一種基于熱熔法碳纖維預(yù)浸料的浸膠裝置和浸膠工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于熱熔法碳纖維預(yù)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(jī)構(gòu)、碳纖維的開(kāi)絲機(jī)構(gòu)、碳纖維的浸膠加膜機(jī)構(gòu)和碳纖維的收卷機(jī)構(gòu)；在碳纖維預(yù)浸料的整個(gè)工藝流程中，碳纖維的開(kāi)絲機(jī)構(gòu)處于碳纖維的加載機(jī)構(gòu)的下游，碳纖維的浸膠加膜機(jī)構(gòu)處于碳纖維的開(kāi)絲機(jī)構(gòu)的下游，碳纖維的收卷機(jī)構(gòu)處于碳纖維的浸膠加膜機(jī)構(gòu)的下游。本發(fā)明與傳統(tǒng)的浸膠方式相比，本發(fā)明采用了開(kāi)絲機(jī)構(gòu)進(jìn)行開(kāi)絲并且通過(guò)加膜機(jī)構(gòu)和收卷機(jī)構(gòu)來(lái)進(jìn)行浸膠壓膜和整形收卷，采用恒張力結(jié)構(gòu)，保證浸膠均勻，比常規(guī)的濕法工藝具有污染少成本低的優(yōu)點(diǎn)，比常規(guī)的干法工藝具有膠面平整均勻不粘連的優(yōu)點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】一種基于熱熔法碳纖維預(yù)浸料的浸膠裝置和浸膠工藝

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種浸膠裝置和浸膠工藝，特別是涉及一種采用了開(kāi)絲機(jī)構(gòu)進(jìn)行開(kāi)絲并且通過(guò)加膜機(jī)構(gòu)和收卷機(jī)構(gòu)來(lái)進(jìn)行浸膠壓膜和整形收卷，采用恒張力結(jié)構(gòu)，保證浸膠均勻的基于熱熔法碳纖維預(yù)浸料的浸膠裝置和浸膠工藝。

【背景技術(shù)】
[0002]預(yù)浸料可直接用于復(fù)合材料制品的制造，被廣泛運(yùn)用在航空航天以及國(guó)防設(shè)備，特別是飛機(jī)螺旋槳、機(jī)翼、機(jī)身和一些重要?dú)んw結(jié)構(gòu)的制造中。該材料的應(yīng)用程度直接反映一個(gè)國(guó)家的航天航空工業(yè)和國(guó)防裝備水平。歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家長(zhǎng)期對(duì)預(yù)浸料生產(chǎn)應(yīng)用及制造的關(guān)鍵設(shè)備實(shí)行出口限制和技術(shù)封鎖，國(guó)內(nèi)這方面發(fā)展也比較緩慢。
[0003]傳統(tǒng)方法先將樹(shù)脂基體加熱到一定的溫度后溶融，纖維依次通過(guò)放卷、浸膠、擠壓、烘干等工序，最后收卷在芯軸上。傳統(tǒng)工藝方法主要用于制備窄帶預(yù)浸料，要求樹(shù)脂基體的流動(dòng)性要好，利于浸潰纖維束。制備出來(lái)的預(yù)浸料樹(shù)脂含量低，產(chǎn)品質(zhì)量無(wú)法保證，環(huán)境污染嚴(yán)重。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明的主要目的在于提供一種采用了開(kāi)絲機(jī)構(gòu)進(jìn)行開(kāi)絲并且通過(guò)加膜機(jī)構(gòu)和收卷機(jī)構(gòu)來(lái)進(jìn)行浸膠壓膜和整形收卷，采用恒張力結(jié)構(gòu)，保證浸膠均勻的基于熱熔法碳纖維預(yù)浸料的浸膠裝置和浸膠工藝。
[0005]本發(fā)明是通過(guò)下述技術(shù)方案來(lái)解決上述技術(shù)問(wèn)題的:一種基于熱熔法碳纖維預(yù)浸料的浸膠裝置，所述浸膠裝置包括碳纖維的加載機(jī)構(gòu)、碳纖維的開(kāi)絲機(jī)構(gòu)、碳纖維的浸膠加膜機(jī)構(gòu)和碳纖維的收卷機(jī)構(gòu)；在碳纖維預(yù)浸料的整個(gè)工藝流程中，碳纖維的開(kāi)絲機(jī)構(gòu)處于碳纖維的加載機(jī)構(gòu)的下游，碳纖維的浸膠加膜機(jī)構(gòu)處于碳纖維的開(kāi)絲機(jī)構(gòu)的下游，碳纖維的收卷機(jī)構(gòu)處于碳纖維的浸膠加膜機(jī)構(gòu)的下游。
