连续长玻璃纤维增强pet的制备方法及其设备的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种连续长玻璃纤维增强PET的制备方法及其设备；所述方法包括如下步骤：步骤一，将玻璃纤维与PET相容剂加入反应槽，进行接枝反应，得产物A；步骤二，所述产物A进入浸润单元处理，牵出，冷却、烘干，即可。本发明还涉及前述的连续长玻璃纤维增强PET的制备方法的设备，所述设备包括：壳体，反应槽，浸润单元，所述反应与浸润单元相通连接，所述壳体为经过渗碳和氮化处理过的耐磨钢材。本发明设备加设了一个对玻璃纤维进行预处理的反应槽，增强了PET与玻璃纤维之间的结合力，使得最终制品的性能会非常高。本发明的特点是更低的加工成本，更高的产量，更高的生产稳定性，更高的材料性能。
【专利说明】连续长玻璃纤维增强PET的制备方法及其设备
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种PET的制备方法及生产设备，尤其是一种连续长玻璃纤维增强PET的制备方法及其设备。
【背景技术】
[0002]传统的改性方法生产的玻璃纤维增强热塑性PET的玻璃纤维长度一般小于
0.5mm，平均长度是2?3mm，其制品的受力破坏主要是玻璃纤维从基体拔出，玻璃纤维越短越容易从基体PET中拔出，制品的强度就越低。上个世纪末期，国外改性PET行业开始涌现出连续长玻璃纤维增强热塑性PET (LFT)。与传统的玻璃纤维增强热塑性PET相比，LFT的玻璃纤维长度明显大于传统方法生产的增强PET中玻璃纤维的长度。由于LFT中玻璃纤维的长度较长，更好地发挥了玻璃纤维的增强能力，从而赋予制品更高的刚性、机械强度、抗冲击强度、抗蠕变性，同时由于玻璃纤维的长度较长，在成型的过程中，玻璃纤维不容易发生取向，所以改善了传统玻璃纤维增强制品容易翘曲变形的缺陷。与传统的材料相比，LFT具有明显高的性能优势和制品的尺寸稳定性，所以LFT材料很快成为复合材料市场中正在突起的一类新产品。
[0003]这类材料作为以塑代钢的最佳解决方案，被大量用于汽车工业，以减轻汽车的重量，节能减排。如用于汽车的保险杠、仪表板承重支架，蓄电池承重槽，座椅骨架，发动机罩盖等部件。除了用于汽车领域以外还用于家电、环保机械、建筑、工程、航空、航天等众多领域。
[0004]目前，LFT材料的生产以熔融浸润法为主。其工艺过程是玻璃纤维在牵引力的作用下穿过充满熔体的模腔，玻璃纤维束在模腔内在内部装置的作用下散开，然后被PET浸润到玻璃纤维束的内部，和每个玻璃纤维丝充分接触。然后经过浸润的玻璃纤维束从浸润装备玻璃纤维出口牵出，再经冷却、烘干后切成所需长度的连续长玻璃纤维增强热塑性PET颗粒。然而该材料生产的关键技术就在于PET能否对玻璃纤维进行充分快速的浸润。关键技术具体表现为:1)玻璃纤维通过浸润装备过程中，磨损程度较小，因为如果磨损程度严重容易堵塞浸润设备，导致生产不稳定；2)玻璃纤维在经过浸润装备过程中，要被内部的熔融PET充分浸润，甚至PET包覆到每根玻璃纤维单丝，因为浸润效果不好，制品的外观浮纤严重，同时制品的强度不高；3)玻璃纤维通过浸润装置的线速度越快，LFT材料的产量越高，同时单位重量的LFT材料的加工成本越低。只有以上三个关键技术都能达到的浸润装备才算得上成功的设备。
[0005]法国阿托公司1989在中国专利CN1021643C公开的相关专利，其特征为一类似正玄曲线的弯曲浸润流道。塑化好的PET进入到模腔内与玻璃纤维接触，玻璃纤维束在通过弯曲流道的波峰和波谷时，在张力的作用下散开，然后被熔融PET充分浸润。该专利设计的优点是，PET对玻璃纤维的浸润效果较好，但是存在着非常严重的缺陷，即玻璃纤维丝容易被磨损，尤其是牵引速度越快，玻璃纤维受到的张力越大，越容易磨损，造成生产不稳定，甚至造成停产。同时我们也查阅和验证了国内其他公司或高校的授权专利。都不同程度上存在着一些缺陷，能够实现上述3个关键技术的几乎没有。
