用于生产纤维增强的塑料型材的拉挤成型方法以及拉挤成型装置与流程

本发明涉及一种用于生产纤维增强的塑料型材的拉挤成型方法，并涉及一种拉挤成型装置。

用于制造纤维增强的塑料型材的拉挤成型方法本身是已知的，并且在各种应用领域中，例如在建筑业（例如，用于窗框和门框）中，电气领域（例如电缆导管）中，以及消费产品（例如运动器材）中，用于生产众多不同的型材。在拉挤成型方法中通常用塑料（例如熔融热塑性塑料，例如聚丙烯，或液体反应性树脂，例如聚氨酯）连续浸渍以连续纤维、连续纤维束（粗纱）或纺织半成品形式存在的增强纤维（例如玻璃纤维或碳纤维），然后将它们抽拉通过温度可控模具，在其中进行最终的成型并固化塑料。

在用聚氨酯基质连续生产纤维增强型材的拉挤成型方法中通常使用注射箱来浸渍增强纤维。注射箱在文献中已经多次描述。为了增加压力并辅助液态聚氨酯混合物流入增强纤维，已知的注射箱通常在生产方向上呈锥形变窄直至最终型材横截面。由此可以实现增强纤维的完全浸渍，并因此实现制得的型材的尽可能高品质。

因此，例如，ep712716a1描述了一种方法以及相关的挤出浸渍装置，其中使用阻尼振荡形式的浸渍区来生产型材。此外，可以在操作过程中调节该装置的浸渍通道的高度。

使用注射箱的所述方法的缺点在于，由通常预定的方法参数和原材料参数在注射箱中设定压力，从外部不能对该压力施加影响。例如，如果在生产开始时逐步提高生产速度，则取决于预定速度设定一个压力，该压力有时过低或过高。如果在进行的生产过程中希望更换反应性树脂（例如更改为具有更高粘度的反应性树脂），或增加填料含量或纤维含量，则会在注射箱中自动设定另一个压力，该压力同样有时可能过低或过高。

因此，本发明的目的是提供一种能够避免上述缺点的方法以及装置。

令人惊讶地发现，下面更详细描述的拉挤成型方法以及拉挤成型装置避免了上述缺点，其中在操作过程中可以通过改变开口角度来调节注射箱中的压力。

本申请的主题在于通过熔融热塑性塑料或通过液态反应性树脂（10）浸渍连续纤维、连续纤维束（粗纱）或纺织半成品（1）的用于生产纤维增强型材的拉挤成型方法，其中

i)将连续纤维、连续纤维束或纺织半成品（1）抽拉进并通过注射箱（3）的封闭通道（2），

ii)将熔融热塑性塑料或液态反应性树脂（10）通过一个或多个开口（8）添加到注射箱（3）的通道（2），以浸泡连续纤维、连续纤维束或纺织半成品（1），

iii)将浸泡的连续纤维、连续纤维束或纺织半成品（1）从注射箱（3）的封闭通道（2）抽拉进温度可控模具的腔室（4），以冷却熔融热塑性塑料或使反应性树脂（10）固化而形成纤维增强型材，

iv)从腔室（4）中抽出纤维增强型材，其特征在于

以如下方式调节通道（2）的出料口（5）区域内的内部压力（p）：通过改变通道（2）的至少一个壁相对于出料口（5）的垂直线（7）的定位角（α，α'），改变通道（2）的进料口（6）的横截面。

借助本发明的方法使得能够在恒定压力下优化地连续生产纤维增强的型材，并且例如在方法过程中在需要时改变拉挤成型速度，在改变的环境条件（例如室温）下反应，和在进行的操作过程中更换反应性树脂。

为了能够实施本发明的方法，在拉挤成型方法中使用的注射箱可以例如如此设计，使得注射箱的通道的进料口（6）的横截面通过通道的至少一个壁相对于出料口的垂直线（7）的定位角（α，α'）是可变的而是可变的。

取决于方法参数（例如生产速度和注射箱温度）以及原材料参数（例如反应性树脂粘度和填料含量），在注射箱中设定了一定的内部压力。内部压力的大小还受注射箱中定位角的影响。

