折损少、浸润充分、分散均匀、高速稳定生产的效果。本发明提供的熔融浸渍 系统能同时提高长纤维的浸渍效果,使最终产品中的长纤维单丝能在热塑性树脂中完全充 分浸润(长纤维单丝在热塑性树脂中完全均匀分布)、又能提高浸渍速度,解决了现有技术 尚未解决的技术问题。
[0013] 本发明采用的技术方案如下:一种长纤维束熔融浸渍系统,其中: 所述浸渍系统包含驱动单元和至少一组配套成对的驱动套辊,所述驱动单元提供所述 驱动套辊旋转的动力,所述驱动套辊由第一驱动辊和第二驱动辊组成,所述第一驱动辊和 第二驱动辊间留有供长纤维束通过的狭缝,所述第一驱动辊和第二驱动辊旋转时均与通过 辊间狭缝中的长纤维束接触,所述第一驱动辊和第二驱动辊相互嵌合产生合力推动辊间狭 缝中的长纤维束运动。
[0014] 进一步地,所述配套成对的驱动套辊可以是多组,可以是2-6组,优选的,可以是 3-5 组。
[0015] 进一步地,所述的驱动套辊的第一驱动辊和第二驱动辊为异向转动。
[0016] 进一步地,不同组之间的驱动套辊的转动方式可以是相同,也可以是相反的。
[0017] 进一步地,所述的熔融浸渍系统还可以包括浸渍腔体、长纤维入口通道、熔体入口 口模、出口 口模。
[0018] 进一步地,所述第一驱动辊的轴向开设至少两个外圆弧槽,所述第二驱动辊的轴 向开设至少两个与所述第一驱动辊匹配的内圆弧槽。
[0019] 进一步地,所述驱动套辊的圆弧槽的投影面为镶嵌图形,所述的镶嵌图形优选正 弦曲线、余弦曲线、波浪线、半椭圆中的任意一种或任意多种。当第一驱动辊投影图形为某 一特定正弦曲线时,第二驱动辊投影图形为该特定正弦曲线向水平移动η单位的对应正 弦曲线。
[0020] 进一步地,所述第一驱动辊和第二驱动辊间的狭缝可根据引入长纤维束的粗细进 行调节,作为优选的狭缝尺寸为500 μ m~5mm。
[0021] 进一步地,所述长纤维束的规格可以按生产要求自由定制,作为优选可以是 2400tex、4800tex、9600tex。
[0022] 进一步地,所述长纤维束的材料可以选自玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、玄武岩纤 维、金属纤维、陶瓷纤维、氧化铝纤维的任意一种或任意多种。
[0023] 进一步地,本发明所述的驱动单元包括齿轮箱、马达、变频器、齿轮、蜗轮蜗杆、链 条、连杆等机构部件。
[0024] 进一步地,本发明所述的浸渍系统由驱动单元、驱动套辊、浸渍腔体、长纤维入口 通道、熔体入口口模、出口口模等部件组成。
[0025] 本发明还提供一种长纤维增强型复合材料生产设备,所述的生产设备包括如前所 述的各种长纤维束恪融浸渍系统。
[0026] 进一步地,所述的生产设备还可以包括塑化装置、冷却装置和收集装置;优选的, 所述的生产设备还可以包括预热预分散装置、塑化装置、冷却装置和收集装置。所述的预热 预分散装置是使长纤维束预热和预蓬松的装置,所述的预热预分散装置可以是加热压辊、 预热套筒、空气分离器等。所述的塑化装置是使固态的热塑性树脂变为熔融态的装置,所述 的塑化装置可以是单螺杆挤出机、双螺杆挤出机、螺杆式注塑机、柱塞式注塑机等。所述的 收集装置是将长纤维复合材料分不同产品形态进行切割或卷取储存的装置,所述的收集装 置可以是切粒机、卷绕机等。
[0027] 本发明所述的熔融浸渍系统包括浸渍腔体、长纤维入口通道、熔体入口口模、出口 口模,所述熔体入口口模与所述的塑化装置末端笔直连通,固定在所述浸渍腔体的前端,所 述的长纤维入口通道设在与浸渍腔体成一夹角的平面内。
