用于制造長(zhǎng)纖維增強(qiáng)熱塑樹脂模塑材料的浸漬模的制作方法
【專利說明】
[0001] 本申請(qǐng)是國(guó)際申請(qǐng)?zhí)枮镻CT/US2007/021204、國(guó)際申請(qǐng)日為2007年10月02日、國(guó) 家申請(qǐng)?zhí)枮?00780101624.0、進(jìn)入中國(guó)國(guó)家階段日期為2010年5月20日、發(fā)明名稱為"用 于制造長(zhǎng)纖維增強(qiáng)熱塑樹脂模塑材料的浸漬模"的發(fā)明專利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明總體上涉及長(zhǎng)纖維增強(qiáng)熱塑樹脂模塑材料的制造，尤其涉及該目的的方 法。
【背景技術(shù)】
[0003] 用于制造長(zhǎng)纖維增強(qiáng)熱塑樹脂模塑材料的方法和裝置在本領(lǐng)域中是公知的。 JP-A-10-309756、JP-A-10-315341和JP-A-2003-305779是用于該目的的現(xiàn)有技術(shù)的方法 和裝置的典型文獻(xiàn)。在這些文獻(xiàn)中公開的現(xiàn)有技術(shù)的方法一般可以被描述為包括一系列連 續(xù)步驟，所述步驟包括（a)將連續(xù)纖維材料給送到填充有熔融熱塑樹脂的浸漬模中，（b)從 浸漬模的擠拉孔擠拉浸漬有熱塑樹脂的連續(xù)纖維材料，和（c)在冷卻后將得到的桿狀產(chǎn)品 切割為預(yù)期長(zhǎng)度的丸粒。
[0004] 通常，噴嘴附連到浸漬模的擠拉孔。噴嘴的形狀和噴嘴中的孔或開孔的尺寸被選 擇為執(zhí)行若干功能，所述功能包括：過量熔融熱塑樹脂的去除，使得預(yù)期量的樹脂被浸漬到 擠拉桿狀產(chǎn)品中和擠拉后的桿狀產(chǎn)品的成形，使得它的橫截面變?yōu)轭A(yù)期形狀。實(shí)際上，噴嘴 的設(shè)計(jì)在很大程度上決定了在加工期間熔融熱塑樹脂浸漬到連續(xù)纖維材料中的效率和程 度。
[0005] JP-A-11-042639公開了一種防止熔融熱塑樹脂從桿狀擠拉產(chǎn)品流淌的方法。這通 過設(shè)置使用與噴嘴中的孔的長(zhǎng)度和橫截面積有關(guān)的某個(gè)公式計(jì)算的加工值完成。
[0006] JP-A-2001-088223公開了一種具有圓錐形部分和線性部分的噴嘴，該噴嘴具有特 定尺寸和形狀，被設(shè)計(jì)為防止切割細(xì)絲作為毛球積累在噴嘴附近，所述毛球可能潛在地干 擾丸粒狀廣品的尚效制造。
[0007] JP-A-05-050432公開了將可去除噴嘴設(shè)在浸漬模上的概念。
[0008] JP-A-08-090659公開了一種包括細(xì)化尖端部分的噴嘴，所述細(xì)化尖端部分被設(shè)計(jì) 為提高熔融熱塑樹脂在連續(xù)纖維材料中的浸漬水平。
[0009] 盡管這些現(xiàn)有技術(shù)的參考文獻(xiàn)在本領(lǐng)域中具有顯著進(jìn)步，但是更進(jìn)一步的改進(jìn)仍 然是可能的。具體而言，當(dāng)設(shè)法通過增加擠拉步驟的速度來提高生產(chǎn)率時(shí)，仍然會(huì)遇到諸如 在噴嘴的纖維斷裂或熔融熱塑樹脂的浸漬水平下降這樣的問題。當(dāng)長(zhǎng)纖維含量比例高時(shí)更 有可能出現(xiàn)這些問題。例如，當(dāng)長(zhǎng)纖維含量比例為60% (重量）或以上時(shí)問題是顯著的。 如果模塑產(chǎn)品由熱塑樹脂浸漬到連續(xù)纖維材料中的水平不足的長(zhǎng)纖維增強(qiáng)熱塑樹脂模塑 材料制造，則模塑產(chǎn)品的機(jī)械性能和表面外觀降低。本發(fā)明為這些問題提供了一種獨(dú)特和 因此未知的解決方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 根據(jù)如本文所述的本發(fā)明的目的，提供了一種用于在包括加工室的浸漬模中制造 長(zhǎng)纖維增強(qiáng)熱塑樹脂丸粒的方法。所述方法包括以下步驟：(a)用熔融熱塑樹脂填充加工 室，（b)將至少一個(gè)連續(xù)纖維束給送通過加工室，（c)擠拉浸漬有熔融熱塑樹脂的所述至少 一個(gè)連續(xù)纖維束，和（d)將浸漬有熔融熱塑樹脂的擠拉后的至少一個(gè)連續(xù)纖維束切割為丸 粒。所述方法的特征在于根據(jù)公式A = Q · L · N/S2加工丸粒，其中：
