一种基于热熔法碳纤维预浸料的浸胶装置和浸胶工艺的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种基于热熔法碳纤维预浸料的浸胶装置和浸胶工艺，所述浸胶装置包括碳纤维的加载机构、碳纤维的开丝机构、碳纤维的浸胶加膜机构和碳纤维的收卷机构；在碳纤维预浸料的整个工艺流程中，碳纤维的开丝机构处于碳纤维的加载机构的下游，碳纤维的浸胶加膜机构处于碳纤维的开丝机构的下游，碳纤维的收卷机构处于碳纤维的浸胶加膜机构的下游。本发明与传统的浸胶方式相比，本发明采用了开丝机构进行开丝并且通过加膜机构和收卷机构来进行浸胶压膜和整形收卷，采用恒张力结构，保证浸胶均匀，比常规的湿法工艺具有污染少成本低的优点，比常规的干法工艺具有胶面平整均匀不粘连的优点。
【专利说明】一种基于热熔法碳纤维预浸料的浸胶装置和浸胶工艺
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种浸胶装置和浸胶工艺，特别是涉及一种采用了开丝机构进行开丝并且通过加膜机构和收卷机构来进行浸胶压膜和整形收卷，采用恒张力结构，保证浸胶均匀的基于热熔法碳纤维预浸料的浸胶装置和浸胶工艺。
【背景技术】
[0002]预浸料可直接用于复合材料制品的制造，被广泛运用在航空航天以及国防设备，特别是飞机螺旋桨、机翼、机身和一些重要壳体结构的制造中。该材料的应用程度直接反映一个国家的航天航空工业和国防装备水平。欧美等发达国家长期对预浸料生产应用及制造的关键设备实行出口限制和技术封锁，国内这方面发展也比较缓慢。
[0003]传统方法先将树脂基体加热到一定的温度后溶融，纤维依次通过放卷、浸胶、挤压、烘干等工序，最后收卷在芯轴上。传统工艺方法主要用于制备窄带预浸料，要求树脂基体的流动性要好，利于浸溃纤维束。制备出来的预浸料树脂含量低，产品质量无法保证，环境污染严重。
【发明内容】
[0004]针对上述问题，本发明的主要目的在于提供一种采用了开丝机构进行开丝并且通过加膜机构和收卷机构来进行浸胶压膜和整形收卷，采用恒张力结构，保证浸胶均匀的基于热熔法碳纤维预浸料的浸胶装置和浸胶工艺。
[0005]本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的:一种基于热熔法碳纤维预浸料的浸胶装置，所述浸胶装置包括碳纤维的加载机构、碳纤维的开丝机构、碳纤维的浸胶加膜机构和碳纤维的收卷机构；在碳纤维预浸料的整个工艺流程中，碳纤维的开丝机构处于碳纤维的加载机构的下游，碳纤维的浸胶加膜机构处于碳纤维的开丝机构的下游，碳纤维的收卷机构处于碳纤维的浸胶加膜机构的下游。
[0006]在本发明的具体实施例子中:所述的加载机构包括可以加载五个通道的碳纤维原料的五个独立的纱架，每个纱架的底部都安装一个与所述的纱架配套的机械电磁制动器。
[0007]在本发明的具体实施例子中:所述的开丝机构包括压辊和开丝槽。
[0008]在本发明的具体实施例子中:所述的浸胶加膜机构包括滚轮和浸胶装置，所述的浸胶装置包括浸胶板、冷却装置和纠偏装置，冷却装置位于浸胶板的下游，纠偏装置位于冷却装置的下游。
[0009]在本发明的具体实施例子中:所述的收卷机构包括电机和收卷轴。
[0010]在本发明的具体实施例子中:所述的收卷轴包括五个芯轴。
[0011]在本发明的具体实施例子中:所述的浸胶加膜机构和收卷机构之间安装有压膜处理机构。
[0012]一种采用上述的基于热熔法碳纤维预浸料的浸胶装置的浸胶工艺，所述工艺包括如下步骤:
[0013](丨)、碳纤维放置在加载机构的纱架上，在每一个纱团上的底部都安装一个配套的机械电磁制动器，然后通过传感器获取信号从而控制制动器，控制不同的张力输出，使得纱团的运转速度得到控制，从而控制单个纱团的张力的范围为100 ±61每一个纱团的机械电磁制动器都是相互独立的，
[0014](2^通过加载机构传递过来的碳纤维原料，经过开丝机构中第一道压辊进行碾压后，进入到开丝槽中进行均匀开丝然后进行压辊成型，首先将加载机构输出的碳纤维进行分拨，从而达到所需的宽度和厚度，使碳纤维排放有序整齐，它是通过开丝轴不停的运动使碳纤维均匀分布；
