連續(xù)纖維織物增強(qiáng)熱塑性樹脂復(fù)合材料及其制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及連續(xù)纖維織物增強(qiáng)熱塑性樹脂復(fù)合材料及其制作方法，該復(fù)合材料由連續(xù)纖維經(jīng)過(guò)熱塑性樹脂熔融浸漬后冷卻成型得到，厚度在0.20mm-0.35mm，其中，連續(xù)纖維增強(qiáng)織物含量為40wt％-65wt％，連續(xù)纖維織物均勻鋪開并經(jīng)調(diào)節(jié)張力、消除靜電后進(jìn)入熱塑性樹脂中進(jìn)行熔融浸漬，最后在冷卻單元冷卻并卷繞成型得到連續(xù)纖維織物增強(qiáng)熱塑性樹脂復(fù)合材料。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明解決了現(xiàn)有的熱塑性樹脂與纖維增強(qiáng)過(guò)程中樹脂粘度過(guò)高而引起的一些問(wèn)題，比如設(shè)備工藝復(fù)雜，設(shè)備成本過(guò)高，工藝操作過(guò)程不環(huán)保，浸漬不好易導(dǎo)致干紗等很多問(wèn)題。
【專利說(shuō)明】連續(xù)纖維織物增強(qiáng)熱塑性樹脂復(fù)合材料及其制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性樹脂復(fù)合材料的預(yù)浸布，尤其是涉及一種連續(xù)纖維織物增強(qiáng)熱塑性樹脂復(fù)合材料及其制作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]復(fù)合材料目前在生活中得到越來(lái)越多的應(yīng)用，如家電電子電器、軍用復(fù)合材料、汽車等。但是市場(chǎng)目前主要是纖維增強(qiáng)熱固性的復(fù)合材料居多，熱固性材料具有粘度低，強(qiáng)度高，剛性好，耐候性和耐熱性優(yōu)良等特征，與纖維復(fù)合浸潰好，加工方便，故應(yīng)用較多，但是熱固性樹脂不可回收利用，需一次成型，且加工周期長(zhǎng)，有后熟化過(guò)程，操作過(guò)程中污染大，對(duì)環(huán)境影響較大；故目前也很多單位和學(xué)者也在研究和開發(fā)熱塑性復(fù)合材料，熱塑性樹脂成型周期短，機(jī)械強(qiáng)度高，抗沖擊性能優(yōu)異，且操作過(guò)程對(duì)環(huán)境無(wú)不利影響，廢料可回收利用等，熱塑性基復(fù)合材料擁更是機(jī)械強(qiáng)度高，可替代鋼鐵等金屬，質(zhì)量輕，可重復(fù)利用，環(huán)保性優(yōu)良。
[0003]但是，熱塑性樹脂熔體粘度大是限制其發(fā)展的一個(gè)重要因素。熔體的高粘度使其與纖維復(fù)合時(shí)出現(xiàn)一些不良的效果，比如纖維與樹脂浸潤(rùn)效果很差，容易產(chǎn)生干紗，這樣就很難充分利用纖維和樹脂的實(shí)際強(qiáng)度來(lái)達(dá)到復(fù)合材料理論上應(yīng)該達(dá)到的數(shù)值；另一方面，高熔體粘度使得纖維在樹脂中的含量不宜過(guò)高，這樣的話起增強(qiáng)作用的纖維就很難更大程度上起到高增強(qiáng)的效果，而只能是起一定程度上的增強(qiáng)。為了增加樹脂與纖維織物的浸潤(rùn)效果，很多人采用熱塑性樹脂粉末均勻的分散在在連續(xù)纖維織物上，加熱熔融后形成均一的復(fù)合材料，如專利US20050215148，介紹了一種可以讓樹脂粉末均勻的分布在纖維上的設(shè)備，這個(gè)設(shè)備要求粒子的直徑范圍在l-2000um，在后續(xù)壓力作用下可得到完全無(wú)氣泡的浸潰良好的預(yù)浸帶。該種方法主要是塑料粉末與連續(xù)纖維混合過(guò)程中所采用的流化床設(shè)備成本較高。
[0004]圣戈班Twintex纖維采用聚丙烯纖維與玻璃纖維混紡，然后將混紡紗加熱熔融，使玻璃纖維浸潰聚丙烯樹脂，這樣得到的纖維與樹脂浸潰良好，纖維含量可到60%甚至以上，但是這種工藝要求將樹脂首先熔融紡成纖維，兩者纖維紗的混合也會(huì)使成本增加，工藝放縮，原料的投入增加。
