專利名稱：熱熔法制備纖維預(yù)浸絲的方法及其設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到一種熱熔法制備纖維預(yù)浸絲的方法及其設(shè)備，適用于纖維增強(qiáng)復(fù)合材料制品干法纏繞或鋪放成型生產(chǎn)的原料制備。
背景技術(shù)：
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國家的航天航空工業(yè)和國防裝備水平。歐美等發(fā)達(dá)國家長期對預(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，國內(nèi)這方面發(fā)展也比較緩慢。目前的預(yù)浸料制備通常采用如下工藝制備膠膜紙制備、纖維絲排紗絡(luò)紗、兩層膠膜紙與紗片加壓加熱熱熔浸漬、剝離上層隔離紙、覆蓋PE隔離膜和收納成卷等，該工藝生產(chǎn)的預(yù)浸料為寬無緯帶預(yù)浸料，具有膠量控制好、不用參入揮發(fā)份溶劑等優(yōu)點(diǎn)，適用于作為大面積構(gòu)件的手工鋪疊成型生產(chǎn)的原料。但由于采用寬幅預(yù)浸料制備(通常為900mm、1200mm等)，收卷時只能在徑向逐層卷繞，不能在軸向排紗卷繞，因而受卷料外徑和重量的限制，使得單卷預(yù)浸料纖維長不能太長，一般為300多米。這使得應(yīng)用這種預(yù)浸料進(jìn)行制品成型的機(jī)器自動生產(chǎn)時，需要頻繁上料而嚴(yán)重影響生產(chǎn)效率的提高，而且會導(dǎo)致制品中纖維接頭較多，張力均勻性差等問題。另外，換新紗停機(jī)時，樹脂停留在加熱板上，由于溫度較高，樹脂一直處于受熱狀態(tài)，將影響預(yù)浸料的粘性和成型性能。這些問題都直接影響了預(yù)浸料制品的質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)而提出一種熱熔法制備纖維預(yù)浸絲的方法，實(shí)現(xiàn)了預(yù)浸料單卷纖維絲長超過3000米的制備，以解決寬預(yù)浸帶單卷帶長過短造成使用過程中頻繁停機(jī)換帶的問題，提高干法復(fù)材制品的生產(chǎn)效率；而且簡化了預(yù)浸料的制備過程和生產(chǎn)裝備，極大提高了復(fù)合材料預(yù)浸料制品的性能和自動化成型效率。本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是熱熔法制備纖維預(yù)浸絲的方法，包括有以下步驟
1)根據(jù)預(yù)浸料生產(chǎn)需要將碳纖維紗筒置于熱熔預(yù)浸機(jī)的放卷裝置上，采用張力控制器對纖維絲的張力進(jìn)行控制，保證導(dǎo)紗過程中纖維絲的張力穩(wěn)定在30士2N，保持纖維絲浸膠和收卷張力，各碳纖維紗筒設(shè)有獨(dú)立的導(dǎo)紗路徑進(jìn)行限位，避免纖維絲之間的相互干涉，放卷裝置采用臥式安裝；
2)纖維絲從放卷裝置出來，通過浸膠裝置的展平和限位后，進(jìn)入浸膠過程，使纖維絲和樹脂合理結(jié)合，得到預(yù)浸纖維；