[0006]在本發(fā)明的具體實(shí)施例子中:所述的加載機(jī)構(gòu)包括可以加載五個(gè)通道的碳纖維原料的五個(gè)獨(dú)立的紗架，每個(gè)紗架的底部都安裝一個(gè)與所述的紗架配套的機(jī)械電磁制動(dòng)器。
[0007]在本發(fā)明的具體實(shí)施例子中:所述的開(kāi)絲機(jī)構(gòu)包括壓輥和開(kāi)絲槽。
[0008]在本發(fā)明的具體實(shí)施例子中:所述的浸膠加膜機(jī)構(gòu)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，冷卻裝置位于浸膠板的下游，糾偏裝置位于冷卻裝置的下游。
[0009]在本發(fā)明的具體實(shí)施例子中:所述的收卷機(jī)構(gòu)包括電機(jī)和收卷軸。
[0010]在本發(fā)明的具體實(shí)施例子中:所述的收卷軸包括五個(gè)芯軸。
[0011]在本發(fā)明的具體實(shí)施例子中:所述的浸膠加膜機(jī)構(gòu)和收卷機(jī)構(gòu)之間安裝有壓膜處理機(jī)構(gòu)。
[0012]一種采用上述的基于熱熔法碳纖維預(yù)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(jī)構(gòu)的紗架上，在每一個(gè)紗團(tuán)上的底部都安裝一個(gè)配套的機(jī)械電磁制動(dòng)器，然后通過(guò)傳感器獲取信號(hào)從而控制制動(dòng)器，控制不同的張力輸出，使得紗團(tuán)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度得到控制，從而控制單個(gè)紗團(tuán)的張力的范圍為100 ±61每一個(gè)紗團(tuán)的機(jī)械電磁制動(dòng)器都是相互獨(dú)立的，
[0014](2^通過(guò)加載機(jī)構(gòu)傳遞過(guò)來(lái)的碳纖維原料，經(jīng)過(guò)開(kāi)絲機(jī)構(gòu)中第一道壓輥進(jìn)行碾壓后，進(jìn)入到開(kāi)絲槽中進(jìn)行均勻開(kāi)絲然后進(jìn)行壓輥成型，首先將加載機(jī)構(gòu)輸出的碳纖維進(jìn)行分撥，從而達(dá)到所需的寬度和厚度，使碳纖維排放有序整齊，它是通過(guò)開(kāi)絲軸不停的運(yùn)動(dòng)使碳纖維均勻分布；
[0015](3^通過(guò)滾輪傳遞壓輥成型后的碳纖維材料進(jìn)入到浸膠裝置，首先利用浸膠加膜機(jī)構(gòu)中的浸膠板進(jìn)行浸膠，浸膠完成后通過(guò)浸膠加膜機(jī)構(gòu)中的冷卻板進(jìn)行冷卻，冷卻完成后再利用浸膠加膜機(jī)構(gòu)中的糾偏裝置進(jìn)行精確定位，調(diào)整碳纖維材料的工位，最后進(jìn)行上側(cè)壓膜處理；
[0016]“)、通過(guò)壓膜處理后的碳纖維材料利用兩道壓輥進(jìn)行壓緊和傳遞，碳纖維材料傳遞到紗架上進(jìn)行收卷操作，電機(jī)和帶傳動(dòng)讓收卷軸實(shí)現(xiàn)自轉(zhuǎn)，通過(guò)絲桿實(shí)現(xiàn)收卷軸的左右移動(dòng)，通過(guò)這種方式來(lái)實(shí)現(xiàn)收卷過(guò)程，通過(guò)讓芯軸左右移動(dòng)，使得薄膜扭曲，可以很好的防止起皺和粘貼，收卷機(jī)構(gòu)中共有五個(gè)芯軸同時(shí)收集，五個(gè)芯軸的速度一樣，之間用鏈傳動(dòng)傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)，另外使用電機(jī)和減速器將指定的速度傳至芯軸上，芯軸的左右移動(dòng)可以將連接芯軸的支架以及電機(jī)裝置放置在導(dǎo)軌上，通過(guò)伺服電機(jī)實(shí)現(xiàn)整個(gè)裝置的左右移動(dòng)。