[0005]國(guó)外對(duì)于這種纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料研究和應(yīng)用都有很多，如專利US4098943和US4469543，介紹連續(xù)纖維織物與擠出的熱塑性薄膜或者熱塑性粉料復(fù)合，再加熱熔融浸潰形成復(fù)合片材，一層纖維織物與兩層熱塑性樹脂薄膜或者兩層纖維織物與三層熱塑性樹脂薄膜間隔鋪排，加熱熔融讓熱塑性樹脂浸潰入玻璃纖維中。該工藝比較簡(jiǎn)單，主要纖維與樹脂的浸潰效果不理想。

【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以纖維織物為增強(qiáng)材料，熱塑性樹脂為增強(qiáng)基體，制備一種連續(xù)的纖維熱塑性樹脂復(fù)合預(yù)浸帶材，該設(shè)備工藝簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便，設(shè)備可實(shí)現(xiàn)高效連續(xù)化生產(chǎn)，且生產(chǎn)過(guò)程中沒有任何的環(huán)境污染，得到的預(yù)浸片材浸潰良好，孔隙率低，厚度可調(diào)等優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn):
[0007]連續(xù)纖維織物增強(qiáng)熱塑性樹脂復(fù)合材料，該復(fù)合材料由連續(xù)纖維經(jīng)過(guò)熱塑性樹脂熔融浸潰后冷卻成型得到，其中，連續(xù)纖維增強(qiáng)織物含量為40wt% -65wt%，厚度在
0.20mm_0.35mm。
[0008]所述的連續(xù)纖維為無(wú)機(jī)纖維、有機(jī)纖維或金屬纖維，單向紗或者編織布，網(wǎng)格布、斜紋布或纖維氈。
[0009]所述的無(wú)機(jī)纖維包括玻璃纖維、碳纖維、硼纖維、天然纖維或玄武巖纖維，其中天然纖維選自苧麻纖維、大麻纖維、劍麻纖維、黃麻纖維、亞麻纖維中的一種或幾種；所述的有機(jī)纖維包括芳香族聚酰胺纖維，所述的金屬纖維包括不銹鋼纖維。
[0010]所述的熱塑性樹脂選自聚烯烴、熱塑性聚酯、聚酰胺、聚碳酸酯PC或熱塑性聚氨酯 TPU。
[0011]所述的聚烯烴包括聚丙烯、共聚聚丙烯或聚乙烯。
[0012]所述的熱塑性聚酯包括聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯PET、聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯PTT或聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯PBT ；
[0013]所述的聚酰胺包括尼龍6、尼龍66、尼龍12、尼龍1212或尼龍612。
[0014]制作連續(xù)纖維織物增強(qiáng)熱塑性聚氨酯復(fù)合材料的方法，包括以下步驟:
[0015](I)將連續(xù)纖維織物均勻鋪開并調(diào)節(jié)張力，消除纖維織物表面的靜電后對(duì)其進(jìn)行預(yù)熱；
[0016](2)將預(yù)熱后的連續(xù)纖維增強(qiáng)織物在一個(gè)帶有加熱裝置的雙帶輥壓機(jī)中利用熱塑性樹脂進(jìn)行熔融浸潰，此處不需要任何的模具，增強(qiáng)織物與加熱裝置也無(wú)任何明顯的接觸；
[0017](3)將浸潰好的連續(xù)纖維增強(qiáng)織物在冷卻單元冷卻，得到浸潰良好的預(yù)浸帶經(jīng)過(guò)卷繞成型得到連續(xù)纖維織物增強(qiáng)熱塑性樹脂復(fù)合材料。
[0018]步驟(I)具體包括以下步驟:
[0019]a、連續(xù)纖維織物均勻平整鋪開
[0020]連續(xù)纖維織物從放卷裝置或平行排布的紗架上鋪開，其中，連續(xù)纖維絲束鋪開時(shí)在水平轉(zhuǎn)動(dòng)的錠子上設(shè)置保證連續(xù)纖維在展開時(shí)張力均勻性的阻尼裝置，纖維織物或者纖維氈直接從放卷輥上引出，手工調(diào)節(jié)其均勻性和平整性；
[0021]b、調(diào)節(jié)連續(xù)纖維織物的張力
[0022]設(shè)置一組張力輥保證引出的連續(xù)纖維織物均勻平整的排列并前進(jìn)；
[0023]c、消除纖維織物表面的靜電
[0024]通過(guò)靜電消除裝置對(duì)連續(xù)纖維織物進(jìn)行靜電消除；