[0028] 本发明还提供一种长纤维增强型复合材料,所述的长纤维增强型复合材料由如前 所述的生产设备制得。
[0029] 所述的长纤维增强型复合材料可以是,长纤维增强塑料粒料(LFT-G)、直接成型增 强塑料制品(LFT-D)、纤维毡增强塑料片材(GMT)、连续纤维热塑性塑料预浸带(CFRT)以及 按其他分类方法但实际上使用了本发明方法生产的长纤维增强型复合材料。
[0030] 与现有技术相比,本发明具有如下有益效果: 1、本发明的驱动辑是有动力传动的主动式驱动辑,长纤维束是由驱动辑推动运动的。 第一驱动辊和第二驱动辊相互嵌合产生合力推动辊间狭缝中的长纤维束运动,可有效地将 厚的长纤维束分散成长纤维单丝带,达到减小纤维束厚度的目的;驱动套辊由驱动单元提 供旋转动力,确保每组驱动套辊受力均衡、无衰减,保证了熔体在纤维轴向的流动稳定性, 提高长纤维束单丝分散均匀度;能使长纤维增强热塑性树脂复合材料中的长纤维单丝在热 塑性树脂中完全充分浸润(长纤维单丝在热塑性树脂中完全均匀分布)、物料(长纤维和树 月旨)停留时间短(浸渍腔体长度缩短近一半),可实现最大浸渍线速度,比常规浸渍系统(或 浸渍模头)提高近一倍,同时能确保浸渍充分,保证了连续高速、高质量的生产。
[0031] 2、第一驱动辊和第二驱动辊组成的驱动套辊,通过改变内、外圆弧槽曲面幅度,实 现辊面接触对纤维束最佳程度的开束分散,减小纤维束厚度的同时可调控与磨损之间的平 衡。
[0032] 3、第一驱动辊和第二驱动辊组成的驱动套辊,通过改变内、外圆弧槽曲面周期,实 现每束长纤维都能够沿着独立的峰谷方向前进,保证熔体在纤维径向的稳定性,提高长纤 维束单丝分散均匀度。
[0033] 4、本发明的生产设备可以不用外加牵引装置,以动力传动的驱动辊近距离推动长 纤维束,可以实现浸渍过程的微观调节,避免了远距离外加牵引装置施加的宏观张力由于 不可控的顶紧对长纤维的折损。
[0034] 5、在上述本发明中,塑化装置与浸渍腔体笔直连通,突破了以往熔体通过挤出机 拐弯进入浸渍腔体的技术局限,节省挤出机输送压力,保证熔体均匀性和熔体压力的均衡; 结构上实现了熔体输送无死角,在浸渍腔体中停留时间短,避免黄变产生;布局上实现了长 纤维增强热塑性塑料生产设备的同轴线一体化,设备占地小,空间利用率高。
【附图说明】
[0035] 图1为固定位结构熔融浸渍系统:(a)典型的固定位结构示意图;(b)制得的两种典型 产品剖面示意图。图中,黑色圆点代表充分浸润的长纤维单丝,箭头代表长纤维束的运动方 向,灰色部分为纯树脂。
[0036] 图2为轮系结构熔融浸渍系统:(a)三种典型轮系结构示意图;(b)制得的产品剖 面示意图;(c)LFT-G产品实物剖面图。图中,黑色圆点代表充分浸润的长纤维单丝,白色圆 点代表未浸润的长纤维单丝,箭头代表长纤维束的运动方向,灰色部分为纯树脂。
[0037] 图3为其他结构的熔融浸渍系统:(a)三种典型结构示意图;(b)制得的产品剖面 示意图;(c)LFT-G产品实物剖面图。图中,黑色圆点代表充分浸润的长纤维单丝,灰色部分 为纯树脂。
[0038] 图4为本发明熔融浸渍系统:(a)结构示意图;(b)制得的产品剖面示意图;(c) LFT-G产品实物剖面图。图中,黑色圆点代表充分浸润的长纤维单丝,箭头代表长纤维束的 运动方向,灰色部分为纯树脂。
[0039] 图5为本发明熔融浸渍系统原理示意图。图中,黑色圆点代表充分浸润的长纤维 单丝,白色圆点代表未浸润的长纤维单丝,格子点代表部分浸润的长纤维单丝。