一種連續(xù)纖維浸膠系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種連續(xù)纖維浸膠系統(tǒng)，其特征是：包括儲(chǔ)膠槽、梯度導(dǎo)流管、浸膠槽、回收槽、真空泵和纖維展開浸膠傳動(dòng)系統(tǒng)，所述儲(chǔ)膠槽下通過梯度導(dǎo)流管與浸膠槽連通，浸膠槽下方設(shè)有回收槽，所述纖維展開浸膠傳動(dòng)系統(tǒng)穿過浸膠槽設(shè)在回收槽的上方，回收槽底部通過回流管與儲(chǔ)膠槽連通，儲(chǔ)膠槽通過真空管與真空泵連通；所述儲(chǔ)膠槽、梯度導(dǎo)流管和浸膠槽的槽壁為雙層結(jié)構(gòu)，中間設(shè)有多段電阻絲。本實(shí)用新型的膠液儲(chǔ)存區(qū)與浸膠區(qū)分開，通過具有溫度梯度的管路連接，并有纖維定位、展開、控膠、張力調(diào)節(jié)裝置。多余的膠液可以回收利用。利用本實(shí)用新型可以使纖維充分浸潤(rùn)，且膠液不會(huì)提前凝膠。
【專利說明】一種連續(xù)纖維浸膠系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種浸膠系統(tǒng)，特別是一種連續(xù)纖維浸膠系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]纖維復(fù)合材料由于比強(qiáng)度、比模量高，耐腐蝕性能優(yōu)異，同時(shí)具有良好的耐疲勞性能，因此在航空航天、建筑、體育用品等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。纖維復(fù)合材料是由連續(xù)纖維浸潤(rùn)樹脂后通過熱壓固化而成。在浸潤(rùn)過程中，需要將樹脂加熱融化，然后將纖維浸潤(rùn)。由于目前所使用的纖維束，是由多根纖維組成，如12K碳纖維包含有12000根碳纖維，因此為了纖維充分浸潤(rùn)，需要樹脂具有較低的粘度。由于樹脂的粘度隨著溫度的升高而降低，因此需要將樹脂加熱到較高溫度。但在較高的溫度下，樹脂會(huì)在較短的時(shí)間內(nèi)就發(fā)生固化反應(yīng)而凝膠。因此纖維浸膠時(shí)所采用的浸膠系統(tǒng)結(jié)構(gòu)對(duì)浸膠效果有關(guān)鍵影響。此外，還需要將纖維有效展開，提高浸透性，并需要設(shè)計(jì)有浸膠量控制裝置，保證膠含量符合要求。
[0003]目前的浸膠系統(tǒng)，均未設(shè)計(jì)纖維展開裝置，且多數(shù)為單空間結(jié)構(gòu)，樹脂的儲(chǔ)存與纖維浸潤(rùn)在同一容器內(nèi)，無浸膠量控制裝置，而是由纖維通過浸膠槽的速度控制浸膠量，如專利CN102430503等。專利CN202399437雖然將浸膠槽用帶孔的鋼片分割為兩部分，一部分儲(chǔ)存膠液，一部分實(shí)現(xiàn)纖維浸潤(rùn)，但實(shí)際上由于兩部分的膠液可以相互流動(dòng)，因此仍然難以保證樹脂在高溫下僅停留較短的時(shí)間。專利CN202881103設(shè)計(jì)了一種可自動(dòng)補(bǔ)液的玻璃纖維浸膠槽，將儲(chǔ)膠槽與浸膠槽分開，通過180°彎折的管道連通。該種設(shè)計(jì)雖然將膠液儲(chǔ)存區(qū)與浸膠區(qū)完全分開，但由于儲(chǔ)膠槽為防止樹脂膠液固化必然溫度較低，膠液的流動(dòng)性較差，不可能通過180°彎折的管道而流入浸膠槽內(nèi)。浸膠槽為保證浸膠效果必然溫度較高，與儲(chǔ)膠槽的溫差較大，儲(chǔ)膠槽內(nèi)的膠液進(jìn)入浸膠槽后，需要經(jīng)過較長(zhǎng)的時(shí)間才能達(dá)到溫度平衡，嚴(yán)重影響浸膠槽內(nèi)膠液溫度的穩(wěn)定性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種帶有纖維展開裝置，可控制浸膠量，并且保證樹脂膠液在高溫下僅短時(shí)間停留的連續(xù)纖維浸膠系統(tǒng)。
[0005]本發(fā)明的一種連續(xù)纖維浸膠系統(tǒng)，是通過以下手段實(shí)現(xiàn)的:
