專利名稱：自動(dòng)鋪絲預(yù)浸紗的一次超聲切割制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種自動(dòng)鋪絲預(yù)浸紗的一次超聲切割制備方法，尤其適用于作為自動(dòng)鋪絲機(jī)的鋪放原材料，屬于復(fù)合材料纖維自動(dòng)鋪放成型技術(shù)領(lǐng)域。
二
背景技術(shù)：
自動(dòng)鋪絲預(yù)浸紗是樹脂在嚴(yán)格控制的條件下浸漬單根連續(xù)纖維束，制成樹脂基體與增強(qiáng)材料的組合體，然后再將浸漬樹脂的單根連續(xù)纖維束纏繞到收紗筒上，鋪絲時(shí)由自動(dòng)鋪絲機(jī)直接從收紗筒上退紗鋪放到模具表面。自動(dòng)鋪絲預(yù)浸紗作為自動(dòng)鋪絲技術(shù)的原材料，其性能參數(shù)將直接影響到自動(dòng)鋪絲工藝過程和復(fù)合材料構(gòu)件的質(zhì)量和性能，近幾年，由于自動(dòng)鋪絲技術(shù)的廣泛應(yīng)用，自動(dòng)鋪絲預(yù)浸紗制備技術(shù)也在向追求高效率、高質(zhì)量的方向發(fā)展。
自動(dòng)鋪絲預(yù)浸紗的制備技術(shù)是在預(yù)浸帶的制備技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。預(yù)浸帶作為自動(dòng)鋪帶技術(shù)的原材料，具有從十幾mm至上百mm不同的寬度規(guī)格，其制備工藝是將多根經(jīng)預(yù)浸的纖維束平行展平排列，利用樹脂浸漬纖維，冷卻定型后與背襯紙一起收卷，獲得一定寬度的單向預(yù)浸帶。其中，又根據(jù)樹脂浸漬工藝的不同而分為溶液浸漬法、熱熔浸漬法和粉末預(yù)浸法等不同的制備技術(shù)。自動(dòng)鋪絲預(yù)浸紗由于自動(dòng)鋪絲工藝的要求，其寬度僅為幾個(gè)mm，基本上相當(dāng)于單根纖維束展開的紗片寬度，如果沿用預(yù)浸帶得的制備技術(shù)和設(shè)備，僅僅采用減小預(yù)浸帶的寬度至幾個(gè)mm來制備預(yù)浸紗的方案，不僅會(huì)浪費(fèi)原材料，生產(chǎn)效率也難以得到保證。

發(fā)明內(nèi)容
針對自動(dòng)鋪絲技術(shù)對預(yù)浸紗的需求，為獲得一種工藝過程簡單，并滿足節(jié)約原材料、提高生產(chǎn)效率要求的預(yù)浸紗制備技術(shù)，本發(fā)明在熱熔浸漬法制備預(yù)浸帶的基礎(chǔ)上，提供一種自動(dòng)鋪絲預(yù)浸紗的一次超聲切割制備方法。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案是將多根纖維束從紗架導(dǎo)出后，纖維束平行排列，相互之間預(yù)留切割間隙，與上下兩層涂敷樹脂膠膜的背襯紙一并經(jīng)過熱壓輥，膠膜熔融浸漬后冷卻成型，收取上背襯紙后在纖維上表面覆一層薄膜，然后使用一組超聲切割刀將預(yù)浸帶中的單根纖維束分切，在收取下背襯紙后將覆薄膜的單纖維束預(yù)浸紗收卷。
一種自動(dòng)鋪絲預(yù)浸紗的一次超聲切割制備方法，其特征在于由以下制備工藝組成(1)、將纖維束從紗架導(dǎo)出后，纖維束平行展開排列，相互之間預(yù)留切割間隙；(2)、樹脂加熱熱熔，涂敷在背襯紙上形成膠膜；(3)、展平的纖維與上下兩層背襯紙上的膠膜復(fù)合后經(jīng)過熱壓輥，膠膜受熱熔融，浸漬纖維，然后冷卻至室溫定型，獲得預(yù)浸帶；(4)、移除預(yù)浸帶的上背襯紙后，在纖維上表面覆一層薄膜；(5)、經(jīng)過一組超聲切割刀，沿預(yù)浸帶中纖維束的間隙中心線將薄膜切割成條狀；(6)、移除下背襯紙后，將覆有薄膜的單纖維束預(yù)浸紗分別收取成卷狀。