3)從浸膠裝置出來的預(yù)浸纖維在冷卻裝置上通過吹風(fēng)冷卻，進(jìn)入加膜裝置，經(jīng)過展平、限位、貼合和輥壓，將預(yù)浸纖維壓貼在隔離膜的中央，得到加膜預(yù)浸纖維，使得收卷后的預(yù)浸纖維相互間能得到可靠隔離，避免了預(yù)浸纖維之間的粘連；4)加膜預(yù)浸纖維進(jìn)入收卷裝置，在收卷控制器和總體控制器的控制下，實(shí)現(xiàn)加膜預(yù)浸纖維的螺旋收卷，從而實(shí)現(xiàn)纖維預(yù)浸絲的制備。按上述方案，步驟2)浸膠過程的主要工藝參數(shù)控制如下通過設(shè)置的溫度壓力控制器，在線測控浸膠溫度，控制浸膠溫度為80士 1 °C，在線調(diào)整控制浸膠壓力，控制浸膠壓力為70士5N ；通過設(shè)置的收卷控制器，實(shí)現(xiàn)浸膠過程的速度大小調(diào)整，控制恒速度為9m/min ；通過設(shè)置的張力控制器，實(shí)現(xiàn)纖維絲的浸膠張力的調(diào)整和控制，控制浸膠張力為30士2N。按上述方案，步驟4)所述的螺旋收卷的纏繞角為60度。即收卷的預(yù)浸紗團(tuán)的加膜預(yù)浸纖維與收卷軸的軸線之間夾角為60度。本發(fā)明的另外一個目的是提供一種熱熔法制備纖維預(yù)浸絲的熱熔預(yù)浸機(jī)，其包括有放卷裝置，浸膠裝置，冷卻裝置，加膜裝置、收卷裝置、張力控制器、收卷控制器、總體控制器和溫度壓力控制裝置，其中，
所述的放卷裝置，包括有轉(zhuǎn)軸、鎖緊螺母、夾塊、軸承、軸承座和支板，轉(zhuǎn)軸、鎖緊螺母和夾塊由軸承、軸承座和支板支撐，纖維紗筒安裝在兩夾塊中間并通過鎖緊螺母與轉(zhuǎn)軸鎖緊成一體，放卷裝置上還設(shè)有張力控制器，連接在轉(zhuǎn)軸安裝纖維紗筒的另一端，張力控制器接收與其相連的總體控制器送來的張力補(bǔ)償控制信號，實(shí)現(xiàn)纖維絲的張力在30士2N的控制；所述的浸膠裝置包括有三個輥，其連接于放卷裝置之后，上側(cè)的兩個輥與溫度壓力控制裝置相連，用于放置熱熔樹脂，下側(cè)的一個輥與上側(cè)的兩個輥緊密配合，以將纖維絲壓緊在上側(cè)的兩個輥的底部；
所述的冷卻裝置連接于浸膠裝置和加膜裝置之間；
所述的加膜裝置，包括有展平輥、限位輥、隔離膜放卷、壓輥和支板，限位輥的限位中心與隔離膜放卷出來的隔離膜中心對齊，壓輥設(shè)置在預(yù)浸纖維與隔離膜的貼合處，限位輥和壓輥確保預(yù)浸纖維壓帖在隔離膜中央，使得收卷后預(yù)浸纖維相互間能得到可靠隔離；
所述的收卷裝置連接于加膜裝置之后，包括有固定支板、出紗限位輥、收卷軸，床頭、收卷回轉(zhuǎn)伺服電機(jī)、收卷移動伺服電機(jī)和床頭底座；固定支板與加膜裝置固連，固定支板上設(shè)置有出紗限位輥，使得出紗限位輥和加膜裝置的相對位置固定，收卷軸和收卷回轉(zhuǎn)伺服電機(jī)相配合并安裝在床頭上，實(shí)現(xiàn)收卷軸的回轉(zhuǎn)運(yùn)動，床頭與床頭底座相連，收卷移動伺服電機(jī)與床頭底座相配合，通過收卷移動伺服電機(jī)和絲杠螺母的傳動使床頭在床頭底座上做往復(fù)移動，實(shí)現(xiàn)帶隔離膜預(yù)浸纖維的螺旋收卷，收卷裝置還連接有收卷控制器，對螺旋收卷過程的回轉(zhuǎn)運(yùn)動與往復(fù)運(yùn)動進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)帶隔離膜預(yù)浸纖維的螺旋收卷控制。