連續(xù)長玻璃纖維增強(qiáng)聚酯生產(chǎn)用熔融浸潤裝置及浸潤方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及連續(xù)長玻璃纖維增強(qiáng)聚酯生產(chǎn)用熔融浸潤裝置及浸潤方法，包括殼體，反應(yīng)槽，其前端設(shè)有反應(yīng)槽玻璃纖維入口，后端設(shè)有反應(yīng)槽玻璃纖維出口，反應(yīng)槽內(nèi)裝有相容劑；浸潤槽，包括模腔、樹脂導(dǎo)入通道入口、玻璃纖維入口、玻璃纖維出口、玻璃纖維分散浸潤輥輪，所述的樹脂導(dǎo)入通道入口、玻璃纖維入口、玻璃纖維出口分別連通模腔，所述的玻璃纖維分散浸潤輥輪置于模腔內(nèi)，模腔內(nèi)裝有熔融聚酯樹脂。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明能夠減少玻璃纖維絲的摩擦和折損；提高了浸潤速度，提高了產(chǎn)能，同時(shí)降低了加工成本；用相容劑將玻璃纖維進(jìn)行預(yù)處理，提高了玻璃纖維與樹脂間的結(jié)合力和浸潤效果，最終大幅度提升產(chǎn)物性能。
【專利說明】連續(xù)長玻璃纖維增強(qiáng)聚酯生產(chǎn)用熔融浸潤裝置及浸潤方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于新材料改性加工【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及連續(xù)長玻璃纖維增強(qiáng)聚酯生產(chǎn)用玻璃纖維束反應(yīng)型熔融浸潤裝備及浸潤方法。用于連續(xù)長玻璃纖維增強(qiáng)熱塑性聚酯的生產(chǎn)。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的改性方法生產(chǎn)的玻璃纖維增強(qiáng)熱塑性聚酯的玻璃纖維長度一般小于
0.5mm，平均長度是2-3mm，其制品的受力破壞主要是玻璃纖維從基體拔出，玻璃纖維越短越容易從基體樹脂中拔出，制品的強(qiáng)度就越低。上個(gè)世紀(jì)末期，國外改性聚酯行業(yè)開始涌現(xiàn)出連續(xù)長玻璃纖維增強(qiáng)熱塑性聚酯(LFT)。與傳統(tǒng)的玻璃纖維增強(qiáng)熱塑性聚酯相比，LFT的玻璃纖維長度明顯大于傳統(tǒng)方法生產(chǎn)的增強(qiáng)聚酯中玻璃纖維的長度。由于LFT中玻璃纖維的長度較長，更好地發(fā)揮了玻璃纖維的增強(qiáng)能力，從而賦予制品更高的剛性、機(jī)械強(qiáng)度、抗沖擊強(qiáng)度、抗蠕變性，同時(shí)由于玻璃纖維的長度較長，在成型的過程中，玻璃纖維不容易發(fā)生取向，所以改善了傳統(tǒng)玻璃纖維增強(qiáng)制品容易翹曲變形的缺陷。與傳統(tǒng)的材料相比，LFT具有明顯高的性能優(yōu)勢和制品的尺寸穩(wěn)定性，所以LFT材料很快成為復(fù)合材料市場中正在突起的一類新產(chǎn)品。
[0003]這類材料作為以塑代鋼的最佳解決方案，被大量用于汽車工業(yè)，以減輕汽車的重量，節(jié)能減排。如用于汽車的保險(xiǎn)杠、儀表板承重支架，蓄電池承重槽，座椅骨架，發(fā)動(dòng)機(jī)罩蓋等部件。除了用于汽車領(lǐng)域以外還用于家電、環(huán)保機(jī)械、建筑、工程、航空、航天等眾多領(lǐng)域。
