[发明专利]一种降低纤维断裂率的熔融浸渍装置

说明书

本发明公开了降低纤维断裂率的熔融浸渍装置，包括下模板、上模板和流道高度自动调节装置；所述下模板和上模板围合成的空间构成弯曲流道熔腔；所述流道高度自动调节装置用于调节所述弯曲流道熔腔的高度，以适应不同的纤维运动速度和熔体流动速度，消除所述弯曲流道熔腔内的剪切场。本发明能根据产量、料条牵引速度和弯曲流道熔腔的宽度等参数自动调整弯曲流道熔腔的高度，在保证不溢料的情况下可有效降低纤维在浸渍装置中的断裂率，大大提高预浸料的生产率及生产质量；可根据不同的生产要求快速准确地调节出合理的弯曲流道熔腔的高度，避免装置的反复调换，提高生产效率。

技术领域

本发明涉及一种降低纤维断裂率的熔融浸渍装置。

背景技术

在长纤维及连续纤维增强树脂基复合材料熔融浸渍技术中，为了实现良好的纤维分散和浸渍，浸渍模腔内采用类似正弦曲线的弯曲浸渍流道、波浪型的浸渍流道、改进的弯曲流道浸渍模头等。所用的浸渍装置中都具有一定的储料室，并由挤出机来持续供应补充树脂熔体。牵引纤维经过浸渍装置时，纤维四周全部为聚合物熔体所包围。在实际的生产中，由于纤维的牵引速度较快，纤维的运动速度和熔体的流动速度存在一定速度差。接触纤维的熔体部分的速度最大，远离纤维的熔体部分的速度最小，熔体内部存在较高的速度梯度，从而形成剪切场,如图1所示，这种剪切场产生的黏性作用会造成纤维束从外到内、从局部小范围到大面积的断裂过程，致使生产出现不稳定，特别是高速生产时，甚至会出现纤维全部断裂而停机的情况。

另外，为了减小剪切场的影响并实现纤维束更好的浸渍，有时会将挤出机转速适当提高，但过高的挤出机挤出速度会造成浸渍装置过度溢料，不仅会影响纤维束在装置入口处的展宽，也影响在装置出口处预浸料的质量。

发明内容

本发明的目的是解决目前由于弯曲流道熔腔内存在剪切场，导致纤维束极易断裂，严重影响纤维增强复合材料生产效率和制品性能的技术问题。

为实现以上发明目的，本发明提供一种降低纤维断裂率的熔融浸渍装置，包括下模板、上模板和流道高度自动调节装置；

所述下模板和上模板围合成的空间构成弯曲流道熔腔；

所述流道高度自动调节装置用于调节所述弯曲流道熔腔的高度，以适应不同的纤维运动速度和熔体流动速度，消除所述弯曲流道熔腔内的剪切场。

该流道高度自动调节装置能够控制上模板的上下位移，从而对上模板与下模板之间的间隙量ΔH进行控制，ΔH符合如下表达式：

其中，ΔH为需要调节的上模板和下模板之间的间隙量，mm；H为上模板底面初始位置高度，mm；Q为生产线总产量，kg/h；F为预浸料的纤维质量含量；ρ为熔体密度为，g/cm3；U为料条牵引速度，m/min；W为弯曲流道熔腔的宽度，mm。

优选地，所述流道高度自动调节装置包括：竖立于所述下模板的各角的多个支架；分设于所述多个支架顶部的多个电机；与各所述电机连接的多个丝杠；各所述丝杠上分别设置有滚珠滑块和电机控制器；所述电机控制器的控制信号输出端分别连接至所述电机的控制信号输入端；所述电机控制器能够控制各所述电机转动，从而驱动各所述丝杠同步旋转，进而使各所述滚珠滑块同步进行上下垂直运动来调节所述上模板的高度，使所述弯曲流道熔腔的高度发生变化。

优选地，所述支架上标有刻度，所述刻度的范围为0-50mm，所述下模板顶面位置对应零刻度标线。

优选地，所述W由下式确定：

0.9C×m≤W≤1.1C×m；

其中，C为单束纤维展开宽度，mm；m为连续挤出料条的根数。

优选地，所述弯曲流道熔腔中流道的弯曲半径为10-80mm，每段弯曲弧对应角度为30-120°，流道中设置弯曲弧3-10个。