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)可以同時(shí)制備多根預(yù)浸紗，提高了生產(chǎn)效率，同時(shí)將背襯紙移除后可以多次回收使用，降低了背襯紙的消耗量，節(jié)約原材料；預(yù)浸紗為單纖維束成型，減少了生產(chǎn)過程中切割纖維的步驟，避免了纖維絲被切斷產(chǎn)生飛邊而引起強(qiáng)度降低的問題；在熱熔浸漬法制備預(yù)浸帶的基礎(chǔ)上制備預(yù)浸紗，工藝過程簡單，并能夠保證預(yù)浸紗的質(zhì)量。采用超聲切刀方案實(shí)現(xiàn)自動(dòng)鋪絲預(yù)浸紗的切割，可以控制切割深度，提高了切割精度和切割質(zhì)量，延長了切刀的使用壽命。
四


圖1是本發(fā)明提供的方法的工藝流程圖。
圖2是切割前預(yù)浸帶的橫截面示意圖。
圖3是自動(dòng)鋪絲預(yù)浸紗的橫截面示意圖。
圖1中標(biāo)號名稱1.紗架，2.導(dǎo)紗架，3.涂膠輥，4.背襯紙卷軸，5.熱壓輥，6.牽引輥，7.冷卻平臺(tái)，8.上背襯紙收取卷軸，9.薄膜卷軸，10.超聲切割刀，11.預(yù)浸紗收取卷軸，12.下背襯紙收取卷軸，F(xiàn).纖維，B.背襯紙，P.薄膜。
五
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合圖1說明本發(fā)明提供的方法。
如圖1所示，將多根纖維束從紗架1導(dǎo)出后，利用導(dǎo)紗架2將纖維束平行排列，相互之間預(yù)留切割間隙，同時(shí)，熱熔樹脂通過涂膠輥3涂敷在從背襯紙卷軸4引出的背襯紙B上制備膠膜，背襯紙B上下各有一層，與展平的纖維F形成夾層結(jié)構(gòu)，在牽引輥6的牽引作用下，它們一起經(jīng)過熱壓輥5，膠膜熔融浸漬纖維F后經(jīng)過冷卻平臺(tái)7冷卻成型，利用上背襯紙收取卷軸8收取上背襯紙B后在纖維F上表面覆一層薄膜P，薄膜P從薄膜卷軸9引出，然后使用一組超聲切割刀10沿預(yù)浸帶中纖維束的間隙中心線將單根纖維束分切，利用下背襯紙收取卷軸12收取下背襯紙B后通過預(yù)浸紗收取卷軸11將覆薄膜P的單纖維束預(yù)浸紗收卷。
下面結(jié)合圖1、2、3對本發(fā)明提供的方法做進(jìn)一步的說明。
如圖1所示，N根纖維F經(jīng)單束張力調(diào)控后，從紗架1引出，在所需寬度內(nèi)，通過導(dǎo)紗架2平行展開排列，纖維F相互之間預(yù)留切割間隙?？梢酝ㄟ^導(dǎo)紗架2調(diào)節(jié)纖維F之間的間距，以調(diào)節(jié)紗片間隙并實(shí)現(xiàn)可以使用不同規(guī)格的纖維F以及制備不同規(guī)格的自動(dòng)鋪絲預(yù)浸紗的目的。導(dǎo)紗架2可以采用柵格或者導(dǎo)紗孔等不同導(dǎo)紗方式。
制備涂有樹脂膠膜的背襯紙B，可以采用兩種不同的制備方案一種是一步連續(xù)生產(chǎn)法，即在預(yù)浸機(jī)上將背襯紙B放卷的同時(shí)，通過涂膠輥3將熔融樹脂涂敷在背襯紙B上，冷卻后得到膠膜；另一種是兩步預(yù)制法，即預(yù)先在膠膜機(jī)上生產(chǎn)出涂有膠膜的背襯紙B，送至預(yù)浸機(jī)上，預(yù)浸時(shí)直接開卷使用。這樣的背襯紙卷軸4在展開纖維F上下兩側(cè)各放置一個(gè)，以提供兩層背襯紙B，展開纖維F夾在兩層背襯紙B中間，呈夾層結(jié)構(gòu)。
展平的纖維F與上下兩層背襯紙B上的膠膜復(fù)合后經(jīng)過熱壓輥5，熱壓輥5保持一定的溫度，使樹脂在此溫度下具有較低的黏度，處于粘流態(tài)，便于浸漬纖維。調(diào)整上下兩個(gè)熱壓輥5之間的間隙，可以控制熱壓后獲得的預(yù)浸帶的厚度，同時(shí)能夠提供熱壓壓力。膠膜在溫度和壓力作用下受熱熔融，浸漬纖維F，獲得預(yù)浸帶。為了保證良好的復(fù)合效果，可以采用多組熱壓輥逐級壓合的方式。
經(jīng)熱壓后的預(yù)浸帶經(jīng)過冷卻平臺(tái)7冷卻定型，冷卻平臺(tái)可以采用吹冷空氣或者冰水冷卻箱的方式。
