纖維增強熱塑性樹脂基複合材料的製造設備的製作方法
2023-09-11 09:21:40 2
纖維增強熱塑性樹脂基複合材料的製造設備的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種纖維增強熱塑性樹脂基複合材料的製造設備，預浸設備包括依次順接的紗架、預熱和張力調節裝置、加熱熔融輥組，以及從側方接入所述加熱熔融輥組的熱塑性樹脂薄膜卷，疊層融合設備包括依次順接的切割設備、熱壓模具，預浸設備在疊層融合設備前至少設置一組。本實用新型的優點是根據產品要求，增設預浸設備，以增加的纖維和樹脂層；通過調整樹脂薄膜厚度和調整熱壓模具中的溢料量，調節產品中樹脂含量；調節溢料量還排除了產品中多餘的樹脂和空氣，減少了產品中的孔隙；預熱和張力調節裝置對於厚度方向和不同層的纖維採用不同的張力，減小了產品中的殘餘應力；對製造過程實現了連續進行，降低了生產過程中的能源消耗。
【專利說明】纖維增強熱塑性樹脂基複合材料的製造設備
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種複合材料的製造設備，特別是一種纖維增強熱塑性樹脂基複合材料的製造設備。
【背景技術】
[0002]纖維增強樹脂基複合材料是適應航空、航天等高科技領域的需要而發展起來的一種高性能複合材料，它具有比強度高、比剛度高、可設計性強、抗疲勞斷裂性能好、耐腐蝕、尺寸穩定性好以及便於大面積整體成形等優越的性能。其中，纖維增強熱塑性樹脂基複合材料具有優異的力學性能、較好的加工性能、溼熱穩定性能，易於回收重複利用，是未來纖維增強樹脂基複合材料的重要發展方向。
[0003]目前熱塑性樹脂基複合材料的成型工藝主要包括兩個步驟:1、製備預浸帶，將纖維從紗架上引出經過張力調節裝置，通過熔融的樹脂進行浸潰，將浸潰後的纖維導入壓延輥組中進行冷卻定型；2、預浸帶疊層融合，方法一是疊層熱壓，將多層預浸帶疊層至目標結構形式，在加熱加壓下使不同層間的熱塑性樹脂相融合，方法二是熱融鋪絲法，在預浸帶疊層過程的同時加熱加壓，減少融合過程中孔隙的形成。
[0004]以上成型工藝，由於纖維浸潰樹脂的多少由樹脂對纖維的浸潰能力，以及壓延輥間的距離決定，預浸帶中樹脂含量一般在一個較小的範圍區間，降低了熱塑性樹脂預浸帶作為一種原材料的可設計性。
[0005]在疊層熱壓的方法中，由於熱塑性樹脂熔點一般較高，需要較高的溫度壓力條件，能耗較高；在產品性能方面，疊層間熱塑性樹脂通過高分子鏈段的融合結合在一起，層間性能低於熱固性樹脂基複合材料的層間小分子的聚合，同時疊層之間的空氣會在融合之後在複合材料中形成孔隙，影響其性能；在熱壓過程中不同層之間沿模具的型面進行貼合，導致不同層之間的殘餘應力。
[0006]在熱融鋪絲法中，對設備的要求較高，且成型效率較低。
實用新型內容
[0007]實用新型目的:針對上述問題，本實用新型的目的是提供一種樹脂含量和厚度可控、空隙少、殘餘應力小的纖維增強熱塑性樹脂基複合材料的製造設備。
[0008]技術方案:一種纖維增強熱塑性樹脂基複合材料的製造設備，包括預浸設備、疊層融合設備，所述預浸設備包括依次順接的紗架、預熱和張力調節裝置、加熱熔融輥組，以及從側方接入所述加熱熔融輥組的熱塑性樹脂薄膜卷，所述疊層融合設備包括依次順接的切割設備、熱壓模具，所述預浸設備在所述疊層融合設備前至少設置一組。
[0009]在生產片狀或板狀結構的熱塑性樹脂基複合材料時，所述預浸設備與所述疊層融合設備之間還設置有冷卻輥組。
[0010]所述熱壓模具上安裝溢料槽。