[0004]目前，LFT材料的生產(chǎn)以熔融浸潤法為主。其工藝過程是玻璃纖維在牽引力的作用下穿過充滿熔體的模腔，玻璃纖維束在模腔內(nèi)在內(nèi)部裝置的作用下散開，然后被樹脂浸潤到玻璃纖維束的內(nèi)部，和每個(gè)玻璃纖維絲充分接觸。然后經(jīng)過浸潤的玻璃纖維束從浸潤裝備玻璃纖維出口牽出，再經(jīng)冷卻、烘干后切成所需長度的連續(xù)長玻璃纖維增強(qiáng)熱塑性聚酯顆粒。然而該材料生產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)就在于樹脂能否對玻璃纖維進(jìn)行充分快速的浸潤。關(guān)鍵技術(shù)具體表現(xiàn)為:1)玻璃纖維通過浸潤裝備過程中，磨損程度較小，因?yàn)槿绻p程度嚴(yán)重容易堵塞浸潤設(shè)備，導(dǎo)致生產(chǎn)不穩(wěn)定；2)玻璃纖維在經(jīng)過浸潤裝備過程中，要被內(nèi)部的熔融樹脂充分浸潤，甚至樹脂包覆到每根玻璃纖維單絲，因?yàn)榻櫺Ч缓?，制品的外觀浮纖嚴(yán)重，同時(shí)制品的強(qiáng)度不高；3)玻璃纖維通過浸潤裝置的線速度越快，LFT材料的產(chǎn)量越高，同時(shí)單位重量的LFT材料的加工成本越低。只有以上三個(gè)關(guān)鍵技術(shù)都能達(dá)到的浸潤裝備才算得上成功的設(shè)備。
[0005]法國阿托公司1989在中國專利CN1021643C公開的相關(guān)專利，其特征為一類似正玄曲線的彎曲浸潤流道。塑化好的聚酯進(jìn)入到模腔內(nèi)與玻璃纖維接觸，玻璃纖維束在通過彎曲流道的波峰和波谷時(shí)，在張力的作用下散開，然后被熔融樹脂充分浸潤。該專利設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是，樹脂對玻璃纖維的浸潤效果較好，但是存在著非常嚴(yán)重的缺陷，即玻璃纖維絲容易被磨損，尤其是牽引速度越快，玻璃纖維受到的張力越大，越容易磨損，造成生產(chǎn)不穩(wěn)定，甚至造成停產(chǎn)。同時(shí)我們也查閱和驗(yàn)證了國內(nèi)其他公司或高校的授權(quán)專利。都不同程度上存在著一些缺陷，能夠?qū)崿F(xiàn)上述3個(gè)關(guān)鍵技術(shù)的幾乎沒有。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種具有更低的加工成本，更高的產(chǎn)量，更高的生產(chǎn)穩(wěn)定性,更高的材料性能的連續(xù)長玻璃纖維增強(qiáng)聚酯生產(chǎn)用熔融浸潤裝置及浸潤方法。
[0007]本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):一種連續(xù)長玻璃纖維增強(qiáng)聚酯生產(chǎn)用熔融浸潤裝置，該裝置為玻璃纖維束反應(yīng)型熔融浸潤裝備，其特征在于，包括
[0008]殼體，
[0009]反應(yīng)槽，其前端設(shè)有反應(yīng)槽玻璃纖維入口，后端設(shè)有反應(yīng)槽玻璃纖維出口，反應(yīng)槽內(nèi)裝有相容劑，對玻璃纖維進(jìn)行預(yù)處理，將相容劑接枝到玻璃纖維上，相容劑為市售相容劑；
[0010]浸潤槽，包括模腔、樹脂導(dǎo)入通道入口、玻璃纖維入口、玻璃纖維出口、玻璃纖維分散浸潤輥輪，所述的樹脂導(dǎo)入通道入口、玻璃纖維入口、玻璃纖維出口分別連通模腔，所述的玻璃纖維分散浸潤輥輪置于模腔內(nèi)，模腔內(nèi)裝有熔融聚酯樹脂。
[0011]所述的反應(yīng)槽與浸潤槽之間設(shè)有導(dǎo)向柱，從反應(yīng)槽玻璃纖維出口引出的預(yù)處理后的玻璃纖維經(jīng)導(dǎo)向柱導(dǎo)向進(jìn)入浸潤槽的玻璃纖維入口。
[0012]所述的浸潤槽中的玻璃纖維分散浸潤輥輪設(shè)有至少兩個(gè)。
[0013]所述的殼體的材料是經(jīng)過滲碳和氮化處理過的耐磨鋼材。
[0014]所述的反應(yīng)槽玻璃纖維入口的橫切面是長軸為3-8mm,短軸為2_6mm的橢圓；所述的反應(yīng)槽玻璃纖維出口的橫切面是長軸為3-6mm，短軸為2_4mm的橢圓。
[0015]所述的樹脂導(dǎo)入通道入口為一條間隙為l_4mm的狹縫。
[0016]所述的浸潤槽中玻璃纖維入口的橫切面是長軸為3-6mm,短軸為2_7mm的橢圓；玻璃纖維出口的橫切面是長軸為2-8mm,短軸為2_6mm的橢圓。
