专利名称：纤维增强热塑性复合材料型材及成型工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种生产连续纤维热塑性复合材料型材成型技术。
背景技术：
目前制造连续纤维增强热塑性复合材料型材产品主要是采用拉挤工艺，拉挤成型 可以说是复合材料加工方法中最高度自动化与最适合连续生产的技术，只要是截面形状固 定的工件，几乎均可以拉挤的方式来加工。但这种工艺受到以下缺点的制约，如熔体黏度高 在熔融温度下流动性差，成型温度高，需要精确控制冷却，基体在室温下呈固态，熔体冷却 时收缩率大，产品质量波动大等。另外，拉挤工艺对于生产截面宽度较大的产品，如生产板材类产品时，所显示上述 缺点更为明显。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种生产连续纤维增强热塑性复合材料型材及 成型新工艺，可简单直接制备具有固定截面形状的型材。尤其对于采用拉挤工艺不宜生产 的具有较宽截面的产品，如板材类产品更具有明显的优势。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是将玻璃纤维纱、玻璃纤维布、玻璃纤 维毡通过集束编织装置在纤维铺放编织区(1)形成纤维预浸料。集束编织好的纤维预浸料 在恒温浸胶槽中，经压料辊充分辊压浸润后形成复合坯料。复合坯料依次通过压力预成型 (3)、压力成型(4)，经冷却装置冷却后形成连续成品型材，最后经过切割装置剪裁成需要的 成品型材。本发明所指原料组分及重量配比为聚酯树脂50 65%、玻璃纤维28 35%、硅 烷型偶联剂颗粒0. 5 2. 0 %、双马酰亚胺0. 5 % 1 %、紫外线吸收剂0. 05 0. 1 %、抗氧 化剂1 2 %、填料5 8 %，其成型工艺包括1、树脂料熔融预混将干燥好的树脂、添加剂、紫外线吸收剂、抗氧化剂、填料等按 比例混合后放入树脂预混装置中进行熔融预混。混合好的熔融料液经加料装置输送到恒温 浸胶槽中，并保持恒温浸胶槽温度在180°C 200°C范围内，使树脂料液保持在熔融状态， 以便纤维预浸料的浸渍。2、纤维预浸料制备玻璃纤维纱、布、毡经过处理后，通过集束编织装置编织铺放 成纤维预浸料。根据制备的型材所需的力学性能要求，通过集束编织装置对纤维的铺放、纤 维层厚度、纤维含量进行调整。3、压力润浸将编织铺放好的纤维预浸料通过导轮引导进入恒温浸胶槽中，经压 料辊辊压浸渍(2)后通过刮胶辊去除多余胶液形成坯料。4、坯料修整及温度调节制作好的坯料通过辅助牵引/预压/修整装置，经温度探 测进行温度检测后，由温度调节装置对坯料进行温度调节，保持坯料温度保持坯板温度在 120°C 150°C范围内。
5、聚酯薄膜铺放调节修整好的坯料，通过聚酯薄膜铺放装置在坯料两侧各铺放
一层聚酯薄膜。6、预成型铺放好聚酯薄膜的坯板保持温度在120°C 130°C范围内，经预成型压 力辊初步辊压成型为平板。在预成型(3)中间段对型材进行温度调节及应力消除，使板材 温度保持在ioo°c iio°c范围内，并消除部分板材应力。7、成型经过预成型的板材在压力成型冷却区(4)最终冷却成型为成品板材。保 持预成型的板材温度在80°C 90°C范围内，采用与板材需求截面形状相同的压力成型辊 压制，并最终成型。根据所需型材的不同，更换不同形状的压力成型辊，以制备具有固定截 面的型材，如L型、圆型、工字型等型材，以及平板、波纹板、梯形板及表面具有装饰性花纹 的板材。8、冷却定型温度探测器对成型后的型材进行温度检测，并控制冷却装置对成型 后的型材进行冷却定型。9、薄膜回收回收的聚酯薄膜通过聚酯薄膜回收装置进行回收。10、成品剪裁冷却后的型材经过牵引/切边/修整装置的修整后，通过切割装置 剪裁形成所需长度尺寸的成品型材。本发明的有益效果是产品可以根据制品的不同需要，自行确定原材料及配比，配 料自由度高；成型过程中对纤维的磨损程度极低，制品中玻璃纤维全部为连续长纤维，并可 根据使用要求不同，对纤维铺放进行设计调节，使最终制品具有极优良的力学性能和外观； 对成型设备磨损更少；更容易实现回收废料的回收再利用。