[0006]一種連續(xù)纖維浸膠系統(tǒng)，其特征是:包括儲(chǔ)膠槽、梯度導(dǎo)流管、浸膠槽、回收槽、真空泵和纖維展開浸膠傳動(dòng)系統(tǒng)，所述儲(chǔ)膠槽下通過梯度導(dǎo)流管與浸膠槽連通，浸膠槽下方設(shè)有回收槽，所述纖維展開浸膠傳動(dòng)系統(tǒng)穿過浸膠槽設(shè)在回收槽的上方，回收槽底部通過回流管與儲(chǔ)膠槽連通，儲(chǔ)膠槽通過真空管與真空泵連通；所述儲(chǔ)膠槽、梯度導(dǎo)流管和浸膠槽的槽壁為雙層結(jié)構(gòu)，中間設(shè)有多段電阻絲。
[0007]所述纖維展開浸膠傳動(dòng)系統(tǒng)包括由上向下依次排列的導(dǎo)向輥、展開輥、直輥A、壓膠輥對(duì)、張力調(diào)節(jié)輥和直輥B，所述導(dǎo)向輥、展開輥和直輥A設(shè)在浸膠槽內(nèi)部，壓膠輥對(duì)設(shè)在浸膠槽底部。
[0008]所述導(dǎo)向輥輥面上有一凹槽，所述展開輥輥面為凸弧形，所述壓膠輥對(duì)為兩個(gè)，可以軸向相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，間隙大小可以調(diào)整，所述張力調(diào)節(jié)輥輥面為凹弧形，弧度與展開輥相同，方向相反。
[0009]所述真空管出口處設(shè)有半透膜，儲(chǔ)膠槽上部通過電控閥門C與大氣連通；連接儲(chǔ)膠槽的真空管、回流管和梯度導(dǎo)流管上分別設(shè)有電控閥門A、電控閥門B、電控閥門D，儲(chǔ)膠槽、梯度導(dǎo)流管和浸膠槽上分別設(shè)有連接溫控儀的溫度傳感器，所述回收槽底部設(shè)有壓力傳感器，所述電控閥門A、電控閥門B、電控閥門C、電控閥門D、溫控儀、壓力傳感器和真空泵分別和電控柜電連接，電控柜接收壓力傳感器信號(hào)，并控制真空泵與各電控閥門電源開關(guān)。
[0010]所述梯度導(dǎo)流管上設(shè)有多個(gè)溫度傳感器，使梯度導(dǎo)流管沿長(zhǎng)度方向可分段控溫。
[0011]本發(fā)明的益處是:
[0012](I)膠液儲(chǔ)存在儲(chǔ)膠槽中，與浸膠槽通過管路連通，將儲(chǔ)存區(qū)與浸膠區(qū)分開。儲(chǔ)膠槽溫度較低，有利于大量膠液的儲(chǔ)存；浸膠槽內(nèi)僅有少量膠液，可減少凝膠，降低膠液粘度，有利于纖維的充分浸潤(rùn)；
[0013](2)儲(chǔ)膠槽與浸膠槽通過具有溫度梯度的梯度導(dǎo)流管連通?？拷鼉?chǔ)膠槽處，導(dǎo)流管溫度接近儲(chǔ)膠槽溫度；而靠近浸膠槽處，導(dǎo)流管溫度接近浸膠槽溫度。當(dāng)膠液從儲(chǔ)膠槽中流出，在管路中逐漸被加熱，待流到浸膠槽時(shí)，已基本與浸膠槽內(nèi)膠液溫度一致，避免浸膠槽內(nèi)膠液溫度發(fā)生波動(dòng)，影響膠液粘度；
[0014](3)在浸膠槽內(nèi)有展開輥。展開輥輥面為凸弧形，當(dāng)纖維束經(jīng)過展開輥時(shí)，在張力作用下纖維束中的纖維沿輥面向輥兩端分散，使得纖維束充分展開，有利于浸膠；
[0015](4)纖維通過一對(duì)壓膠輥中間，通過調(diào)節(jié)兩壓膠輥的間隙大小可以控制含膠量，多余的膠液會(huì)被壓膠輥擠出。此外，通過壓膠輥的擠壓，可以使膠液更加充分滲透進(jìn)纖維內(nèi)部從而提高了浸潤(rùn)程度；
[0016](5)壓膠輥擠出的膠液、浸膠槽底部滲漏的膠液均通過回收槽進(jìn)行收集，并通過真空管路利用真空的吸附作用重新流入儲(chǔ)膠槽，減少膠液的浪費(fèi)。此外膠液在回收過程中不直接流經(jīng)任何泵體，膠液不會(huì)產(chǎn)生油污，避免對(duì)復(fù)合材料性能的影響。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說明。
[0018]附圖1為本發(fā)明的一種連續(xù)纖維浸膠用浸膠系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]附圖2為導(dǎo)向輥結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]附圖3為展開輥結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]附圖4為張力調(diào)節(jié)輥結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]附圖5為展開輥工作原理示意圖