[0011] A =加工值< 5. 0 ;
[0012] Q=在擠拉期間應(yīng)用于所述至少一個(gè)連續(xù)纖維束和從所述加工室去除的熔融熱塑 樹脂的以_3/sec計(jì)的總量；
[0013] L =沿連續(xù)纖維束給送方向的所述加工室的以_計(jì)的長(zhǎng)度；
[0014] N =從所述浸漬模擠拉的浸漬有熔融熱塑樹脂的連續(xù)纖維束的總數(shù)；以及
[0015] S =沿垂直于所述連續(xù)纖維束給送方向的方向的所述加工室的以mm2計(jì)的橫截面 積。
[0016] 在一個(gè)特別有用的實(shí)施例中，加工值A(chǔ)在0. 5到3. 5之間。
[0017] 所述方法還可以包括完全分隔浸漬模以便在單一浸漬模中提供完全分離的多個(gè) 加工室。在又一個(gè)實(shí)施例中，所述方法包括部分分隔浸漬模以便在單一浸漬模中提供多個(gè) 加工室，其中所述多個(gè)加工室彼此連通。
[0018] 在浸漬模包括多個(gè)加工室的任何方法中，所述方法包括用熔融熱塑樹脂填充所述 多個(gè)加工室的每一個(gè)，將連續(xù)纖維束給送通過每個(gè)室，擠拉浸漬有熔融熱塑樹脂的連續(xù)纖 維束和將浸漬有熔融熱塑樹脂的連續(xù)纖維束切割為丸粒。
[0019] 所述方法還可以包括使用玻璃纖維束作為連續(xù)纖維束。備選地，所述方法可以包 括使用碳纖維束作為連續(xù)纖維束。另外，所述方法可以包括使用聚烯烴樹脂作為熔融熱塑 樹脂。在另一個(gè)備選實(shí)施例中，所述方法可以包括作為熔融熱塑樹脂的聚酰胺樹脂。
[0020] 所述方法還可以包括展開連續(xù)纖維束的多個(gè)細(xì)絲，以便有助于纖維束浸漬熔融熱 塑樹脂。
[0021] 在以下描述中，僅僅通過最適合于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的一些模式的舉例說明顯示和描述 了本發(fā)明的若干不同實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明能夠有其他不同實(shí)施例并且它的若干細(xì)節(jié) 能夠在各種、明顯的方面進(jìn)行修改而都不脫離本發(fā)明。因此，附圖和描述將被認(rèn)為本質(zhì)上是 示例性的而不是限制性的。
【附圖說明】
[0022] 包含在本文中并且形成說明書的一部分的附圖示出了本發(fā)明的若干方面并且與 描述一起用于解釋本發(fā)明的某些原理。在圖中：
[0023] 圖1是本發(fā)明的浸漬模的透視圖；
[0024] 圖2是類似于圖1、但卻是備選實(shí)施例的透視圖，該實(shí)施例包含分隔件使得浸漬模 包括多個(gè)加工室；
[0025] 圖3是示出圖1的浸漬模的部分示意性和截面圖；
[0026] 圖4是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的浸漬模的噴嘴的縱向截面詳圖；以及
[0027] 圖5是現(xiàn)有技術(shù)的噴嘴的類似視圖。
[0028] 現(xiàn)在將詳細(xì)參考本發(fā)明的當(dāng)前優(yōu)選的實(shí)施例，在附圖中示出了所述實(shí)施例的例 子。
【具體實(shí)施方式】
[0029] 現(xiàn)在參考圖1和3,圖中示出了根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)構(gòu)造的浸漬模10。浸漬模10包 括由合適的高強(qiáng)度材料構(gòu)造的主體或外殼12。外殼12包括內(nèi)加工室14。如圖1中所示， 浸漬模10包括單一加工室14。
