一种用于碳纤维涂覆处理的液雾电室及其涂覆系统的制作方法

本发明涉及一种用于碳纤维涂覆处理领域。

背景技术：

近年来围绕热塑性树脂预浸料的制备开展了一系列预浸设备和工艺方法的研究，包括熔融浸渍、溶液浸渍、纤维浸渍、粉末浸渍、悬浮浸渍、静电浸渍等，它们都在不同程度上存在着缺乏合适的溶剂，树脂受热时间长，除去水份和乳化剂较困难，浸溃层表面不均匀平整等不足。荷兰专利IIM861464公开的流化床浸渍工艺采用的是汾末浸溃，它是利用树脂粉末在预浸纤维上的沉积和附着而获得预浸料的。但是，它同样存在着树脂粉末附着不均，预浸料树脂含量精度受到限制的不足。

技术实现要素：

本发明的目的是，提供一种利用液雾电静电粉末浸溃，使得预浸料外观均匀平整，无富树脂区和贫树脂区，纤维互相平行，树脂含量稳定的预浸处理设备及工艺方法，解决一直以来热塑性树脂预浸料制造困难、成本高、预浸料幅宽无法满足使用要求的问题。

本发明的技术解决方案是，在碳纤维布料进入到涂覆室之前，经过一个液雾电处理，使得碳纤维材料经过静电处理，提高了同等面积下的电荷量，且使得碳纤维布料的电荷极性与涂覆粉末的极性相反，以达预浸料树脂含量提高及幅宽增加、树脂预浸过程中稳固与被浸载体粘接牢固、静电压参数、满足使用需求。

提供一种基于液雾处理的碳纤维涂覆系统，所述的碳纤维涂覆系统包括开卷装置1、多个导向辊2、液雾输送装置4、输气泵5、控制系统6、液雾电室7、静电涂覆室8、熔融炉9、静电发生器10、收卷装置11、速度调节装置12和牵引装置14；所述的开卷装置1开卷后的碳纤维布料由导向辊2导入液雾电室7，经过液雾电室7后的碳纤维布料进入静电涂覆室8，经过静电涂覆室8的碳纤维布料进入熔融炉9，之后碳纤维布料由导向辊2导入线速度调节装置12，经过线速度调节装置12调速后的碳纤维布料由牵引装置14导入到收卷装置11进行收卷；

所述的液雾电室7为箱体结构，所述的箱体结构的上、下面均开有缝隙，所述的碳纤维布料能从下面的缝隙进入箱体结构中，并且从上面的缝隙导出；在所述的箱体结构中设置有两块放电板，两块放电板相对于箱体内的碳纤维布料对称设置；

所述的放电板包括绝缘基板和放电单元，所述的放电单元为多个，所述的放电单元为放电头或放电针，所述放电头或放电针与静电发生器相适配，多个放电单元均匀设置在绝缘基板上，且在绝缘基板的侧边上设置有静电发生器接口，所有的放电单元均连接到静电发生器接口；在所述的绝缘基板上还开有多个通孔；

所述的液雾电室7箱体结构的下面还开有进气口和液雾口，所述的液雾输送装置4通过管路将液雾从所述液雾口通入液雾电室7；所述的输气泵5通过管路将气体从进气口通入液雾电室7；所述的气体和液雾通过绝缘基板上的通孔吹到所述的碳纤维布料上；

其中，所述的液雾电室7中的静电电荷与粉末涂覆室8中的静电电荷极性相反。

进一步的，所述的多个放电单元设置在绝缘基板的一面上或贯穿绝缘基板两面。

进一步的，所述的还包括展平辊组3，所述的展平辊组用于碳纤维布料进入液雾电室7之前的展平处理。

进一步的，在所述的线速度调节装置12与牵引装置14之间设置有树脂量检测装置13。

进一步的，所述的速度调节装置12用于调节碳纤维布料的传送速度。

进一步的，牵引装置14为对置的辊筒。

进一步的，所述的树脂量检测装置13为X射线仪。

同时本发明提供了一种用于碳纤维涂覆处理的液雾电室，其特征在于：所述的液雾电室7为箱体结构，所述的箱体结构的上、下面均开有缝隙，上面的缝隙为碳纤维布料入口，上面的缝隙为碳纤维布料出口；在所述的箱体结构中设置有两块放电板，两块放电板相对于箱体内的碳纤维布料对称设置；

所述的放电板包括绝缘基板和放电单元，所述的放电单元为多个，所述的放电单元为放电头或放电针，所述放电头或放电针与静电发生器相适配，多个放电单元均匀设置在绝缘基板上，且在绝缘基板的侧边上设置有静电发生器接口，所有的放电单元均连接到静电发生器接口；在所述的绝缘基板上还开有多个通孔；

