一種短切浸膠纖維制備裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及纖維浸膠(樹脂膠或者瀝青等其他膠液)、烘干及切割的裝置，具體涉及一種表面固化有膠液的短切纖維的制備裝置，應(yīng)用于以短切纖維作為增強(qiáng)體制備的復(fù)合材料，可用于汽車工業(yè)、建筑行業(yè)、石油化工行業(yè)、機(jī)電行業(yè)、電子電器等領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，在各個(gè)領(lǐng)域中要求材料具備的性能也越來越苛刻，高比強(qiáng)度、高比模量、抗氧化、抗腐蝕、低密度、良好的摩擦學(xué)性能的零件越來越受到關(guān)注。摩擦材料是機(jī)械裝置最重要的安全單元之一，采用碳纖維增強(qiáng)陶瓷基復(fù)合材料制成的摩擦件不但具有摩擦系數(shù)高且穩(wěn)定、磨損率小、制動(dòng)比壓大、導(dǎo)熱性好等一系列優(yōu)異性能，尤其克服了像C/C制動(dòng)材料在靜態(tài)或濕態(tài)情況下摩擦系數(shù)低的特點(diǎn)，能保證機(jī)械裝置在高速運(yùn)轉(zhuǎn)、高摩擦熱的制動(dòng)安全性，提高摩擦材料的效率及使用壽命。由于其成本較高，僅適用于航空、航天飛行器。而民用低成本摩擦件主要以短切纖維作為增強(qiáng)體、樹脂和各種粉體作為基體，再添加其他輔助添加劑來制備摩擦件，以取代傳統(tǒng)鐵基摩擦件不能滿足苛刻的使用環(huán)境。建筑行業(yè)使用玄武巖短切纖維作為增強(qiáng)體來提高混凝土的強(qiáng)度已經(jīng)得到了廣泛使用；機(jī)電、電子行業(yè)使用的短切纖維摻雜的復(fù)合材料具有絕緣或者絕熱的特殊性能。目前，短切纖維作為增強(qiáng)體制備的復(fù)合材料，使用于汽車工業(yè)、建筑行業(yè)、石油化工行業(yè)、機(jī)電行業(yè)、電子電器行業(yè)等具有廣闊的市場(chǎng)及應(yīng)用前景。
[0003]現(xiàn)如今，以短切纖維作為增強(qiáng)體來制造碳/陶復(fù)合材料的方法得到不少學(xué)者的青睞。申請(qǐng)?zhí)?CN201410841709.4的專利是關(guān)于一種實(shí)驗(yàn)室用碳纖維切割裝置及其切割方法，該方法在底座上設(shè)計(jì)了一個(gè)擋板和定位板，兩者之間通過絲桿連接，擋板底部設(shè)有凸起和底座凹槽匹配，切擋板可以自由在絲桿上滑動(dòng)。定位板內(nèi)側(cè)固定一個(gè)切刀，底座上配有與切刀匹配的切刀槽。該專利的優(yōu)點(diǎn)就是通過調(diào)整擋板和定位板之間的距離，可以任意調(diào)整碳纖維切割尺寸。纖維短小時(shí)可在擋塞得配合下切割精確的短小纖維，該切割裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便。該申請(qǐng)只能滿足于實(shí)驗(yàn)室小批量的碳纖維使用，切割效率肯定低下，而且該切割裝置在手動(dòng)切割纖維時(shí)，沒有壓緊部件，纖維容易在底座凹槽中彎曲，導(dǎo)致切割的纖維長(zhǎng)短誤差較大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了降低碳陶汽車剎車盤成本，優(yōu)化浸膠纖維剎車盤預(yù)制體的制備工藝，本發(fā)明提供一種制備剎車盤預(yù)制體所用的浸膠短纖維批量生產(chǎn)裝置。
