纖維浸漬系統(tǒng)以及采用該系統(tǒng)制造纖維增強復(fù)合材料的工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種纖維浸漬系統(tǒng)以及采用該系統(tǒng)制造纖維增強復(fù)合材料的工藝。該纖維浸漬系統(tǒng)包括注膠裝置、保壓裝置和導(dǎo)向裝置。保壓裝置和注膠裝置分別與導(dǎo)向裝置相連接，保壓裝置通過定位件相對于注膠裝置進行定位，注膠裝置和保壓裝置中形成有供浸漬纖維通過的至少一條連續(xù)通道。保壓裝置和注膠裝置之間形成有確保注入注膠裝置內(nèi)的樹脂壓力不下降的密封構(gòu)件。本發(fā)明的纖維浸漬系統(tǒng)能夠提高并且穩(wěn)定地保持和調(diào)節(jié)注膠盒中的樹脂浸膠壓力，從而使纖維被迅速完全浸潤。
【專利說明】纖維浸漬系統(tǒng)以及采用該系統(tǒng)制造纖維增強復(fù)合材料的工
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【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種纖維浸潰系統(tǒng)，該纖維浸潰系統(tǒng)適用于制造纖維增強復(fù)合材料。更具體地說，本發(fā)明涉及一種適用于制造聚氨酯基纖維增強復(fù)合材料的纖維浸潰系統(tǒng)。此夕卜，本發(fā)明還涉及一種采用上述系統(tǒng)制造纖維增強復(fù)合材料的工藝。

【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的纖維拉擠工藝主要采用開放式浸膠方式，即纖維、織物或氈通過帶壓輥或壓桿的浸膠槽，含樹脂的纖維經(jīng)過預(yù)成型版的逐級擠壓之后進入加熱模具并進行固化。采用傳統(tǒng)的開放式浸膠方式存在一系列的問題，例如揮發(fā)性有機化合物(VOC)的高揮發(fā)性、較高的樹脂浪費率以及成品氣孔率含量高等。另外，由于停機及更換產(chǎn)品規(guī)格所需的時間較長且成本較高，此工藝也不適用于凝膠時間短的樹脂體系。
[0003]為此，在前述開放式浸膠方式的基礎(chǔ)上，研發(fā)出兩類密閉式注膠工藝。一類是低壓注膠方式。適用于該類注膠方式的注膠盒內(nèi)部通常要設(shè)計出一個或者多個錐度，而且此類注膠盒通常難以浸潤帶有氈或織物的型材，且織物或氈的預(yù)成型也很困難。另外一類是高壓注膠方式。適用于該類注膠方式的注膠盒宣稱解決了上述問題，但由于注膠盒內(nèi)樹脂壓力以及注膠盒中的樹脂量無法得到穩(wěn)定地控制，很容易造成樹脂的溢漏或者纖維浸潤不良，尤其是在調(diào)整拉擠速度或者停機時，這樣的問題更容易發(fā)生，因此此類注膠盒很難應(yīng)用到實際生產(chǎn)過程中。同時，這類注膠盒沒有專門的保壓裝置，導(dǎo)致注膠盒內(nèi)的壓力不能達到足夠的水平以使纖維迅速完全地浸潰。
[0004]因此，目前急需研發(fā)一種能夠提高并且穩(wěn)定地保持和調(diào)節(jié)注膠盒中的樹脂浸膠壓力，從而使纖維被迅速完全浸潤的纖維浸潰系統(tǒng)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種能夠提高并且穩(wěn)定地保持和調(diào)節(jié)注膠盒中的樹脂浸膠壓力，從而使纖維被迅速完全浸潤的纖維浸潰系統(tǒng)。
[0006]本發(fā)明的第一方面涉及一種纖維浸潰系統(tǒng)，該纖維浸潰系統(tǒng)包括注膠裝置、保壓裝置和導(dǎo)向裝置，保壓裝置和注膠裝置分別與導(dǎo)向裝置相連接，保壓裝置通過定位件相對于注膠裝置進行定位，注膠裝置和保壓裝置中形成有供浸潰纖維通過的至少一條連續(xù)通道，其中，保壓裝置和注膠裝置之間形成有確保注入到注膠裝置內(nèi)的樹脂壓力不下降的密封構(gòu)件。
[0007]在本發(fā)明中，密封構(gòu)件可以是形成在保壓裝置內(nèi)的通道出口處的壓嘴和形成在注膠裝置內(nèi)的通道入口處的將壓嘴擠壓變形以使保壓裝置內(nèi)的通道出口變小的倒角或者其它起擠壓作用的設(shè)計或裝置。
[0008]在另一個實施方式中，密封構(gòu)件還可以是形成在保壓裝置內(nèi)的通道出口處的彈性片，或者貫穿于保壓裝置內(nèi)的通道并延伸出其出口處的塞片。
