一種基於熱熔法碳纖維預浸料的浸膠裝置和浸膠工藝的製作方法
2023-06-12 16:08:36 2
一種基於熱熔法碳纖維預浸料的浸膠裝置和浸膠工藝的製作方法
【專利摘要】本發明涉及一種基於熱熔法碳纖維預浸料的浸膠裝置和浸膠工藝，所述浸膠裝置包括碳纖維的加載機構、碳纖維的開絲機構、碳纖維的浸膠加膜機構和碳纖維的收卷機構；在碳纖維預浸料的整個工藝流程中，碳纖維的開絲機構處於碳纖維的加載機構的下遊，碳纖維的浸膠加膜機構處於碳纖維的開絲機構的下遊，碳纖維的收卷機構處於碳纖維的浸膠加膜機構的下遊。本發明與傳統的浸膠方式相比，本發明採用了開絲機構進行開絲並且通過加膜機構和收卷機構來進行浸膠壓膜和整形收卷，採用恆張力結構，保證浸膠均勻，比常規的溼法工藝具有汙染少成本低的優點，比常規的幹法工藝具有膠面平整均勻不粘連的優點。
【專利說明】一種基於熱熔法碳纖維預浸料的浸膠裝置和浸膠工藝
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種浸膠裝置和浸膠工藝，特別是涉及一種採用了開絲機構進行開絲並且通過加膜機構和收卷機構來進行浸膠壓膜和整形收卷，採用恆張力結構，保證浸膠均勻的基於熱熔法碳纖維預浸料的浸膠裝置和浸膠工藝。
【背景技術】
[0002]預浸料可直接用於複合材料製品的製造，被廣泛運用在航空航天以及國防設備，特別是飛機螺旋槳、機翼、機身和一些重要殼體結構的製造中。該材料的應用程度直接反映一個國家的航天航空工業和國防裝備水平。歐美等發達國家長期對預浸料生產應用及製造的關鍵設備實行出口限制和技術封鎖，國內這方面發展也比較緩慢。
[0003]傳統方法先將樹脂基體加熱到一定的溫度後溶融，纖維依次通過放卷、浸膠、擠壓、烘乾等工序，最後收卷在芯軸上。傳統工藝方法主要用於製備窄帶預浸料，要求樹脂基體的流動性要好，利於浸潰纖維束。製備出來的預浸料樹脂含量低，產品質量無法保證，環境汙染嚴重。
【發明內容】
[0004]針對上述問題，本發明的主要目的在於提供一種採用了開絲機構進行開絲並且通過加膜機構和收卷機構來進行浸膠壓膜和整形收卷，採用恆張力結構，保證浸膠均勻的基於熱熔法碳纖維預浸料的浸膠裝置和浸膠工藝。
[0005]本發明是通過下述技術方案來解決上述技術問題的:一種基於熱熔法碳纖維預浸料的浸膠裝置，所述浸膠裝置包括碳纖維的加載機構、碳纖維的開絲機構、碳纖維的浸膠加膜機構和碳纖維的收卷機構；在碳纖維預浸料的整個工藝流程中，碳纖維的開絲機構處於碳纖維的加載機構的下遊，碳纖維的浸膠加膜機構處於碳纖維的開絲機構的下遊，碳纖維的收卷機構處於碳纖維的浸膠加膜機構的下遊。
[0006]在本發明的具體實施例子中:所述的加載機構包括可以加載五個通道的碳纖維原料的五個獨立的紗架，每個紗架的底部都安裝一個與所述的紗架配套的機械電磁製動器。
[0007]在本發明的具體實施例子中:所述的開絲機構包括壓輥和開絲槽。
[0008]在本發明的具體實施例子中:所述的浸膠加膜機構包括滾輪和浸膠裝置，所述的浸膠裝置包括浸膠板、冷卻裝置和糾偏裝置，冷卻裝置位於浸膠板的下遊，糾偏裝置位於冷卻裝置的下遊。
[0009]在本發明的具體實施例子中:所述的收卷機構包括電機和收捲軸。
[0010]在本發明的具體實施例子中:所述的收捲軸包括五個芯軸。
