專利名稱：連續(xù)精確計(jì)量的連續(xù)纖維定長切斷裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及復(fù)合材料加工領(lǐng)域，為纖維增強(qiáng)型的熱塑性復(fù)合材料的擠出成型，尤其涉及一種連續(xù)精確計(jì)量的連續(xù)纖維定長切斷裝置。
背景技術(shù)：
LFT (Long Fiber reinforced Thermoplastics)，即長纖維增強(qiáng)熱塑性材料，所謂的長纖維是與普通纖維增強(qiáng)熱塑性材料中所用的纖維相比較而言的。通常情況下，纖維增強(qiáng)熱塑性材料中的纖維長度為小于1毫米，而在LFT中，纖維的長度一般大于2毫米，甚至于能夠?qū)FT中的纖維長度保持在5毫米以上。LFT-D-ILC稱為長纖維增強(qiáng)熱塑性材料直接在線混配工藝技術(shù)(Long Fiber reinforced Thermoplastics — Direct processing — In Line Compounding)。LFT 在汽車中的應(yīng)用呈迅速增長的趨勢(shì)，除了經(jīng)濟(jì)上的吸引力，它們的主要優(yōu)勢(shì)是材料可以在其中配混的靈活性。連續(xù)可變的纖維含量、不同類型的纖維，再加上工程塑料，打開了潛在的應(yīng)用領(lǐng)域。這種直接在線纖維混配系統(tǒng)集成在成型工藝中，常見是采用二階螺桿擠出機(jī)，即由兩臺(tái)螺桿擠出機(jī)協(xié)同運(yùn)行完成擠出成型工藝。熱塑性塑料粒料或粉料及其他助劑先從第一階螺桿擠出機(jī)的料斗加入，通過螺桿進(jìn)行塑化，塑化后的熔融聚合物從第一階螺桿擠出機(jī)的擠出口模處擠出，進(jìn)入第二階螺桿擠出機(jī)的進(jìn)料口。纖維在進(jìn)入擠出機(jī)進(jìn)料口進(jìn)行混配之前，通常需對(duì)纖維進(jìn)行加熱，一般需將加捻的連續(xù)纖維用撥叉鋪展開來，然后經(jīng)過加熱設(shè)備的連續(xù)幾道熱輥升溫，然后被卷進(jìn)入第二階螺桿擠出機(jī)的進(jìn)料口。經(jīng)第二階擠出機(jī)剪切、混配擠出的模塑料被輸送到壓制(或注射)成型設(shè)備中，由此設(shè)備完成LFT-D-ECM或者LFT-D-IM工藝的成型工作。另外，對(duì)纖維還必須進(jìn)行計(jì)量，以確保與熔融聚合物混配的纖維量精確可控。纖維的長度控制和含量計(jì)量通常依靠雙螺桿擠出機(jī)內(nèi)的螺桿剪斷和調(diào)整擠出機(jī)的轉(zhuǎn)速來達(dá)到目的，但這種設(shè)計(jì)存在以下不足一是螺桿剪斷的缺點(diǎn)是很難精確控制纖維切斷的長度且不容易使纖維保持較好的長度百分比，另外剪斷螺桿長期使用后刃口變鈍不易被發(fā)現(xiàn)會(huì)影響產(chǎn)品質(zhì)量且螺桿調(diào)換比較困難；二是調(diào)整擠出機(jī)螺桿的轉(zhuǎn)速雖然可以計(jì)量纖維的加入量但會(huì)影響螺桿擠出機(jī)工藝參數(shù)很難兼顧纖維加入量和最佳擠出工藝參數(shù)之間的關(guān)系。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題在于提供一種連續(xù)精確計(jì)量的連續(xù)纖維定長切斷裝置，可對(duì)連續(xù)纖維進(jìn)行切斷并精確計(jì)量。本實(shí)用新型解決上述技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是一種連續(xù)精確計(jì)量的連續(xù)纖維定長切斷裝置，用于直接在線長纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料的擠出成型，其中，所述的切斷裝置設(shè)在連續(xù)纖維的進(jìn)料方向上，為旋轉(zhuǎn)滾刀式切斷機(jī)，并由外接伺服電機(jī)精確調(diào)整旋轉(zhuǎn)滾刀式切斷機(jī)的轉(zhuǎn)速，切斷后的定長短切纖維進(jìn)入擠出機(jī)進(jìn)料口。本實(shí)用新型采用旋轉(zhuǎn)滾刀式切斷機(jī)在擠出機(jī)外先行對(duì)連續(xù)纖維進(jìn)行定長切斷并通過調(diào)整高精度伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速來對(duì)纖維含量進(jìn)行精確計(jì)量，然后進(jìn)入擠出機(jī)的進(jìn)料口與熔體混配。