[0017]本發(fā)明的積極進(jìn)步效果在于:本發(fā)明提供的一種基于熱熔法碳纖維預(yù)浸料的浸膠裝置和浸膠工藝具有以下優(yōu)點(diǎn):本發(fā)明與傳統(tǒng)的浸膠方式相比，本發(fā)明采用了開(kāi)絲機(jī)構(gòu)進(jìn)行開(kāi)絲并且通過(guò)加膜機(jī)構(gòu)和收卷機(jī)構(gòu)來(lái)進(jìn)行浸膠壓膜和整形收卷，采用恒張力結(jié)構(gòu)，保證浸膠均勻，比常規(guī)的濕法工藝具有污染少成本低的優(yōu)點(diǎn)，比常規(guī)的干法工藝具有膠面平整均勻不粘連的優(yōu)點(diǎn)。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1為本發(fā)明提供的基于熱熔法碳纖維預(yù)浸料的浸膠裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖給出本發(fā)明較佳實(shí)施例，以詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0020]圖1為本發(fā)明提供的基于熱熔法碳纖維預(yù)浸料的浸膠裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]如圖1所示:本發(fā)明中的浸膠裝置包括碳纖維的加載機(jī)構(gòu)100、碳纖維的開(kāi)絲機(jī)構(gòu)200、碳纖維的浸膠加膜機(jī)構(gòu)300和碳纖維的收卷機(jī)構(gòu)400，在碳纖維預(yù)浸料的整個(gè)工藝流程中，碳纖維的開(kāi)絲機(jī)構(gòu)200處于碳纖維的加載機(jī)構(gòu)100的下游，碳纖維的浸膠加膜機(jī)構(gòu)300處于碳纖維的開(kāi)絲機(jī)構(gòu)200的下游，碳纖維的收卷機(jī)構(gòu)400處于碳纖維的浸膠加膜機(jī)構(gòu)300的下游。
[0022]在加載機(jī)構(gòu)中:碳纖維放置在該機(jī)構(gòu)的紗架上，該機(jī)構(gòu)一共有五個(gè)獨(dú)立的紗架，可以加載五個(gè)通道的碳纖維原料，在每一個(gè)紗團(tuán)上的底部都安裝一個(gè)配套的機(jī)械電磁制動(dòng)器，五個(gè)角速度傳感器分別放置在五個(gè)砂團(tuán)邊緣上，用以獲取砂團(tuán)轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度，通過(guò)角速度反饋給電機(jī)控制器，來(lái)調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速，從而控制制動(dòng)器，然后通過(guò)傳感器獲取信號(hào)從而控制制動(dòng)器，控制不同的張力輸出，使得紗團(tuán)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度得到控制，從而控制單個(gè)紗團(tuán)的張力的范圍為100 ± 61每一個(gè)紗團(tuán)的機(jī)械電磁制動(dòng)器都是相互獨(dú)立的，完全可以避免紗團(tuán)之前的一些工況或者人為影響造成的繁瑣調(diào)整過(guò)程，只需要在使用這個(gè)工作裝置時(shí)根據(jù)要求進(jìn)行張力的不同設(shè)置，在工作過(guò)程中根據(jù)需要進(jìn)行選用即可，這樣可以統(tǒng)一張力，并且從很大意義上提聞了生廣效率和質(zhì)量。
[0023]碳纖維放置在加載機(jī)構(gòu)的紗架上，在每一個(gè)紗團(tuán)上的底部都安裝一個(gè)配套的機(jī)械電磁制動(dòng)器，
[0024]在開(kāi)絲機(jī)構(gòu)中:通過(guò)加載機(jī)構(gòu)傳遞過(guò)來(lái)的五束碳纖維原料，經(jīng)過(guò)第一道壓輥進(jìn)行碾壓后，進(jìn)入到開(kāi)絲槽中進(jìn)行均勻開(kāi)絲然后進(jìn)行壓輥成型，首先將加載機(jī)構(gòu)輸出的碳纖維進(jìn)行有效的分撥，從而達(dá)到所需的寬度和厚度，使碳纖維排放有序整齊，它是通過(guò)開(kāi)絲軸不停的運(yùn)動(dòng)使碳纖維均勻分布，這樣操作以后，絲束的擴(kuò)展寬度大，并且可以根據(jù)需要選定寬度。
[0025]在浸膠加膜機(jī)構(gòu)中:通過(guò)滾輪傳遞壓輥成型后的碳纖維材料進(jìn)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(jìn)行浸膠，浸膠完成后通過(guò)冷卻板進(jìn)行冷卻，冷卻完成后再利用糾偏裝置進(jìn)行精確定位，調(diào)整碳纖維材料的工位，最后進(jìn)行上側(cè)壓膜處理。