[0009]較佳地是，注膠裝置可以包括內(nèi)部具有型腔的注膠盒以及與注膠盒內(nèi)的通道連通的注入樹脂用的注膠管，注膠盒的型腔與并排布置在注膠盒下游的固化裝置的型腔連通且大致相同。更佳地是，注膠盒與固化裝置之間可設(shè)有密封墊片。
[0010]或者，注膠裝置可以包括內(nèi)部具有型腔的注膠盒以及與注膠盒內(nèi)的通道連通的注入樹脂用的注膠管，注膠盒的型腔與并排布置在注膠盒下游的固化裝置的型腔不相連通。更佳地是，注膠盒的出口小于入口，或者連接有出口小于入口且?guī)в行颓坏慕Y(jié)構(gòu)，該型腔的形狀與注膠盒的型腔形狀相似。
[0011]在另一個示例中，樹脂可以是聚氨酯或者其它適當(dāng)類型的快速反應(yīng)樹脂。
[0012]此外，本發(fā)明的纖維浸潰系統(tǒng)還可以包括檢測注膠盒中的實時壓力的傳感器，該傳感器反饋壓力信號，以控制樹脂的注入量，其中樹脂的注入壓力為0.2MPa至15MPa。
[0013]較佳地是，倒角可以形成在注膠盒內(nèi)的通道入口處。
[0014]本發(fā)明的纖維浸潰系統(tǒng)的保壓裝置可以包括緊鄰設(shè)置的擋板和壓板以及設(shè)置在壓板內(nèi)的通道出口處的壓嘴或彈性片或塞片。
[0015]本發(fā)明的纖維浸潰系統(tǒng)的導(dǎo)向裝置可以包括導(dǎo)桿、至少一根螺桿和供纖維通過的第一導(dǎo)紗板，導(dǎo)桿和螺桿穿過第一導(dǎo)紗板固定，導(dǎo)桿通過連接件對注膠裝置進行固定，螺桿通過連接件對保壓裝置進行固定和引導(dǎo)。
[0016]較佳地是，螺桿可以是空心螺桿，其中形成有與注膠裝置和保壓裝置內(nèi)的連續(xù)通道連通的通道。
[0017]此外，導(dǎo)向裝置還可以包括第二導(dǎo)紗板，設(shè)置在第一和第二導(dǎo)紗板之間的螺桿數(shù)量少于設(shè)置在第一導(dǎo)紗板和擋板之間的螺桿數(shù)量。
[0018]在一個較佳實施例中，注膠裝置和保壓裝置中形成有多于一條連續(xù)通道，每條通道各自配置有一套注膠裝置，從而為相同數(shù)量的固化裝置供料。這里的固化裝置可以是模具、烘道、芯軸或壓模中的一個或多個，或者其它對于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說熟知的固化成型裝置，包括但不限于拉擠成型裝置、纏繞成型裝置、連續(xù)片材成型裝置、模壓成型裝置、片狀模塑成型裝置、團狀模塑成型裝置等等。
[0019]或者，注膠裝置和保壓裝置通過管路分配器為多條生產(chǎn)線供料，每條生產(chǎn)線通過注膠壓力和管路流量控制實現(xiàn)獨立調(diào)整而不相互影響。
[0020]本發(fā)明的第二方面涉及一種采用如上所述的纖維浸潰系統(tǒng)制造纖維增強復(fù)合材料的工藝，包括以下步驟:將纖維送入通道，并使纖維通過保壓裝置；將樹脂注入到注膠裝置內(nèi)；通過密封構(gòu)件確保注膠裝置內(nèi)的樹脂壓力不下降；使纖維通過注膠裝置；檢測注膠裝置內(nèi)的實時壓力；控制樹脂的注入量，以保證注膠裝置內(nèi)的壓力穩(wěn)定；以及使纖維浸潰樹脂通過固化裝置并在其中固化。
[0021]本發(fā)明的第三方面涉及一種具有如上所述的纖維浸潰系統(tǒng)的復(fù)合材料制備裝置，該裝置還包括至少一個纖維導(dǎo)紗板和至少一個纏繞裝置，至少一個纖維導(dǎo)紗板使至少一種纖維靠近芯軸或軸向紗，至少一個纏繞裝置將至少一種纖維環(huán)向纏繞在芯軸或軸向紗上，纖維浸潰系統(tǒng)及固化裝置對進入第一導(dǎo)紗板的纏繞紗進行浸潰和固化。
[0022]在一個較佳實施例中，至少一個纖維導(dǎo)紗板包括內(nèi)層纖維導(dǎo)紗板、中間層纖維導(dǎo)紗板和外層纖維導(dǎo)紗板，內(nèi)層纖維導(dǎo)紗板使內(nèi)層纖維靠近芯軸，中間層纖維導(dǎo)紗板使中間層纖維靠近纏繞紗，外層纖維導(dǎo)紗板使外層纖維與纏繞紗一起進入第一導(dǎo)紗板。
[0023]另一方面，至少一個纏繞裝置包括內(nèi)層纏繞裝置和中間層纏繞裝置，內(nèi)層纏繞裝置將纖維環(huán)向纏繞于內(nèi)層纖維上以構(gòu)成纏繞紗，中間層纏繞裝置將纖維纏繞于中間層纖維上以構(gòu)成纏繞紗。
[0024]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的纖維浸潰系統(tǒng)具有以下優(yōu)點:
