸送帶運轉(zhuǎn)進行自動送片， 使所述片材進入熱熔烘箱5，熱熔烘箱5總長16米，輸送帶的速度為2-5m/s ；熱熔烘箱5 內(nèi)的溫度分為七個區(qū)控制，由輸送帶進入熱熔烘箱至輸送帶離開熱熔烘箱其溫度值依次為 180-250 "C、200-300 V、200-300 V、200-300 V、200-300 V、200-300 V 和 200-300 V，當輸送帶離開熱熔烘箱時，輸送帶上的多層連續(xù)纖維與熱塑性樹脂復(fù)合預(yù)浸片的表面溫度達到熱熔溫度。②離開熱熔烘箱5，達到熱熔溫度的所述片材利用帶針刺的機械手吸盤將其吸起送至滾壓成型機組6，經(jīng)滾壓成型機組6中的兩組熱壓輥對滾擠壓使多層預(yù)浸增強復(fù)合片材擠壓為增強復(fù)合板材；熱壓輥外徑為Φ400.采用隔套傳熱方式(以導(dǎo)熱油為主的加熱方式)。熱壓輥表面溫度為120° -130°之間，兩組四根熱壓輥表面溫度誤差小于3° ；且兩組熱壓輥傳動均是由交流變頻電機單獨驅(qū)動，無聲齒鏈傳動，保證同步無打滑和功力消耗。③經(jīng)熱滾壓成型的增強復(fù)合板材進入兩側(cè)分切多余毛邊，然后進入風(fēng)冷區(qū)域，通過一對冷風(fēng)管相對吹風(fēng)來冷卻板材兩面，冷風(fēng)管相對吹風(fēng)的上下兩面采用多排微孔裝置， 冷風(fēng)通過冷凝制冷設(shè)備取得，其溫度小于18° C，冷卻區(qū)域為2 3米，在1 1. 5分時間內(nèi)復(fù)合板材內(nèi)部高分子結(jié)晶達到60% 70%之間，保持板材外形處于恒定狀態(tài)不變形不扭曲ο④然后進入兩組冷凝對輥高壓力擠壓，對合兩輥表面均是鏡面，亮度為12級，第一組冷凝對輥使板材尺寸在可控制精度范圍之內(nèi)，同時保證板材的密度，以及板材的表面光度達A級指標。第二組冷凝對輥為冷壓壓延擠壓輥，同步線速度提高形成速度微差，達到不同的拉升力矩，而消除板材的內(nèi)應(yīng)力進一步提高板材的光亮度。成品板材經(jīng)過各種的加工工藝，板材逐步消除不同的變形翹曲因素。板材內(nèi)的分子結(jié)晶隨即改變平穩(wěn)。⑤進入最后工序，促使整體板材分子結(jié)晶整體平衡。首先進入連續(xù)多組滾壓微調(diào)制備，板材進入微調(diào)輥壓糾平，從而取得完整的成品板材。這區(qū)的設(shè)備是由7組14輥鏡面輥組成，上下運動加壓采用氣動設(shè)備，傳動用鏈傳動方式保持同步同速，14根鏡面輥外徑為 250，這工序整體長為: ，能容2m-10m或更長板材通過這區(qū)的設(shè)備。經(jīng)過兩次冷壓，7組滾壓糾平促使成品板材表面達到A級要求，無微孔現(xiàn)象產(chǎn)生。⑥最后將所述成品的增強復(fù)合板材按設(shè)計要求切斷，制成完整的、合格的成品板材入庫。
權(quán)利要求
1.連續(xù)纖維基布與熱塑性樹脂復(fù)合板材成型工藝，其特征在于依次包括如下步驟①將連續(xù)纖維基布作為原材料，安放在放卷機架(1)上由送布電機帶動放卷進布，經(jīng)牽引、展平、壓平至基布表面無任何不平之處，經(jīng)直緯平、張力一致后進入噴淋預(yù)浸箱(2)進行噴淋偶合劑與接枝劑的混合溶劑；②噴淋預(yù)浸后的連續(xù)纖維基布在牽引電機帶動下進入預(yù)浸烘箱(3)，在預(yù)浸烘箱(3) 內(nèi)經(jīng)過脫脂、脫蠟、燒毛，基布表面溫度達到樹脂熱熔點后進入由牽引電機帶動的多輥裝置，進行經(jīng)緯拉伸、布面舒展、弧形歸中后導(dǎo)入熱復(fù)合三輥壓力浸潤裝置(4)；③在熱復(fù)合三輥壓力浸潤裝置(4)中，由復(fù)合單螺桿擠出機采用雙模同時將具有熔融溫度的熱塑性樹脂呈兩片狀吐出，將預(yù)浸后的連續(xù)纖維基布夾在中間，經(jīng)由壓力浸潤電機帶動，同步齒輪傳動連接的三個軸輥進行復(fù)合壓力浸潤，使連續(xù)纖維基布與熱塑性樹脂復(fù)合成為整體形預(yù)浸增強復(fù)合片材；④預(yù)浸增強復(fù)合片材經(jīng)過剪切，按設(shè)計厚度要求將多層預(yù)浸增強復(fù)合片材疊合后經(jīng)輸送帶送入熱熔烘箱(5)，當多層增強復(fù)合片材離開熱熔烘箱(5)時，其溫度達到熱熔溫度， 由機械手吸盤將其送入滾壓成型機組(6)；⑤所述呈熱熔狀態(tài)的多層預(yù)浸增強復(fù)合片材在滾壓成型機組(6)中經(jīng)熱壓輥對滾擠壓使多層預(yù)浸增強復(fù)合片材擠壓為增強復(fù)合板材、再經(jīng)冷卻風(fēng)管吹冷風(fēng)快速冷卻區(qū)、多組冷凝對輥進行高壓力擠壓，使增強復(fù)合板材表面光亮，并消除內(nèi)應(yīng)力；再導(dǎo)入連續(xù)多組滾壓微調(diào)裝置，對所述板材進行輥壓微調(diào)、糾平，最后進入修邊裝置，按照要求修去兩邊多余的毛邊；⑥將所述成品的增強復(fù)合板材按設(shè)計要求切斷，制成完整的、合格的成品板材入庫。