[0017]所述的玻璃纖維分散浸潤輥輪是帶有螺旋狀凹槽的輥輪，凹槽底部寬6_20mm，凹槽的深度為3-10mm，玻璃纖維進(jìn)入浸潤槽模腔后沿著凹槽纏繞在玻璃纖維分散浸潤輥輪上，纏繞一周從相鄰的凹槽軌道離開玻璃纖維分散浸潤輥輪，然后引入下一個(gè)玻璃纖維分散浸潤輥輪的凹槽軌道；同一個(gè)玻璃纖維分散浸潤輥輪上凹槽與凹槽之間隔板的寬度為2-6mm,凹槽的圈數(shù)至少是玻璃纖維股數(shù)的兩倍。
[0018]使用所述的裝置使玻璃纖維束浸潤樹脂的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟:玻璃纖維先通過反應(yīng)槽與相容劑發(fā)生接枝反應(yīng)，然后經(jīng)浸潤槽的玻璃纖維入口進(jìn)入到模腔中，熔融聚酯樹脂經(jīng)樹脂導(dǎo)入通道入口進(jìn)入到模腔中，在充滿熔融聚酯樹脂的模腔內(nèi)玻璃纖維束在張力牽引下錯(cuò)位繞過玻璃纖維分散浸潤棍輪，同時(shí)由于玻璃纖維分散浸潤棍輪能夠使玻璃纖維充分散開，促進(jìn)熔融聚酯樹脂浸潤到玻璃纖維束內(nèi)部，然后被充分浸潤的玻璃纖維束從玻璃纖維出口牽出，浸潤好的玻璃纖維束經(jīng)冷卻、烘干后切成所需長度的連續(xù)長玻璃纖維增強(qiáng)熱塑性聚酯顆粒。
[0019]與現(xiàn)有玻璃纖維熔融浸潤設(shè)備相比，本發(fā)明有如下優(yōu)點(diǎn):
[0020]I)玻璃纖維通過浸潤裝備過程中，磨損程度較小，因?yàn)槿绻p程度嚴(yán)重容易堵塞浸潤設(shè)備，導(dǎo)致停產(chǎn)；
[0021]2)玻璃纖維在經(jīng)過浸潤裝備過程中，要被內(nèi)部的熔融樹脂充分浸潤，甚至樹脂包覆到每根玻璃纖維單絲，因?yàn)榻櫺Ч缓?，制品的外觀浮纖嚴(yán)重，同時(shí)制品的強(qiáng)度不高；
[0022]3)玻璃纖維通過浸潤裝置的線速度越快，LFT材料的產(chǎn)量越高，同時(shí)單位重量的LFT材料的加工成本越低。
[0023]4)由于該浸潤裝備設(shè)置了一個(gè)對玻璃纖維進(jìn)行預(yù)處理的設(shè)備一反應(yīng)槽(該反應(yīng)槽將玻璃纖維與樹脂的相容劑接枝到玻璃纖維上)，增強(qiáng)了樹脂與玻璃纖維之間的結(jié)合力，使得最終制品的性能會(huì)非常高。本發(fā)明的特點(diǎn)是更低的加工成本，更高的產(chǎn)量，更高的生產(chǎn)穩(wěn)定性，更高的材料性能。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1是玻璃纖維分散浸潤輥輪；
[0025]圖2是連續(xù)長玻璃纖維增強(qiáng)聚酯生產(chǎn)用玻璃纖維束反應(yīng)型熔融浸潤裝備。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0027]實(shí)施例1
[0028]一種連續(xù)長玻璃纖維增強(qiáng)聚酯生產(chǎn)用熔融浸潤裝置，該裝置為玻璃纖維束反應(yīng)型熔融浸潤裝備，包括
[0029]殼體，是一個(gè)經(jīng)過滲碳和氮化處理的箱體，具有耐高溫、耐磨損、那腐蝕性的特性；殼體的內(nèi)部空間是反應(yīng)槽和浸潤槽；
[0030]反應(yīng)槽I，其前端設(shè)有反應(yīng)槽玻璃纖維入口 11，后端設(shè)有反應(yīng)槽玻璃纖維出口 12，反應(yīng)槽I內(nèi)裝有相容劑，對玻璃纖維進(jìn)行預(yù)處理，將相容劑接枝到玻璃纖維上；所述的反應(yīng)槽玻璃纖維入口的橫切面是長軸為3mm，短軸為2mm的橢圓；所述的反應(yīng)槽玻璃纖維出口的橫切面是長軸為3mm,短軸為2mm的橢圓。