[0025]I)本發(fā)明的纖維浸潰系統(tǒng)將注膠裝置和保壓裝置互相結(jié)合，可以很好地提高和控制注膠盒中的樹脂量以及壓力，實現(xiàn)纖維制品的快速良好浸潤，且最大程度地節(jié)約樹脂。
[0026]2)本發(fā)明的纖維浸潰系統(tǒng)采用獨特的注膠盒設(shè)計并結(jié)合自動計量混合設(shè)備，實現(xiàn)了注膠盒壓力與注膠機及拉擠生產(chǎn)線的聯(lián)動，從而精確地控制注膠盒內(nèi)的壓力，在保證纖維浸潤質(zhì)量的同時，克服了聚氨酯樹脂凝膠時間短、遇濕氣發(fā)泡的難題，提高了生產(chǎn)自動化水平。
[0027]3)采用本發(fā)明的纖維浸潰系統(tǒng)制成的纖維增強復(fù)合材料具有光滑的表面和優(yōu)異的機械性能，產(chǎn)品的品質(zhì)得以提升。
[0028]4)本發(fā)明的纖維浸潰系統(tǒng)通過對注膠管路進行壓力監(jiān)測以及與自動計量混合設(shè)備的聯(lián)動，實現(xiàn)了一套注膠機同時供應(yīng)多個浸潰系統(tǒng)及模具或多條生產(chǎn)線，而且每個浸潰系統(tǒng)及模具或每條生產(chǎn)線都可以獨立開停機和調(diào)整且不相互影響。因此，在提高了生產(chǎn)效率的同時降低了投資成本。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0029]為了進一步說明本發(fā)明的纖維浸潰系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)及組成部分，下面將結(jié)合附圖和【具體實施方式】對該系統(tǒng)進行詳細說明，其中:
[0030]圖1是本發(fā)明的纖維浸潰系統(tǒng)的第一較佳實施例的側(cè)視圖，其中用虛線示出了部分形成在系統(tǒng)內(nèi)部的結(jié)構(gòu)；
[0031]圖2是本發(fā)明的纖維浸潰系統(tǒng)的第二較佳實施例的側(cè)視圖，其中用虛線示出了部分形成在系統(tǒng)內(nèi)部的結(jié)構(gòu)；以及
[0032]圖3是本發(fā)明的纖維浸潰系統(tǒng)的第三較佳實施例的側(cè)視圖，其中用虛線示出了部分形成在系統(tǒng)內(nèi)部的結(jié)構(gòu)。
[0033]圖4是應(yīng)用了本發(fā)明的纖維浸潰系統(tǒng)的復(fù)合材料制備裝置的側(cè)視圖，其中用虛線示出了部分形成在系統(tǒng)內(nèi)部的結(jié)構(gòu)。

【具體實施方式】
[0034]以下將結(jié)合【專利附圖】

【附圖說明】本發(fā)明的纖維浸潰系統(tǒng)的多個較佳實施例。
[0035](第一較佳實施例)
[0036]圖1是本發(fā)明的纖維浸潰系統(tǒng)的第一較佳實施例的側(cè)視圖。如圖1所示，該纖維浸潰系統(tǒng)主要由注膠裝置、保壓裝置和導(dǎo)向裝置構(gòu)成，其中，保壓裝置通過四個連接螺桿10與導(dǎo)向裝置連接，注膠裝置通過布置在其入口端和與之配套的復(fù)合材料成型固化裝置入口端的連接法蘭2與導(dǎo)向裝置連接，而保壓裝置通過定位銷5相對于注膠裝置進行定位。但是，本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員眾所周知的是，能夠達到相同連接效果的任何類型及數(shù)量的連接件都可以用來替代上述連接螺桿10和連接法蘭2，能夠達到相同定位效果的任何類型及數(shù)量的定位件都可以用來替代上述定位銷5，這都將落在本申請請求保護的范圍之內(nèi)。
[0037]如圖1所示，注膠裝置由注膠盒3和注膠管11構(gòu)成，并且與并排布置在注膠盒3下游的復(fù)合材料成型固化裝置配套使用。在本實施例中，復(fù)合材料成型固化裝置具有模具I的形式。注膠盒3的內(nèi)部形成有型腔，該型腔的形狀與模具I內(nèi)部的型腔形狀大致相同。通常來說，注膠盒3和模具I是兩個彼此分離的構(gòu)件，并且通過它們之間的密封墊片對除型腔和通道之外的其它部分進行密封。但在某些情況下，也可以將注膠盒3和模具I制成為內(nèi)部具有型腔的一體構(gòu)件。
[0038]本發(fā)明的纖維浸潰系統(tǒng)并不必然與模具I相連。在不與模具I相連甚至不采用模具I對纖維進行固化的情況下，注膠盒3的出口會小于入口或者連接在一塊出口板上。此時，出口板的內(nèi)部形成有與注膠盒3連通的通道，并且通道的出口通常小于入口。