[0026]在收卷機(jī)構(gòu)中:通過(guò)壓膜處理后的碳纖維材料利用兩道壓輥進(jìn)行壓緊和傳遞，碳纖維材料傳遞到紗架上進(jìn)行收卷操作，電機(jī)和帶傳動(dòng)讓收卷軸實(shí)現(xiàn)自轉(zhuǎn)，通過(guò)絲桿實(shí)現(xiàn)收卷軸的左右移動(dòng)，通過(guò)這種方式來(lái)實(shí)現(xiàn)收卷過(guò)程，通過(guò)讓芯軸左右移動(dòng)，使得薄膜扭曲，可以很好的防止起皺和粘貼，該機(jī)構(gòu)共有五個(gè)芯軸同時(shí)收集，五個(gè)芯軸的速度一樣，之間用鏈傳動(dòng)傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)，另外使用電機(jī)和減速器將指定的速度傳至芯軸上，芯軸的左右移動(dòng)可以將連接芯軸的支架以及電機(jī)等裝置放置在導(dǎo)軌上，通過(guò)伺服電機(jī)實(shí)現(xiàn)整個(gè)裝置的左右移動(dòng)。
[0027]本發(fā)明提供的預(yù)浸料設(shè)備適合熱固性樹(shù)脂預(yù)浸料的生產(chǎn)，可生產(chǎn)一種預(yù)浸絲，其最大寬度為采用五個(gè)收卷軸同步收卷，一次收卷數(shù)為五卷，在這個(gè)過(guò)程中采用了溫度傳感器進(jìn)行浸膠裝置的精確控制，采用張力傳感器進(jìn)行張力在線監(jiān)測(cè)，其中在浸膠過(guò)程中采用了刀射線的方法來(lái)進(jìn)行含膠量的在線跟蹤，這是為了保證獲得性能完好的預(yù)浸料。這是一套可以有效制作和收集預(yù)浸料的機(jī)具設(shè)備，為纏繞和鋪放工藝提供更高的工作質(zhì)量和效率。
[0028]通過(guò)溫度傳感器反饋回來(lái)的溫度，對(duì)熱熔膠溫度進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)溫度低于751時(shí)，通過(guò)加熱棒進(jìn)行加熱，溫度高于851時(shí)停止加熱，保證熱熔膠溫度在75?851范圍內(nèi)。
[0029]本發(fā)明與傳統(tǒng)的浸膠方式相比，本發(fā)明采用了開(kāi)絲機(jī)構(gòu)進(jìn)行開(kāi)絲并且通過(guò)加膜機(jī)構(gòu)和收卷機(jī)構(gòu)來(lái)進(jìn)行浸膠壓膜和整形收卷，采用恒張力結(jié)構(gòu)，保證浸膠均勻，比常規(guī)的濕法工藝具有污染少成本低的優(yōu)點(diǎn)，比常規(guī)的干法工藝具有膠面平整均勻不粘連的優(yōu)點(diǎn)。
[0030]以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說(shuō)明書中描述的只是說(shuō)明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)，本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
【權(quán)利要求】
1.一種基于熱熔法碳纖維預(yù)浸料的浸膠裝置，其特征在于:所述浸膠裝置包括碳纖維的加載機(jī)構(gòu)、碳纖維的開(kāi)絲機(jī)構(gòu)、碳纖維的浸膠加膜機(jī)構(gòu)和碳纖維的收卷機(jī)構(gòu)；在碳纖維預(yù)浸料的整個(gè)工藝流程中，碳纖維的開(kāi)絲機(jī)構(gòu)處于碳纖維的加載機(jī)構(gòu)的下游，碳纖維的浸膠加膜機(jī)構(gòu)處于碳纖維的開(kāi)絲機(jī)構(gòu)的下游，碳纖維的收卷機(jī)構(gòu)處于碳纖維的浸膠加膜機(jī)構(gòu)的下游。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于熱熔法碳纖維預(yù)浸料的浸膠裝置，其特征在于:所述的加載機(jī)構(gòu)包括可以加載五個(gè)通道的碳纖維原料的五個(gè)獨(dú)立的紗架，每個(gè)紗架的底部都安裝一個(gè)與所述的紗架配套的機(jī)械電磁制動(dòng)器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于熱熔法碳纖維預(yù)浸料的浸膠裝置，其特征在于:所述的開(kāi)絲機(jī)構(gòu)包括壓輥和開(kāi)絲槽。