[0025]d、連續(xù)纖維織物預(yù)加熱
[0026]采用紅外加熱方式或電加熱方式對(duì)連續(xù)纖維織物進(jìn)行預(yù)加熱處理，加熱溫度高于熱塑性樹脂的熔融溫度，優(yōu)選210-290°C。
[0027]步驟⑵具體包括以下步驟:
[0028]預(yù)熱好的連續(xù)增強(qiáng)纖維織物進(jìn)入浸潰裝置，該浸潰裝置包括擠出機(jī)和雙帶輥壓機(jī)，擠出機(jī)提供熱塑性樹脂，雙帶輥壓機(jī)主要由鋼帶、熱烘箱、用于調(diào)節(jié)鋼帶張力的輥筒及一組壓力輥組成，所述的雙帶輥壓機(jī)、鋼帶用于輸送預(yù)浸帶材，所述的熱烘箱采用紅外加熱方式或電加熱方式，加熱溫度范圍為200°C -280°C，使熱塑性樹脂始終保持熔融與纖維織物浸潰，輥筒控制鋼帶的張力使鋼帶與帶有熱塑性樹脂基體的纖維織物接觸的面始終處于平整的狀態(tài)，上下各設(shè)置4個(gè)壓力輥，施加壓力使樹脂與纖維充分浸潰，并控制預(yù)浸帶材的厚度，輥筒靜止不轉(zhuǎn)動(dòng)使熱塑性樹脂浸潰入纖維織物中，避免壓輥沾上熱塑性樹脂。
[0029]步驟(3)具體包括以下步驟:
[0030]a、復(fù)合材料的冷卻定型
[0031]浸潰完全得到的復(fù)合織物完成熟化過(guò)程后進(jìn)入冷卻裝置，使結(jié)晶聚合物結(jié)晶或非晶聚合物冷卻至玻璃化轉(zhuǎn)變溫度以下，所述的冷卻裝置主要由一組分別通有冷卻水及冷空氣的冷卻壓輥組成，兩冷卻壓輥之間的距離與鋼帶之間的距離相等；
[0032]b、復(fù)合預(yù)浸帶的卷繞成型
[0033]冷卻定型后的纖維織物增強(qiáng)熱塑性復(fù)合預(yù)浸帶材纏繞至收卷輥上，完成復(fù)合材料的收卷工作，即得到連續(xù)纖維織物增強(qiáng)熱塑性聚氨酯復(fù)合材料。
[0034]本發(fā)明的核心是采用一個(gè)雙帶輥壓機(jī)對(duì)纖維和樹脂進(jìn)行浸潰，彌補(bǔ)了熱塑性材料熔體粘性大，熔體流動(dòng)性差的缺點(diǎn)，且不同于拉擠工藝，無(wú)需使用任何模具便可制備高玻纖含量的增強(qiáng)材料。
[0035]本發(fā)明所使用的設(shè)備依次包括紗架或放卷裝置(用于增強(qiáng)纖維織物的加料)，包含幾個(gè)放卷纖維輥或放卷輥，主要是提供增強(qiáng)纖維織物，接著增強(qiáng)纖維織物進(jìn)入一組張力輥，通過(guò)靜電消除裝置，用于增強(qiáng)纖維織物的預(yù)加熱器對(duì)纖維織物預(yù)熱。
[0036]然后進(jìn)入浸潰裝置，浸潰裝置包括擠出機(jī)和雙帶輥壓機(jī)。擠出機(jī)提供熱塑性樹脂，雙帶輥壓機(jī)主要由鋼帶，熱烘箱，用于調(diào)節(jié)鋼帶張力的輥筒以及一組壓力輥組成。鋼帶主要是起到一個(gè)輸送預(yù)浸帶材的作用；熱烘箱為保證熱塑性樹脂的一個(gè)熔體流動(dòng)狀態(tài)，使其更好的與纖維織物浸潰；滾筒控制鋼帶的張力，使鋼帶與帶有熱塑性樹脂基體的纖維織物接觸的面始終處于平整的狀態(tài)；壓力輥有上下各4個(gè)壓力輥組成，主要是施加一定的壓力是樹脂與纖維充分浸潰，并控制預(yù)浸帶材的厚度。
[0037]完成浸潰好的的復(fù)合預(yù)浸帶材進(jìn)入冷卻裝置，使其結(jié)晶或冷卻至玻璃化轉(zhuǎn)變溫度以下。冷卻完全后，將成型好的連續(xù)纖維織物增強(qiáng)熱塑性樹脂復(fù)合預(yù)浸帶材纏繞至收卷輥上，完成復(fù)合預(yù)浸帶材的收卷工作。
[0038]壓力輥來(lái)控制上下兩個(gè)面的鋼帶的距離，根據(jù)預(yù)浸帶材的厚度需求可調(diào)節(jié)它們之間的距離，且在一定程度也可控制預(yù)浸纖維復(fù)合織物的實(shí)際厚度。
[0039]滾筒是靜止不轉(zhuǎn)動(dòng)的，其目的是為了使熱塑性樹脂浸潰入纖維織物中，為了避免壓輥沾上熱塑性樹脂。
[0040]加熱烘箱采用紅外加熱方式或電加熱方式，所加熱溫度范圍為200°C _280°C，設(shè)置加熱烘箱目的是為了是使熱塑性樹脂始終保持熔融的最佳狀態(tài)，便于與纖維織物浸潰。
[0041]復(fù)合預(yù)浸帶材至少被冷卻至熱塑性樹脂凝固溫度的溫度。