[0039]另外，還可以采用烘道或壓模作為復(fù)合材料成型固化裝置。在該情況下，被樹脂浸透的纖維在離開注膠盒3后將被烘道加熱固化，或纏繞于芯軸上進行固化，或由壓模壓制固化成型。
[0040]在模具I和注膠盒3的型腔內(nèi)部沿其長度方向形成有細長的連續(xù)通道，以供纖維從圖1左側(cè)朝圖1右側(cè)流動，并且在注膠盒3內(nèi)被樹脂浸潰。使用至少一個螺栓來保持注膠盒3和模具I固定就位。雖然在本申請的圖1中僅示出了八個螺栓，但本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解的是，任何數(shù)量的螺栓或其它連接件都是可行的。
[0041]在本實施例中，注膠管11從注膠盒3的上方垂直地通入通道，以將樹脂通過注膠管11注入到注膠盒的型腔內(nèi)。當(dāng)然，如果條件允許的話，也可以考慮將注膠管11設(shè)置成從模具I和注膠盒3的左右兩側(cè)通入通道，這都將落入在本申請的保護范圍內(nèi)。注膠管11可以設(shè)置在注膠盒3的下游段上，也可以設(shè)置在注膠盒3與模具I之間，只要其與所述注膠盒3內(nèi)的通道連通即可。
[0042]在本實施例中，注入到注膠盒3內(nèi)的樹脂是聚氨酯，但其它合適類型的快速反應(yīng)樹脂(即，常溫下凝膠的時間小于60分鐘的樹脂)也是可使用的。用自動的計量混合裝置將樹脂混合之后，再注入注膠盒3，并將其注入壓力控制在0.2MPa至15MPa的范圍內(nèi)。當(dāng)然，對于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，其它適當(dāng)?shù)淖⑷敕绞胶妥⑷雺毫σ部梢詰?yīng)用到本發(fā)明的纖維浸潰系統(tǒng)中。
[0043]被樹脂浸潰的纖維還可以由織物、熱塑性薄膜、被涂層覆蓋的紙張、織物或薄膜包覆進入模具進行固化。這些外層包覆物起到保護和裝飾復(fù)合材料成型物的作用。
[0044]請繼續(xù)參見圖1，導(dǎo)向裝置包括導(dǎo)桿4、導(dǎo)紗板8和螺桿9。從圖1中可以清楚地看到上下各兩根導(dǎo)桿4和上下各兩根螺桿9均穿過導(dǎo)紗板8并且用諸如螺栓的鎖緊件固定在導(dǎo)紗板8上。導(dǎo)桿4借助連接法蘭2與注膠裝置進行固定，螺桿9借助連接螺桿10對保壓裝置進行固定和引導(dǎo)。在本實施例中，由于纖維不需要通過螺桿9，因此螺桿9可設(shè)置成實心構(gòu)件。但是，在纖維需要通過螺桿9時，也可將螺桿設(shè)置成空心構(gòu)件，并在其中形成通道的一部分以供纖維通過。
[0045]保壓裝置由緊鄰設(shè)置的擋板7和壓板6構(gòu)成，在擋板7和壓板6中同樣也形成了供纖維通過的通道。一方面，擋板7和壓板6通過穿過其設(shè)置的連接螺桿10與導(dǎo)向裝置相連，以便隨著導(dǎo)向裝置沿與通道的延伸方向平行的方向運動。另一方面，擋板7和壓板6通過定位銷5相對于注膠裝置進行定位，以使擋板7和壓板6中的通道與注膠裝置中的通道對齊。
[0046]在本申請中，術(shù)語“對齊”的含義并不僅僅指形成在擋板7和壓板6中的通道位置與形成在注膠裝置中的通道位置相平齊，還涵蓋了兩者之間的位置存在處于合理范圍但不足以影響纖維通過的偏離。
[0047]在本實施例中，擋板7可以由硬度和剛度都比較高的材質(zhì)制成，如鋼、玻璃鋼等。壓板6則可以由硬度比注膠盒3小的軟質(zhì)材料制成，如聚四氟乙烯、超高分子量聚乙烯等。在壓板6面向注膠裝置的一面上形成有一個突起的壓嘴12，該壓嘴的形成位置與壓板6內(nèi)的通道位置重合。換句話說，纖維可沿著通道延伸穿過該壓嘴12，并且從該壓嘴12處進入形成在注膠盒3中的通道并接受樹脂的浸潰。
[0048]在纖維進入注膠盒3的位置處形成有向內(nèi)凹入的倒角(包括圓角、斜角及其它起擠壓作用的設(shè)計或裝置)，以供壓嘴12抵靠于其上。因此，當(dāng)擋板7推動壓板6朝向注膠裝置方向移動時，壓嘴12抵靠于倒角，并且在由于注膠盒3入口的擠壓而變形時使其內(nèi)部的通道變窄，形成對注膠盒3入口的密封。這樣，通過壓嘴的纖維被壓嘴通道的內(nèi)壁緊緊包裹，致使注膠盒3內(nèi)的樹脂注膠時難以從注膠盒3的入口處溢出，從而確保注膠裝置內(nèi)的樹脂壓力不下降。通過將注膠裝置內(nèi)的壓力維持在一個相對高的壓力下，可以在保證纖維浸潤質(zhì)量的前提下不泄漏和浪費樹脂。