【发明内容】
[0006]针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种连续长玻璃纤维增强PET的制备方法及其设备。
[0007]本发明是通过以下技术方案实现的:
[0008]第一方面，本发明提供一种连续长玻璃纤维增强PET的制备方法，所述方法包括如下步骤:
[0009]步骤一，将玻璃纤维与PET相容剂加入反应槽，进行接枝反应，得产物A ；
[0010]步骤二，所述产物A进入浸润单元处理，牵出，冷却、烘干，即可。
[0011]第二方面，本发明还涉及前述的连续长玻璃纤维增强PET的制备方法的设备，所述设备包括:壳体，反应槽，浸润单元，所述反应与浸润单元相通连接，所述壳体为经过渗碳和氮化处理过的耐磨钢材。
[0012]优选地，所述反应槽设置有反应槽玻璃纤维入口和反应槽玻璃纤维出口。
[0013]优选地，所述浸润单元包括:PET导入通道入口、玻璃纤维入口、玻璃纤维出口、玻璃纤维分散辊轮、PET通道，所述玻璃纤维分散辊轮与PET通道配合连接，所述玻璃纤维入口设置在玻璃纤维分散辊轮上，所述PET导入通道入口设置在所述PET通道上。
[0014]优选地,所述反应槽玻璃纤维入口的横切面是长轴为3?8mm,短轴为2?6mm的椭圆。
[0015]优选地,所述反应槽玻璃纤维入口的横切面是长轴为3?6mm,短轴为2?4_的椭圆。
[0016]优选地,所述PET导入通道入口为一条狭缝,狭缝的间隙为I?4mm。
[0017]优选地，所述玻璃纤维入口的横切面为长轴为3?6mm,短轴为2?7mm的椭圆。
[0018]优选地，所述玻璃纤维出口的横切面为长轴为2?8mm,短轴为2?6mm的椭圆。
[0019]优选地，所述玻璃纤维分散辊轮为带有螺旋状凹槽结构，其中，凹槽底部宽为6?20mm,凹槽的深度为3?10mm。
[0020]与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果:
[0021](I)玻璃纤维通过本发明设备过程中，磨损程度较小，如果磨损程度严重容易堵塞浸润设备，导致停产；
[0022](2)玻璃纤维在经过本发明设备过程中，要被内部的熔融PET充分浸润，甚至PET包覆到每根玻璃纤维单丝，因为浸润效果不好，制品的外观浮纤严重，同时制品的强度不闻;
[0023](3)玻璃纤维通过本发明设备的线速度较快，LFT材料的产量高，同时单位重量的LFT材料的加工成本低；
[0024](4)本发明设备加设了一个对玻璃纤维进行预处理的设备一反应槽(该反应槽将玻璃纤维与PET的相容剂接枝到玻璃纤维上)，增强了 PET与玻璃纤维之间的结合力，使得最终制品的性能会非常高。
[0025](5)本发明的特点是更低的加工成本，更高的产量，更高的生产稳定性，更高的材料性能。【专利附图】
【附图说明】
[0026]通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显:
[0027]图1为本发明设备中玻璃纤维分散浸润辊轮结构图；
[0028]图2为本发明设备的结构示意图；其中I为反应槽，2为纤维导向柱，3为纤维分散浸润辊轮，11为纤维入口，12为反应槽出口，31为浸润装备纤维入口，32为浸润装备纤维出口，34为PET通道，35为浸润装备通道。
【具体实施方式】
[0029]下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
[0030]实施例1
