專利名稱：熱塑性樹脂基連續(xù)纖維復(fù)合型材及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及熱塑性樹脂基連續(xù)纖維復(fù)合型材及其生產(chǎn)工藝。
背景技術(shù)：
由于建筑耗能基本占社會(huì)總能耗的35％～40％，而建筑外墻門窗系統(tǒng)的能耗又占建筑能耗的50％。因此，利用全新的環(huán)保節(jié)能材料提高建筑外圍結(jié)構(gòu)材料的保溫節(jié)能性能，正成為人們研究的重點(diǎn)。節(jié)能門窗的開發(fā)近年來發(fā)展迅速，其中應(yīng)用較廣的為鋁塑復(fù)合窗。
鋁塑復(fù)合窗按隔熱材料的不同可分為聚氨酯(PU)結(jié)構(gòu)、聚氯乙烯(PVC)結(jié)構(gòu)、聚酰胺(PA)結(jié)構(gòu)三種。
通常聚酰胺尼龍加上玻璃纖維為“增強(qiáng)尼龍”，其導(dǎo)熱系數(shù)為0.3ω/mk2。目前用于鋁塑復(fù)合窗隔熱條效果良好的材料是玻璃纖維增強(qiáng)尼龍66樹脂，該樹脂是采用尼龍樹脂與玻璃纖維經(jīng)擠出機(jī)擠出的工程塑料，具有高強(qiáng)度、高耐熱性、低熱脹系數(shù)和收縮率、吸水性低、尺寸穩(wěn)定性好等特性，玻璃纖維強(qiáng)化聚酰胺66隔熱條的熱膨脹系數(shù)為3×10-5/℃。
目前國(guó)內(nèi)大多采用注射方式生產(chǎn)玻璃纖維強(qiáng)化尼龍66，用于加工單個(gè)零件。而采用連續(xù)擠出生產(chǎn)的玻璃纖維強(qiáng)化尼龍66隔熱條主要依靠進(jìn)口，由于使用普通玻璃纖維強(qiáng)化尼龍66會(huì)產(chǎn)生浮纖現(xiàn)象，造成型材表面不光潔，因此國(guó)外產(chǎn)品制造中對(duì)玻璃纖維原料的要求很高，需要使用直徑小于0.01毫米的超細(xì)玻璃纖維，以避免產(chǎn)生浮纖，但使用超細(xì)玻璃纖維使得產(chǎn)品的強(qiáng)度低于普通玻璃纖維增強(qiáng)料。同時(shí)國(guó)外多采用水冷定型的生產(chǎn)工藝，工藝條件對(duì)材料潤(rùn)滑要求高，成本較高。例如西德采用直接水冷硬頂法，擠出速度極慢，只有0.1-0.2米/分鐘，而意大利采用單級(jí)水冷定型工藝，擠出速度達(dá)到1-1.5米/分鐘，但成品表面常有缺損。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種熱塑性樹脂基連續(xù)纖維復(fù)合型材，該復(fù)合型材以熱塑性樹脂和普通的玻璃纖維以及少量增韌劑混煉而成，克服了現(xiàn)有技術(shù)存在的不足。
本發(fā)明的另一目的是公開該復(fù)合型材的生產(chǎn)工藝。
本發(fā)明主要采用熱塑性樹脂、普通玻璃纖維及增韌劑按一定的配比混合，經(jīng)過造粒和真空熱定型工藝制成。
本發(fā)明提出的熱塑性樹脂基連續(xù)纖維復(fù)合型材的組成(重量％)如下熱塑性樹脂 70-75玻璃纖維24-27增韌劑 1-3上述復(fù)合型材的配方中，熱塑性樹脂可采用尼龍6粒子或尼龍66粒子或聚乙烯粒子或聚丙烯粒子等。玻璃纖維直徑為0.03～0.04毫米。增韌劑為尼龍1010或尼龍1012或三元乙丙膠或聚胺酯等熱塑性彈性體。
本發(fā)明采用真空熱定型工藝以取代目前普遍使用的水冷定型工藝，本發(fā)明的真空熱定型工藝特點(diǎn)在于擠出機(jī)采用突變螺桿，這樣可以使玻璃纖維與熱塑性樹脂充分熔合，均勻分布。出料量隨真空熱定型模具型腔橫截面大小及牽引速度而控制，擠出的熱塑性樹脂基連續(xù)纖維復(fù)合材料經(jīng)過真空熱定型模進(jìn)行熱定型加工。定型溫度通過流體自身溫度的降低以及真空熱定型模具的分級(jí)控溫來控制，以實(shí)現(xiàn)逐步降溫成型的效果。根據(jù)所需定型的具體改性材料，定型溫度應(yīng)控制在由接近其熔融溫度(即膠條進(jìn)入真空熱定型模時(shí)的起點(diǎn)溫度)逐步降至接近其凝固溫度(即膠條離開真空熱定型模時(shí)的終點(diǎn)溫度)。例如對(duì)于玻璃纖維增強(qiáng)尼龍66材料而言，其熱定型溫度應(yīng)控制為由250℃逐步降至150℃。本工藝的擠出速度達(dá)到1-3米/分鐘。真空熱定型工藝所使用的真空熱定型模為定制的模具，用熱模鋼制造，中央為一定規(guī)格的長(zhǎng)方體型腔，型腔橫截面決定了型材的橫截面大小，可采用14.8mm*4.2mm，長(zhǎng)度可根據(jù)需要定為500-1000mm，外層設(shè)計(jì)真空抽氣室，最外層設(shè)計(jì)安裝加熱溫控系統(tǒng)，該溫控系統(tǒng)可分為3-5級(jí)調(diào)節(jié)，以實(shí)現(xiàn)逐步降溫控制。模具從橫截面中間上下分開，以便操作。模具的外型尺寸可根據(jù)型腔橫截面、真空抽氣室、加熱溫控系統(tǒng)需要而確定。