[0049]由此可見，形成在壓板6上的壓嘴12和形成在注膠盒3上的倒角事實上構(gòu)成了一個密封構(gòu)件。對于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，還可以在本【技術(shù)領(lǐng)域】的范疇內(nèi)想到能夠起到相同技術(shù)效果的替代密封構(gòu)件。
[0050]例如，可以將壓板6形成為具有彈性的薄片或膠片，其置于保壓裝置和注膠裝置之間并與此兩者形成連續(xù)的通道。薄片或膠片內(nèi)的通道比保壓裝置的通道出口和注膠裝置的通道入口窄。當(dāng)纖維通過壓板6時，薄片或膠片被翻入注膠盒3的型腔內(nèi)，使其內(nèi)部的通道變寬。同時薄片或膠片沿著內(nèi)部通道產(chǎn)生張力使薄片或膠片包裹住通過其通道的纖維而達到密封的效果。又比如，密封構(gòu)件還可以是貫穿于保壓裝置內(nèi)的通道并延伸出其出口處的塞片。在拉擠工藝中，纖維通過塞片的周圍穿過保壓裝置進入注膠裝置，當(dāng)保壓裝置向注膠裝置靠攏時，塞片使注膠裝置內(nèi)的纖維通道入口變窄從而起到密封的作用。對于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，只要能夠?qū)崿F(xiàn)上述保壓功能，本【技術(shù)領(lǐng)域】內(nèi)的所有已知構(gòu)件都應(yīng)當(dāng)被視為落入本申請的保護范圍內(nèi)。
[0051]在一個優(yōu)選方案中，可以在注膠管11、注膠管11的管路上或本發(fā)明的纖維浸潰系統(tǒng)外部設(shè)置傳感器，該傳感器可以檢測注膠盒3中的實時壓力，將壓力信號反饋給系統(tǒng)外部的注膠機。當(dāng)注膠盒3內(nèi)的壓力低于預(yù)先設(shè)定值時，可以加大注膠機的注膠量；當(dāng)注膠盒3內(nèi)的壓力等于預(yù)先設(shè)定值時，注膠機的注膠量可保持穩(wěn)定；當(dāng)注膠盒3內(nèi)的壓力高于預(yù)先設(shè)定值時，可以減少注膠機的注膠量。通過上述控制，可以保證注膠盒3內(nèi)的壓力始終穩(wěn)定地保持為預(yù)先設(shè)定值。當(dāng)然，對于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，也可以采用任何其它的控制裝置來保證注膠盒3具有穩(wěn)定的內(nèi)部壓力。
[0052](第二較佳實施例)
[0053]圖2是本發(fā)明的纖維浸潰系統(tǒng)的第二較佳實施例的側(cè)視圖。與第一較佳實施例相t匕，第二較佳實施例具有相同構(gòu)造的注膠裝置和保壓裝置，但導(dǎo)向裝置的結(jié)構(gòu)略有不同。具體來說，第二較佳實施例的導(dǎo)向裝置利用一根空心螺桿9'來代替第一較佳實施例中的四根實心螺桿。在空心螺桿9'中設(shè)有供浸潰纖維通過的連續(xù)通道，以使空心螺桿9'中的通道與擋板7和壓板6中的通道以及注膠盒3和模具I中的通道對齊。
[0054]通過上述設(shè)置，操作人員可以在空心螺桿9'的入口處直接將纖維送入連續(xù)通道，在依次通過擋板7、壓板6、壓嘴12和注膠盒3內(nèi)的連續(xù)通道，最終到達模具I內(nèi)，并通過浸潰由注膠管11注入的樹脂而固化。
[0055]另一方面，由于螺桿的數(shù)量減少，在需要引導(dǎo)擋板7和壓板6時，只需要松開數(shù)量較少的鎖定件就可以實現(xiàn)，致使操作更加簡便可行。
[0056](第三較佳實施例)
[0057]圖3是本發(fā)明的纖維浸潰系統(tǒng)的第三較佳實施例的側(cè)視圖。與第一和第二較佳實施例相比，第三較佳實施例具有相同構(gòu)造的注膠裝置和保壓裝置，但導(dǎo)向裝置的結(jié)構(gòu)有所不同。具體來說，第三較佳實施例的導(dǎo)向裝置包括第一導(dǎo)紗板8和第二導(dǎo)紗板8'，在第一導(dǎo)紗板8和第二導(dǎo)紗板8'之間設(shè)置一根實心螺桿9，而在擋板7和第一導(dǎo)紗板8之間設(shè)置四根實心螺桿9。
[0058]通過上述設(shè)置，一方面與第二較佳實施例相同，操作人員只需要松開數(shù)量較少的鎖定件就可以引導(dǎo)擋板7和壓板6，另一方面，通過在第一和第二導(dǎo)紗板上形成多于一條縫隙，可以使纖維在除了與通道延伸相關(guān)的位置處之外的其它位置進入通道，以適用于各種不同的應(yīng)用場合。