[0031]本实施例涉及一种连续长玻璃纤维增强PET的制备方法，所述方法包括如下步骤:
[0032]步骤一，将玻璃纤维与相容剂加入反应槽，进行接枝反应，得产物A ；
[0033]步骤二，所述产物A进入浸润单元处理，牵出，冷却、烘干，即可。
[0034]本实施例还涉及前述的连续长玻璃纤维增强PET的制备方法的设备，所述设备包括:壳体，反应槽，浸润单元，所述反应与浸润单元相通连接，所述壳体为经过渗碳和氮化处理过的耐磨钢材，如图2所示。
[0035]所述反应槽设置有反应槽玻璃纤维入口和反应槽玻璃纤维出口。
[0036]所述浸润单元包括:PET导入通道入口、玻璃纤维入口、玻璃纤维出口、玻璃纤维分散辊轮、PET通道，所述玻璃纤维分散辊轮与PET通道配合连接，所述玻璃纤维入口设置在玻璃纤维分散辊轮(见图1所示)上，所述PET导入通道入口设置在所述PET通道上。玻璃纤维进入浸润单元内部的玻璃纤维分散辊轮后，沿着玻璃纤维分散辊轮缠绕在滚轮上，缠绕一周从相邻的玻璃纤维分散辊轮的轨道离开辊轮，然后引入下一个辊轮的凹槽轨道。
[0037]在本实施例中设备中的参数如下:
[0038]所述反应槽玻璃纤维入口的横切面是长轴为3mm，短轴为2mm的椭圆。
[0039]所述PET导入通道入口为一条狭缝,狭缝的间隙为1mm。
[0040]所述玻璃纤维入口的横切面为长轴为3mm,短轴为2mm的椭圆。
[0041]所述玻璃纤维出口的横切面为长轴为2mm,短轴为2mm的椭圆。
[0042]所述玻璃纤维分散辊轮为带有螺旋状凹槽结构，其中，凹槽底部宽为6mm，凹槽的深度为3mm。
[0043]实施例2
[0044]本实施例涉及一种连续长玻璃纤维增强PET的制备方法，所述方法包括如下步骤:
[0045]步骤一，将玻璃纤维与相容剂加入反应槽，进行接枝反应，得产物A ；[0046]步骤二，所述产物A进入浸润单元处理，牵出，冷却、烘干，即可。
[0047]本实施例还涉及前述的连续长玻璃纤维增强PET的制备方法的设备，所述设备包括:壳体，反应槽，浸润单元，所述反应与浸润单元相通连接，所述壳体为经过渗碳和氮化处理过的耐磨钢材，如图2所示。
[0048]所述反应槽设置有反应槽玻璃纤维入口和反应槽玻璃纤维出口。
[0049]所述浸润单元包括:PET导入通道入口、玻璃纤维入口、玻璃纤维出口、玻璃纤维分散辊轮、PET通道，所述玻璃纤维分散辊轮与PET通道配合连接，所述玻璃纤维入口设置在玻璃纤维分散辊轮(见图1所示)上，所述PET导入通道入口设置在所述PET通道上。玻璃纤维进入浸润单元内部的玻璃纤维分散辊轮后，沿着玻璃纤维分散辊轮缠绕在滚轮上，缠绕一周从相邻的玻璃纤维分散辊轮的轨道离开辊轮，然后引入下一个辊轮的凹槽轨道。
[0050]在本实施例中设备中的参数如下:
[0051]所述反应槽玻璃纤维入口的横切面是长轴为8mm,短轴为6mm的椭圆。
[0052]所述PET导入通道入口为一条狭缝,狭缝的间隙为4mm。
[0053]所述玻璃纤维入口的横切面为长轴为6mm,短轴为7mm的椭圆。
[0054]所述玻璃纤维出口的横切面为长轴为8mm,短轴为6mm的椭圆。
[0055]所述玻璃纤维分散辊轮为带有螺旋状凹槽结构，其中，凹槽底部宽为20mm，凹槽的深度为10_。
[0056]实施例3
[0057]本实施例涉及一种连续长玻璃纤维增强PET的制备方法，所述方法包括如下步骤:
[0058]步骤一，将玻璃纤维与相容剂加入反应槽，进行接枝反应，得产物A ；
[0059]步骤二，所述产物A进入浸润单元处理，牵出，冷却、烘干，即可。
[0060]本实施例还涉及前述的连续长玻璃纤维增强PET的制备方法的设备，所述设备包括:壳体，反应槽，浸润单元，所述反应与浸润单元相通连接，所述壳体为经过渗碳和氮化处理过的耐磨钢材，如图2所示。