伺服電動(dòng)機(jī)又稱執(zhí)行電動(dòng)機(jī)，在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，用作執(zhí)行元件，把所收到的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成電動(dòng)機(jī)軸上的角位移或角速度輸出。伺服主要靠脈沖來定位，由于伺服電機(jī)本身具備發(fā)出脈沖的功能，每旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度都會(huì)發(fā)出對(duì)應(yīng)數(shù)量的脈沖，就能夠很精確的控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)精確的定位。本實(shí)用新型裝置計(jì)量部分一改傳統(tǒng)稱量計(jì)量方法，采用控制刀輥轉(zhuǎn)速來進(jìn)行計(jì)量，為提高精度動(dòng)力電機(jī)采用伺服電機(jī)，使計(jì)量精度大大提高。在上述方案的基礎(chǔ)上，所述的伺服電機(jī)通過變速箱帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)滾刀式切斷機(jī)旋轉(zhuǎn)。在上述方案的基礎(chǔ)上，自第一階螺桿擠出機(jī)的擠出口模擠出的熔體及切割形成的定長短切纖維均進(jìn)入第二階螺桿擠出機(jī)的進(jìn)料口，所述的切斷裝置設(shè)在該進(jìn)料口處的拔風(fēng)整流預(yù)熱下料管道的上方，所述的第一階螺桿擠出機(jī)的擠出口模與拔風(fēng)整流預(yù)熱下料管道相通，二階螺桿擠出機(jī)的余熱，包括第一階螺桿擠出機(jī)擠出熔體的散發(fā)余熱和第二階螺桿擠出機(jī)進(jìn)料口筒體的散發(fā)余熱，均排入該下料管道內(nèi)。裝置置于第二階擠出機(jī)進(jìn)料口上端，定長切斷纖維通過定制的撥風(fēng)整流預(yù)熱下料管道直接進(jìn)入進(jìn)料口節(jié)省了傳統(tǒng)振動(dòng)式計(jì)量進(jìn)料裝置，投資更少。本實(shí)用新型的有益效果是1、纖維長度是預(yù)先人為定長控制的，既確保了纖維的最大長度，又有利于制品在模壓過程中的流動(dòng)性；2、去除了擠出機(jī)螺桿玻纖剪斷的功能后，使擠出機(jī)混配工藝只負(fù)責(zé)纖維的長度保持和纖維分布均勻，螺桿功能調(diào)整目的性更為明確，螺桿調(diào)整更為簡單；3、因纖維加入計(jì)量與螺桿轉(zhuǎn)速無關(guān)，更易使螺桿轉(zhuǎn)速滿足混配和擠出的最佳工藝要求；4、預(yù)定長切斷纖維經(jīng)預(yù)熱再與熔體混配較連續(xù)纖維更容易在熔體中分散，熔體對(duì)纖維的浸潤更好；5、連續(xù)纖維定長切斷裝置在擠出機(jī)外設(shè)置，便于及時(shí)發(fā)現(xiàn)刀具磨損和磨損刀具的替換，設(shè)備維修保養(yǎng)更為方便。

圖1為本實(shí)用新型的主視結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實(shí)用新型的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖。附圖中標(biāo)號(hào)說明1 一連續(xù)纖維 2 —旋轉(zhuǎn)滾刀式切斷機(jī)4 一短切纖維 5 —螺桿 6一伺服電機(jī) 3一下料管道 7 一變速箱8 —第二階螺桿擠出機(jī) 9 一熔體。
具體實(shí)施方式