下面结合附图和实施例对本发明进一步详细的说明。图1为本发明生产流程图。图中1纤维集束铺放编织、2压力熔融浸润、3辊压预成型、4压力成型冷却、5剪裁 成品。
具体实施例方式以生产IOOOkg玻璃纤维增强聚丙烯树脂平面板材为例，其原料组分配比为聚 丙烯树脂60%、玻璃纤维30%、硅烷型偶联剂颗粒2%、双马酰亚胺0.8%、紫外线吸收剂 0. 1%、抗氧化剂1%、填料8% ；具体工艺包括1、树脂料熔融预混首先按上述配比将经过干燥的聚丙烯树脂600kg、硅烷型偶 联剂颗粒20kg、双马酰亚胺8kg、紫外线吸收剂1kg、抗氧化剂10kg、填料80kg按照一定比 例混合后放入树脂预混装置中进行熔融预混。混合好的熔融料液经加料装置输送到恒温浸 胶槽中，并保持恒温浸胶槽温度在190士5°C左右，使树脂料液保持在熔融状态，以便纤维预 制板的浸渍。恒温浸胶槽温度根据所选用的树脂材料不同而做相应改变，既需使树脂混合料保 持在熔融状态，还需保证温度不能过高而使树脂老化，影响成品性能。2、纤维预浸板制备将预处理过的玻璃纤维纱、玻璃纤维布、玻璃纤维毡共 300kg，通过集束编织装置(1)按预设计要求编织铺放成连续纤维预浸板。根据制备的板材所需的力学性能要求，通过集束编织装置对纤维的铺放、纤维层厚度、纤维含量进行调整。3、压力浸润编织铺放好的纤维预浸板通过导轮进入恒温浸胶槽，经压料辊压力 浸润(2)后通过刮胶辊却除多余胶液形成坯板。4、坯板修整及温度调节制作好的坯板通过辅助牵引/预压/修整装置，牵引速度 为lm/min。牵弓|速度根据聚酯树脂种类、玻璃纤维预浸板厚度、玻璃纤维排布密度等条件进 行调节设定。经预压、修整过的浸润玻璃纤维坯板通过温度探测装置进行温度检测后，由温 度调节装置对坯板进行温度调节，保持坯板温度在140 士 5°C左右。5、聚酯薄膜铺放调节修整好的坯板通过聚酯薄膜铺放装置在坯板两侧各铺放一 层聚酯薄膜。避免聚丙烯树脂在后续制作过程中粘结到压力辊上。6、预成型铺放好聚酯薄膜的坯板保持温度在125士5°C左右，经预成型压力辊初 步辊压成平板。对于截面形式复杂的板材，可将最后一对预压辊更换成与板材截面形状相 近的型辊进行初步成型辊压。在预成型区(3)中间段设置有温度探测装置及温度调节装 置，对板材进行温度调节，使板材温度保持在105 士 5°C左右，并消除部分板材应力。7、成型经过预成型的板材在压力成型冷却区(4)最终冷却成型为成品板材。保 持预成型的板材温度在85士5°C左右，采用与板材需求截面形状相同的压力成型辊压制，并 最终成型。根据所需板材的不同，更换不同形状的压力成型辊可以制备如波纹形、矩形、梯 形等具有连续相同截面的板材或表面具有花纹的装饰板材。8、冷却定型温度探测器对成型板材进行温度检测，并控制冷却装置对成型板材 进行降温冷却，当板材完全冷却后成品定型。冷却时，需根据树脂种类、板材厚度、成品收缩 率等条件确定冷却速率，以免影响成品外观、尺寸。9、薄膜回收成品板材两侧的聚酯薄膜，通过聚酯薄膜回收装置进行回收再利用。10、成品剪裁冷却后的板材经过牵引/切边/修整装置的修整后，在剪板装置 (5)的剪裁下形成所需长度尺寸的成品板材。
权利要求
