連續(xù)長玻璃纖維增強聚酯生產(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)長玻璃纖維增強聚酯生產(chǎn)用熔融浸潤裝置及浸潤方法，包括殼體，反應槽，其前端設有反應槽玻璃纖維入口，后端設有反應槽玻璃纖維出口，反應槽內(nèi)裝有相容劑；浸潤槽，包括模腔、樹脂導入通道入口、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，同時降低了加工成本；用相容劑將玻璃纖維進行預處理，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)長玻璃纖維增強聚酯生產(chǎn)用熔融浸潤裝置及浸潤方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明屬于新材料改性加工【技術(shù)領域】，具體涉及連續(xù)長玻璃纖維增強聚酯生產(chǎn)用玻璃纖維束反應型熔融浸潤裝備及浸潤方法。用于連續(xù)長玻璃纖維增強熱塑性聚酯的生產(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，制品的強度就越低。上個世紀末期，國外改性聚酯行業(yè)開始涌現(xiàn)出連續(xù)長玻璃纖維增強熱塑性聚酯(LFT)。與傳統(tǒng)的玻璃纖維增強熱塑性聚酯相比，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能力，從而賦予制品更高的剛性、機械強度、抗沖擊強度、抗蠕變性，同時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。如用于汽車的保險杠、儀表板承重支架，蓄電池承重槽，座椅骨架，發(fā)動機罩蓋等部件。除了用于汽車領域以外還用于家電、環(huán)保機械、建筑、工程、航空、航天等眾多領域。
[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)長玻璃纖維增強熱塑性聚酯顆粒。然而該材料生產(chǎn)的關鍵技術(shù)就在于樹脂能否對玻璃纖維進行充分快速的浸潤。關鍵技術(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，因為如果磨損程度嚴重容易堵塞浸潤設備，導致生產(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，因為浸潤效果不好，制品的外觀浮纖嚴重，同時制品的強度不高；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，同時單位重量的LFT材料的加工成本越低。只有以上三個關鍵技術(shù)都能達到的浸潤裝備才算得上成功的設備。
[0005]法國阿托公司1989在中國專利CN1021643C公開的相關專利，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，在張力的作用下散開，然后被熔融樹脂充分浸潤。該專利設計的優(yōu)點是，樹脂對玻璃纖維的浸潤效果較好，但是存在著非常嚴重的缺陷，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)。同時我們也查閱和驗證了國內(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個關鍵技術(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)方案來實現(xiàn):一種連續(xù)長玻璃纖維增強聚酯生產(chǎn)用熔融浸潤裝置，該裝置為玻璃纖維束反應型熔融浸潤裝備，其特征在于，包括
[0008]殼體，
[0009]反應槽，其前端設有反應槽玻璃纖維入口，后端設有反應槽玻璃纖維出口，反應槽內(nèi)裝有相容劑，對玻璃纖維進行預處理，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]所述的反應槽與浸潤槽之間設有導向柱，從反應槽玻璃纖維出口引出的預處理后的玻璃纖維經(jīng)導向柱導向進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有至少兩個。
[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，然后引入下一個玻璃纖維分散浸潤輥輪的凹槽軌道；同一個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槽與相容劑發(fā)生接枝反應，然后經(jīng)浸潤槽的玻璃纖維入口進入到模腔中，熔融聚酯樹脂經(jīng)樹脂導入通道入口進入到模腔中，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位繞過玻璃纖維分散浸潤棍輪，同時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)長玻璃纖維增強熱塑性聚酯顆粒。
[0019]與現(xiàn)有玻璃纖維熔融浸潤設備相比，本發(fā)明有如下優(yōu)點:
[0020]I)玻璃纖維通過浸潤裝備過程中，磨損程度較小，因為如果磨損程度嚴重容易堵塞浸潤設備，導致停產(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，因為浸潤效果不好，制品的外觀浮纖嚴重，同時制品的強度不高；
[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)由于該浸潤裝備設置了一個對玻璃纖維進行預處理的設備一反應槽(該反應槽將玻璃纖維與樹脂的相容劑接枝到玻璃纖維上)，增強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非常高。本發(fā)明的特點是更低的加工成本，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)長玻璃纖維增強聚酯生產(chǎn)用玻璃纖維束反應型熔融浸潤裝備。
【具體實施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。
[0027]實施例1
[0028]一種連續(xù)長玻璃纖維增強聚酯生產(chǎn)用熔融浸潤裝置，該裝置為玻璃纖維束反應型熔融浸潤裝備，包括
[0029]殼體，是一個經(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)部空間是反應槽和浸潤槽；
[0030]反應槽I，其前端設有反應槽玻璃纖維入口 11，后端設有反應槽玻璃纖維出口 12，反應槽I內(nèi)裝有相容劑，對玻璃纖維進行預處理，將相容劑接枝到玻璃纖維上；所述的反應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有兩個。樹脂導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，然后引入下一個玻璃纖維分散浸潤輥輪的凹槽軌道；同一個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]所述的反應槽與浸潤槽之間設有導向柱2，從反應槽玻璃纖維出口 12引出的預處理后的玻璃纖維經(jīng)導向柱2導向進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槽I與相容劑發(fā)生接枝反應，然后經(jīng)浸潤槽的玻璃纖維入口進入到模腔中，熔融聚酯樹脂經(jīng)樹脂導入通道入口進入到模腔中，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位繞過玻璃纖維分散浸潤棍輪，同時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)長玻璃纖維增強熱塑性聚酯顆粒。
[0035]實施例2
[0036]所述的反應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有兩個。樹脂導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，然后引入下一個玻璃纖維分散浸潤輥輪的凹槽軌道；同一個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]其余同實施例1。
【權(quán)利要求】
1.一種連續(xù)長玻璃纖維增強聚酯生產(chǎn)用熔融浸潤裝置，該裝置為玻璃纖維束反應型熔融浸潤裝備，其特征在于，包括 殼體， 反應槽，其前端設有反應槽玻璃纖維入口，后端設有反應槽玻璃纖維出口，反應槽內(nèi)裝有相容劑，對玻璃纖維進行預處理，將相容劑接枝到玻璃纖維上； 浸潤槽，包括模腔、樹脂導入通道入口、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)長玻璃纖維增強聚酯生產(chǎn)用熔融浸潤裝置，其特征在于，所述的反應槽與浸潤槽之間設有導向柱，從反應槽玻璃纖維出口引出的預處理后的玻璃纖維經(jīng)導向柱導向進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有至少兩個。
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)長玻璃纖維增強聚酯生產(chǎn)用熔融浸潤裝置，其特征在于，所述的反應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)長玻璃纖維增強聚酯生產(chǎn)用熔融浸潤裝置，其特征在于，所述的樹脂導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，然后引入下一個玻璃纖維分散浸潤棍輪的凹槽軌道；同一個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槽與相容劑發(fā)生接枝反應，然后經(jīng)浸潤槽的玻璃纖維入口進入到模腔中，熔融聚酯樹脂經(jīng)樹脂導入通道入口進入到模腔中，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位繞過玻璃纖維分散浸潤棍輪，同時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)長玻璃纖維增強熱塑性聚酯顆粒。
【文檔編號】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