[0011]在本發明的具體實施例子中:所述的浸膠加膜機構和收卷機構之間安裝有壓膜處理機構。
[0012]一種採用上述的基於熱熔法碳纖維預浸料的浸膠裝置的浸膠工藝，所述工藝包括如下步驟:
[0013](丨)、碳纖維放置在加載機構的紗架上，在每一個紗團上的底部都安裝一個配套的機械電磁製動器，然後通過傳感器獲取信號從而控制制動器，控制不同的張力輸出，使得紗團的運轉速度得到控制，從而控制單個紗團的張力的範圍為100 ±61每一個紗團的機械電磁製動器都是相互獨立的，
[0014](2^通過加載機構傳遞過來的碳纖維原料，經過開絲機構中第一道壓輥進行碾壓後，進入到開絲槽中進行均勻開絲然後進行壓輥成型，首先將加載機構輸出的碳纖維進行分撥，從而達到所需的寬度和厚度，使碳纖維排放有序整齊，它是通過開絲軸不停的運動使碳纖維均勻分布；
[0015](3^通過滾輪傳遞壓輥成型後的碳纖維材料進入到浸膠裝置，首先利用浸膠加膜機構中的浸膠板進行浸膠，浸膠完成後通過浸膠加膜機構中的冷卻板進行冷卻，冷卻完成後再利用浸膠加膜機構中的糾偏裝置進行精確定位，調整碳纖維材料的工位，最後進行上側壓膜處理；
[0016]「)、通過壓膜處理後的碳纖維材料利用兩道壓輥進行壓緊和傳遞，碳纖維材料傳遞到紗架上進行收卷操作，電機和帶傳動讓收捲軸實現自轉，通過絲杆實現收捲軸的左右移動，通過這種方式來實現收卷過程，通過讓芯軸左右移動，使得薄膜扭曲，可以很好的防止起皺和粘貼，收卷機構中共有五個芯軸同時收集，五個芯軸的速度一樣，之間用鏈傳動傳動實現，另外使用電機和減速器將指定的速度傳至芯軸上，芯軸的左右移動可以將連接芯軸的支架以及電機裝置放置在導軌上，通過伺服電機實現整個裝置的左右移動。
[0017]本發明的積極進步效果在於:本發明提供的一種基於熱熔法碳纖維預浸料的浸膠裝置和浸膠工藝具有以下優點:本發明與傳統的浸膠方式相比，本發明採用了開絲機構進行開絲並且通過加膜機構和收卷機構來進行浸膠壓膜和整形收卷，採用恆張力結構，保證浸膠均勻，比常規的溼法工藝具有汙染少成本低的優點，比常規的幹法工藝具有膠面平整均勻不粘連的優點。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]圖1為本發明提供的基於熱熔法碳纖維預浸料的浸膠裝置的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0019]下面結合附圖給出本發明較佳實施例，以詳細說明本發明的技術方案。
[0020]圖1為本發明提供的基於熱熔法碳纖維預浸料的浸膠裝置的結構示意圖。
[0021]如圖1所示:本發明中的浸膠裝置包括碳纖維的加載機構100、碳纖維的開絲機構200、碳纖維的浸膠加膜機構300和碳纖維的收卷機構400，在碳纖維預浸料的整個工藝流程中，碳纖維的開絲機構200處於碳纖維的加載機構100的下遊，碳纖維的浸膠加膜機構300處於碳纖維的開絲機構200的下遊，碳纖維的收卷機構400處於碳纖維的浸膠加膜機構300的下遊。
