本申請(qǐng)涉及復(fù)合材料制造的，特別是一種耐候復(fù)合材料型材的共擠出設(shè)備與方法。

背景技術(shù)：

1、復(fù)合材料型材一般采用熱固性樹脂和玻璃纖維紗拉擠制成，復(fù)合材料型材以輕質(zhì)、高強(qiáng)度、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)在化工、風(fēng)電等領(lǐng)域取得廣泛應(yīng)用。熱固性樹脂主要包括聚氨酯樹脂、不飽和聚酯樹脂、乙烯基酯樹脂、環(huán)氧樹脂等。當(dāng)復(fù)合材料型材長(zhǎng)期暴露于室外，因熱固性樹脂本體不能滿足組件嚴(yán)苛的耐候性要求，則需要在復(fù)合材料型材表面涂裝一層耐候性材料。

2、針對(duì)復(fù)合材料型材的耐候性，工業(yè)界當(dāng)下廣泛使用的方法是在復(fù)合材料型材成型后，通過噴涂生產(chǎn)線工藝對(duì)復(fù)合材料型材進(jìn)行涂裝防護(hù)。例如中國(guó)發(fā)明專利公開號(hào)：cn106903910b，名稱：聚氨酯拉擠成型復(fù)合材料的涂裝方法，該發(fā)明公開的方法包括：a)通過聚氨酯拉擠成型工藝制備聚氨酯拉擠成型復(fù)合材料，所述聚氨酯拉擠成型工藝包括步驟：以聚氨酯樹脂浸潤(rùn)纖維增強(qiáng)材料，再將浸潤(rùn)的纖維增強(qiáng)材料在模具中固化成型以提供聚氨酯拉擠成型復(fù)合材料；和b)牽引所述聚氨酯拉擠成型復(fù)合材料使其離開模具，然后在聚氨酯拉擠成型復(fù)合材料上溫度為30℃～90℃的部分在線施用水性涂料。這種涂裝工藝普遍存在著能耗高、占地面積大、流程長(zhǎng)、上漆率低等缺點(diǎn)；而且當(dāng)涂料為溶劑型產(chǎn)品時(shí)，還會(huì)帶來環(huán)保問題。

3、另外，也有報(bào)道過采用拉擠后粘接覆蓋或共擠出的制造工藝。例如，例如，中國(guó)專利申請(qǐng)公開號(hào)：cn114728478a，名稱：具有耐化學(xué)性和耐候性頂層的多層拉擠結(jié)構(gòu)體，該專利申請(qǐng)公開結(jié)構(gòu)體從內(nèi)到外依次包括：a)包含纖維增強(qiáng)熱固性或熱塑性樹脂的拉擠結(jié)構(gòu)體；b)任選的一個(gè)或多個(gè)粘結(jié)層，c)一個(gè)或多個(gè)熱塑性蓋層，和d)薄的最外耐化學(xué)性層；其制造方法是a)使用拉擠成型工藝形成纖維增強(qiáng)結(jié)構(gòu)體，b)任選將一個(gè)或多個(gè)粘結(jié)層施加到所述拉擠結(jié)構(gòu)體上，c)將一個(gè)或多個(gè)蓋層粘附到所述拉擠結(jié)構(gòu)體上，d)將耐化學(xué)性層粘附到所述拉擠結(jié)構(gòu)體上；其中所述任選的(一個(gè)或多個(gè))粘結(jié)層、蓋層和耐化學(xué)性層共擠出到所述拉擠結(jié)構(gòu)體上。但上述的制造方法要么是過于復(fù)雜，要么生產(chǎn)的型材存在包括不美觀、容易起皮等各種各樣的問題，很難于工業(yè)生產(chǎn)上推廣。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問題，為此，本申請(qǐng)采用一種耐候復(fù)合材料型材的共擠出設(shè)備與方法，其可直接生產(chǎn)出表層覆pvdf膜的復(fù)合材料，設(shè)備成本可控，生產(chǎn)效率及成本極大降低，產(chǎn)品耐候性能佳。