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于熱熔法碳纖維預(yù)浸料的浸膠裝置，其特征在于:所述的浸膠加膜機(jī)構(gòu)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，冷卻裝置位于浸膠板的下游，糾偏裝置位于冷卻裝置的下游。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于熱熔法碳纖維預(yù)浸料的浸膠裝置，其特征在于:所述的收卷機(jī)構(gòu)包括電機(jī)和收卷軸。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于熱熔法碳纖維預(yù)浸料的浸膠裝置，其特征在于:所述的收卷軸包括五個(gè)芯軸。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于熱熔法碳纖維預(yù)浸料的浸膠裝置，其特征在于:所述的浸膠加膜機(jī)構(gòu)和收卷機(jī)構(gòu)之間安裝有壓膜處理機(jī)構(gòu)。
8.一種采用權(quán)利要求1所述的基于熱熔法碳纖維預(yù)浸料的浸膠裝置的浸膠工藝，其特征在于:所述工藝包括如下步驟: (1)、碳纖維放置在加載機(jī)構(gòu)的紗架上，在每一個(gè)紗團(tuán)上的底部都安裝一個(gè)配套的機(jī)械電磁制動(dòng)器，然后通過(guò)傳感器獲取信號(hào)從而控制制動(dòng)器，控制不同的張力輸出，使得紗團(tuán)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度得到控制，從而控制單個(gè)紗團(tuán)的張力的范圍為100 ± 6N，每一個(gè)紗團(tuán)的機(jī)械電磁制動(dòng)器都是相互獨(dú)立的， (2)、通過(guò)加載機(jī)構(gòu)傳遞過(guò)來(lái)的碳纖維原料，經(jīng)過(guò)開(kāi)絲機(jī)構(gòu)中第一道壓輥進(jìn)行碾壓后，進(jìn)入到開(kāi)絲槽中進(jìn)行均勻開(kāi)絲然后進(jìn)行壓輥成型，首先將加載機(jī)構(gòu)輸出的碳纖維進(jìn)行分撥，從而達(dá)到所需的寬度和厚度，使碳纖維排放有序整齊，它是通過(guò)開(kāi)絲軸不停的運(yùn)動(dòng)使碳纖維均勻分布； (3)、通過(guò)滾輪傳遞壓輥成型后的碳纖維材料進(jìn)入到浸膠裝置，首先利用浸膠加膜機(jī)構(gòu)中的浸膠板進(jìn)行浸膠，浸膠完成后通過(guò)浸膠加膜機(jī)構(gòu)中的冷卻板進(jìn)行冷卻，冷卻完成后再利用浸膠加膜機(jī)構(gòu)中的糾偏裝置進(jìn)行精確定位，調(diào)整碳纖維材料的工位，最后進(jìn)行上側(cè)壓膜處理； (4)、通過(guò)壓膜處理后的碳纖維材料利用兩道壓輥進(jìn)行壓緊和傳遞，碳纖維材料傳遞到紗架上進(jìn)行收卷操作，電機(jī)和帶傳動(dòng)讓收卷軸實(shí)現(xiàn)自轉(zhuǎn)，通過(guò)絲桿實(shí)現(xiàn)收卷軸的左右移動(dòng)，通過(guò)這種方式來(lái)實(shí)現(xiàn)收卷過(guò)程，通過(guò)讓芯軸左右移動(dòng)，使得薄膜扭曲，可以很好的防止起皺和粘貼，收卷機(jī)構(gòu)中共有五個(gè)芯軸同時(shí)收集，五個(gè)芯軸的速度一樣，之間用鏈傳動(dòng)傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)，另外使用電機(jī)和減速器將指定的速度傳至芯軸上，芯軸的左右移動(dòng)可以將連接芯軸的支架以及電機(jī)裝置放置在導(dǎo)軌上，通過(guò)伺服電機(jī)實(shí)現(xiàn)整個(gè)裝置的左右移動(dòng)。
【文檔編號(hào)】B29C70/50GK104339669SQ201310340430
【公開(kāi)日】2015年2月11日 申請(qǐng)日期:2013年8月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月6日
【發(fā)明者】朱家強(qiáng), 王濱 申請(qǐng)人:上海晉飛日精復(fù)合材料有限公司