圖1為本發(fā)明復(fù)合型材的造粒加工工藝流程圖。
圖2為本發(fā)明復(fù)合型材的真空熱定型加工工藝流程圖。
有益效果1、本發(fā)明復(fù)合型材由熱塑性樹脂、普通玻璃纖維及增韌劑混煉而成，不含礦纖、石粉，避免了環(huán)境污染。
2、本發(fā)明采用真空熱定型工藝，可采用普通玻璃纖維作為增強(qiáng)原料，所制造的產(chǎn)品無浮纖現(xiàn)象，表面平整光潔，且原料成本大大低于進(jìn)口同類產(chǎn)品。
3、本發(fā)明復(fù)合型材采用普通玻璃纖維作為增強(qiáng)原料，產(chǎn)品強(qiáng)度高于超細(xì)玻璃纖維增強(qiáng)尼龍66隔熱條，熱脹系數(shù)較低，擠出速度達(dá)到1-3米/分鐘，表面無缺損，有效克服了德、意等進(jìn)口隔熱條的缺陷。
具體實(shí)施例方式
一、造粒根據(jù)上述配方將熱塑性樹脂和增韌劑按比例用攪拌機(jī)充分混合，然后在雙螺桿擠出機(jī)中同直徑為0.03～0.04毫米的玻璃纖維以配方比例摻混，熔融擠出。經(jīng)水冷至常溫后，用切粒機(jī)切成2-3mm的改性粒子備用，切粒速度應(yīng)與擠出速度匹配。
二、真空熱定型改性粒子經(jīng)烘箱預(yù)熱至100℃左右后用加熱干燥料筒在100℃左右的溫度下進(jìn)行動(dòng)態(tài)干燥，經(jīng)單螺桿擠出機(jī)熔融擠出，根據(jù)產(chǎn)品橫截面大小，可選用直徑25-65mm擠出機(jī)，擠出機(jī)采用突變螺桿，擠出速度為1-3米/分鐘，擠出膠條通過500-1000mm長(zhǎng)的真空熱定型模具逐漸冷卻定型，根據(jù)所需定型的具體改性材料，定型溫度控制在由接近其熔融溫度逐步降至接近其凝固溫度。定型后的膠條再通過1.2米長(zhǎng)左右的噴淋冷卻水槽冷卻至常溫。
三、精度檢測(cè)、牽引收卷下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步闡述，但不限制本發(fā)明。下列實(shí)施例中所使用的材料與設(shè)備包括
遼陽石油化纖總公司生產(chǎn)的擠出級(jí)尼龍66粒料；上海賽璐珞廠生產(chǎn)的尼龍1010粒料；北京通州玻璃纖維廠生產(chǎn)的玻璃纖維(直徑0.03-0.04毫米)；南京智誠(chéng)橡塑機(jī)械有限公司生產(chǎn)的zc-65型雙螺桿擠出機(jī)；上海擠出機(jī)械廠生產(chǎn)的sj45-25型單螺桿擠出機(jī)(采用突變螺桿)；真空熱定型模具的型腔橫截面規(guī)格為14.8mm×4.2mm，長(zhǎng)度為600-1000mm；張家港市白熊科美機(jī)械有限公司生產(chǎn)的shr-100型攪拌機(jī)和sj-f03型切粒機(jī)；加熱干燥料筒采用昆山市新眾機(jī)械鑄造有限公司生產(chǎn)的25kg塑料干燥機(jī)。
實(shí)施例1稱取70kg尼龍66粒料和3kg尼龍1010粒料，經(jīng)攪拌機(jī)充分混合后，在雙螺桿擠出機(jī)中同27kg直徑為0.03～0.04毫米的玻璃纖摻混，熔融擠出。經(jīng)水冷至常溫后，用切粒機(jī)切成3mm的改性粒子，切粒速度應(yīng)與擠出速度匹配。用烘箱將改性粒子預(yù)熱至100℃后用加熱干燥料筒在100℃下進(jìn)行動(dòng)態(tài)干燥，經(jīng)單螺桿擠出機(jī)熔融擠出，根據(jù)產(chǎn)品截面大小，可選用直徑25-65mm擠出機(jī)，擠出機(jī)采用突變螺桿，擠出速度為1-3米/分鐘。擠出的膠條通過已預(yù)熱至250℃的600mm長(zhǎng)的真空熱定型模逐漸冷卻至150℃進(jìn)行定型。定型后的膠條再通過1.2米長(zhǎng)左右的噴淋冷卻水槽后即可收卷。
實(shí)施例2稱取75kg尼龍66粒料和3kg尼龍1010粒料，經(jīng)攪拌機(jī)充分混合后，在雙螺桿擠出機(jī)中同24kg直徑為0.03～0.04毫米的玻璃纖維摻混，熔融擠出。經(jīng)水冷至常溫后，用切粒機(jī)切成2.5mm的改性粒子，切粒速度應(yīng)與擠出速度匹配。用烘箱將改性粒子預(yù)熱至100℃后用加熱干燥料筒在100℃下進(jìn)行動(dòng)態(tài)干燥，經(jīng)單螺桿擠出機(jī)熔融擠出，根據(jù)產(chǎn)品截面大小，可選用直徑25-65mm擠出機(jī)，擠出機(jī)采用突變螺桿，擠出速度為1-3米/分鐘。擠出的膠條通過已預(yù)熱至250℃的1000mm長(zhǎng)的真空熱定型模逐漸冷卻至150℃進(jìn)行定型。定型后的膠條再通過1.2米長(zhǎng)左右的噴淋冷卻水槽后即可收卷。