[0023]圖中:I真空泵，2真空管，3電控閥門A，4半透膜，5儲(chǔ)膠槽，6電阻絲，7電控閥門B，8回流管，9導(dǎo)向輥，10展開輥，11直輥A，12張力調(diào)節(jié)輥，13直輥B，14連續(xù)纖維，15回收槽，16壓力傳感器，17壓膠棍，18溫控儀，19浸膠槽，20梯度導(dǎo)流管，21溫度傳感器，22電控閥門C，23電控閥門D，24樹脂膠液，25電控柜。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖與【具體實(shí)施方式】，對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。如圖1所示，附圖為一種連續(xù)纖維浸膠系統(tǒng)，其特征是:包括儲(chǔ)膠槽5、梯度導(dǎo)流管20、浸膠槽19、回收槽15、真空泵I和纖維展開浸膠傳動(dòng)系統(tǒng)，所述儲(chǔ)膠槽5下通過梯度導(dǎo)流管20與浸膠槽19連通，浸膠槽19下方設(shè)有回收槽15，所述纖維展開浸膠傳動(dòng)系統(tǒng)穿過浸膠槽19設(shè)在回收槽15的上方，回收槽15底部通過回流管8與儲(chǔ)膠槽5連通，儲(chǔ)膠槽5通過真空管2與真空泵I連通；所述儲(chǔ)膠槽5、梯度導(dǎo)流管20和浸膠槽19的槽壁為雙層結(jié)構(gòu)，中間設(shè)有多段電阻絲6 ;所述真空管2出口處設(shè)有半透膜4，防止膠液進(jìn)入真空泵I內(nèi)，儲(chǔ)膠槽5上部通過電控閥門C22與大氣連通；連接儲(chǔ)膠槽5的真空管2、回流管8和梯度導(dǎo)流管20上分別設(shè)有電控閥門A3、電控閥門B7、電控閥門D23，儲(chǔ)膠槽5、梯度導(dǎo)流管20和浸膠槽19上分別設(shè)有連接溫控儀18的溫度傳感器21，所述回收槽15底部設(shè)有壓力傳感器16，所述電控閥門A3、電控閥門B7、電控閥門C22、電控閥門D23、溫控儀18、壓力傳感器16和真空泵I分別和電控柜25電連接，電控柜25接收壓力傳感器信號(hào)16，并控制真空泵I與各電控閥門電源開關(guān)。所述梯度導(dǎo)流管20上設(shè)有多個(gè)溫度傳感器21，使梯度導(dǎo)流管20沿長(zhǎng)度方向可分段控溫?；厥詹?5位于張力調(diào)節(jié)輥12下方，為敞開式結(jié)構(gòu)，收集多余的膠液。
[0025]所述纖維展開浸膠傳動(dòng)系統(tǒng)包括由上向下依次排列的導(dǎo)向輥9、展開輥10、直輥Al 1、壓膠輥對(duì)17、張力調(diào)節(jié)輥12和直輥B13，所述導(dǎo)向輥9、展開輥10和直輥Al I設(shè)在浸膠槽19內(nèi)部，壓膠輥對(duì)17設(shè)在浸膠槽19底部。
[0026]如附圖2-4所示，所述導(dǎo)向輥9輥面上有一凹槽，纖維通過凹槽進(jìn)入浸膠槽19，對(duì)纖維進(jìn)行定位。所述展開輥10輥面為凸弧形，所述壓膠輥對(duì)17為兩個(gè)，可以軸向相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，間隙大小可以調(diào)整。所述張力調(diào)節(jié)輥12位于浸膠槽19下方，可以軸向相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖4所示，輥面為凹弧形，弧度與展開輥10相同，方向相反。
[0027]本發(fā)明的連續(xù)纖維浸膠系統(tǒng)的工作原理:
[0028]首先在儲(chǔ)膠槽5中儲(chǔ)存一定量的膠液，并加熱到膠液熔融溫度，將浸膠槽19加熱到浸膠溫度，按照儲(chǔ)膠槽5與浸膠槽19的溫度差，設(shè)定梯度導(dǎo)流管20各段溫度，梯度導(dǎo)流管在多段電阻絲、溫度傳感器與溫控儀作用下，沿長(zhǎng)度方向可分段控溫，從與儲(chǔ)膠槽5連接部分到與浸膠槽19連接部分溫度依次升高。
[0029]將連續(xù)纖維14按照?qǐng)D1中所示依次通過過導(dǎo)向輥9、展開輥10、直輥AU、壓膠輥17、張力調(diào)節(jié)輥12，直輥B13，并在動(dòng)力裝置牽引下逐步前進(jìn)。待溫度達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)以后，打開電控閥門C22、電控閥門D23，融化后的膠液通過梯度導(dǎo)流管20流入浸膠槽19。膠液在梯度導(dǎo)流管20中流動(dòng)時(shí)，逐步被加熱。調(diào)節(jié)兩壓膠輥17間隙的大小，使連續(xù)纖維14所浸潤(rùn)的膠含量符合要求，多余的膠液流進(jìn)回收槽15中。調(diào)節(jié)電控閥門D23大小，使膠液流入浸膠槽19的量與連續(xù)纖維14經(jīng)過浸膠槽19所帶走的膠量相等。當(dāng)回收槽15中膠量達(dá)到一定程度時(shí)，通過壓力傳感器16傳遞信號(hào)到電控柜25，控制電控閥門C22、電控閥門D23關(guān)閉，電控閥門A3、電控閥門B7打開，真空泵I啟動(dòng)，通過真空吸附作用將回收槽15的膠液回收到儲(chǔ)膠槽5中，重新利用。