[0061]所述反应槽设置有反应槽玻璃纤维入口和反应槽玻璃纤维出口。
[0062]所述浸润单元包括:PET导入通道入口、玻璃纤维入口、玻璃纤维出口、玻璃纤维分散辊轮、PET通道，所述玻璃纤维分散辊轮与PET通道配合连接，所述玻璃纤维入口设置在玻璃纤维分散辊轮(见图1所示)上，所述PET导入通道入口设置在所述PET通道上。玻璃纤维进入浸润单元内部的玻璃纤维分散辊轮后，沿着玻璃纤维分散辊轮缠绕在滚轮上，缠绕一周从相邻的玻璃纤维分散辊轮的轨道离开辊轮，然后引入下一个辊轮的凹槽轨道。
[0063]在本实施例中设备中的参数如下:
[0064]所述反应槽玻璃纤维入口的横切面是长轴为6mm,短轴为6mm的椭圆。
[0065]所述PET导入通道入口为一条狭缝,狭缝的间隙为4mm。
[0066]所述玻璃纤维入口的横切面为长轴为6mm,短轴为7mm的椭圆。
[0067]所述玻璃纤维出口的横切面为长轴为8mm,短轴为6mm的椭圆。
[0068]所述玻璃纤维分散辊轮为带有螺旋状凹槽结构，其中，凹槽底部宽为20mm，凹槽的深度为10_。
[0069]本实施例1?3制备的产品的性能测试如表I所示。[0070]表1
[0071]
【权利要求】
1.一种连续长玻璃纤维增强PET的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤: 步骤一，将玻璃纤维与PET相容剂加入反应槽，进行接枝反应，得产物A ； 步骤二，所述产物A进入浸润单元处理，牵出，冷却、烘干，即可。
2.一种如权利要求1所述的连续长玻璃纤维增强PET的制备方法的设备，其特征在于，所述设备包括:壳体，反应槽，浸润单元，所述反应与浸润单元相通连接，所述壳体为经过渗碳和氮化处理过的耐磨钢材。
3.如权利要求2所述的连续长玻璃纤维增强PET的制备方法的设备，其特征在于，所述反应槽设置有反应槽玻璃纤维入口和反应槽玻璃纤维出口。
4.如权利要求2所述的连续长玻璃纤维增强PET的制备方法的设备，其特征在于，所述浸润单元包括:PET导入通道入口、玻璃纤维入口、玻璃纤维出口、玻璃纤维分散辊轮、PET通道，所述玻璃纤维分散辊轮与PET通道配合连接，所述玻璃纤维入口设置在玻璃纤维分散辊轮上，所述PET导入通道入口设置在所述PET通道上。
5.如权利要求3所述的连续长玻璃纤维增强PET的制备方法的设备，其特征在于，所述反应槽玻璃纤维入口的横切面是长轴为3?8mm,短轴为2?6mm的椭圆。
6.如权利要求3所述的连续长玻璃纤维增强PET的制备方法的设备，其特征在于，所述反应槽玻璃纤维入口的横切面是长轴为3?6mm,短轴为2?4mm的椭圆。
7.如权利要求4所述的连续长玻璃纤维增强PET的制备方法的设备，其特征在于，所述PET导入通道入口为一条狭缝，狭缝的间隙为I?4mm。
8.如权利要求4所述的连续长玻璃纤维增强PET的制备方法的设备，其特征在于，所述玻璃纤维入口的横切面为长轴为3?6mm,短轴为2?7mm的椭圆。
9.如权利要求4所述的连续长玻璃纤维增强PET的制备方法的设备，其特征在于，所述玻璃纤维出口的横切面为长轴为2?8mm,短轴为2?6mm的椭圆。
10.如权利要求4所述的连续长玻璃纤维增强PET的制备方法的设备，其特征在于，所述玻璃纤维分散辊轮为带有螺旋状凹槽结构，其中，凹槽底部宽为6?20mm，凹槽的深度为3 ?IOmm0
【文档编号】B29B15/14GK103786278SQ201410041001
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2014年1月27日 优先权日:2014年1月27日
【发明者】郭建鹏, 杨涛 申请人:上海日之升新技术发展有限公司