[0030] 參考圖3,外殼12包括供應(yīng)開孔18以允許將熔融熱塑樹脂引入加工室14中。另 外，外殼12包括用于將連續(xù)纖維束50給送到加工室14中的引入開孔20。進(jìn)一步地，外殼 12包括與引入開孔20相對(duì)的擠拉開孔22。
[0031] 在圖2中示出了浸漬模10的一個(gè)備選實(shí)施例。在該實(shí)施例中，浸漬模10包括形 成多個(gè)加工室14的一系列分隔件16。分隔件16均可以在外殼12的內(nèi)腔的整個(gè)長(zhǎng)度和寬 度上延伸，使得加工室14均完全分離。備選地，分隔件16可以部分地在外殼12的內(nèi)腔的 長(zhǎng)度和/或?qū)挾壬涎由?，使得加工?4彼此連通。在該實(shí)施例中，多個(gè)室14的每一個(gè)包括 供應(yīng)開孔18、引入開孔20和擠拉開孔22。
[0032] 噴嘴24承載在外殼12上（參見圖3)。噴嘴24可以由任何合適的材料（包括黃 銅或特種鋼）制造。在所示實(shí)施例中，噴嘴24覆蓋擠拉開孔22并且通過擠拉開孔與加工 室14連通。
[0033] 如圖3中所示，噴嘴24的底端26接收在圍繞擠拉開孔22同心地形成于外殼12 中的埋頭孔28中。擋圈30接合底端26的肩部。擋圈30可以由螺釘或其他緊固裝置（未 顯示）固定到外殼12,以便將噴嘴24固定就位。
[0034] 如圖4中最佳地所示，噴嘴24包括開口 32,所述開口具有入口端34、出口端36和 中心軸線A。入口端34借助于擠拉開孔22與加工室14直接連通。
[0035] 當(dāng)詳細(xì)描述時(shí)，開口 32的特征在于包括鄰近入口端34的第一錐形部分40、在第一 錐形部分40的正下游的第一筆直部分42、在第一筆直部分42的正下游的第二錐形部分44 和在第二錐形部分44的正下游并且鄰近出口端36的第二筆直部分46。如圖4中所示，第 一錐形部分40包含彎曲錐度（注意開口的弧形側(cè)壁），而第二錐形部分44包含線性錐度 (注意開口的直側(cè)壁）。然而應(yīng)當(dāng)理解，如果需要的話，第一錐形部分40可以包含線性錐度 并且第二錐形部分44可以包含彎曲錐度。因此，在一個(gè)可能的實(shí)施例中，第一和第二錐形 部分40、44兩者包含線性錐度。在另一個(gè)可能的實(shí)施例中第一和第二錐形部分40、44兩者 包含彎曲錐度。在又一個(gè)可能的實(shí)施例中，第一錐形部分40可以包含線性錐度，而第二錐 形部分44可以包含彎曲錐度。
[0036] 在任何一個(gè)可能的實(shí)施例中，第一錐形部分40朝著第一筆直部分42會(huì)聚。類似 地，第二錐形部分44朝著第二筆直部分46會(huì)聚。
[0037] 如圖4中進(jìn)一步所示，應(yīng)當(dāng)理解，第一筆直部分42和第二筆直部分46兩者對(duì)稱地 排列并且沿著開口 32的中心軸線A縱向延伸。
[0038] 噴嘴24的尖端典型地從安裝擋圈30向外延伸5 - 20mm的長(zhǎng)度。該距離有助于 保證從噴嘴24擠拉的產(chǎn)品變得穩(wěn)定，由此，當(dāng)擠拉產(chǎn)品被切割為某個(gè)預(yù)期長(zhǎng)度的丸粒時(shí)， 減小產(chǎn)品的破裂和由纖維下落產(chǎn)生的任何毛刺。
[0039] 開口 32的第一錐形部分40具有長(zhǎng)度LI。開口 32的第一筆直部分42具有長(zhǎng)度 L2和直徑D2。開口 32的第二錐形部分具有長(zhǎng)度L3。開口 32的第二筆直部分具有長(zhǎng)度L4 和直徑D4。典型地，第一錐形部分40的長(zhǎng)度Ll和第二錐形部分44的長(zhǎng)度L3分別在0. 5 到5mm之間。另外，第一筆直部分42的長(zhǎng)度L2長(zhǎng)于第二筆直部分46的長(zhǎng)度L4。第一筆直 部分42的直徑D2大于第二筆直部分46的直徑D4。此外，第一錐形部分40具有在第一、 上游或入口端的直徑Dl和在第二或下游端的直徑D2,其中D2 = D1/2。更進(jìn)一步地，比率 L4/D4典型地在1. 4到3. 4之間。