請(qǐng)參閱圖1為本實(shí)用新型的主視結(jié)構(gòu)示意圖和圖2為本實(shí)用新型的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖所示，一種連續(xù)精確計(jì)量的連續(xù)纖維定長切斷裝置，用于直接在線長纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料的擠出成型，其中，所述的切斷裝置設(shè)在連續(xù)纖維1的進(jìn)料方向上，為旋轉(zhuǎn)滾刀式切斷機(jī)2，并由外接伺服電機(jī)6及變速箱7調(diào)整旋轉(zhuǎn)滾刀式切斷機(jī)的轉(zhuǎn)速。自第一階螺桿擠出機(jī)的擠出口模擠出的熔體9及切割形成的短切纖維4均進(jìn)入第二階螺桿擠出機(jī)8的進(jìn)料口，由螺桿5進(jìn)行混配擠出，所述的切斷裝置設(shè)在該進(jìn)料口處的拔風(fēng)整流預(yù)熱下料管道3的上方，所述的第一階螺桿擠出機(jī)的擠出口模與拔風(fēng)整流預(yù)熱下料管道3相通，二階螺桿擠出機(jī)的余熱，包括第一階螺桿擠出機(jī)擠出熔體9的散發(fā)余熱和第二階螺桿擠出機(jī)8進(jìn)料口筒體的散發(fā)余熱，均排入該下料管道3內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種連續(xù)精確計(jì)量的連續(xù)纖維定長切斷裝置，用于直接在線長纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料的擠出成型，其特征在于所述的切斷裝置設(shè)在連續(xù)纖維的進(jìn)料方向上，為旋轉(zhuǎn)滾刀式切斷機(jī)，并由外接伺服電機(jī)精確調(diào)整旋轉(zhuǎn)滾刀式切斷機(jī)的轉(zhuǎn)速，進(jìn)行纖維計(jì)量，切斷后的定長短切纖維進(jìn)入擠出機(jī)進(jìn)料口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)精確計(jì)量的連續(xù)纖維定長切斷裝置，其特征在于所述的伺服電機(jī)通過變速箱驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)滾刀式切斷機(jī)旋轉(zhuǎn)，通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速進(jìn)行纖維精確計(jì)量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的連續(xù)精確計(jì)量的連續(xù)纖維定長切斷裝置，其特征在于 自第一階螺桿擠出機(jī)的擠出口模擠出的熔體及切斷形成的定長短切纖維均進(jìn)入第二階螺桿擠出機(jī)的進(jìn)料口，所述的切斷裝置設(shè)在該進(jìn)料口處的拔風(fēng)整流預(yù)熱下料管道的上方，所述的第一階螺桿擠出機(jī)的擠出口模與拔風(fēng)整流預(yù)熱下料管道相通，二階螺桿擠出機(jī)的余熱排入該下料管道內(nèi)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及連續(xù)精確計(jì)量的連續(xù)纖維定長切斷裝置，用于直接在線長纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料的擠出成型，切斷裝置設(shè)在連續(xù)纖維的進(jìn)料方向上，為旋轉(zhuǎn)滾刀式切斷機(jī)，并由外接伺服電機(jī)精確調(diào)整旋轉(zhuǎn)滾刀式切斷機(jī)的轉(zhuǎn)速，進(jìn)行纖維計(jì)量，切斷后的短切纖維進(jìn)入擠出機(jī)進(jìn)料口。優(yōu)點(diǎn)是擠出機(jī)混配工藝只負(fù)責(zé)纖維的長度保持和纖維分布均勻，螺桿調(diào)整更為簡單；因纖維加入計(jì)量與螺桿轉(zhuǎn)速無關(guān)，更易使螺桿轉(zhuǎn)速滿足混配和擠出的最佳工藝要求；預(yù)定長切斷纖維經(jīng)預(yù)熱再與熔體混配較連續(xù)纖維更容易在熔體中分散，熔體對(duì)纖維的浸潤更好；連續(xù)纖維定長切斷裝置在擠出機(jī)外設(shè)置，便于及時(shí)發(fā)現(xiàn)刀具磨損和磨損刀具的替換，設(shè)備維修保養(yǎng)更為方便。
文檔編號(hào)B26D1/14GK202114746SQ20112010023
公開日2012年1月18日 申請(qǐng)日期2011年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月8日
發(fā)明者蔣鼎豐 申請(qǐng)人:福建海源自動(dòng)化機(jī)械股份有限公司