所述的液雾电室7箱体结构的下面还开有进气口和液雾口，所述的进气口用于通入气体，所述的液雾口用于输入液雾。

进一步的，所述的放电板的静电电荷可以为正极，也可以为负极。

涂覆室对预浸织物采用液雾电及静电粉末双面涂覆，室内设有电极板、压缩空气进口、静电室、涂覆室的工作电压为0-120千伏。收卷装置利用交流力矩电机的软特性保证收卷过程中张力和线速度基本恒定，收卷装置中含有光电纠偏装置，用以调节卷取辊筒的位移。树脂含量测试设备有一台x射线仪，利用固定剂量的x射线源透过不同树脂含量的预浸料被吸收的多寡，并在控制系统的屏幕上显示出信号的相应变化，当树脂含量超出预定范围时，通过控制系统发出控制信号，控制液雾输送装置4、输气泵5和静电发生器10，以及来改变树脂含量。当然控制树脂的含量还要调节速度、收卷质量、开卷张力、熔融炉温度运行纠偏、液雾电及雾化压力等工艺参数。

本发明的优点是：釆用液雾电高压静电场使树脂粉末带电和双面涂覆X射线仪与计算机形成的闭环自动控制系统使得预浸料的树脂含量均匀、波动范围小、表面平整，复合材料性能转化率高，无溶剂回收问题，适用于布宽小于1000mm、厚度0.06mm-0.45mm、长度连续的纤维织物，树脂含量在10％-65％可控，精度为±3％，粉末粒度为5μ-200μ。

附图说明

图1本发明的液雾电静电预浸处理设备及工艺方法流程示意图；

图2为本发明的液雾电室结构示意图；

图3为本发明的放电板正视图；

其中：1-开卷装置、2-多个导向辊、3-展平辊组、4-液雾输送装置、5-输气泵、6-控制系统、7-液雾电室、8-静电涂覆室、9-熔融炉、10-静电发生器、11-收卷装置、12-速度调节装置、13-树脂量检测装置、14-牵引装置、15-放电板、16-进气口、17-液雾口。

具体实施方式

参见附图1-2，具体提供一种基于液雾处理的碳纤维涂覆系统，所述的碳纤维涂覆系统包括开卷装置1、多个导向辊2、液雾输送装置4、输气泵5、控制系统6、液雾电室7、静电涂覆室8、熔融炉9、静电发生器10、收卷装置11、速度调节装置12和牵引装置14；所述的开卷装置1开卷后的碳纤维布料由导向辊2导入液雾电室7，经过液雾电室7后的碳纤维布料进入静电涂覆室8，经过静电涂覆室8的碳纤维布料进入熔融炉9，之后碳纤维布料由导向辊2导入线速度调节装置12，经过线速度调节装置12调速后的碳纤维布料由牵引装置14导入到收卷装置11进行收卷；

所述的液雾电室7为箱体结构，所述的箱体结构的上、下面均开有缝隙，所述的碳纤维布料能从下面的缝隙进入箱体结构中，并且从上面的缝隙导出；在所述的箱体结构中设置有两块放电板，两块放电板相对于箱体内的碳纤维布料对称设置；

所述的放电板15包括绝缘基板和放电单元，所述的放电单元为多个，所述的放电单元为放电头或放电针，所述放电头或放电针与静电发生器相适配，多个放电单元均匀设置在绝缘基板上，且在绝缘基板的侧边上设置有静电发生器接口，所有的放电单元均连接到静电发生器接口；在所述的绝缘基板上还开有多个通孔；

所述的液雾电室7箱体结构的下面还开有进气口16和液雾口17，所述的液雾输送装置4通过管路将液雾从所述液雾口通入液雾电室7；所述的输气泵5通过管路将气体从进气口通入液雾电室7；所述的气体和液雾通过绝缘基板上的通孔吹到所述的碳纤维布料上；