權(quán)利要求
1.一種熱塑性樹脂基連續(xù)纖維復(fù)合型材，其組成(重量％)為熱塑性樹脂70-75玻璃纖維 24-27增韌劑1-3。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱塑性樹脂基連續(xù)纖維復(fù)合型材，其中熱塑性樹脂為尼龍6粒子或尼龍66粒子或聚乙烯粒子或聚丙烯粒子。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱塑性樹脂基連續(xù)纖維復(fù)合型材，其中玻璃纖維直徑為0.03～0.04毫米。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱塑性樹脂基連續(xù)纖維復(fù)合型材，其中增韌劑為尼龍1010或尼龍1012或三元乙丙膠或聚胺酯等熱塑性彈性體。
5.權(quán)利要求1所述熱塑性樹脂基連續(xù)纖維復(fù)合型材的制備方法，其步驟為包括(1)造粒將熱塑性樹脂和增韌劑按配方比例用攪拌機(jī)充分混合，然后在雙螺桿擠出機(jī)中同直徑為0.03～0.04毫米的玻璃纖維以配方比例摻混，熔融擠出。經(jīng)水冷至常溫后，切成2-3mm的改性粒子備用；(2)真空熱定型改性粒子經(jīng)烘箱預(yù)熱至100℃左右后用加熱干燥料筒在100℃左右的溫度下進(jìn)行動(dòng)態(tài)干燥，經(jīng)單螺桿擠出機(jī)熔融擠出，根據(jù)產(chǎn)品橫截面大小，可選用直徑25-65mm擠出機(jī)，擠出機(jī)采用突變螺桿，擠出速度為1～3米/分鐘，擠出的膠條通過500-1000mm長(zhǎng)的真空熱定型模具逐漸冷卻定型。根據(jù)所需定型的具體改性材料，定型溫度控制在由接近其熔融溫度逐步降至接近其凝固溫度，定型后的膠條再通過1.2米長(zhǎng)左右的噴淋冷卻水槽冷卻至常溫；(3)精度檢測(cè)、牽引收卷。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的熱塑性樹脂基連續(xù)纖維復(fù)合型材的制備方法，其特征在于采用真空熱定型工藝。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的熱塑性樹脂基連續(xù)纖維復(fù)合型材的制備方法，其特征在于擠出機(jī)采用突變螺桿。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的熱塑性樹脂基連續(xù)纖維復(fù)合型材的制備方法，其特征在于擠出膠條通過500-1000mm長(zhǎng)的真空熱定型模具，從而通過流體自身溫度的降低以及真空熱定型模具的分級(jí)控溫來控制定型溫度，以實(shí)現(xiàn)逐步降溫成型的效果。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的熱塑性樹脂基連續(xù)纖維復(fù)合型材的制備方法，其特征在于真空熱定型溫度控制在由接近所需定型的改性材料的熔融溫度逐步降至接近其凝固溫度。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的熱塑性樹脂基連續(xù)纖維復(fù)合型材的制備方法，其特征在于玻璃纖維增強(qiáng)尼龍66型材的真空熱定型溫度，應(yīng)控制為由250℃逐步降至150℃。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種熱塑性樹脂基連續(xù)纖維復(fù)合型材，其組成(以重量計(jì))為熱塑性樹脂70－75％、玻璃纖維24－27％、增韌劑1－3％。本發(fā)明還涉及該復(fù)合型材的制備方法，包括造粒和真空熱定型工藝。利用本發(fā)明工藝制造的復(fù)合型材具有成本較低、表面平整光潔等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)B29C47/00GK1569455SQ03141530
公開日2005年1月26日 申請(qǐng)日期2003年7月11日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月11日
發(fā)明者張錦福, 周章龍, 毛國(guó)強(qiáng) 申請(qǐng)人:張錦福, 周章龍, 毛國(guó)強(qiáng)