[0042]冷卻裝置主要由兩組冷卻壓輥分別通有循環(huán)冷卻水或冷卻水或直接冷空氣冷卻，實(shí)現(xiàn)熱塑性樹脂的冷卻定型，保證纖維增強(qiáng)熱塑性樹脂復(fù)合帶材表面平整光潔；冷卻壓輥之間的距離與上述步驟中上下鋼帶之間的距離相等。[0043]收卷輥的速度可以控制整個(gè)纖維織物在生產(chǎn)過(guò)程中的速度，也可適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)纖維織物所受張力大小。
[0044]復(fù)合預(yù)浸帶材纖維含量一般在40wt% -65wt%,厚度在0.20mm-0.35mm,熱塑性復(fù)合帶材可再熱成型工藝中可單獨(dú)的再被加工成最終的形式。
[0045]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明解決了現(xiàn)有的熱塑性樹脂與纖維增強(qiáng)過(guò)程中樹脂粘度過(guò)高而引起的一些問(wèn)題，比如設(shè)備工藝復(fù)雜，設(shè)備成本過(guò)高，工藝操作過(guò)程不環(huán)保，浸潰不好易導(dǎo)致干紗等問(wèn)題。本發(fā)明采用的設(shè)備和方法工藝簡(jiǎn)單，操作方便，制備的復(fù)合帶材浸潰良好，操作過(guò)程環(huán)?？煽俊?br> 【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0046]圖1為本發(fā)明使用設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0047]圖中，1-紗架或放卷輥、2-連續(xù)纖維織物、3-張力輥、4-靜電消除裝置、5-用于增強(qiáng)纖維織物的預(yù)加熱器、6-螺桿擠出機(jī)、7-熱塑性樹脂、8-帶有熱塑性樹脂基體的纖維織物、9-雙帶輥壓機(jī)、10-鋼帶、11-加熱烘箱、12-用于調(diào)節(jié)鋼帶張力的輥筒、13-壓力輥、14-纖維增強(qiáng)熱塑性樹脂預(yù)浸帶材、15a為冷卻壓輥、15b為冷卻壓輥、16-收卷輥。
【具體實(shí)施方式】
[0048]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0049]連續(xù)纖維織物增強(qiáng)熱塑性聚氨酯復(fù)合預(yù)浸片材的制備設(shè)備如圖1所示，主要包括:連續(xù)纖維織物紗架或放卷裝置1，連續(xù)纖維織物2進(jìn)入一組張力輥3，通過(guò)靜電消除裝置4，用于增強(qiáng)纖維織物的預(yù)加熱器6對(duì)纖維織物進(jìn)行預(yù)熱，然后進(jìn)入浸潰裝置，整個(gè)裝置的主要部分為浸潰裝置，包括擠出機(jī)6和雙帶輥壓機(jī)9。擠出機(jī)6提供熱塑性樹脂7，雙帶輥壓機(jī)9主要由鋼帶10，熱烘箱11，用于調(diào)節(jié)鋼帶張力的輥筒12，壓力輥13組成。鋼帶10主要是起到一個(gè)輸送預(yù)浸帶材的作用；熱烘箱11為保證熱塑性樹脂的一個(gè)熔體流動(dòng)狀態(tài)，使其更好的與纖維織物浸潰；用于調(diào)節(jié)鋼帶張力的輥筒12控制鋼帶10的張力，使鋼帶10與帶有熱塑性樹脂基體的纖維織物8接觸的面始終處于平整的狀態(tài)；壓力輥13有上下各4個(gè)壓力輥組成，主要是施加一定的壓力是樹脂與纖維充分浸潰，并控制預(yù)浸帶材的厚度。浸潰好的復(fù)合預(yù)浸帶材隨后進(jìn)入冷卻單元，最后纖維織物增強(qiáng)熱塑性樹脂復(fù)合預(yù)浸片材14纏繞至收卷輥16上，完成復(fù)合材料的收卷工作。
[0050]一般利用本發(fā)明所說(shuō)的設(shè)備制備連續(xù)纖維織物增強(qiáng)熱塑性聚氨酯復(fù)合材料預(yù)浸帶的方法，主要包括以下幾個(gè)步驟:
[0051](I)將連續(xù)纖維織物均勻平整的鋪開
[0052]連續(xù)纖維織物2從放卷裝置或平行排布的紗架上，如果是連續(xù)纖維絲束的話，可在水平轉(zhuǎn)動(dòng)的錠子上設(shè)置阻尼裝置以保證連續(xù)纖維在展開時(shí)張力的均勻性，保證連續(xù)纖維展開時(shí)的穩(wěn)定性和平行排列；如果是纖維織物或者纖維氈，那就直接從放卷輥上引出，手工調(diào)節(jié)其均勻性和平整性即可。