2、一方面，本申請(qǐng)?zhí)岢隽艘环N耐候復(fù)合材料型材的共擠出設(shè)備，包括拉擠模具3，拉擠模具3內(nèi)為浸潤(rùn)槽，沿浸潤(rùn)槽方向，所述拉擠模具3至少包括三個(gè)區(qū)段，三個(gè)區(qū)段依次分別為第三區(qū)段33、第四區(qū)段34和第五區(qū)段35；第三區(qū)段33溫度控制在50℃～100℃，第四區(qū)段34溫度控制在140℃～200℃，第五區(qū)段35溫度控制在160℃～200℃；第三區(qū)段33和第四區(qū)段34之間設(shè)有與浸潤(rùn)槽連通的第二注膠口38，pvdf擠出機(jī)5與第二注膠口38連通，第二注膠口38的溫度控制在180℃～200℃。

3、特別的，所述第三區(qū)段33、第四區(qū)段34和第五區(qū)段35內(nèi)的浸潤(rùn)槽沿縱向橫截面積不變化。

4、特別的，所述所述拉擠模具3包括五個(gè)區(qū)段，依次分別為第一區(qū)段31、第二區(qū)段32、第三區(qū)段33、第四區(qū)段34和第五區(qū)段35；第一區(qū)段31為模具入口導(dǎo)紗區(qū)，此區(qū)內(nèi)浸潤(rùn)槽沿縱向橫截面積不變，不加熱；第二區(qū)段32為纖維浸潤(rùn)區(qū)，第二區(qū)段32設(shè)有原料注入口4，此區(qū)內(nèi)浸潤(rùn)槽沿縱向橫截面積有變化，原料注入口4前后有錐形浸潤(rùn)槽，不加熱。

5、特別的，所述所述拉擠模具3包括四個(gè)區(qū)段，依次分別為第二區(qū)段32、第三區(qū)段33、第四區(qū)段34和第五區(qū)段35；第二區(qū)段32內(nèi)的浸潤(rùn)槽呈喇叭狀流道且流道截面積逐漸縮小至與第三區(qū)段33內(nèi)的浸潤(rùn)槽截面積相同。

6、特別的，所述第二區(qū)段32和第三區(qū)段33之間設(shè)有隔離區(qū)段36。

7、特別的，所述pvdf擠出機(jī)5為單螺桿擠出機(jī)，包括三區(qū)加熱，擠出機(jī)第一區(qū)51的溫度控制在150℃～170℃，擠出機(jī)第二區(qū)52的溫度控制在180℃～200℃，擠出機(jī)第三區(qū)53的溫度控制在180℃～200℃。

8、特別的，所述擠出機(jī)第一區(qū)51的溫度控制在160℃，擠出機(jī)第二區(qū)52的溫度控制在190℃，擠出機(jī)第三區(qū)53的溫度控制在190℃，pvdf擠出機(jī)5注入拉擠模具3的第二注膠口38的溫度控制在190℃。

9、特別的，所述設(shè)備包括順次連接的預(yù)成型模具2與拉擠模具3，所述預(yù)成型模具2由一組開有多孔或槽的導(dǎo)紗板組成，其按照型材斷面形狀在幾塊金屬板上開孔或槽引導(dǎo)纖維增強(qiáng)材料逐步形成近似成型模腔形狀和尺寸的預(yù)成型體。

10、特別的，所述設(shè)備包括開放式的浸膠槽8，其設(shè)于拉擠模具3的上游。

11、另一方面，本申請(qǐng)還提出了一種耐候復(fù)合材料型材的共擠出方法，使用如上述的共擠出設(shè)備，纖維1浸潤(rùn)于聚氨酯的預(yù)聚體多元醇和異氰酸酯，隨后經(jīng)過第三區(qū)段33的預(yù)熱，原料反應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)槟z狀態(tài)的樹脂，同時(shí)聚偏氟乙烯pvdf經(jīng)pvdf擠出機(jī)5熔融后，pvdf熔體溫度在180℃～200℃，pvdf熔體計(jì)量后順著第二注膠口38被泵入拉擠模具3內(nèi)部的浸潤(rùn)槽成為樹脂的表層，覆蓋pvdf的樹脂經(jīng)過第四區(qū)段34的加熱，樹脂逐漸固化并且表面與pvdf充分粘結(jié)，最后進(jìn)入第五區(qū)段35在高溫狀態(tài)下釋放內(nèi)應(yīng)力進(jìn)行熱定型。