按上述方案，所述的總體控制器分別與收卷控制器和張力控制器電連接，向收卷控制器傳輸速度控制信號，以實(shí)現(xiàn)9m/min的預(yù)浸纖維恒定生產(chǎn)速度控制，向張力控制器傳輸張力補(bǔ)償控制信號，實(shí)現(xiàn)30士2N的纖維絲張力控制。本發(fā)明的收卷裝置與現(xiàn)有技術(shù)的預(yù)浸帶收卷裝置的主要區(qū)別在于，預(yù)浸帶收卷裝置只有收卷回轉(zhuǎn)一個運(yùn)動，而本收卷裝置在收卷芯軸進(jìn)行轉(zhuǎn)動收卷的同時，收卷裝置的收卷軸還可在其軸線方向進(jìn)行左右移動，設(shè)置的收卷控制器對收卷過程的回轉(zhuǎn)運(yùn)動與往復(fù)運(yùn)動關(guān)系進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)加膜預(yù)浸纖維的60度纏繞角螺旋收卷，總體控制器根據(jù)預(yù)浸纖維的浸膠速度和收卷卷徑變化情況確定收卷速度大小，并將速度控制信號傳輸給收卷控制器，實(shí)現(xiàn)9m/min的預(yù)浸料恒定生產(chǎn)速度控制。本發(fā)明的收卷裝置的螺旋收卷實(shí)現(xiàn)方式區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)的纏繞機(jī)螺旋纏繞實(shí)現(xiàn)方式的是，纏繞機(jī)通過芯軸的回轉(zhuǎn)和絲嘴沿芯軸軸向往復(fù)運(yùn)動實(shí)現(xiàn)螺旋纏繞，而收卷裝置的出絲嘴是固定的，螺旋纏繞通過芯軸的回轉(zhuǎn)和芯軸自身沿其軸向往復(fù)運(yùn)動來實(shí)現(xiàn)。這種螺旋收卷方式的出絲嘴固定，使得螺旋收卷對預(yù)浸纖維的隔離膜施加工藝干擾很小，收卷裝置與加膜裝置間可以短距離安裝，減小了設(shè)備占地空間，另外，如采用左右移動絲嘴方式進(jìn)行螺旋收卷，由于隔離膜有一定寬度，在其寬度方向的彎曲勢必造成隔離膜曲翹打皺和脫離預(yù)浸纖維現(xiàn)象，而本發(fā)明的收卷裝置則避免了這些問題。本發(fā)明的有益效果本發(fā)明適用于纖維增強(qiáng)復(fù)合材料制品干法纏繞或鋪放成型生產(chǎn)的原料制備。通過纖維絲與熱熔環(huán)氧樹脂的浸漬、隔離膜的貼合和螺旋收卷等工藝設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了熱熔預(yù)浸纖維的生產(chǎn)，若在設(shè)備上設(shè)置多條預(yù)浸通道，可實(shí)現(xiàn)多根預(yù)浸纖維的同時制備，本發(fā)明通過利用隔離膜將預(yù)浸纖維進(jìn)行隔離，避免了預(yù)浸纖維收卷成團(tuán)后的粘連問題；螺旋收卷采用出絲嘴固定，收卷軸的芯軸回轉(zhuǎn)和軸向往復(fù)運(yùn)動的形式，避免了螺旋收卷對加膜工藝的干擾，也避免了螺旋收卷過程隔離膜曲翹和脫離預(yù)浸纖維的問題；以螺旋方式收卷的預(yù)浸纖維，利用了在徑向和軸向方向的卷繞空間，單卷預(yù)浸纖維的收卷長度可達(dá)到3000m以上，相比預(yù)浸帶只能在徑向方向卷繞的單卷300m收卷長度，使用這種預(yù)浸纖維進(jìn)行制品的自動成型生產(chǎn)的優(yōu)點(diǎn)有降低了生產(chǎn)過程換碳纖維紗團(tuán)的頻度，提高了生產(chǎn)效率；減少了制品中的纖維斷頭，提高了制品綜合性能；選擇不同數(shù)量的碳纖維紗團(tuán)并可得到生產(chǎn)所需的帶寬，提高了生產(chǎn)工藝的靈活性；預(yù)浸纖維通過控制系統(tǒng)以螺旋方式纏繞收卷在芯軸上，還避免了預(yù)浸帶同一位置纏繞可能出現(xiàn)的纖維塌落、邊界不整齊和單卷絲長過短等缺點(diǎn)。