[0053](2)調(diào)節(jié)連續(xù)纖維織物的張力
[0054]為保證引出的連續(xù)纖維織物2均勻平整的排列并前進(jìn)，此處設(shè)置一組張力輥3，則此處的張力輥不僅可以再生產(chǎn)進(jìn)行過(guò)程中提高他們的張力，而且還可以讓其均勻平行排列，減少纖維絲束之間水平間隙(連續(xù)纖維絲束)和使纖維織物表面更加光滑平整，有利于避免浸潰過(guò)程中起毛的現(xiàn)象，且避免纖維織物產(chǎn)生扭曲和變形。
[0055](3)消除纖維織物表面的靜電:
[0056]纖維織物經(jīng)過(guò)一組張力調(diào)節(jié)輥之后不可避免的會(huì)因?yàn)槟Σ炼痨o電，會(huì)使纖維織物表面起毛，特別是連續(xù)纖維束，影響制品的生產(chǎn)，因此在纖維織物進(jìn)入加熱裝置之前事先對(duì)其進(jìn)行消除靜電處理，通過(guò)靜電消除裝置4來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0057](4)連續(xù)纖維織物預(yù)加熱
[0058]此處將連續(xù)纖維織物進(jìn)行加熱，保證纖維進(jìn)入熱的樹種當(dāng)中不至于使其表層樹脂因?yàn)橛龅嚼涞睦w維織物而導(dǎo)致結(jié)晶，且可提高生產(chǎn)效率。預(yù)加熱器5采用紅外加熱方式或電加熱方式，所加熱的溫度高于熱塑性樹脂的熔融溫度，優(yōu)選210-290°C。
[0059](5)纖維織物與熱塑性樹脂的浸潰
[0060]浸潰裝置是整個(gè)實(shí)驗(yàn)的核心部分，預(yù)熱好的連續(xù)增強(qiáng)纖維織物4進(jìn)入浸潰裝置，浸潰裝置包括擠出機(jī)6和雙帶輥壓機(jī)9。擠出機(jī)6提供熱塑性樹脂7，雙帶輥壓機(jī)主要由鋼帶10，熱烘箱11，用于調(diào)節(jié)鋼帶張力的輥筒12，一組壓力輥13組成。雙帶輥壓機(jī)9，鋼帶10主要是起到一個(gè)輸送預(yù)浸帶材的作用；熱烘箱11為保證熱塑性樹脂的一個(gè)熔體流動(dòng)狀態(tài)，使其更好的與纖維織物浸潰；輥筒12控制鋼帶10的張力，使鋼帶10與帶有熱塑性樹脂基體的纖維織物8接觸的面始終處于平整的狀態(tài)；壓力輥13有上下各4個(gè)壓力輥組成，主要是施加一定的壓力是樹脂與纖維充分浸潰，并控制預(yù)浸帶材的厚度。輥筒12是靜止不轉(zhuǎn)動(dòng)的，其目的是為了使熱塑性聚氨酯浸潰入纖維織物中，為了避免壓輥沾上熱塑性樹脂。加熱烘箱11采用紅外加熱方式或電加熱方式，加熱溫度范圍為200°C _280°C，設(shè)置加熱烘箱11目的是為了是使熱塑性樹脂始終保持熔融的最佳狀態(tài)，便于與纖維織物浸潰。
[0061](6)復(fù)合材料的冷卻、定型
[0062]浸潰完全的復(fù)合織物完成熟化過(guò)程后進(jìn)入冷卻裝置，使結(jié)晶聚合物結(jié)晶或非晶聚合物冷卻至玻璃化轉(zhuǎn)變溫度以下。冷卻裝置主要由一組冷卻壓輥15a、冷卻壓輥15b組成。冷卻壓輥15b中通有冷卻水，冷卻壓輥15a采用冷空氣冷卻，實(shí)現(xiàn)熱塑性樹脂的冷卻定型，保證纖維增強(qiáng)熱塑性樹脂復(fù)合帶材表面平整光潔；冷卻壓輥15a與冷卻壓輥15b之間的距離與上述步驟(4)中上下鋼帶13之間的距離相等，有所需的復(fù)合預(yù)浸帶材14決定，并控制復(fù)合預(yù)計(jì)帶材14的最終厚度。
[0063](7)復(fù)合預(yù)浸帶的卷繞成型
[0064]經(jīng)過(guò)該組輥后復(fù)合織物至少被冷卻至熱塑性樹脂凝固溫度的溫度。冷卻定型后的纖維織物增強(qiáng)熱塑性樹脂復(fù)合預(yù)浸帶材14纏繞至收卷輥16上，完成復(fù)合材料的收卷工作。收卷輥的速度可以控制整個(gè)纖維織物在生產(chǎn)過(guò)程中的速度，也可適當(dāng)?shù)淖鳛檎{(diào)節(jié)纖維織物所受張力大小。得到的制品纖維織物增強(qiáng)熱塑性樹脂復(fù)合預(yù)浸片材23纖維含量一般在40wt% -65wt%,厚度在0.20mm-0.35mm,熱塑性樹脂復(fù)合片材可再熱成型工藝中可單獨(dú)的再被加工成最終的形式。
[0065]實(shí)施例1