[0059]作為其它的較佳實施方式，可以考慮在模具和注膠裝置內(nèi)部設(shè)置兩條或更多條通道，從而為相同數(shù)量的模具或者配置有本發(fā)明的纖維浸潰系統(tǒng)的相同數(shù)量的生產(chǎn)線供料。這樣，可以實現(xiàn)注膠系統(tǒng)中的一模多腔功能，提高了生產(chǎn)能力和效率?；蛘?，由于可通過注膠管路系統(tǒng)對注膠系統(tǒng)的注膠量進行調(diào)整，從而控制注膠盒內(nèi)的壓力，因此可以利用一套注膠裝置同時對多個纖維浸潰系統(tǒng)及模具供料。此時，可以在注膠主管路上設(shè)置用于向注膠機反饋信號的壓力傳感器。每個單獨的纖維浸潰系統(tǒng)中也可以設(shè)有壓力傳感器和流量控制閥以實現(xiàn)獨立的流量壓力聯(lián)動調(diào)整。在開關(guān)及調(diào)整每個注膠盒時，注膠系統(tǒng)可以通過管路內(nèi)壓力的變化實時調(diào)整注膠量以維持管路內(nèi)壓力的恒定，所以一個模具或一條生產(chǎn)線的開關(guān)及調(diào)整不會影響其它模具和生產(chǎn)線的作業(yè)，實現(xiàn)了一套注膠系統(tǒng)供應(yīng)多個模具和生產(chǎn)線的功能，同樣也提聞了生廣能力和效率。
[0060]下面將簡單描述采用本發(fā)明的纖維浸潰系統(tǒng)制造纖維增強復(fù)合材料的工藝步驟:
[0061]首先，從通道在擋板7或空心螺桿9'的入口處將纖維送入通道，使纖維通過擋板7和壓板6，并從壓嘴12處進入注膠盒3內(nèi)的通道?？刂茖?dǎo)向裝置移動擋板7和壓板6，使壓嘴12通過變形壓入倒角。此時，壓嘴在由于注膠盒3入口的擠壓而變形時使其內(nèi)部的通道變窄，形成對注膠盒3入口的密封。這樣，通過壓嘴的纖維被壓嘴通道的內(nèi)壁緊緊包裹，致使注膠盒3內(nèi)的樹脂注膠時難以從注膠盒3的入口處溢出，從而確保注膠裝置3內(nèi)的樹脂壓力不下降。使纖維繼續(xù)通過注膠盒3，將諸如聚氨酯之類的樹脂通過注膠管11注入到注膠盒3內(nèi)，以使纖維充分浸潰所注入的樹脂。通過設(shè)置在注膠管11上的傳感器檢測注膠盒3中的實時壓力，控制與注膠裝置聯(lián)動的注膠機的注膠量，以保證注膠盒3內(nèi)的壓力始終穩(wěn)定地保持為預(yù)先設(shè)定值。最后，在模具中固化被浸潰了樹脂的纖維。
[0062]圖4是一種復(fù)合材料制備裝置的側(cè)視圖，該復(fù)合材料制備裝置應(yīng)用了本發(fā)明的纖維浸潰系統(tǒng)的第二較佳實施例，其中，纖維浸潰系統(tǒng)具有相同構(gòu)造的注膠裝置和保壓裝置，但整合了拉繞工藝。下面將描述其結(jié)構(gòu)和制備工藝。
[0063]首先，將保壓裝置、模具2與注膠盒3定位并固定。將芯軸21的一端依次插入導(dǎo)紗板8、擋板7、壓板6、注膠盒3與模具2中，并將芯軸21的另一端固定。然后，將纖維按照一定的順序穿過模具。具體的穿紗方法如下:
[0064]內(nèi)層纖維13通過內(nèi)層纖維導(dǎo)紗板14逐步靠近芯軸21，并且通過內(nèi)層纏繞裝置15將內(nèi)層纖維環(huán)向纏繞于芯軸21上以構(gòu)成內(nèi)層纏繞紗。內(nèi)層纏繞紗根隨芯軸21 —起向前運動。中間層纖維16通過中間層纖維導(dǎo)紗板17逐步靠近內(nèi)層纏繞紗，并且通過中間層纏繞裝置18將中間層纖維環(huán)向纏繞于內(nèi)層纏繞紗上以構(gòu)成中間層纏繞紗。中間層纏繞紗跟隨芯軸21和內(nèi)層纏繞紗一起向前運動。外層纖維19通過外層纖維導(dǎo)紗板20逐步靠近中間層纏繞紗，并且跟隨芯軸21、內(nèi)層纏繞紗和中間層纏繞紗一起進入導(dǎo)紗板8，依次通過擋板7、壓板6并從壓嘴12處進入注膠盒3內(nèi)的通道，最后進入模具I。
[0065]控制導(dǎo)向裝置移動擋板7和壓板6，使壓嘴12通過變形壓入倒角。此時，壓嘴12在由于注膠盒3入口的擠壓而變形時使其內(nèi)部的通道變窄，形成對注膠盒3入口的密封。這樣，通過壓嘴的纖維被壓嘴通道的內(nèi)壁緊緊包裹，致使注膠盒3內(nèi)的樹脂注膠時難以從注膠盒3的入口處溢出，從而確保注膠裝置3內(nèi)的樹脂壓力不下降。使纖維繼續(xù)通過注膠盒3，將諸如聚氨酯之類的樹脂通過注膠管11注入到注膠盒3內(nèi)，以使纖維充分浸潰所注入的樹脂。通過設(shè)置在注膠管11上的傳感器檢測注膠盒3中的實時壓力，控制與注膠裝置聯(lián)動的注膠機的注膠量，以保證注膠盒3內(nèi)的壓力始終穩(wěn)定地保持為預(yù)先設(shè)定值。最后，在模具中固化被浸潰了樹脂的纖維。