在熱壓輥5和冷卻平臺(tái)7之間和冷卻平臺(tái)7之后，各有一組牽引輥6，為制備過程中的主要?jiǎng)恿碓?，可以采用橡膠輥實(shí)現(xiàn)對夾式牽引。
將上背襯紙B與預(yù)浸帶分離，利用上背襯紙收取卷軸8收取上背襯紙B。收取的背襯紙可以放置于背襯紙卷軸4重復(fù)使用。
利用薄膜卷軸9在上表面覆一層薄膜P，替代被收取的上背襯紙B，避免預(yù)浸紗表面接觸空氣導(dǎo)致樹脂產(chǎn)生化學(xué)變化。
利用一組超聲切割刀10將預(yù)浸帶切割成預(yù)浸紗。一組超聲切割刀10的數(shù)量比制備的預(yù)浸紗數(shù)量多一個(gè)，即(N+1)個(gè)，刀片切割路徑沿相鄰纖維束間隙的中心線位置，不接觸纖維束。如圖2所示，實(shí)線箭頭指示位置即為第一組超聲切割刀10的切割位置，預(yù)浸纖維束的寬度為a，切割間距為b。調(diào)節(jié)超聲切割刀的切割深度和功率，保證只切割薄膜P而不至于將下背襯紙B切斷，使用超聲切割刀10能夠提高切割精度和切割質(zhì)量，延長切刀的使用壽命。
切割完成后，將預(yù)浸紗的下背襯紙B分離，通過下背襯紙收取卷軸12收取下背襯紙B。收取的背襯紙可以放置于背襯紙卷軸4重復(fù)使用。
利用預(yù)浸紗收取卷軸11收取預(yù)浸紗，預(yù)浸紗收取卷軸11的個(gè)數(shù)為N個(gè)。
最終預(yù)浸紗的橫截面形貌如圖3所示，浸漬樹脂的扁平狀纖維F上表面覆有一層薄膜P，纖維F寬度為a，薄膜P寬度為b。
權(quán)利要求
1.一種自動(dòng)鋪絲預(yù)浸紗的一次超聲切割制備方法，其特征在于由以下制備工藝組成(1)、將纖維束從紗架導(dǎo)出后，纖維束平行展開排列，相互之間預(yù)留切割間隙；(2)、樹脂加熱熱熔，涂敷在背襯紙上形成膠膜；(3)、展平的纖維與上下兩層背襯紙上的膠膜復(fù)合后經(jīng)過熱壓輥，膠膜受熱熔融，浸漬纖維，然后經(jīng)過冷卻定型，獲得預(yù)浸帶；(4)、移除預(yù)浸帶的上背襯紙后，在纖維上表面覆一層薄膜；(5)、經(jīng)過一組超聲切割刀，沿預(yù)浸帶中纖維束的間隙中心線將薄膜切割成條狀，獲得預(yù)浸紗；(6)、移除下背襯紙后，將覆有薄膜的單纖維束預(yù)浸紗分別收取成卷狀。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)鋪絲預(yù)浸紗的一次超聲切割制備方法，其特征在于所述的超聲切割這一過程中，調(diào)整超聲切割刀的切割深度和功率，保證將薄膜切開，而不切斷下背襯紙。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)鋪絲預(yù)浸紗的一次超聲切割制備方法，其特征在于還包括將上下背襯紙回收的過程。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種自動(dòng)鋪絲預(yù)浸紗的一次超聲切割制備方法，尤其適用于作為自動(dòng)鋪絲機(jī)的鋪放原材料，屬于復(fù)合材料纖維自動(dòng)鋪放成型技術(shù)領(lǐng)域。將多根纖維束從紗架導(dǎo)出后，纖維束平行排列，與上下兩層涂敷樹脂膠膜的背襯紙一并經(jīng)過熱壓輥，膠膜熔融浸漬后冷卻成型，收取上背襯紙后在纖維上表面覆一層薄膜，然后使用一組超聲切割刀將預(yù)浸帶中的單根纖維束分切，在收取下背襯紙后將覆薄膜的單纖維束預(yù)浸紗收卷。該制備方法能夠制備單根纖維束獨(dú)立成型的預(yù)浸紗，工藝過程簡單，并達(dá)到節(jié)約原材料、提高生產(chǎn)效率的目的。
文檔編號B26D7/08GK1948565SQ20061009743
公開日2007年4月18日 申請日期2006年11月8日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月8日
發(fā)明者張旭坡, 李勇, 肖軍 申請人:南京航空航天大學(xué)