[0015](3^通过滚轮传递压辊成型后的碳纤维材料进入到浸胶装置，首先利用浸胶加膜机构中的浸胶板进行浸胶，浸胶完成后通过浸胶加膜机构中的冷却板进行冷却，冷却完成后再利用浸胶加膜机构中的纠偏装置进行精确定位，调整碳纤维材料的工位，最后进行上侧压膜处理；
[0016]“)、通过压膜处理后的碳纤维材料利用两道压辊进行压紧和传递，碳纤维材料传递到纱架上进行收卷操作，电机和带传动让收卷轴实现自转，通过丝杆实现收卷轴的左右移动，通过这种方式来实现收卷过程，通过让芯轴左右移动，使得薄膜扭曲，可以很好的防止起皱和粘贴，收卷机构中共有五个芯轴同时收集，五个芯轴的速度一样，之间用链传动传动实现，另外使用电机和减速器将指定的速度传至芯轴上，芯轴的左右移动可以将连接芯轴的支架以及电机装置放置在导轨上，通过伺服电机实现整个装置的左右移动。
[0017]本发明的积极进步效果在于:本发明提供的一种基于热熔法碳纤维预浸料的浸胶装置和浸胶工艺具有以下优点:本发明与传统的浸胶方式相比，本发明采用了开丝机构进行开丝并且通过加膜机构和收卷机构来进行浸胶压膜和整形收卷，采用恒张力结构，保证浸胶均匀，比常规的湿法工艺具有污染少成本低的优点，比常规的干法工艺具有胶面平整均匀不粘连的优点。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1为本发明提供的基于热熔法碳纤维预浸料的浸胶装置的结构示意图。
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图给出本发明较佳实施例，以详细说明本发明的技术方案。
[0020]图1为本发明提供的基于热熔法碳纤维预浸料的浸胶装置的结构示意图。
[0021]如图1所示:本发明中的浸胶装置包括碳纤维的加载机构100、碳纤维的开丝机构200、碳纤维的浸胶加膜机构300和碳纤维的收卷机构400，在碳纤维预浸料的整个工艺流程中，碳纤维的开丝机构200处于碳纤维的加载机构100的下游，碳纤维的浸胶加膜机构300处于碳纤维的开丝机构200的下游，碳纤维的收卷机构400处于碳纤维的浸胶加膜机构300的下游。
[0022]在加载机构中:碳纤维放置在该机构的纱架上，该机构一共有五个独立的纱架，可以加载五个通道的碳纤维原料，在每一个纱团上的底部都安装一个配套的机械电磁制动器，五个角速度传感器分别放置在五个砂团边缘上，用以获取砂团转动的角速度，通过角速度反馈给电机控制器，来调节电机转速，从而控制制动器，然后通过传感器获取信号从而控制制动器，控制不同的张力输出，使得纱团的运转速度得到控制，从而控制单个纱团的张力的范围为100 ± 61每一个纱团的机械电磁制动器都是相互独立的，完全可以避免纱团之前的一些工况或者人为影响造成的繁琐调整过程，只需要在使用这个工作装置时根据要求进行张力的不同设置，在工作过程中根据需要进行选用即可，这样可以统一张力，并且从很大意义上提闻了生广效率和质量。
[0023]碳纤维放置在加载机构的纱架上，在每一个纱团上的底部都安装一个配套的机械电磁制动器，
[0024]在开丝机构中:通过加载机构传递过来的五束碳纤维原料，经过第一道压辊进行碾压后，进入到开丝槽中进行均匀开丝然后进行压辊成型，首先将加载机构输出的碳纤维进行有效的分拨，从而达到所需的宽度和厚度，使碳纤维排放有序整齐，它是通过开丝轴不停的运动使碳纤维均匀分布，这样操作以后，丝束的扩展宽度大，并且可以根据需要选定宽度。
[0025]在浸胶加膜机构中:通过滚轮传递压辊成型后的碳纤维材料进入到浸胶装置，浸胶装置包括浸胶板、冷却装置和纠偏装置，首先利用浸胶板进行浸胶，浸胶完成后通过冷却板进行冷却，冷却完成后再利用纠偏装置进行精确定位，调整碳纤维材料的工位，最后进行上侧压膜处理。
[0026]在收卷机构中:通过压膜处理后的碳纤维材料利用两道压辊进行压紧和传递，碳纤维材料传递到纱架上进行收卷操作，电机和带传动让收卷轴实现自转，通过丝杆实现收卷轴的左右移动，通过这种方式来实现收卷过程，通过让芯轴左右移动，使得薄膜扭曲，可以很好的防止起皱和粘贴，该机构共有五个芯轴同时收集，五个芯轴的速度一样，之间用链传动传动实现，另外使用电机和减速器将指定的速度传至芯轴上，芯轴的左右移动可以将连接芯轴的支架以及电机等装置放置在导轨上，通过伺服电机实现整个装置的左右移动。