[0022]在加載機構中:碳纖維放置在該機構的紗架上，該機構一共有五個獨立的紗架，可以加載五個通道的碳纖維原料，在每一個紗團上的底部都安裝一個配套的機械電磁製動器，五個角速度傳感器分別放置在五個砂團邊緣上，用以獲取砂團轉動的角速度，通過角速度反饋給電機控制器，來調節電機轉速，從而控制制動器，然後通過傳感器獲取信號從而控制制動器，控制不同的張力輸出，使得紗團的運轉速度得到控制，從而控制單個紗團的張力的範圍為100 ± 61每一個紗團的機械電磁製動器都是相互獨立的，完全可以避免紗團之前的一些工況或者人為影響造成的繁瑣調整過程，只需要在使用這個工作裝置時根據要求進行張力的不同設置，在工作過程中根據需要進行選用即可，這樣可以統一張力，並且從很大意義上提聞了生廣效率和質量。
[0023]碳纖維放置在加載機構的紗架上，在每一個紗團上的底部都安裝一個配套的機械電磁製動器，
[0024]在開絲機構中:通過加載機構傳遞過來的五束碳纖維原料，經過第一道壓輥進行碾壓後，進入到開絲槽中進行均勻開絲然後進行壓輥成型，首先將加載機構輸出的碳纖維進行有效的分撥，從而達到所需的寬度和厚度，使碳纖維排放有序整齊，它是通過開絲軸不停的運動使碳纖維均勻分布，這樣操作以後，絲束的擴展寬度大，並且可以根據需要選定寬度。
[0025]在浸膠加膜機構中:通過滾輪傳遞壓輥成型後的碳纖維材料進入到浸膠裝置，浸膠裝置包括浸膠板、冷卻裝置和糾偏裝置，首先利用浸膠板進行浸膠，浸膠完成後通過冷卻板進行冷卻，冷卻完成後再利用糾偏裝置進行精確定位，調整碳纖維材料的工位，最後進行上側壓膜處理。
[0026]在收卷機構中:通過壓膜處理後的碳纖維材料利用兩道壓輥進行壓緊和傳遞，碳纖維材料傳遞到紗架上進行收卷操作，電機和帶傳動讓收捲軸實現自轉，通過絲杆實現收捲軸的左右移動，通過這種方式來實現收卷過程，通過讓芯軸左右移動，使得薄膜扭曲，可以很好的防止起皺和粘貼，該機構共有五個芯軸同時收集，五個芯軸的速度一樣，之間用鏈傳動傳動實現，另外使用電機和減速器將指定的速度傳至芯軸上，芯軸的左右移動可以將連接芯軸的支架以及電機等裝置放置在導軌上，通過伺服電機實現整個裝置的左右移動。
[0027]本發明提供的預浸料設備適合熱固性樹脂預浸料的生產，可生產一種預浸絲，其最大寬度為採用五個收捲軸同步收卷，一次收卷數為五卷，在這個過程中採用了溫度傳感器進行浸膠裝置的精確控制，採用張力傳感器進行張力在線監測，其中在浸膠過程中採用了刀射線的方法來進行含膠量的在線跟蹤，這是為了保證獲得性能完好的預浸料。這是一套可以有效製作和收集預浸料的機具設備，為纏繞和鋪放工藝提供更高的工作質量和效率。
[0028]通過溫度傳感器反饋回來的溫度，對熱熔膠溫度進行檢測，當溫度低於751時，通過加熱棒進行加熱，溫度高於851時停止加熱，保證熱熔膠溫度在75?851範圍內。
[0029]本發明與傳統的浸膠方式相比，本發明採用了開絲機構進行開絲並且通過加膜機構和收卷機構來進行浸膠壓膜和整形收卷，採用恆張力結構，保證浸膠均勻，比常規的溼法工藝具有汙染少成本低的優點，比常規的幹法工藝具有膠面平整均勻不粘連的優點。
[0030]以上顯示和描述了本發明的基本原理和主要特徵和本發明的優點。本行業的技術人員應該了解，本發明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發明的原理，在不脫離本發明精神和範圍的前提下，本發明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發明範圍內，本發明要求保護範圍由所附的權利要求書及其等效物界定。