圖1所示為本發(fā)明制備方法的流程示意圖；圖2所示為各個組成部分的連接簡圖3所示為本發(fā)明熱熔預(yù)浸機(jī)的收卷裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4所示為本發(fā)明熱熔預(yù)浸機(jī)的放卷裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5所示為本發(fā)明熱熔預(yù)浸機(jī)的加膜裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式以下即針對上述目的，結(jié)合附圖詳細(xì)說明本設(shè)計(jì)可行的實(shí)施實(shí)例。本發(fā)明提供一種制備纖維預(yù)浸絲的方法的熱熔預(yù)浸機(jī)，其包括有放卷裝置1，浸膠裝置2，冷卻裝置3，加膜裝置4、收卷裝置5、張力控制器6、收卷控制器7、總體控制器8和溫度壓力控制裝置9，其中，
所述的放卷裝置1，包括有轉(zhuǎn)軸17、鎖緊螺母18、夾塊19、軸承21、軸承座23和支板22，轉(zhuǎn)軸17、鎖緊螺母18和夾塊19由軸承21、軸承座23和支板22支撐，纖維紗筒20安裝在兩夾塊19中間并通過鎖緊螺母18與轉(zhuǎn)軸17鎖緊成一體，纖維紗筒20和轉(zhuǎn)軸可以繞軸心轉(zhuǎn)動實(shí)現(xiàn)纖維放卷，放卷裝置1上還設(shè)有張力控制器6，連接在轉(zhuǎn)軸17安裝纖維紗筒20的另一端，張力控制器6接收與其相連的總體控制器8送來的張力補(bǔ)償控制信號，實(shí)現(xiàn)纖維絲的張力在30士2N的控制；
所述的浸膠裝置2包括有三個輥，其連接于放卷裝置1之后，上側(cè)的兩個輥與溫度壓力
6控制裝置9相連，用于放置熱熔樹脂，下側(cè)的一個輥與上側(cè)的兩個輥緊密配合，以將纖維絲壓緊在上側(cè)的兩個輥的底部；通過溫度壓力控制裝置9實(shí)現(xiàn)熱熔樹脂溫度80士 1°C的控制，兩輥轉(zhuǎn)動后在輥表面附著一層樹脂，與從輥下邊通過纖維浸漬；下側(cè)的一個輥將纖維壓緊在上側(cè)輥的底部，壓緊力通過設(shè)置的溫度壓力控制裝置9控制在70士5N內(nèi)；
所述的冷卻裝置3連接于浸膠裝置2和加膜裝置4之間；采用風(fēng)冷方式冷卻，通過吹風(fēng)將預(yù)浸纖維溫度冷卻至30°C附近；
所述的加膜裝置4，包括有展平輥24、限位輥25、隔離膜放卷沈、壓輥27和支板28，限位輥25的限位中心與隔離膜放卷沈出來的隔離膜中心對齊，壓輥27設(shè)置在預(yù)浸纖維與隔離膜的貼合處，限位輥25和壓輥27確保預(yù)浸纖維壓帖在隔離膜中央，使得收卷后預(yù)浸纖維相互間能得到可靠隔離；