[0031]浸潤槽，包括模腔、樹脂導(dǎo)入通道入口 34、玻璃纖維入口 31、玻璃纖維出口 32、玻璃纖維分散浸潤輥輪3，所述的樹脂導(dǎo)入通道入口 34、玻璃纖維入口 31、玻璃纖維出口 32分別連通模腔，所述的玻璃纖維分散浸潤輥輪3置于模腔內(nèi)，且玻璃纖維分散浸潤輥輪3兩端鑲嵌于殼體的兩側(cè)板上，在模腔中形成樹脂通道35，通過樹脂導(dǎo)入通道入口 34引入熔融聚酯樹脂。玻璃纖維分散浸潤輥輪設(shè)有兩個(gè)。樹脂導(dǎo)入通道入口為一條間隙為Imm的狹縫；玻璃纖維入口的橫切面是長軸為3mm，短軸為2mm的橢圓；玻璃纖維出口的橫切面是長軸為2mm,短軸為2mm的橢圓；所述的玻璃纖維分散浸潤輥輪是帶有螺旋狀凹槽的輥輪，凹槽底部寬6mm，凹槽的深度為3mm，玻璃纖維進(jìn)入浸潤槽模腔后沿著凹槽纏繞在玻璃纖維分散浸潤輥輪上，纏繞一周從相鄰的凹槽軌道離開玻璃纖維分散浸潤輥輪，然后引入下一個(gè)玻璃纖維分散浸潤輥輪的凹槽軌道；同一個(gè)玻璃纖維分散浸潤輥輪上凹槽與凹槽之間隔板的寬度為2mm，凹槽的圈數(shù)至少是玻璃纖維股數(shù)的兩倍。
[0032]所述的反應(yīng)槽與浸潤槽之間設(shè)有導(dǎo)向柱2，從反應(yīng)槽玻璃纖維出口 12引出的預(yù)處理后的玻璃纖維經(jīng)導(dǎo)向柱2導(dǎo)向進(jìn)入浸潤槽的玻璃纖維入口 31。
[0033]使用上述裝置使玻璃纖維束浸潤樹脂的方法，包括以下步驟:[0034]玻璃纖維先通過反應(yīng)槽I與相容劑發(fā)生接枝反應(yīng)，然后經(jīng)浸潤槽的玻璃纖維入口進(jìn)入到模腔中，熔融聚酯樹脂經(jīng)樹脂導(dǎo)入通道入口進(jìn)入到模腔中，在充滿熔融聚酯樹脂的模腔內(nèi)玻璃纖維束在張力牽引下錯(cuò)位繞過玻璃纖維分散浸潤棍輪，同時(shí)由于玻璃纖維分散浸潤輥輪能夠使玻璃纖維充分散開，促進(jìn)熔融聚酯樹脂浸潤到玻璃纖維束內(nèi)部，然后被充分浸潤的玻璃纖維束從玻璃纖維出口牽出，浸潤好的玻璃纖維束經(jīng)冷卻、烘干后切成所需長度的連續(xù)長玻璃纖維增強(qiáng)熱塑性聚酯顆粒。
[0035]實(shí)施例2
[0036]所述的反應(yīng)槽玻璃纖維入口的橫切面是長軸為8mm,短軸為6mm的橢圓；所述的反應(yīng)槽玻璃纖維出口的橫切面是長軸為6mm,短軸為2-4mm的橢圓。
[0037]玻璃纖維分散浸潤輥輪設(shè)有兩個(gè)。樹脂導(dǎo)入通道入口為一條間隙為4_的狹縫；玻璃纖維入口的橫切面是長軸為6mm，短軸為7mm的橢圓；玻璃纖維出口的橫切面是長軸為8mm,短軸為6mm的橢圓；所述的玻璃纖維分散浸潤棍輪是帶有螺旋狀凹槽的棍輪，凹槽底部寬20mm，凹槽的深度為10mm，玻璃纖維進(jìn)入浸潤槽模腔后沿著凹槽纏繞在玻璃纖維分散浸潤輥輪上，纏繞一周從相鄰的凹槽軌道離開玻璃纖維分散浸潤輥輪，然后引入下一個(gè)玻璃纖維分散浸潤輥輪的凹槽軌道；同一個(gè)玻璃纖維分散浸潤輥輪上凹槽與凹槽之間隔板的寬度為6mm，凹槽的圈數(shù)至少是玻璃纖維股數(shù)的兩倍。
[0038]其余同實(shí)施例1。
【權(quán)利要求】
1.一種連續(xù)長玻璃纖維增強(qiáng)聚酯生產(chǎn)用熔融浸潤裝置，該裝置為玻璃纖維束反應(yīng)型熔融浸潤裝備，其特征在于，包括 殼體， 反應(yīng)槽，其前端設(shè)有反應(yīng)槽玻璃纖維入口，后端設(shè)有反應(yīng)槽玻璃纖維出口，反應(yīng)槽內(nèi)裝有相容劑，對玻璃纖維進(jìn)行預(yù)處理，將相容劑接枝到玻璃纖維上； 浸潤槽，包括模腔、樹脂導(dǎo)入通道入口、玻璃纖維入口、玻璃纖維出口、玻璃纖維分散浸潤輥輪，所述的樹脂導(dǎo)入通道入口、玻璃纖維入口、玻璃纖維出口分別連通模腔，所述的玻璃纖維分散浸潤輥輪置于模腔內(nèi)，模腔內(nèi)裝有熔融聚酯樹脂。