12、在符合本領(lǐng)域常識(shí)的基礎(chǔ)上，上述各優(yōu)選條件可任意組合，即得本申請(qǐng)各優(yōu)選實(shí)例。

13、上述技術(shù)方案具有如下優(yōu)點(diǎn)或有益效果：本申請(qǐng)共擠出設(shè)備的拉擠模具分段控溫，高溫粘流狀態(tài)的樹脂和pvdf熔體在接觸界面上借助高溫進(jìn)行相互擴(kuò)散和反應(yīng)，而后逐漸固化成型，這種于表層覆pvdf膜的工藝顯著提升了熱固性復(fù)合材料的耐候性能，設(shè)備成本可控，提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本。當(dāng)然，本申請(qǐng)的任一技術(shù)方案并不一定同時(shí)達(dá)到以上所述的所有優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)特征：

1.一種耐候復(fù)合材料型材的共擠出設(shè)備，包括拉擠模具（3），拉擠模具（3）內(nèi)為浸潤(rùn)槽，其特征在于：沿浸潤(rùn)槽方向，所述拉擠模具（3）至少包括三個(gè)區(qū)段，三個(gè)區(qū)段依次分別為第三區(qū)段（33）、第四區(qū)段（34）和第五區(qū)段（35）；第三區(qū)段（33）溫度控制在50℃～100℃，第四區(qū)段（34）溫度控制在140℃～200℃，第五區(qū)段（35）溫度控制在160℃～200℃；第三區(qū)段（33）和第四區(qū)段（34）之間設(shè)有與浸潤(rùn)槽連通的第二注膠口（38），pvdf擠出機(jī)（5）與第二注膠口（38）連通，第二注膠口（38）的溫度控制在180℃～200℃。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耐候復(fù)合材料型材的共擠出設(shè)備，其特征在于：所述第三區(qū)段（33）、第四區(qū)段（34）和第五區(qū)段（35）內(nèi)的浸潤(rùn)槽沿縱向橫截面積不變化。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耐候復(fù)合材料型材的共擠出設(shè)備，其特征在于：所述所述拉擠模具（3）包括五個(gè)區(qū)段，依次分別為第一區(qū)段（31）、第二區(qū)段（32）、第三區(qū)段（33）、第四區(qū)段（34）和第五區(qū)段（35）；第一區(qū)段（31）為模具入口導(dǎo)紗區(qū)，此區(qū)內(nèi)浸潤(rùn)槽沿縱向橫截面積不變，不加熱；第二區(qū)段（32）為纖維浸潤(rùn)區(qū)，第二區(qū)段（32）設(shè)有原料注入口（4），此區(qū)內(nèi)浸潤(rùn)槽沿縱向橫截面積有變化，原料注入口（4）前后有錐形浸潤(rùn)槽，不加熱。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耐候復(fù)合材料型材的共擠出設(shè)備，其特征在于：所述所述拉擠模具（3）包括四個(gè)區(qū)段，依次分別為第二區(qū)段（32）、第三區(qū)段（33）、第四區(qū)段（34）和第五區(qū)段（35）；第二區(qū)段（32）內(nèi)的浸潤(rùn)槽呈喇叭狀流道且流道截面積逐漸縮小至與第三區(qū)段（33）內(nèi)的浸潤(rùn)槽截面積相同。