所述的收卷裝置5連接于加膜裝置4之后，包括有固定支板10、出紗限位輥11、收卷軸12，床頭13、收卷回轉(zhuǎn)伺服電機(jī)14、收卷移動伺服電機(jī)15和床頭底座16 ；固定支板10與加膜裝置4固連，固定支板10上設(shè)置有出紗限位輥11，使得出紗限位輥11和加膜裝置4的相對位置固定，收卷軸12和收卷回轉(zhuǎn)伺服電機(jī)14相配合并安裝在床頭13上，實(shí)現(xiàn)收卷軸的回轉(zhuǎn)運(yùn)動，床頭13與床頭底座16相連，收卷移動伺服電機(jī)15與床頭底座16相配合，通過收卷移動伺服電機(jī)15和絲杠螺母的傳動在床頭底座16上做往復(fù)移動，實(shí)現(xiàn)帶隔離膜預(yù)浸纖維的螺旋收卷，通過移動收卷床頭而非通過移動出絲嘴的方法實(shí)現(xiàn)的螺旋收卷，可以保證帶隔離膜預(yù)浸纖維不在隔離膜寬方向彎曲，避免了隔離膜打皺和脫離預(yù)浸纖維等問題；收卷裝置5還連接有收卷控制器7，對螺旋收卷過程的回轉(zhuǎn)運(yùn)動與往復(fù)運(yùn)動進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)帶隔離膜預(yù)浸纖維的60度纏繞角螺旋收卷。所述的總體控制器8分別與收卷控制器7和張力控制器6電連接，向收卷控制器7傳輸速度控制信號，以實(shí)現(xiàn)9m/min的預(yù)浸纖維恒定生產(chǎn)速度控制，向張力控制器6傳輸張力補(bǔ)償控制信號，實(shí)現(xiàn)30士2N的纖維絲張力控制。本發(fā)明的熱熔預(yù)浸機(jī)適用于纖維和熱熔環(huán)氧樹脂進(jìn)行復(fù)合，通過在預(yù)浸纖維表面覆蓋一層PE隔離膜進(jìn)行預(yù)浸纖維的隔離，再通過收卷裝置進(jìn)行加膜預(yù)浸纖維收卷制備。下面詳細(xì)介紹本發(fā)明的熱熔預(yù)浸機(jī)的工作原理及過程根據(jù)預(yù)浸料生產(chǎn)需要先將一定數(shù)量的碳纖維紗筒置于熱熔預(yù)浸機(jī)的放卷裝置1上，在退繞的過程中，碳纖維紗筒的直徑是逐漸變小的，纖維絲的張力會隨著發(fā)生變化。為了保證導(dǎo)紗過程中碳纖維的張力穩(wěn)定在一定值，在每個放卷裝置1包括有獨(dú)立的張力控制器6，其接收與其相連的總體控制器8送來的張力補(bǔ)償控制信號，實(shí)現(xiàn)工作過程中的恒張力控制，導(dǎo)紗過程中纖維絲的張力穩(wěn)定在30士2N，，保持纖維絲浸膠和收卷張力，各碳纖維紗筒設(shè)有獨(dú)立的導(dǎo)紗路徑進(jìn)行限位，避免纖維絲之間的相互干涉，放卷裝置采用臥式安裝。纖維絲從放卷裝置1出來，通過浸膠裝置2的展平和限位后，并通過加熱的樹脂以及輥擠壓等工序，使碳纖維和樹脂以一定的形式在一定的溫度、速度、張力和壓力下合理結(jié)合，浸膠裝置2中采用的是熱熔法浸膠，通過溫度壓力控制器9對樹脂溫度進(jìn)行控制，在線測控樹脂的浸膠溫度為80 士 1°C，以控制樹脂的粘性，從而在粘性適當(dāng)?shù)臈l件下對纖維進(jìn)行浸膠處理，使得纖維絲被樹脂充分地浸透，并在線調(diào)整控制浸膠壓力，施加適當(dāng)?shù)膲毫?0 士5N，使樹脂均勻分布，浸膠后的纖維表面平整。通過設(shè)置的收卷控制器7，實(shí)現(xiàn)浸膠過程的速度大小調(diào)整，控制恒速度為9m/min，以提高生產(chǎn)效率，通過設(shè)置的張力控制器6即時調(diào)整和控制纖維絲的浸膠張力達(dá)到30士2N，使浸膠張力既能滿足樹脂完全浸透，又能保證預(yù)浸料的具有良好的外觀和性能。浸膠工藝參數(shù)控制詳細(xì)介紹如下