[0066]上述應(yīng)用不限于將多個纖維浸潰系統(tǒng)分布于模具之前以用于分別浸潰不同層的纖維或用于使用不同種類的樹脂進行浸潰，也不限于使用一個或者更多個纏繞機而形成不同的纏繞結(jié)構(gòu)的纖維復(fù)合材料的成型。
[0067]雖然以上結(jié)合了較佳實施例對本發(fā)明的纖維浸潰系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和制造工藝步驟進行了說明，但是本【技術(shù)領(lǐng)域】中的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認識到，上述示例僅是用來說明的，而不能作為對本發(fā)明的限制。例如，導(dǎo)向裝置可以包括兩塊以上的導(dǎo)紗板、導(dǎo)桿和連接螺桿的位置和數(shù)量可以隨意變化等。因此，可以在權(quán)利要求書的實質(zhì)精神范圍內(nèi)對本發(fā)明進行變型。這些變型都將落在本發(fā)明的權(quán)利要求書所要求的范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種纖維浸潰系統(tǒng)，包括注膠裝置、保壓裝置和導(dǎo)向裝置，所述保壓裝置和所述注膠裝置分別與所述導(dǎo)向裝置相連接，所述保壓裝置通過定位件相對于所述注膠裝置進行定位，所述注膠裝置和所述保壓裝置中形成有供浸潰纖維通過的至少一條連續(xù)通道，其特征在于，所述注膠裝置和所述保壓裝置之間形成有確保注入到所述注膠裝置內(nèi)的樹脂壓力不下降的密封構(gòu)件。
2.如權(quán)利要求1所述的纖維浸潰系統(tǒng)，其特征在于，所述密封構(gòu)件是形成在所述保壓裝置內(nèi)的通道出口處的壓嘴(12)和形成在所述注膠裝置內(nèi)的通道入口處的將所述壓嘴(12)擠壓變形以使所述保壓裝置內(nèi)的通道出口變小的倒角。
3.如權(quán)利要求1所述的纖維浸潰系統(tǒng)，其特征在于，所述密封構(gòu)件是形成在所述保壓裝置內(nèi)的通道出口處的彈性片。
4.如權(quán)利要求1所述的纖維浸潰系統(tǒng)，其特征在于，所述密封構(gòu)件是貫穿于所述保壓裝置內(nèi)的通道并延伸出其出口處的塞片。
5.如權(quán)利要求2所述的纖維浸潰系統(tǒng)，其特征在于，所述注膠裝置包括內(nèi)部具有型腔的注膠盒(3)以及與所述注膠盒(3)內(nèi)的通道連通的注入樹脂用的注膠管(11)，所述注膠盒(3)的型腔與并排布置在所述注膠盒(3)下游的固化裝置的型腔連通且大致相同。
6.如權(quán)利要求5所述的纖維浸潰系統(tǒng)，其特征在于，所述注膠盒(3)與所述固化裝置之間設(shè)有密封墊片。
7.如權(quán)利要求2所述的纖維浸潰系統(tǒng)，其特征在于，所述注膠裝置包括內(nèi)部具有型腔的注膠盒(3)以及與所述注膠盒(3)內(nèi)的通道連通的注入樹脂用的注膠管(11)，所述注膠盒(3)的型腔與并排布置在所述注膠盒(3)下游的固化裝置的型腔不相連通。
8.如權(quán)利要求7所述的纖維浸潰系統(tǒng)，其特征在于，所述注膠盒(3)的出口小于入口。
9.如權(quán)利要求7所述的纖維浸潰系統(tǒng)，其特征在于，所述注膠盒(3)連接有出口小于入口且?guī)в行颓坏慕Y(jié)構(gòu)，該型腔的形狀與所述注膠盒(3)的型腔形狀相似。
10.如權(quán)利要求5或7所述的纖維浸潰系統(tǒng)，其特征在于，所述樹脂是快速反應(yīng)樹脂。
11.如權(quán)利要求10所述的纖維浸潰系統(tǒng)，其特征在于，所述快速反應(yīng)樹脂是聚氨酯。
12.如權(quán)利要求5或7所述的纖維浸潰系統(tǒng)，其特征在于，還包括檢測所述注膠盒(3)中的實時壓力的傳感器，所述傳感器反饋壓力信號，以控制所述樹脂的注入量。
13.如權(quán)利要求5或7所述的纖維浸潰系統(tǒng)，其特征在于，所述樹脂的注入壓力為0.2MPa 至 15MPa。
14.如權(quán)利要求5或7所述的纖維浸潰系統(tǒng)，其特征在于，所述倒角形成在所述注膠盒(3)內(nèi)的通道入口處。