[0066]將連續(xù)玻璃纖維卷(PPG公司45882400tex)安裝在紗架I上，將連續(xù)纖維紗平行均勻的引出并經(jīng)過(guò)張力輥3以保證纖維的初步分散，玻璃纖維形成平行均勻排布的單向纖維紗，通過(guò)靜電消除裝置4消除玻纖的靜電，接著連續(xù)纖維進(jìn)入預(yù)加熱烘箱5，此處烘箱設(shè)定的溫度為240°C。
[0067]在浸潰裝置處，螺桿擠出機(jī)擠出聚丙烯樹脂(燕山石化的7726)，具有較低的粘度，澆注到玻璃纖維單向紗2上經(jīng)過(guò)雙帶輥壓機(jī)9，輥壓機(jī)與樹脂接觸的上下兩個(gè)鋼帶10面面之間的距離為0.25mm。加熱烘箱的溫度為230°C，浸潰完全之后進(jìn)入冷卻定型裝置，冷卻輥之間的間隙為0.25mm，得到的連續(xù)玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合預(yù)浸帶的厚度為0.25mm，浸潰良好，表面光滑平整，纖維含量60 %。強(qiáng)度及測(cè)試方法見表一。
[0068]實(shí)施例2
[0069]將連續(xù)碳纖維卷(東麗T70024K)安裝在紗架I上，將連續(xù)碳纖維紗平行均勻的引出并經(jīng)過(guò)張力輥3以保證纖維的初步分散，玻璃纖維形成平行均勻排布的單向纖維紗，通過(guò)靜電消除裝置4消除玻纖的靜電，接著連續(xù)纖維進(jìn)入預(yù)加熱烘箱5，此處烘箱設(shè)定的溫度為 230 0C ο
[0070]在浸潰裝置處，螺桿擠出機(jī)擠出熱塑性聚氨酯樹脂(Desmpaopan 372X)，擠出澆注到碳纖維單向紗2上經(jīng)過(guò)雙帶輥壓機(jī)9，輥壓機(jī)與樹脂接觸的上下兩個(gè)鋼帶10面面之間的距離為0.30mm。加熱烘箱的溫度為220°C，浸潰完全之后進(jìn)入冷卻定型裝置，冷卻輥之間的間隙為0.30mm，得到的連續(xù)碳纖維增強(qiáng)熱塑性聚氨酯復(fù)合預(yù)浸帶的厚度為0.30mm，浸潰良好，表面光滑平整，纖維含量50%。強(qiáng)度及測(cè)試方法見表一。
[0071]實(shí)施例3
[0072]將連續(xù)天然纖維氈(天然纖維由南京新禾有限公司提供的苧麻纖維)安裝在放卷輥I上，小心將連續(xù)天然纖維氈引出并經(jīng)過(guò)張力輥3以保證纖維表面的平整，通過(guò)靜電消除裝置4消除玻纖的靜電，接著連續(xù)纖維進(jìn)入預(yù)加熱烘箱，此處烘箱設(shè)定的溫度為210°C。
[0073]在浸潰裝置處，螺桿擠出機(jī)擠出超高分子量聚乙烯樹脂，具有較低的粘度，澆注到連續(xù)天然纖維氈2上經(jīng)過(guò)雙帶輥壓機(jī)9，輥壓機(jī)與樹脂接觸的上下兩個(gè)鋼帶10面面之間的距離為0.20_。加熱烘箱的溫度為200°C，浸潰完全之后進(jìn)入冷卻定型裝置，冷卻輥之間的間隙為0.20mm，得到的連續(xù)天然纖維氈增強(qiáng)超高分子量聚乙烯復(fù)合預(yù)浸帶的厚度為
0.20mm,浸潰良好,表面光滑平整,纖維含量65%。強(qiáng)度及測(cè)試方法見表一。
[0074]實(shí)施例4
[0075]將連續(xù)玻璃纖維布(海寧杰特玻纖布業(yè)有限公司)安裝在放卷輥I上，小心將連續(xù)玻纖布引出并經(jīng)過(guò)張力輥3以保證纖維表面的平整，通過(guò)靜電消除裝置4消除玻纖的靜電，接著連續(xù)纖維進(jìn)入預(yù)加熱烘箱，此處烘箱設(shè)定的溫度為290°C。
[0076]在浸潰裝置處，螺桿擠出機(jī)擠出聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯樹脂PET，澆注到連續(xù)玻璃纖維布2上經(jīng)過(guò)雙帶輥壓機(jī)9，輥壓機(jī)與樹脂接觸的上下兩個(gè)鋼帶10面面之間的距離為
0.35_。加熱烘箱的溫度為280°C，浸潰完全之后進(jìn)入冷卻定型裝置，冷卻輥之間的間隙為
0.35mm，得到的連續(xù)玻璃纖維布增強(qiáng)PET復(fù)合預(yù)浸帶的厚度為0.35mm，浸潰良好，表面光滑平整，纖維含量40%。強(qiáng)度及測(cè)試方法見表一。
[0077]實(shí)施例5
[0078]連續(xù)不銹鋼纖維增強(qiáng)熱尼龍6預(yù)浸帶