5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的一種耐候復(fù)合材料型材的共擠出設(shè)備，其特征在于：所述第二區(qū)段（32）和第三區(qū)段（33）之間設(shè)有隔離區(qū)段（36）。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耐候復(fù)合材料型材的共擠出設(shè)備，其特征在于：所述pvdf擠出機(jī)（5）為單螺桿擠出機(jī)，包括三區(qū)加熱，擠出機(jī)第一區(qū)（51）的溫度控制在150℃～170℃，擠出機(jī)第二區(qū)（52）的溫度控制在180℃～200℃，擠出機(jī)第三區(qū)（53）的溫度控制在180℃～200℃。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種耐候復(fù)合材料型材的共擠出設(shè)備，其特征在于：所述擠出機(jī)第一區(qū)（51）的溫度控制在160℃，擠出機(jī)第二區(qū)（52）的溫度控制在190℃，擠出機(jī)第三區(qū)（53）的溫度控制在190℃，pvdf擠出機(jī)（5）注入拉擠模具（3）的第二注膠口（38）的溫度控制在190℃。

8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種耐候復(fù)合材料型材的共擠出設(shè)備，其特征在于：所述設(shè)備包括順次連接的預(yù)成型模具（2）與拉擠模具（3），所述預(yù)成型模具（2）由一組開有多孔或槽的導(dǎo)紗板組成，其按照型材斷面形狀在幾塊金屬板上開孔或槽引導(dǎo)纖維增強(qiáng)材料逐步形成近似成型模腔形狀和尺寸的預(yù)成型體。

9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種耐候復(fù)合材料型材的共擠出設(shè)備，其特征在于：所述設(shè)備包括開放式的浸膠槽（8），其設(shè)于拉擠模具（3）的上游。

10.一種耐候復(fù)合材料型材的共擠出方法，使用如權(quán)利要求1所述的共擠出設(shè)備，其特征在于：纖維（1）浸潤(rùn)于聚氨酯的預(yù)聚體多元醇和異氰酸酯，隨后經(jīng)過第三區(qū)段（33）的預(yù)熱，原料反應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)槟z狀態(tài)的樹脂，同時(shí)聚偏氟乙烯pvdf經(jīng)pvdf擠出機(jī)（5）熔融后，pvdf熔體溫度在180℃～200℃，pvdf熔體計(jì)量后順著第二注膠口（38）被泵入拉擠模具（3）內(nèi)部的浸潤(rùn)槽成為樹脂的表層，覆蓋pvdf的樹脂經(jīng)過第四區(qū)段（34）的加熱，樹脂逐漸固化并且表面與pvdf充分粘結(jié)，最后進(jìn)入第五區(qū)段（35）在高溫狀態(tài)下釋放內(nèi)應(yīng)力進(jìn)行熱定型。

技術(shù)總結(jié)
本申請(qǐng)涉及復(fù)合材料制造的技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種耐候復(fù)合材料型材的共擠出設(shè)備與方法，所述設(shè)備包括拉擠模具，沿拉擠模具的浸潤(rùn)槽方向，拉擠模具至少包括三個(gè)區(qū)段，其溫度分別控制在50℃?100℃、140℃?200℃、160℃?200℃；其中第三、四區(qū)段之間設(shè)有與浸潤(rùn)槽連通的第二注膠口，PVDF擠出機(jī)與第二注膠口連通，PVDF擠出機(jī)的溫度由其遠(yuǎn)端至第二注膠口逐漸升高，第二注膠口的溫度控制在180℃?200℃。本申請(qǐng)共擠出設(shè)備的拉擠模具分段控溫，高溫粘流狀態(tài)的樹脂和PVDF熔體在接觸界面上借助高溫進(jìn)行相互擴(kuò)散和反應(yīng)，而后逐漸固化成型，這種于表層覆PVDF膜的工藝顯著提升了熱固性復(fù)合材料的耐候性能，設(shè)備成本可控，提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本。

技術(shù)研發(fā)人員：劉會(huì)舉,高德祥,毛月,韓鵬杰,顧方明
受保護(hù)的技術(shù)使用者：紹興福膜新材料有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/4/28