【權(quán)利要求】
1.一種連續(xù)纖維浸膠系統(tǒng)，其特征是:包括儲(chǔ)膠槽(5)、梯度導(dǎo)流管(20)、浸膠槽(19)、回收槽(15)、真空泵(I)和纖維展開浸膠傳動(dòng)系統(tǒng)，所述儲(chǔ)膠槽(5)下通過梯度導(dǎo)流管(20)與浸膠槽(19)連通，浸膠槽(19)下方設(shè)有回收槽(15)，所述纖維展開浸膠傳動(dòng)系統(tǒng)穿過浸膠槽(19)設(shè)在回收槽(15)的上方，回收槽(15)底部通過回流管(8)與儲(chǔ)膠槽(5)連通，儲(chǔ)膠槽(5 )通過真空管(2 )與真空泵(I)連通；所述儲(chǔ)膠槽(5 )、梯度導(dǎo)流管(20 )和浸膠槽(19)的槽壁為雙層結(jié)構(gòu)，中間設(shè)有多段電阻絲(6)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種連續(xù)纖維浸膠系統(tǒng)，其特征是:所述纖維展開浸膠傳動(dòng)系統(tǒng)包括由上向下依次排列的導(dǎo)向輥(9)、展開輥(10)、直輥A( 11)、壓膠輥對(duì)(17)、張力調(diào)節(jié)輥(12)和直輥B (13)，所述導(dǎo)向輥(9)、展開輥(10)和直輥A (11)設(shè)在浸膠槽(19)內(nèi)部，壓膠輥對(duì)(17)設(shè)在浸膠槽(19 )底部。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種連續(xù)纖維浸膠系統(tǒng)，其特征是:所述導(dǎo)向輥(9)輥面上有一凹槽，所述展開輥(10)輥面為凸弧形，所述壓膠輥對(duì)(17)為兩個(gè)，可以軸向相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，間隙大小可以調(diào)整，所述張力調(diào)節(jié)輥(12)輥面為凹弧形，弧度與展開輥(10)相同，方向相反。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一所述的一種連續(xù)纖維浸膠系統(tǒng)，其特征是:所述真空管(2)出口處設(shè)有半透膜(4 )，防止膠液進(jìn)入真空泵(I)內(nèi)，儲(chǔ)膠槽(5 )上部通過電控閥門C (22 )與大氣連通；連接儲(chǔ)膠槽(5)的真空管(2)、回流管(8)和梯度導(dǎo)流管(20)上分別設(shè)有電控閥門A (3)、電控閥門B (7)、電控閥門D (23)，儲(chǔ)膠槽(5)、梯度導(dǎo)流管(20)和浸膠槽(19)上分別設(shè)有連接溫控儀(18)的溫度傳感器(21)，所述回收槽(15)底部設(shè)有壓力傳感器(16)，所述電控閥門A (3)、電控閥門B (7)、電控閥門C (22)、電控閥門D (23)、溫控儀(18)、壓力傳感器(16 )和真空泵(I)分別和電控柜(25 )電連接，電控柜(25 )接收壓力傳感器信號(hào)(16)，并控制真空泵(I)與各電控閥門電源開關(guān)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種連續(xù)纖維浸膠系統(tǒng)，其特征是:所述梯度導(dǎo)流管(20)上設(shè)有多個(gè)溫度傳感器(21)，使梯度導(dǎo)流管(20)沿長(zhǎng)度方向可分段控溫。
【文檔編號(hào)】B29C70/50GK203485452SQ201320482689
【公開日】2014年3月19日 申請(qǐng)日期:2013年8月8日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月8日
【發(fā)明者】卞志良, 楊小兵, 李秀平, 卞志勇, 龍國(guó)榮, 孟慶華, 李勝業(yè) 申請(qǐng)人:泰山體育產(chǎn)業(yè)集團(tuán)有限公司, 山東泰山瑞豹復(fù)合材料有限公司