[0079]將連續(xù)不銹鋼纖維卷安裝在紗架I上，小心將連續(xù)不銹鋼纖維引出并經(jīng)過(guò)張力輥3以保證纖維表面的平整，通過(guò)靜電消除裝置4消除玻纖的靜電，接著連續(xù)纖維進(jìn)入預(yù)加熱烘箱，此處烘箱設(shè)定的溫度為270°C。[0080]在浸潰裝置處,螺桿擠出機(jī)擠出尼龍6樹脂,澆注到連續(xù)不銹鋼纖維紗2上經(jīng)過(guò)雙帶輥壓機(jī)9,輥壓機(jī)與樹脂接觸的上下兩個(gè)鋼帶10面面之間的距離為0.32mm。加熱烘箱的溫度為260°C，浸漬完全之后進(jìn)入冷卻定型裝置，冷卻輥之間的間隙為0.32mm，得到的連續(xù)不銹鋼纖維增強(qiáng)尼龍6復(fù)合預(yù)浸帶的厚度為0.32mm,浸漬良好，表面光滑平整，纖維含量45%。強(qiáng)度及測(cè)試方法見表一。
[0081]實(shí)施例6
[0082]連續(xù)凱芙拉纖維(芳綸)增強(qiáng)熱聚碳酸酯PC預(yù)浸帶
[0083]將連續(xù)凱芙拉纖維卷安裝在紗架I上，小心將連續(xù)凱芙拉纖維引出并經(jīng)過(guò)張力輥3以保證纖維表面的平整，通過(guò)靜電消除裝置4消除玻纖的靜電，接著連續(xù)纖維進(jìn)入預(yù)加熱烘箱，此處烘箱設(shè)定的溫度為270°C。
[0084]在浸潰裝置處，螺桿擠出機(jī)擠出聚碳酸酯PC樹脂，澆注到凱芙拉單向紗2上經(jīng)過(guò)雙帶輥壓機(jī)9，輥壓機(jī)與樹脂接觸的上下兩個(gè)鋼帶10面面之間的距離為0.22mm。加熱烘箱的溫度為260°C，浸漬完全之后進(jìn)入冷卻定型裝置，冷卻輥之間的間隙為0.22mm，得到的連續(xù)凱芙拉增強(qiáng)PC復(fù)合預(yù)浸帶的厚度為0.22mm,浸漬良好，表面光滑平整，纖維含量50 %。強(qiáng)度及測(cè)試方法見表一。
[0085]表一不同纖維和樹脂的實(shí)施效果例
[0086]
[0087]
【權(quán)利要求】
1.連續(xù)纖維織物增強(qiáng)熱塑性樹脂復(fù)合材料，其特征在于，該復(fù)合材料為經(jīng)過(guò)熱塑性樹脂熔融浸潰后冷卻成型得到的連續(xù)纖維增強(qiáng)織物復(fù)合材料，厚度在0.20mm-0.35mm，其中，連續(xù)纖維增強(qiáng)織物含量為40wt% -65wt%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)纖維織物增強(qiáng)熱塑性樹脂復(fù)合材料，其特征在于，所述的連續(xù)纖維為無(wú)機(jī)纖維、有機(jī)纖維或金屬纖維，單向紗或者編織布，網(wǎng)格布、斜紋布或纖維氈。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的連續(xù)纖維織物增強(qiáng)熱塑性樹脂復(fù)合材料，其特征在于，所述的無(wú)機(jī)纖維包括玻璃纖維、碳纖維、硼纖維、天然纖維或玄武巖纖維，其中天然纖維選自苧麻纖維、大麻纖維、劍麻纖維、黃麻纖維或亞麻纖維中的一種或幾種；所述的有機(jī)纖維包括芳香族聚酰胺纖維，所述的金屬纖維包括不銹鋼纖維。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)纖維織物增強(qiáng)熱塑性樹脂復(fù)合材料，其特征在于，所述的熱塑性樹脂選自聚烯烴、熱塑性聚酯、聚酰胺、聚碳酸酯PC或熱塑性聚氨酯TPU。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的連續(xù)纖維織物增強(qiáng)熱塑性樹脂復(fù)合材料，其特征在于，所述的聚烯烴包括聚丙烯、共聚聚丙烯或聚乙烯；所述的熱塑性聚酯包括聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯PET、聚對(duì)苯二甲酸丙二酵酯PTT或聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯PBT ;所述的聚酰胺包括尼龍6、尼龍66、尼龍12、尼龍1212或尼龍612。