【權利要求】
1.一種基於熱熔法碳纖維預浸料的浸膠裝置，其特徵在於:所述浸膠裝置包括碳纖維的加載機構、碳纖維的開絲機構、碳纖維的浸膠加膜機構和碳纖維的收卷機構；在碳纖維預浸料的整個工藝流程中，碳纖維的開絲機構處於碳纖維的加載機構的下遊，碳纖維的浸膠加膜機構處於碳纖維的開絲機構的下遊，碳纖維的收卷機構處於碳纖維的浸膠加膜機構的下遊。
2.根據權利要求1所述的基於熱熔法碳纖維預浸料的浸膠裝置，其特徵在於:所述的加載機構包括可以加載五個通道的碳纖維原料的五個獨立的紗架，每個紗架的底部都安裝一個與所述的紗架配套的機械電磁製動器。
3.根據權利要求1所述的基於熱熔法碳纖維預浸料的浸膠裝置，其特徵在於:所述的開絲機構包括壓輥和開絲槽。
4.根據權利要求1所述的基於熱熔法碳纖維預浸料的浸膠裝置，其特徵在於:所述的浸膠加膜機構包括滾輪和浸膠裝置，所述的浸膠裝置包括浸膠板、冷卻裝置和糾偏裝置，冷卻裝置位於浸膠板的下遊，糾偏裝置位於冷卻裝置的下遊。
5.根據權利要求1所述的基於熱熔法碳纖維預浸料的浸膠裝置，其特徵在於:所述的收卷機構包括電機和收捲軸。
6.根據權利要求1所述的基於熱熔法碳纖維預浸料的浸膠裝置，其特徵在於:所述的收捲軸包括五個芯軸。
7.根據權利要求1所述的基於熱熔法碳纖維預浸料的浸膠裝置，其特徵在於:所述的浸膠加膜機構和收卷機構之間安裝有壓膜處理機構。
8.一種採用權利要求1所述的基於熱熔法碳纖維預浸料的浸膠裝置的浸膠工藝，其特徵在於:所述工藝包括如下步驟: (1)、碳纖維放置在加載機構的紗架上，在每一個紗團上的底部都安裝一個配套的機械電磁製動器，然後通過傳感器獲取信號從而控制制動器，控制不同的張力輸出，使得紗團的運轉速度得到控制，從而控制單個紗團的張力的範圍為100 ± 6N，每一個紗團的機械電磁製動器都是相互獨立的， (2)、通過加載機構傳遞過來的碳纖維原料，經過開絲機構中第一道壓輥進行碾壓後，進入到開絲槽中進行均勻開絲然後進行壓輥成型，首先將加載機構輸出的碳纖維進行分撥，從而達到所需的寬度和厚度，使碳纖維排放有序整齊，它是通過開絲軸不停的運動使碳纖維均勻分布； (3)、通過滾輪傳遞壓輥成型後的碳纖維材料進入到浸膠裝置，首先利用浸膠加膜機構中的浸膠板進行浸膠，浸膠完成後通過浸膠加膜機構中的冷卻板進行冷卻，冷卻完成後再利用浸膠加膜機構中的糾偏裝置進行精確定位，調整碳纖維材料的工位，最後進行上側壓膜處理； (4)、通過壓膜處理後的碳纖維材料利用兩道壓輥進行壓緊和傳遞，碳纖維材料傳遞到紗架上進行收卷操作，電機和帶傳動讓收捲軸實現自轉，通過絲杆實現收捲軸的左右移動，通過這種方式來實現收卷過程，通過讓芯軸左右移動，使得薄膜扭曲，可以很好的防止起皺和粘貼，收卷機構中共有五個芯軸同時收集，五個芯軸的速度一樣，之間用鏈傳動傳動實現，另外使用電機和減速器將指定的速度傳至芯軸上，芯軸的左右移動可以將連接芯軸的支架以及電機裝置放置在導軌上，通過伺服電機實現整個裝置的左右移動。
【文檔編號】B29C70/50GK104339669SQ201310340430
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2013年8月6日 優先權日:2013年8月6日
【發明者】朱家強, 王濱 申請人:上海晉飛日精複合材料有限公司