[0005]本發(fā)明的短切浸膠纖維制備裝置，其特殊之處在于:包括沿纖維絲出絲方向依次布置的纖維卷放置單元、限位板、浸膠導(dǎo)向部件、浸膠單元、擠膠導(dǎo)向部件、擠膠單元、烘干單元及切割單元；
[0006]所述纖維卷放置單元包括纖維卷固定架1，所述纖維固定架1的正面設(shè)置有多個(gè)用于放置纖維卷的固定軸3，所述纖維固定架的一側(cè)或相對(duì)的兩側(cè)設(shè)置有排線板4 ;
[0007]所述限位板5用于將多個(gè)經(jīng)過排線板的纖維絲限位使多個(gè)經(jīng)過限位板5的纖維絲的高度差在排線板4高度范圍內(nèi)；
[0008]所述浸膠單元位于限位板5的斜下方，所述浸膠單元包括至少一個(gè)溶膠池7，每個(gè)溶膠池7內(nèi)均設(shè)置有一個(gè)浸入膠液的溶膠滾軸，相鄰兩個(gè)溶膠池之間的上方還設(shè)置有一個(gè)溶膠導(dǎo)向部件；從限位板5出來的纖維絲經(jīng)浸膠導(dǎo)向部件浸入浸膠單元，并經(jīng)過浸膠單元的溶膠滾軸的底部進(jìn)入溶膠導(dǎo)向部件或擠膠導(dǎo)向部件，
[0009]所述擠膠導(dǎo)向部件位于溶膠池7的上方，所述擠膠單元包括并排設(shè)置的兩個(gè)擠膠輥11，所述擠膠單元位于溶膠池7的上方；經(jīng)浸膠單元出來的纖維絲通過擠膠導(dǎo)向部件進(jìn)入擠膠單元；
[0010]所述烘干單元設(shè)置在擠膠單元的上方，所述烘干單元包括箱體12、設(shè)置在箱體內(nèi)的多個(gè)纖維絲導(dǎo)向部件、用于箱體溫度調(diào)節(jié)的加熱部件、設(shè)置在箱體底部的纖維絲入口及纖維絲出口、設(shè)置在箱體頂部的排氣口 15 ;從擠膠單元出來的纖維絲依次經(jīng)纖維絲入口、多個(gè)纖維絲導(dǎo)向部件到纖維絲出口，在箱體12內(nèi)進(jìn)行烘干硬化，
[0011]經(jīng)烘干后的纖維絲進(jìn)入切割單元進(jìn)行短切。
[0012]以上為本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)，基于該基本結(jié)構(gòu)，本發(fā)明還可以做出以下優(yōu)化限定:
[0013]上述溶膠池7的數(shù)量為2個(gè)，可以充分浸漬膠液。
[0014]上述纖維卷固定架1的數(shù)量為2個(gè)，且背靠背設(shè)置。
[0015]上述纖維卷固定架1的多個(gè)固定軸3多排分布，每一排的多個(gè)固定軸3不在同一水平面且每個(gè)固定軸3的軸心設(shè)置有反向拉緊配重。
[0016]上述排線板4由多個(gè)田子格組成，可以將高度差較大的纖維卷牽引出的纖維絲限定到排線板允許的范圍內(nèi)(不要接觸排線板上下端面)，采用田字格結(jié)構(gòu)不但能夠較好將纖維絲的高、低位置的限制到排線板范圍內(nèi)，而且還能夠限制左、右位置，防止相鄰纖維絲相互纏繞。
[0017]上述浸膠導(dǎo)向部件及溶膠導(dǎo)向部件為輥軸6 ;所述擠膠導(dǎo)向部件為行星輥軸10，所述行星輥軸10包括中心圓柱及圓周分布在中心圓柱面上的直徑為10-20mm的光滑圓柱桿，每個(gè)圓柱桿上開有多個(gè)寬度為4-8mm的梯形槽，梯形槽的開口直徑大于槽底直徑，多個(gè)光滑圓柱桿上的梯形槽對(duì)齊。
[0018]上述纖維絲導(dǎo)向部件包括三個(gè)行星輥軸10，三個(gè)行星輥軸在箱體內(nèi)成等腰三角形分布，箱體靠上部位兩個(gè)，靠下部位一個(gè)，可以延長(zhǎng)纖維絲在箱體中的路徑，保證纖維絲表面的樹脂膠充分固化；所述箱體12的下方還設(shè)置有向箱體內(nèi)部送風(fēng)的鼓風(fēng)扇14，所述加熱部件設(shè)置在箱體的四周，排氣口 15位于箱體的正上方，采用四周加熱可以保證箱體中上、下、左、右位置的溫度均勻，采用下鼓風(fēng)上排氣的結(jié)構(gòu)，可以將酒精等揮發(fā)氣體充分排出。