因此，为了稳定的生产过程和为了以高品质生产型材重要的是，在注射箱中达到优化的压力。这样，注射箱中的压力对于完全浸泡增强纤维而言不得过低。另一方面，注射箱中的压力也不得过高，以免危害方法稳定性。这通过定位角来实现。

本申请的另一主题在于一种通过熔融热塑性塑料或通过液态反应性树脂（10）浸渍连续纤维、连续纤维束（粗纱）或纺织半成品（1）用于生产纤维增强型材的拉挤成型装置，其包括由至少两个半模（9，9'）形成的具有封闭通道（2）的注射箱（3），所述封闭通道（2）由所述至少两个半模（9，9'）形成并具有进料口（6）和出料口（5），且该拉挤成型装置包括与通道的出料口连接的温度可控模具的腔室（4），其中

通道的进料口（6）的横截面通过通道的至少一个壁相对于出料口的垂直线（7）的定位角（α，α'）是可变的而是可变的。

纺织半成品例如是机织物，铺设物（gelege）和纤维垫。

内部压力（p）是出料口（5）处存在的压力。

图1描绘了拉挤成型设备的一部分的横截面。将连续纤维、连续纤维束（粗纱）或纺织半成品1抽拉进由两个半模9和9'形成的注射箱3的通道2的进料口6，并通过通道2的出料口5抽拉进模具的腔室4。熔融热塑性塑料或液态反应性树脂10通过至少一个开口8添加到通道2中。

图2同样是横截面，与图1的不同之处在于角α、α′具有不同的值。

将参考以下实施例更详细地解释本发明。

实施例：

包含以下混合物作为多元醇组分的聚氨酯体系用作基质材料：

62.20％重量的基于环氧丙烷的甘油起始的聚醚多元醇，羟值（oh值）=400mgkoh/g，11.00重量％的甘油

10.00重量％的基于环氧丙烷的丙二醇起始的聚醚多元醇，羟值（oh值）=515mgkoh/g

12.00重量％的基于环氧丙烷/环氧乙烷的丙二醇起始的聚醚多元醇，羟值（oh值）=57mgkoh/g

0.80重量％的2,2'-[((二辛基亚锡烷基)双(硫代)]二乙酸二异辛酯（催化剂）

4.00重量％的molsiv®l糊剂（molsiv®l粉末在蓖麻油中的50％分散体），来自uop公司（水结合剂）。

将4重量份的luvotrent®tlhb550（lehmann＆voss公司的脱模剂）与100重量份的上述多元醇组分混合并强烈搅拌。

借助混合和计量添加装置将该混合物与nco含量为32.0重量％的聚合物二苯基甲烷二异氰酸酯（mdi）（包含69重量％的单体mdi，2,4'-mdi和2,2'-mdi的含量总和为8重量%）以使异氰酸酯指数为114的混合比混合。

单向玻璃纤维粗纱用作增强纤维。制得型材中的纤维含量为约90重量％。

制备了矩形型材（60mm×5mm）。使用长度为1m的拉挤成型模具。在拉挤成型方向上，模具具有三个加热区，温度调节为160℃/180℃/190℃（在开口角为90.7°时）或150℃/170℃/180℃（在开口角为91.6°时）的温度。

使用对于每个注射箱半部（上部/下部）开口角α和α'均为90.7°的注射箱。在0.5m/min的生产速度（例如装置开始运转）的情况下在注射箱的末端设定了p=27.2巴的压力。抽拉力f=0.1t。生产速度提高到1.1m/min（例如用于生产型材）。压力增加到p=38.0巴，力增加到f=1.8t。压力和抽拉力的增加是紧要的，因为该方法变得不稳定并且必须终止。

通过将注射箱的角度α和α'改变为对于每个注射箱半部（上部/下部）91.6°显著降低压力和抽拉力。在设定的1.1m/min的生产速度情况下调节到p=10.2巴的压力和f=0.1t的力。

通过适配开口角度α和α'，即使在较高的生产速度下也可以没有问题地稳定实施该方法。