1.浸膠溫度纖維的浸透性依賴于樹脂和纖維的表面狀態(tài)和浸膠條件，樹脂粘度是影響纖維浸透性的重要因素，主要通過預(yù)浸溫度來控制。提高預(yù)浸溫度，可以提高樹脂流動性，有利于纖維浸透，但過高溫度會造成樹脂的固化反應(yīng)，影響預(yù)浸料的質(zhì)量和儲存期限，因此，選擇一個既能保證浸透性又能保證的預(yù)浸樹脂不產(chǎn)生固化反應(yīng)的溫度是制備預(yù)浸料的關(guān)鍵，溫度的控制通過溫度壓力控制器9實(shí)現(xiàn)；
2.浸膠壓力在其他參數(shù)不變的情況下，適當(dāng)大的壓力可以使樹脂均勻分布，纖維表面平整，但是過大的壓力就會壓傷纖維，造成樹脂向輥?zhàn)觾啥肆魇В瑥亩估w維中樹脂含量降低，本發(fā)明設(shè)置有溫度壓力控制器9，可以對浸膠壓力進(jìn)行在線調(diào)整控制；
3.浸膠速度在預(yù)浸溫度和壓力都不變的情況下，運(yùn)行速度低，纖維浸透性好，但浸膠速度慢；運(yùn)行速度高，浸膠速度快，生產(chǎn)效率高，但樹脂與纖維接觸時間短，流動樹脂不能與纖維充分地接觸和浸透，導(dǎo)致纖維浸透性差；因而浸膠速度的變化通常會影響預(yù)浸料樹脂含量的變化，實(shí)際生產(chǎn)中由于收紗紗團(tuán)的直徑不斷增大，需要通過控制收卷轉(zhuǎn)速來保證浸膠速度的恒定，并且在保證纖維充分浸透的前提下，適當(dāng)增加浸膠運(yùn)行速度，本發(fā)明設(shè)置收卷控制器7和總控制器8，可以實(shí)現(xiàn)浸膠過程的速度大小調(diào)整和恒速度控制；
4.浸膠張力張力對樹脂的浸透有直接的影響。張力太大樹脂不能完全充分浸透，張力太小會出現(xiàn)纖維彎曲，影響了預(yù)浸料的外觀和收卷性能，本發(fā)明設(shè)置張力控制器6和總控制器8，以實(shí)現(xiàn)合適的纖維浸膠張力大小的調(diào)整和控制。從浸膠裝置2出來的預(yù)浸纖維在冷卻裝置3上通過吹風(fēng)冷卻，進(jìn)入加膜裝置4，經(jīng)過展平、限位、貼合和輥壓，將預(yù)浸纖維壓貼在隔離膜的中央，得到加膜預(yù)浸纖維，使得收卷后的預(yù)浸纖維相互間能得到可靠隔離，避免了預(yù)浸纖維之間的粘連；
最后，加膜預(yù)浸纖維到達(dá)收卷裝置5，進(jìn)行預(yù)浸纖維絲收卷，完成預(yù)浸料的制備。預(yù)浸纖維絲采用螺旋方式收卷，所述的加膜預(yù)浸纖維與收卷裝置的收卷軸的軸線之間夾角為60度，由芯軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動和芯軸沿其軸向的往復(fù)運(yùn)動實(shí)現(xiàn)，收卷裝置5設(shè)有兩個運(yùn)動的傳動系統(tǒng)一個是同步齒形帶及帶輪組成的芯軸回轉(zhuǎn)傳動系統(tǒng)，另一個是由絲桿螺母副構(gòu)成的芯軸沿其軸向往復(fù)運(yùn)動傳動系統(tǒng)。收卷控制器7和總控制器8對回轉(zhuǎn)電機(jī)和往復(fù)運(yùn)動電機(jī)進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)帶膜預(yù)浸纖維在芯軸上的往復(fù)收卷排布控制和收卷速度控制。收卷控制器7能根據(jù)要求進(jìn)行收卷排紗線型控制、收卷層紗排寬控制并結(jié)合總控制器8進(jìn)行收卷轉(zhuǎn)速控制和收卷恒線速的卷徑補(bǔ)償控制。