[0019]上述溶膠池7中膠液的組成為:質(zhì)量比:1份膠，1-3份酒精。
[0020]所述切割單元包括切割平臺(tái)、壓輥16、導(dǎo)軸17、主軸20、永磁體25、第一彈簧19、彈簧壓塊18、第二彈簧27、第一切刀21、第二切刀28及電磁驅(qū)動(dòng)組件24 ;所述壓輥16和導(dǎo)軸17設(shè)置在切割平臺(tái)上分別用以限制和牽引纖維，
[0021]所述主軸20的上端通過第一彈簧19與主軸架連接，所述主軸20的下端固定有永磁體25，
[0022]所述主軸20靠近上端的位置設(shè)置有連接部26，所述彈簧壓塊18通過第二彈簧27與連接部連接，且彈簧壓塊正對(duì)切割平臺(tái)；
[0023]所述第一切刀21固定連接在連接部26的下方，所述第二切刀28固定連接在切割平臺(tái)的邊緣，所述第一切刀21與第二切刀28配合進(jìn)行纖維切割。
[0024]所述電磁驅(qū)動(dòng)組件24在交變電流的作用下產(chǎn)生作用于永磁體的變化磁場(chǎng)，所述主軸20及彈簧壓塊18在交變電流作用下分別做上下、抬起及壓緊的周期運(yùn)動(dòng)。
[0025]切割裝置的工作原理:在交變電流控制下，一個(gè)安裝在主軸20下方的螺線管24，在交變電流下產(chǎn)生NS極切換的磁力，對(duì)主軸下方的永磁體25周期性的產(chǎn)生吸引力和排斥力，使得主軸做抬起、吸下的周期往復(fù)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)主軸抬起時(shí)，導(dǎo)軸17牽引纖維向前移動(dòng)設(shè)定的距離后停止，反向交變電流控制主軸下降，彈簧壓塊18壓緊纖維，切刀21進(jìn)行集中切割。
[0026]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，優(yōu)點(diǎn)是:
[0027]1、本發(fā)明提供了一種浸膠(樹脂或者瀝青)的短切纖維制備裝置，解決了國(guó)內(nèi)目前沒有批量化生產(chǎn)這種浸膠短切纖維的問題，為學(xué)者們(工業(yè)生產(chǎn))提供具有不同膠含量的短切纖維。
[0028]2、本發(fā)明革新了目前短切纖維生產(chǎn)效率低下的生產(chǎn)方法。如果滾軸長(zhǎng)度為1.2m,切刀運(yùn)行周期為5s，纖維放置數(shù)量為20-30根(相鄰纖維間隔20mm，最多可以放置50根)，那么本發(fā)明5秒可以切割出20-30個(gè)短切纖維，這種生產(chǎn)速度要比目前分散的手工技術(shù)快得多。而且本發(fā)明均勻的運(yùn)行速度，保證纖維表面左右方式擠膠均勻性較好。
[0029]3、本發(fā)明將多個(gè)纖維卷依次排列在放置架上(水平或者高低起伏放置、正反向牽引錯(cuò)開纖維絲)，不但放置纖維較多，而且節(jié)省占用面積。
[0030]4、本發(fā)明采用行星輥軸分離浸漬后的纖維減小了纖維和滾軸的接觸面積，防止粘滾現(xiàn)象發(fā)生，采用梯形凹槽設(shè)計(jì)能夠最大限度放置較多纖維而且保證纖維之間不粘接。
[0031]5、本發(fā)明采用左右橡膠輥軸擠膠可以保持纖維表面膠液均勻，橡皮滾軸設(shè)計(jì)在溶膠池上方可以回收擠出來的多余膠液。