其中，所述的液雾电室7中的静电电荷与粉末涂覆室8中的静电电荷极性相反。

进一步的，所述的多个放电单元设置在绝缘基板的一面上或贯穿绝缘基板两面。

进一步的，所述的还包括展平辊组3，所述的展平辊组用于碳纤维布料进入液雾电室7之前的展平处理。

进一步的，在所述的线速度调节装置12与牵引装置14之间设置有树脂量检测装置13。

进一步的，所述的速度调节装置12用于调节碳纤维布料的传送速度。

进一步的，牵引装置14为对置的辊筒。

进一步的，所述的树脂量检测装置13为X射线仪。

工作时，将纤维织布卷装到开卷装置1上，开机后，预浸织物沿导向辊2及展平辊组3先进入液雾电室7，再进入静电涂覆室8(涂覆室8为常规的碳纤维粉末涂覆室，例如包括压缩空气进口及电极板、粉末料室以及流化床)；所述的液雾电室7中的静电电荷与粉末涂覆室8中的静电电荷极性相反；控制系统6(例如工业控制计算机)控制液雾输送装置4和输气泵5的工作，另外，静电发生器10的工作也可以由控制系统6控制，当然静电发生器优选的是独立控制，即由操作人员手动控制。由于本发明液雾电的增加，预浸过程中没有粉末溢出和撒，彻底改变了前发明预浸过程中树脂满屋飞的现象，同时节约了很多树脂，施加的静电电压工作在0—120千伏的范围。随着静电电压的增大，有利于树脂粉末带电，从而提高预浸织物的树脂含量，以适应不同材料和树脂含量预浸织物的要求。

在涂覆室8内涂覆上粉末后，预浸织物进入熔融炉9，熔融炉9的温度可在0—600℃之间调节，以满足不同熔点的热固性树脂和热塑性树脂的要求。在树脂充分熔化、粘度适于浸渍要求的前提下预浸织物通过炉子的时间尽可能短，以减少树脂分解的可能，可以通过调节线速度和改变炉子长度来满足。浸渍完成的织物经导向辊2、线速度调节装置12、牵引辊14和收卷装置11收卷。在线速度调节装置12和牵引辊14之间设置有树脂量检测装置13(特别是树脂量检测装置采用X射线仪)，采用X射线仪改变了过去采用钴60的安全性和被测面积小的弱点，利用固定剂量的X射线源透过不同树脂含量的预浸料被吸收的多少，并在微计算机屏幕上显示出信号的相对变化。随着树脂含量的变化，反馈信号是电流的变化，是指含量过高，通过X射线仪反应的电流减少，执行机构开始工作，使液雾电、雾化气压降低，随之使实用树脂含量减小，反之亦然。确保了1000mm幅宽的预浸料树脂含量有效控制。

控制系统6(例如工业控制计算机)控制液雾输送装置4和输气泵5的工作，另外，静电发生器10的工作也可以由控制系统6控制，当然静电发生器优选的是独立控制，即由操作人员手动控制，在整个浸渍过程中获得X射线仪的测试数据后，便给出指令对液雾电室7、静电涂覆室8中的树脂含量实行自动控制，适时对线速度、收卷装置中的光电纠偏装置、开卷张力、熔融温度及雾化压力等工艺参数进行控制。由于液雾电室7的作用，涂覆室8中的树脂粉末无撒落，不存在回收在利用。

空气在进入液雾电室7和涂覆室8之前，经压缩空气源严格净化，以除去油污和水份。空气压力必须稳定，以保持树脂粉末均匀呈流化状态。

另外，涂覆室8为常规的碳纤维粉末涂覆室，例如包括压缩空气进口及电极板、粉末料室以及流化床)；控制系统6(例如工业控制计算机)控制液雾输送装置4和输气泵5的工作，另外，静电发生器10的工作也可以由控制系统6控制，当然静电发生器优选的是独立控制，即由操作人员手动控制。由于本发明液雾电的增加，预浸过程中没有粉末溢出和撒，彻底改变了前发明预浸过程中树脂满屋飞的现象，同时节约了很多树脂，施加的静电电压工作在0—120千伏的范围。随着静电电压的增大，有利于树脂粉末带电，从而提高预浸织物的树脂含量，以适应不同材料和树脂含量预浸织物的要求。

在涂覆室8内涂覆上粉末后，预浸织物进入熔融炉9，熔融炉9的温度可在0—600℃之间调节，以满足不同熔点的热固性树脂和热塑性树脂的要求。在树脂充分熔化、粘度适于浸渍要求的前提下预浸织物通过炉子的时间尽可能短，以减少树脂分解的可能，可以通过调节线速度和改变炉子长度来满足。浸渍完成的织物经导向辊2、线速度调节装置12、牵引辊14和收卷装置11收卷。在速度调节装置12和牵引辊14之间设置有树脂量检测装置13(特别是树脂量检测装置采用X射线仪)，采用X射线仪改变了过去采用钴60的安全性和被测面积小的弱点，利用固定剂量的X射线源透过不同树脂含量的预浸料被吸收的多少，并在微计算机屏幕上显示出信号的相对变化。随着树脂含量的变化，反馈信号是电流的变化，是指含量过高，通过X射线仪反应的电流减少，执行机构开始工作，使液雾电、雾化气压降低，随之使实用树脂含量减小，反之亦然。确保了1000mm幅宽的预浸料树脂含量有效控制。