輕質高強碳纖維複合材料離心罐及其製造工藝的製作方法

2023-12-02 07:03:11 1

專利名稱：輕質高強碳纖維複合材料離心罐及其製造工藝的製作方法
技術領域：
本發明屬紡織機械領域，特別適用於粘膠纖維的紡絲離心罐。
背景技術：
國內外紡絲工業中，粘膠絲佔總紡絲量的比例較大，紡絲機械中其中一個關鍵部件是離心罐。離心罐在工作過程中處於高速旋轉狀態，每分鐘轉速超過8000轉，同時還受到腐蝕介質的影響，受力狀態複雜，因而要求有高的強度和耐腐蝕耐疲勞性能，同時動平衡性能優異。目前國內外離心罐主要是由鋁合金澆注成型，然後經過機械加工後獲得成品。該種類型的罐體雖能滿足使用性能的要求，但重量大，剛度小，抗疲勞性能差，易受腐蝕，使用一段時間後，罐體易發生變形導致罐體偏心，嚴重時會導致罐體脫離電錠造成事故，同時由於重量大，導致電力損耗大，制動性能惡化。由於當前使用的電錠均為節能型電錠，驅動力有限，增加罐體容量會使電錠的應用受限，導致技術改進變得非常困難。

發明內容本發明在於解決傳統罐體綜合性能難以提高的難題，研製適用於紡制粘膠絲纖維用的高性能離心罐。
碳纖維是一種含碳量90％以上的高性能無機纖維，微觀結構為亂層石墨結構，具有強度大，模量高，密度小，耐腐蝕，抗疲勞等優異性能，與樹脂結合可形成各種高性能複合材料。
本發明輕質高強碳纖維複合材料離心罐，由碳纖維纏繞複合材料罐體和碳纖維增強尼龍複合材料罐底組成，罐體與罐底之間採用膠接方式連接起來。
輕質高強碳纖維複合材料離心罐的罐體由碳纖維纏繞複合材料製成，罐體上下有一錐度，所用樹脂基體為環氧樹脂膠液，其中含有環氧樹脂重量百分比為45-65％、甲基四氰苯酐固化劑重量百分比35-55％，罐體原料配比的重量百分比為碳纖維60-85％玻璃纖維布1-10％環氧樹脂膠液 30-50％輕質高強碳纖維複合材料離心罐的罐底由碳纖維增強尼龍製成，罐底外盤有一錐度，該錐度與罐體錐度一致，罐底採用注塑成型。其原材料配比的重量百分比為尼龍60-80％碳纖維 5-30％玻璃纖維10-35％
輕質高強碳纖維複合材料離心罐由罐體和罐底裝配成型，裝配時罐體和罐底的兩個錐度部分緊密配合，並施加高強度膠粘劑將其緊密粘結為一體，確保高速旋轉時，罐體與罐底結合更加緊密。
碳纖維離心罐主要性能指標空載能耗小於110瓦，額定轉速大於10000rpm，罐體彈性模量大於140GPa，工作運轉平穩，不爆裂。


本發明結構如附圖1所示，由罐底端部1，定位孔2，罐底外盤3，離心罐罐體4構成。離心罐罐體4呈錐形結構，在其小錐頭一端底部安裝有罐底，罐底主要由罐底端部1，定位孔2，罐底外盤3組成，其中罐底外盤3外側亦是錐度結構，其錐度大小與離心罐罐體4錐度大小一致，罐底端部1用於支撐整個離心罐，定位孔2用於離心罐與離心罐驅動裝置電錠軸定位配合。裝配時，在罐底外盤的錐面上塗敷膠粘劑，然後由離心罐體4的大錐頭一側，罐底端部1向下裝入離心罐罐體4，在小錐頭端罐體4內錐面與罐底外盤3外錐面緊密粘結配合成為一體，在正常運轉離心力作用下，兩錐面隨轉速增加，結合力加大，確保系統安全不飛脫。
具體實施方式
以12K碳纖維為增強纖維，以環氧樹脂為基體，碳纖維增強尼龍粒料為罐底生產原料，生產本發明離心罐的具體實施例如下1束12K碳纖維繞過紗架，進入含有環氧樹脂的膠液貯槽浸膠，其中環氧樹脂重量百分比為50％、甲基四氰苯酐固化劑重量百分比50％，經過樹脂控制器後纏繞在與罐體內錐度一致的鋼質模具上，利用纏繞機的主軸旋轉模具，利用纏繞機送料小車控制纏繞角度，得到一定壁厚的纏繞體，將此纏繞體連同模具一起放入固化爐，設定溫度120℃，邊旋轉邊固化，固化完全後，連同模具放到車床上加工到規定尺寸，將罐體從模具上脫出，製得離心罐罐體。
按照罐底外形及尺寸要求，加工離心罐罐底注塑模具，將配比為15％碳纖維，20％玻璃纖維，65％尼龍6的碳纖維玻璃纖維複合增強尼龍粒料放入注塑機料鬥，設定注塑溫度250℃，注塑壓力70個大氣壓，注塑成型罐底。
在操作臺上將罐底外盤塗敷一層環氧膠粘劑，從離心罐體的大錐頭一側，罐底端部向下裝入離心罐罐體，在小錐頭端罐體內錐面與罐底外盤外錐面緊密粘結壓合，將壓合後的整個離心罐放入120℃固化爐固化牢固，取出即得成品。
權利要求
1.輕質高強碳纖維複合材料離心罐，其特徵在於本發明的輕質高強碳纖維複合材料離心罐由碳纖維纏繞複合材料罐體和碳纖維增強尼龍複合材料罐底組成，罐體與罐底之間採用膠接方式連接。
2.輕質高強碳纖維複合材料離心罐製造工藝，其特徵在於所述的罐體由碳纖維纏繞複合材料製成，罐體上下有一錐度，所用樹脂基體為環氧樹脂膠液，其中含有環氧樹脂重量百分比為45-65％、甲基四氰苯酐固化劑重量百分比35-55％，罐體原料配比的重量百分比為碳纖維 60-85％玻璃纖維布 1-10％環氧樹脂膠液30-50％。
3.根據權利要求書1所述的輕質高強碳纖維複合材料離心罐，其特徵在於所述的罐底由碳纖維/玻璃纖維增強尼龍製成，罐底外盤有一錐度，該錐度與罐體錐度一致，罐底採用注塑成型，罐底原材料配比的重量百分比為尼龍60-80％碳纖維 5-30％玻璃纖維10-35％
4.根據權利要求書2所述的輕質高強碳纖維複合材料離心罐的製造工藝，其特徵在於所述的罐體和罐底裝配成型，裝配時罐體和罐底外盤的兩個錐度部分緊密配合，並施加高強度膠粘劑將其緊密粘結為一體。
全文摘要
本發明的輕質高強碳纖維複合材料離心罐，其罐體以碳纖維為增強材料，環氧樹脂膠液為基體材料，採用纏繞成型工藝製造，其罐底以碳纖維增強尼龍粒料為原料，採用注塑成型加工製造。罐體和罐底外盤具有相同的錐度，兩者緊密配合裝配成型。本發明的離心罐具有強度高，模量大，重量輕，耐腐蝕，抗疲勞，節能源，提高旋轉速度等特點，特別適用高速粘膠紡絲。
文檔編號D01D7/00GK1556264SQ200310114558
公開日2004年12月22日 申請日期2003年12月31日 優先權日2003年12月31日
發明者朱波, 王成國, 劉玉軍, 安浩傑, 蔡華甦, 孫乃武, 朱 波 申請人:山東大學