權(quán)利要求
1.熱熔法制備纖維預(yù)浸絲的方法，包括有以下步驟1)根據(jù)預(yù)浸料生產(chǎn)需要將碳纖維紗筒置于熱熔預(yù)浸機(jī)的放卷裝置(1)上，采用張力控制器(6)對纖維絲的張力進(jìn)行控制，保證導(dǎo)紗過程中纖維絲的張力穩(wěn)定在30 士 2N，保持纖維絲浸膠和收卷張力，各碳纖維紗筒設(shè)有獨(dú)立的導(dǎo)紗路徑進(jìn)行限位，避免纖維絲之間的相互干涉，放卷裝置采用臥式安裝；2)纖維絲從放卷裝置(1)出來，通過浸膠裝置(2)的展平和限位后，進(jìn)入浸膠過程，使纖維絲和樹脂合理結(jié)合，得到預(yù)浸纖維；3)從浸膠裝置(2)出來的預(yù)浸纖維在冷卻裝置(3)上通過吹風(fēng)冷卻，進(jìn)入加膜裝置(4)，經(jīng)過展平、限位、貼合和輥壓，將預(yù)浸纖維壓貼在隔離膜的中央，得到加膜預(yù)浸纖維，使得收卷后的預(yù)浸纖維相互間能得到可靠隔離，避免了預(yù)浸纖維之間的粘連；4)加膜預(yù)浸纖維進(jìn)入收卷裝置(5)，在收卷控制器(7)和總體控制器(8)的控制下，實(shí)現(xiàn)加膜預(yù)浸纖維的螺旋收卷，從而實(shí)現(xiàn)纖維預(yù)浸絲的制備。
2.按權(quán)利要求1所述的熱熔法制備纖維預(yù)浸絲的方法，其特征在于步驟2)浸膠過程的主要工藝參數(shù)控制如下通過設(shè)置的溫度壓力控制器(9)，在線測控浸膠溫度，控制浸膠溫度為80士 1°C，在線調(diào)整控制浸膠壓力，控制浸膠壓力為70士5N ；通過設(shè)置的收卷控制器(7)，實(shí)現(xiàn)浸膠過程的速度大小調(diào)整，控制恒速度為9m/min ；通過設(shè)置的張力控制器(6)，實(shí)現(xiàn)纖維絲的浸膠張力的調(diào)整和控制，控制浸膠張力為30士2N。
3.按權(quán)利要求1或2所述的熱熔法制備纖維預(yù)浸絲的方法，其特征在于步驟4)所述的螺旋收卷的纏繞角為60度。
4.熱熔法制備纖維預(yù)浸絲的熱熔預(yù)浸機(jī)，其包括有放卷裝置(1)，浸膠裝置(2)，冷卻裝置(3)，加膜裝置(4)、收卷裝置(5)、張力控制器(6)、收卷控制器(7)、總體控制器(8)和溫度壓力控制裝置(9)，其中，所述的放卷裝置(1)，包括有轉(zhuǎn)軸(17)、鎖緊螺母(18)、夾塊(19)、軸承(21)、軸承座(23 )和支板(22 )，轉(zhuǎn)軸(17 )、鎖緊螺母(18 )和夾塊(19 )由軸承(21)、軸承座(23 )和支板(22)支撐，纖維紗筒(20)安裝在兩夾塊(19)中間并通過鎖緊螺母(18)與轉(zhuǎn)軸(17)鎖緊成一體，放卷裝置(1)上還設(shè)有張力控制器(6)，連接在轉(zhuǎn)軸(17)安裝纖維紗筒(20)的另一端，張力控制器(6)接收與其相連的總體控制器(8)送來的張力補(bǔ)償控制信號，實(shí)現(xiàn)纖維絲的張力在30士2N的控制；所述的浸膠裝置(2)包括有三個輥，其連接于放卷裝置(1)之后，上側(cè)的兩個輥與溫度壓力控制裝置(9)相連，用于放置熱熔樹脂，下側(cè)的一個輥與上側(cè)的兩個輥緊密配合，以將纖維絲壓緊在上側(cè)的兩個輥的底部；所述的冷卻裝置(3)連接于浸膠裝置(2)和加膜裝置(4)之間；所述的加膜裝置(4)，包括有