15.如權(quán)利要求2至4中任一項所述的纖維浸潰系統(tǒng)，其特征在于，所述保壓裝置包括緊鄰設(shè)置的擋板(7)和壓板￠)以及設(shè)置在所述壓板￠)內(nèi)的通道出口處的壓嘴(12)或彈性片或塞片。
16.如權(quán)利要求1所述的纖維浸潰系統(tǒng)，其特征在于，所述導(dǎo)向裝置包括導(dǎo)桿(4)、至少一根螺桿(9、9')和供纖維通過的第一導(dǎo)紗板(8)，所述導(dǎo)桿(4)和所述螺桿(9)穿過所述第一導(dǎo)紗板(8)固定，所述導(dǎo)桿(4)通過連接件對所述注膠裝置進行固定，所述螺桿(9)通過連接件對所述保壓裝置進行固定和引導(dǎo)。
17.如權(quán)利要求16所述的纖維浸潰系統(tǒng)，其特征在于，所述螺桿(9')是空心螺桿，其中形成有與所述注膠裝置和所述保壓裝置內(nèi)的連續(xù)通道連通的通道。
18.如權(quán)利要求16所述的纖維浸潰系統(tǒng)，其特征在于，所述導(dǎo)向裝置還包括第二導(dǎo)紗板(8')，設(shè)置在所述第一和第二導(dǎo)紗板(8、8')之間的螺桿數(shù)量少于設(shè)置在所述第一導(dǎo)紗板(8)和所述擋板(7)之間的螺桿數(shù)量。
19.如權(quán)利要求1所述的纖維浸潰系統(tǒng)，其特征在于，所述注膠裝置和所述保壓裝置中形成有多于一條連續(xù)通道，從而為相同數(shù)量的固化裝置供料。
20.如權(quán)利要求5、7或19所述的纖維浸潰系統(tǒng)，其特征在于，所述固化裝置為模具(I)、烘道、芯軸和壓模中的一個或多個。
21.如權(quán)利要求1所述的纖維浸潰系統(tǒng)，其特征在于，所述注膠裝置和所述保壓裝置通過管路分配器為多條生產(chǎn)線供料，每條生產(chǎn)線通過注膠壓力和管路流量控制實現(xiàn)獨立調(diào)整而不相互影響。
22.—種采用如權(quán)利要求1至21中任一項所述的纖維浸潰系統(tǒng)制造纖維增強復(fù)合材料的工藝，其特征在于，包括以下步驟: 將纖維送入所述通道，并使所述纖維通過所述保壓裝置； 將樹脂注入到所述注膠裝置內(nèi)； 通過所述密封構(gòu)件確保所述注膠裝置內(nèi)的壓力不下降； 使所述纖維通過所述注膠裝置； 檢測所述注膠裝置內(nèi)的實時壓力； 控制所述樹脂的注入量，以保證所述注膠裝置內(nèi)的壓力穩(wěn)定；以及 使所述纖維浸潰樹脂通過固化裝置并在其中固化。
23.一種具有如權(quán)利要求1至21中任一項所述的纖維浸潰系統(tǒng)的復(fù)合材料制備裝置，其特征在于，還包括: 至少一個纖維導(dǎo)紗板(14、17、20)，所述至少一個纖維導(dǎo)紗板(14、17、20)使至少一種纖維靠近芯軸(21)或軸向紗；以及 至少一個纏繞裝置(15、18)，所述至少一個纏繞裝置(15、18)將所述至少一種纖維環(huán)向纏繞在芯軸(21)或軸向紗上， 其中，所述纖維浸潰系統(tǒng)及所述固化裝置對進入所述第一導(dǎo)紗板(8)的纏繞紗進行浸潰和固化。
24.如權(quán)利要求23所述的復(fù)合材料制備裝置，其特征在于，至少一個纖維導(dǎo)紗板(14、17,20)包括內(nèi)層纖維導(dǎo)紗板(14)、中間層纖維導(dǎo)紗板(17)和外層纖維導(dǎo)紗板(20)，所述內(nèi)層纖維導(dǎo)紗板(14)使內(nèi)層纖維(13)靠近所述芯軸(21)，所述中間層纖維導(dǎo)紗板(17)使中間層纖維(16)靠近纏繞紗，所述外層纖維導(dǎo)紗板(20)使外層纖維(19)與纏繞紗一起進入所述第一導(dǎo)紗板(8)。
25.如權(quán)利要求23所述的復(fù)合材料制備裝置，其特征在于，至少一個纏繞裝置(15、18)包括內(nèi)層纏繞裝置(15)和中間層纏繞裝置(18)，所述內(nèi)層纏繞裝置(15)將纖維環(huán)向纏繞于所述內(nèi)層纖維(13)上以構(gòu)成纏繞紗，所述中間層纏繞裝置(18)將纖維環(huán)向纏繞于所述中間層纖維(16)上以構(gòu)成纏繞紗。
【文檔編號】B29C53/56GK104339667SQ201310323387
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2013年7月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月23日
【發(fā)明者】陳湛, S·托雷斯, 周志平, 李志江 申請人:拜耳材料科技(中國)有限公司