一种纤维增强热塑性复合材料型材，将玻璃纤维纱、玻璃纤维布、玻璃纤维毡通过集束编织装置在纤维铺放编织区(1)形成纤维预浸板。集束编织好的纤维预浸板在恒温浸胶槽中，经压料辊充分均匀压力浸润后形成复合坯板。复合坯板依次通过压力预成型(3)、压力成型(4)，经冷却装置冷却后形成连续成品型材，最后经过剪板装置剪裁成需要的成品型材。其特征是原料组分及重量配比为聚酯树脂50～65％、玻璃纤维28～35％、硅烷型偶联剂颗粒0.5～2.0％、双马酰亚胺0.5％～1％、紫外线吸收剂0.05～0.1％、抗氧化剂1～2％、填料5～8％。
2.—种纤维增强热塑性复合材料型材成型工艺，其特征是该成型工艺包括以下工艺步骤(1)树脂料熔融预混将干燥好的树脂、添加剂、紫外线吸收剂、抗氧化剂、填料等按比 例混合后放入树脂预混装置中进行熔融预混。混合好的熔融料液经加料装置输送到恒温浸 胶槽中，并保持恒温浸胶槽温度在180°C 200°C范围内，使树脂料液保持在熔融状态，以 便纤维预浸料的浸渍。(2)纤维预浸料制备玻璃纤维纱、布、毡经过处理后，通过集束编织装置编织铺放成 纤维预浸料。根据制备的型材所需的力学性能要求，通过集束编织装置对纤维的铺放、纤维 层厚度、纤维含量进行调整。(3)压力润浸将编织铺放好的纤维预浸料通过导轮引导进入恒温浸胶槽中，经压料 辊辊压浸渍(2)后通过刮胶辊去除多余胶液形成坯料。(4)坯料修整及温度调节制作好的坯料通过辅助牵引/预压/修整装置，经温度探 测进行温度检测后，由温度调节装置对坯料进行温度调节，保持坯料温度保持坯板温度在 120°C 150°C范围内。(5)、聚酯薄膜铺放调节修整好的坯料，通过聚酯薄膜铺放装置在坯料两侧各铺放一 层聚酯薄膜。(6)、预成型铺放好聚酯薄膜的坯板保持温度在120°C 130°C范围内，经预成型压力 辊初步辊压成型为平板。在预成型(3)中间段对型材进行温度调节及应力消除，使板材温 度保持在100°C 110°C范围内，并消除部分板材应力。(7)成型经过预成型的板材在压力成型冷却区(4)最终冷却成型为成品板材。保持预 成型的板材温度在80°C 90°C范围内，采用与板材需求截面形状相同的压力成型辊压制， 并最终成型。根据所需型材的不同，更换不同形状的压力成型辊，以制备具有固定截面的型 材，如L型、圆型、工字型等型材，以及平板、波纹板、梯形板及表面具有装饰性花纹的板材。(8)冷却定型温度探测器对成型后的型材进行温度检测，并控制冷却装置对成型后 的型材进行冷却定型。(9)薄膜回收回收的聚酯薄膜通过聚酯薄膜回收装置进行回收。(10)成品剪裁冷却后的型材经过牵引/切边/修整装置的修整后，通过切割装置剪 裁形成所需长度尺寸的成品型材。
全文摘要
一种纤维增强热塑性复合材料型材，涉及一种生产连续纤维热塑性复合材料型材成型新技术。将玻璃纤维纱、玻璃纤维布、玻璃纤维毡通过集束编织装置在纤维铺放编织区(1)形成纤维预浸板。集束编织好的纤维预浸板在恒温浸胶槽中，经压料辊充分辊压浸润后形成复合坯板。复合坯板依次通过压力预成型(3)、压力成型(4)，经冷却装置冷却后形成连续成品型材，最后经过剪板装置剪裁成需要的成品型材。本发明产品可以根据制品的不同需要，自行确定原材料及配比，配料自由度高；成型过程中对纤维的磨损程度极低，制品中玻璃纤维全部为连续长纤维，并可根据使用要求不同，对纤维铺放进行设计调节，使最终制品具有极优良的力学性能和外观；对成型设备磨损更少；更容易实现回收废料的回收再利用。
文档编号B29C43/58GK101886735SQ200910015320
公开日2010年11月17日 申请日期2009年5月14日 优先权日2009年5月14日
发明者曲春光, 管印贵 申请人:管印贵