6.制作如權(quán)利要求1所述連續(xù)纖維織物增強(qiáng)熱塑性樹脂復(fù)合材料的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟: (1)將連續(xù)纖維織物均勻鋪開并調(diào)節(jié)張力，消除纖維織物表面的靜電后對(duì)其進(jìn)行預(yù)執(zhí).(2)將預(yù)熱后的連續(xù)纖維增強(qiáng)織物在一個(gè)帶有加熱裝置的雙帶輥壓機(jī)中利用熱塑性樹脂進(jìn)行熔融浸潰，此處不需要任何的模具，增強(qiáng)織物與加熱裝置也無(wú)任何明顯的接觸； (3)將浸潰好的連續(xù)纖維增強(qiáng)織物在冷卻單元冷卻，得到浸潰良好的預(yù)浸帶，經(jīng)過(guò)卷繞成型得到連續(xù)纖維織物增強(qiáng)熱塑性樹脂復(fù)合材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的連續(xù)纖維織物增強(qiáng)熱塑性樹脂復(fù)合材料的制作方法，其特征在于，步驟(1)具體包括以下步驟: a、連續(xù)纖維織物均勻平整鋪開 連續(xù)纖維織物從放卷裝置或平行排布的紗架上鋪開，其中，連續(xù)纖維絲束鋪開時(shí)在水平轉(zhuǎn)動(dòng)的錠子上設(shè)置保證連續(xù)纖維在展開時(shí)張力均勻性的阻尼裝置，纖維織物或者纖維氈直接從放卷輥上引出，手工調(diào)節(jié)其均勻性和平整性； b、調(diào)節(jié)連續(xù)纖維織物的張力 設(shè)置一組張力輥保證引出的連續(xù)纖維織物均勻平整的排列并前進(jìn)； c、消除纖維織物表面的靜電 通過(guò)靜電消除裝置對(duì)連續(xù)纖維織物進(jìn)行靜電消除； d、連續(xù)纖維織物預(yù)加熱 采用紅外加熱方式或電加熱方式對(duì)連續(xù)纖維織物進(jìn)行預(yù)加熱處理，加熱溫度高于熱塑性樹脂的熔融溫度，優(yōu)選210-290°C。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的連續(xù)纖維織物增強(qiáng)熱塑性樹脂復(fù)合材料的制作方法，其特征在于，步驟(2)具體包括以下步驟:預(yù)熱好的連續(xù)增強(qiáng)纖維織物進(jìn)入浸潰裝置，該浸潰裝置包括擠出機(jī)和雙帶輥壓機(jī)，擠出機(jī)提供熱塑性樹脂，雙帶輥壓機(jī)主要由鋼帶、熱烘箱、用于調(diào)節(jié)鋼帶張力的輥筒及一組壓力輥組成，所述的雙帶輥壓機(jī)輸送預(yù)浸帶材，所述的熱烘箱采用紅外加熱方式或電加熱方式，加熱溫度范圍為200°C _280°C，使熱塑性樹脂始終保持熔融狀態(tài)與纖維織物浸潰，輥筒控制鋼帶的張力使鋼帶與帶有熱塑性樹脂基體的纖維織物接觸的面始終處于平整的狀態(tài)，壓力輥有上下各設(shè)置4個(gè)，施加壓力使樹脂與纖維充分浸潰，并控制預(yù)浸帶材的厚度，輥筒靜止不轉(zhuǎn)動(dòng)使熱塑性樹脂浸潰入纖維織物中，避免壓輥沾上熱塑性樹脂。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的連續(xù)纖維織物增強(qiáng)熱塑性樹脂復(fù)合材料的制作方法，其特征在于，步驟(3)具體包括以下步驟: a、復(fù)合材料的冷卻定型 浸潰完全得到的復(fù)合織物完成熟化過(guò)程后進(jìn)入冷卻裝置，使結(jié)晶聚合物結(jié)晶或非晶聚合物冷卻至玻璃化轉(zhuǎn)變溫度以下，所述的冷卻裝置主要由一組分別通有冷卻水及冷空氣的冷卻壓輥組成，兩冷卻壓輥之間的距離與鋼帶之間的距離相等； b、復(fù)合預(yù)浸帶的卷繞成型 冷卻定型后的纖維織物增強(qiáng)熱塑性復(fù)合預(yù)浸帶材纏繞至收卷輥上，完成復(fù)合材料的收卷工作，即得到連續(xù)纖維織物`增強(qiáng)熱塑性樹脂復(fù)合材料。
【文檔編號(hào)】B29C70/16GK103660308SQ201210315906
【公開日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2012年8月30日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月30日
【發(fā)明者】鄧麗莉 申請(qǐng)人:上海杰事杰新材料(集團(tuán))股份有限公司