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種連續(xù)長玻璃纖維增強(qiáng)聚酯生產(chǎn)用熔融浸潤裝置，其特征在于，所述的反應(yīng)槽與浸潤槽之間設(shè)有導(dǎo)向柱，從反應(yīng)槽玻璃纖維出口引出的預(yù)處理后的玻璃纖維經(jīng)導(dǎo)向柱導(dǎo)向進(jìn)入浸潤槽的玻璃纖維入口。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種連續(xù)長玻璃纖維增強(qiáng)聚酯生產(chǎn)用熔融浸潤裝置，其特征在于，所述的浸潤槽中的玻璃纖維分散浸潤輥輪設(shè)有至少兩個(gè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種連續(xù)長玻璃纖維增強(qiáng)聚酯生產(chǎn)用熔融浸潤裝置，其特征在于，所述的殼體的材料是經(jīng)過滲碳和氮化處理過的耐磨鋼材。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種連續(xù)長玻璃纖維增強(qiáng)聚酯生產(chǎn)用熔融浸潤裝置，其特征在于，所述的反應(yīng)槽玻璃纖維入口的橫切面是長軸為3-8mm,短軸為2_6mm的橢圓；所述的反應(yīng)槽玻璃纖維出口的橫切面是長軸為3-6mm，短軸為2_4mm的橢圓。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種連續(xù)長玻璃纖維增強(qiáng)聚酯生產(chǎn)用熔融浸潤裝置，其特征在于，所述的樹脂導(dǎo)入通道入口為一條間隙為1_4_的狹縫。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種連續(xù)長玻璃纖維增強(qiáng)聚酯生產(chǎn)用熔融浸潤裝置，其特征在于，所述的浸潤槽中玻璃纖維入口的橫切面是長軸為3-6mm,短軸為2_7mm的橢圓；玻璃纖維出口的橫切面是長軸為2-8mm,短軸為2_6mm的橢圓。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種連續(xù)長玻璃纖維增強(qiáng)聚酯生產(chǎn)用熔融浸潤裝置，其特征在于，所述的玻璃纖維分散浸潤輥輪是帶有螺旋狀凹槽的輥輪，凹槽底部寬6-20mm，凹槽的深度為3-10_，玻璃纖維進(jìn)入浸潤槽模腔后沿著凹槽纏繞在玻璃纖維分散浸潤輥輪上，纏繞一周從相鄰的凹槽軌道離開玻璃纖維分散浸潤輥輪，然后引入下一個(gè)玻璃纖維分散浸潤棍輪的凹槽軌道；同一個(gè)玻璃纖維分散浸潤棍輪上凹槽與凹槽之間隔板的寬度為2-6mm,凹槽的圈數(shù)至少是玻璃纖維股數(shù)的兩倍。
9.使用權(quán)利要求1所述的裝置使玻璃纖維束浸潤樹脂的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟:玻璃纖維先通過反應(yīng)槽與相容劑發(fā)生接枝反應(yīng)，然后經(jīng)浸潤槽的玻璃纖維入口進(jìn)入到模腔中，熔融聚酯樹脂經(jīng)樹脂導(dǎo)入通道入口進(jìn)入到模腔中，在充滿熔融聚酯樹脂的模腔內(nèi)玻璃纖維束在張力牽引下錯(cuò)位繞過玻璃纖維分散浸潤棍輪，同時(shí)由于玻璃纖維分散浸潤輥輪能夠使玻璃纖維充分散開，促進(jìn)熔融聚酯樹脂浸潤到玻璃纖維束內(nèi)部，然后被充分浸潤的玻璃纖維束從玻璃纖維出口牽出，浸潤好的玻璃纖維束經(jīng)冷卻、烘干后切成所需長度的連續(xù)長玻璃纖維增強(qiáng)熱塑性聚酯顆粒。
【文檔編號(hào)】B29B15/14GK103660071SQ201310698886
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年12月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月18日
【發(fā)明者】郭建鵬, 王尹杰 申請人:上海日之升新技術(shù)發(fā)展有限公司