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)纖維基布與熱塑性樹脂復(fù)合板材成型工藝，其特征在于所述連續(xù)纖維基布安放在放卷機架(1)上，由氣漲軸充氣壓漲緊，連續(xù)纖維基布經(jīng)磁粉漲力器隨送布電機帶動的牽引機組同步運行，引導(dǎo)放卷進布。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)纖維基布與熱塑性樹脂復(fù)合板材成型工藝，其特征在于所述預(yù)浸烘箱(3)長為2m，烘箱內(nèi)溫度分為三區(qū)190°C 210°C、210°C 230°C、 235°C 250°C，連續(xù)纖維基布通過預(yù)浸烘箱(3)的速度為6 9m/min。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)纖維基布與熱塑性樹脂復(fù)合預(yù)浸片，其特征在于所述單螺桿擠出機采用雙模同時吐料，其雙模吐?？趯挒?. 7 1mm，模具內(nèi)配有阻尼限料系統(tǒng)、可隨時調(diào)整吐?？诘膶挾龋訜嵯到y(tǒng)采用電加熱管導(dǎo)熱，每組模具加溫區(qū)分為五區(qū)，左右雙模共分十區(qū)，可根據(jù)吐料的快慢，厚薄調(diào)整樹脂溫度，保證吐料均勻，厚薄一致。
5.所述熱復(fù)合三輥壓力浸潤裝置(4)中的三根軸輥的軸心線平行度誤差在0.02 0. 04mm 之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)纖維基布與熱塑性樹脂復(fù)合板材成型工藝，其特征在于所述熱熔烘箱(5)總長16m，輸送帶運行速度為2-5 m/min，熱熔烘箱內(nèi)的溫度分為七個區(qū)控制，其溫度控制在180-300°C之間，當輸送帶離開熱熔烘箱(5)時，輸送帶上的多層連續(xù)纖維與熱塑性樹脂復(fù)合預(yù)浸片的表面溫度達到熱熔溫度。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)纖維基布與熱塑性樹脂復(fù)合板材成型工藝，其特征在于所述滾壓成型機組(6)中熱壓輥表面溫度為110°C 145°C，相對滾壓壓力為15Mpa，運轉(zhuǎn)速度為2. 2 m/min。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)纖維基布與熱塑性樹脂復(fù)合板材成型工藝，其特征在于所述滾壓成型機組(6)中冷卻風(fēng)管吹冷風(fēng)快速冷卻區(qū)域為2 3m，冷風(fēng)溫度低于18°C。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)纖維基布與熱塑性樹脂復(fù)合板材成型工藝，其特征在于所述滾壓成型機組(6)中多組冷凝對輥為兩組冷凝對輥，且冷凝對輥對合兩輥表面均是鏡面，光潔度為12級，冷凝運行速度為2. 3 2. 4m/min，壓力為15 18Mpa。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)纖維基布與熱塑性樹脂復(fù)合板材成型工藝，其特征在于所述滾壓成型機組(6)中連續(xù)多組滾壓微調(diào)裝置是由7組14根鏡面輥組成，上、下運動加壓采用氣動設(shè)備，7組對輥之間用鏈傳動連接，保持7組對輥同步同速，線速度為2. 5 2. 6 m/min。
全文摘要
本發(fā)明提供一種連續(xù)纖維基布與熱塑性樹脂復(fù)合板材成型工藝，依次包括如下步驟將連續(xù)纖維基布與熱塑性樹脂經(jīng)噴淋預(yù)浸、壓力浸潤復(fù)合為預(yù)浸增強復(fù)合片材，再經(jīng)熱熔滾壓成型為復(fù)合板材，最后經(jīng)糾平切斷成為合格的連續(xù)纖維基布與熱塑性樹脂復(fù)合板材，本發(fā)明采用滾壓成型工藝所需滾壓成型設(shè)備簡單，效率高，能消除內(nèi)應(yīng)力，特別適合生產(chǎn)較大，較長規(guī)格的連續(xù)纖維基布與熱塑性樹脂復(fù)合板材，可以廣泛地滿足建筑，交通等行業(yè)對各種復(fù)合材料板材的需求。
文檔編號B29L7/00GK102225624SQ201110138839
公開日2011年10月26日 申請日期2011年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月27日
發(fā)明者吳文新, 章興中 申請人:常州市華星新材料科技有限公司