[0011]紗架中排布單向纖維或纖維織物，當為單向纖維時，所述紗架上安裝導紗裝置。[0012]有益效果:與現有技術相比，本實用新型的優點是根據產品要求，增設預浸設備，以增加的纖維和樹脂層，直到達到設計厚度和纖維含量；通過調整樹脂薄膜厚度和調整熱壓模具中的溢料量，調節產品中樹脂含量，樹脂含量在20%?80%範圍內可控制，不同厚度方向樹脂含量可控制；調節溢料量還排除了產品中多餘的樹脂和空氣，減少了產品中的孔隙；預熱和張力調節裝置對於厚度方向和不同層的纖維採用不同的張力，減小了產品中的殘餘應力；對製造過程實現了連續進行，降低了生產過程中的能源消耗。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]附圖為本實用新型結構示意圖，虛線框內為預浸設備。
【具體實施方式】
[0014]下面結合附圖和具體實施例，進一步闡明本實用新型，應理解這些實施例僅用於說明本實用新型而不用於限制本實用新型的範圍，在閱讀了本實用新型之後，本領域技術人員對本實用新型的各種等價形式的修改均落於本申請所附權利要求所限定的範圍。
[0015]如附圖所示，一種纖維增強熱塑性樹脂基複合材料的製造設備，包括預浸設備、疊層融合設備，預浸設備包括依次順接的紗架1、預熱和張力調節裝置2、加熱熔融輥組3，以及從側方接入加熱熔融輥組3的熱塑性樹脂薄膜卷4，疊層融合設備包括依次順接的切割設備5、熱壓模具6，預浸設備在疊層融合設備前，纖維的浸潰和產品的成型連續進行。
[0016]根據纖維增強熱塑性樹脂基複合材料產品的厚度要求，預浸設備在疊層融合設備前至少設置一組，通過增加預浸設備，增加纖維和樹脂層，直到達到設計厚度和纖維含量。
[0017]紗架I中排布單向纖維或纖維織物，當為單向纖維時，所述紗架I上安裝導紗裝置。
[0018]預熱和張力調節裝置2，根據成型產品陰陽模具的區別，調節厚度方向不同部分的纖維張力。陰模成型時採用較小的纖維張力，陽模成型時採用較大的纖維張力。在設置有多組預浸設備時，不同層的纖維張力分別調節，減小了複合材料產品中的殘餘應力。
[0019]加熱熔融輥組3，加熱功率和溫度可調節。
[0020]熱塑性樹脂薄膜卷4，根據產品中樹脂含量需求而採用一定厚度的薄膜。
[0021]切割設備5直接切割獲得相應尺寸的產品。
[0022]熱壓模具6，設定加熱加壓溫度、壓力參數，脫模後獲得最終產品。熱壓模具6上安裝溢料槽，溢料槽設置於模具上下表面產品周圍。在熱壓成型過程中，調節溢料量以排除產品中多餘的樹脂和空氣，減少產品中的孔隙，同時調節了產品中樹脂含量。
[0023]僅在生產片狀或板狀結構的熱塑性樹脂基複合材料時，預浸設備與疊層融合設備之間還需增設冷卻輥組7進行冷卻。
【權利要求】
1.一種纖維增強熱塑性樹脂基複合材料的製造設備，其特徵在於:包括預浸設備、疊層融合設備，所述預浸設備包括依次順接的紗架(I)、預熱和張力調節裝置(2)、加熱熔融輥組(3)，以及從側方接入所述加熱熔融輥組(3)的熱塑性樹脂薄膜卷(4)，所述疊層融合設備包括依次順接的切割設備(5)、熱壓模具(6)，所述預浸設備在所述疊層融合設備前至少設置一組。
2.根據權利要求1所述的纖維增強熱塑性樹脂基複合材料的製造設備，其特徵在於:所述預浸設備與所述疊層融合設備之間還設置有冷卻輥組(7)。
3.根據權利要求1所述的纖維增強熱塑性樹脂基複合材料的製造設備，其特徵在於:所述熱壓模具(6)上安裝溢料槽。
4.根據權利要求1所述的纖維增強熱塑性樹脂基複合材料的製造設備，其特徵在於:所述紗架(I)上安裝導紗裝置。
【文檔編號】B29C70/54GK203611473SQ201320621898
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2013年10月10日 優先權日:2013年10月10日
【發明者】侯進森, 米瑩娟, 左揚, 黎玉欽 申請人:航天海鷹(鎮江)特種材料有限公司