[0027]本发明提供的预浸料设备适合热固性树脂预浸料的生产，可生产一种预浸丝，其最大宽度为采用五个收卷轴同步收卷，一次收卷数为五卷，在这个过程中采用了温度传感器进行浸胶装置的精确控制，采用张力传感器进行张力在线监测，其中在浸胶过程中采用了刀射线的方法来进行含胶量的在线跟踪，这是为了保证获得性能完好的预浸料。这是一套可以有效制作和收集预浸料的机具设备，为缠绕和铺放工艺提供更高的工作质量和效率。
[0028]通过温度传感器反馈回来的温度，对热熔胶温度进行检测，当温度低于751时，通过加热棒进行加热，温度高于851时停止加热，保证热熔胶温度在75?851范围内。
[0029]本发明与传统的浸胶方式相比，本发明采用了开丝机构进行开丝并且通过加膜机构和收卷机构来进行浸胶压膜和整形收卷，采用恒张力结构，保证浸胶均匀，比常规的湿法工艺具有污染少成本低的优点，比常规的干法工艺具有胶面平整均匀不粘连的优点。
[0030]以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
【权利要求】
1.一种基于热熔法碳纤维预浸料的浸胶装置，其特征在于:所述浸胶装置包括碳纤维的加载机构、碳纤维的开丝机构、碳纤维的浸胶加膜机构和碳纤维的收卷机构；在碳纤维预浸料的整个工艺流程中，碳纤维的开丝机构处于碳纤维的加载机构的下游，碳纤维的浸胶加膜机构处于碳纤维的开丝机构的下游，碳纤维的收卷机构处于碳纤维的浸胶加膜机构的下游。
2.根据权利要求1所述的基于热熔法碳纤维预浸料的浸胶装置，其特征在于:所述的加载机构包括可以加载五个通道的碳纤维原料的五个独立的纱架，每个纱架的底部都安装一个与所述的纱架配套的机械电磁制动器。
3.根据权利要求1所述的基于热熔法碳纤维预浸料的浸胶装置，其特征在于:所述的开丝机构包括压辊和开丝槽。
4.根据权利要求1所述的基于热熔法碳纤维预浸料的浸胶装置，其特征在于:所述的浸胶加膜机构包括滚轮和浸胶装置，所述的浸胶装置包括浸胶板、冷却装置和纠偏装置，冷却装置位于浸胶板的下游，纠偏装置位于冷却装置的下游。
5.根据权利要求1所述的基于热熔法碳纤维预浸料的浸胶装置，其特征在于:所述的收卷机构包括电机和收卷轴。
6.根据权利要求1所述的基于热熔法碳纤维预浸料的浸胶装置，其特征在于:所述的收卷轴包括五个芯轴。
7.根据权利要求1所述的基于热熔法碳纤维预浸料的浸胶装置，其特征在于:所述的浸胶加膜机构和收卷机构之间安装有压膜处理机构。
8.一种采用权利要求1所述的基于热熔法碳纤维预浸料的浸胶装置的浸胶工艺，其特征在于:所述工艺包括如下步骤: (1)、碳纤维放置在加载机构的纱架上，在每一个纱团上的底部都安装一个配套的机械电磁制动器，然后通过传感器获取信号从而控制制动器，控制不同的张力输出，使得纱团的运转速度得到控制，从而控制单个纱团的张力的范围为100 ± 6N，每一个纱团的机械电磁制动器都是相互独立的， (2)、通过加载机构传递过来的碳纤维原料，经过开丝机构中第一道压辊进行碾压后，进入到开丝槽中进行均匀开丝然后进行压辊成型，首先将加载机构输出的碳纤维进行分拨，从而达到所需的宽度和厚度，使碳纤维排放有序整齐，它是通过开丝轴不停的运动使碳纤维均匀分布； (3)、通过滚轮传递压辊成型后的碳纤维材料进入到浸胶装置，首先利用浸胶加膜机构中的浸胶板进行浸胶，浸胶完成后通过浸胶加膜机构中的冷却板进行冷却，冷却完成后再利用浸胶加膜机构中的纠偏装置进行精确定位，调整碳纤维材料的工位，最后进行上侧压膜处理； (4)、通过压膜处理后的碳纤维材料利用两道压辊进行压紧和传递，碳纤维材料传递到纱架上进行收卷操作，电机和带传动让收卷轴实现自转，通过丝杆实现收卷轴的左右移动，通过这种方式来实现收卷过程，通过让芯轴左右移动，使得薄膜扭曲，可以很好的防止起皱和粘贴，收卷机构中共有五个芯轴同时收集，五个芯轴的速度一样，之间用链传动传动实现，另外使用电机和减速器将指定的速度传至芯轴上，芯轴的左右移动可以将连接芯轴的支架以及电机装置放置在导轨上，通过伺服电机实现整个装置的左右移动。
【文档编号】B29C70/50GK104339669SQ201310340430
【公开日】2015年2月11日 申请日期:2013年8月6日 优先权日:2013年8月6日
【发明者】朱家强, 王滨 申请人:上海晋飞日精复合材料有限公司