展平輥(24)、限位輥(25)、隔離膜放卷(26)、壓輥(27)和支板(28)，限位輥(25)的限位中心與隔離膜放卷(26)出來的隔離膜中心對齊，壓輥(27)設(shè)置在預(yù)浸纖維與隔離膜的貼合處，限位輥(25)和壓輥(27)確保預(yù)浸纖維壓帖在隔離膜中央，使得收卷后預(yù)浸纖維相互間能得到可靠隔離；所述的收卷裝置(5)連接于加膜裝置(4)之后，包括有固定支板(10)、出紗限位輥(11)、收卷軸(12)，床頭(13)、收卷回轉(zhuǎn)伺服電機(jī)(14)、收卷移動伺服電機(jī)(15)和床頭底座(16)；固定支板(10)與加膜裝置(4)固連，固定支板(10)上設(shè)置有出紗限位輥(11)，使得出紗限位輥(11)和加膜裝置(4)的相對位置固定，收卷軸(12)和收卷回轉(zhuǎn)伺服電機(jī)(14)相配合并安裝在床頭(13)上，實(shí)現(xiàn)收卷軸的回轉(zhuǎn)運(yùn)動，床頭(13)與床頭底座(16)相連，收卷移動伺服電機(jī)(15)與床頭底座(16)相配合，通過收卷移動伺服電機(jī)(15)和絲杠螺母的傳動使床頭在床頭底座(16)上做往復(fù)移動，實(shí)現(xiàn)帶隔離膜預(yù)浸纖維的螺旋收卷，收卷裝置(5)還連接有收卷控制器(7)，對螺旋收卷過程的回轉(zhuǎn)運(yùn)動與往復(fù)運(yùn)動進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)帶隔離膜預(yù)浸纖維的螺旋收卷控制。
5.按權(quán)利要求4所述的熱熔預(yù)浸機(jī)，其特征在于所述的總體控制器(8)分別與收卷控制器(7 )和張力控制器(6 )電連接，向收卷控制器(7 )傳輸速度控制信號，以實(shí)現(xiàn)9m/min的預(yù)浸纖維恒定生產(chǎn)速度控制，向張力控制器(6)傳輸張力補(bǔ)償控制信號，實(shí)現(xiàn)30士2N的纖維絲張力控制。
全文摘要
本發(fā)明涉及到一種熱熔法制備纖維預(yù)浸絲的方法及其設(shè)備，包括有以下步驟1)根據(jù)預(yù)浸料生產(chǎn)需要將碳纖維紗筒置于熱熔預(yù)浸機(jī)的放卷裝置上；2)纖維絲進(jìn)入浸膠過程，得到預(yù)浸纖維；3)通過吹風(fēng)冷卻，進(jìn)入加膜裝置，經(jīng)過展平、限位、貼合和輥壓，將預(yù)浸纖維壓貼在隔離膜的中央，得到加膜預(yù)浸纖維；4)進(jìn)入收卷裝置，在收卷控制器和總體控制器的控制下，實(shí)現(xiàn)螺旋收卷，從而實(shí)現(xiàn)纖維預(yù)浸絲的制備。本發(fā)明的有益效果本發(fā)明適用于纖維增強(qiáng)復(fù)合材料制品干法纏繞或鋪放成型生產(chǎn)的原料制備，單卷預(yù)浸纖維的收卷長度可達(dá)到3000m以上，降低了生產(chǎn)過程換碳纖維紗團(tuán)的頻度，提高了生產(chǎn)效率；減少了制品中的纖維斷頭，提高了制品綜合性能。
文檔編號B29C70/54GK102380956SQ201110247048
公開日2012年3月21日 申請日期2011年8月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月26日
發(fā)明者何俊, 劉雪紅, 常延辛, 張吉法, 徐東亮, 王志輝, 田會方 申請人:武漢理工大學(xué)