一种粉末涂层法制备预浸纱系统的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种粉末涂层法制备预浸纱系统，包括用于放置纤维纱筒的导纱装置，纤维束缠绕在纤维纱筒上，纤维束由导纱装置引出后进入展纱装置；展宽、变薄后的纤维束被导向至粉末涂层装置；涂有树脂粉末的纤维束出粉末涂层装置后被导向至粉末融合装置，由牵拉收卷装置收卷预浸纱。本发明提供的设备能够有效地制备预浸纱，采用展纱装置将纤维束充分展开，使得制备出的预浸纱具有轻薄的优越性能。更进一步，采用粉末涂层装置和粉末融合装置使树脂更加容易浸透丝束，热历程短，聚合物不易分解，纤维不会损伤、过程是连续的，速度快、工艺成本低。
【专利说明】一种粉末涂层法制备预浸纱系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于制备预浸纱的设备。
【背景技术】
[0002]预浸纱是指宽度在3mm?12mm的预浸窄带，标准宽度有3.2mm/6.4mm/12.7mm,最常用的是6.4_。其中最常用的是6.4_。预浸纱制备技术自1989年被发现以来，由于其轻薄、机械性能优、平整度好，以及潜在应用前景而日益受到人们关注，引起国内外科学家很大兴趣。应用研究表明，预浸纱可用于多种高科技领域，尤其在自动铺放技术和复合材料纤维缠绕工艺中。自动铺放技术刚开始根据制品形状切割预浸带，在加热、逐层铺放到模具表面，完成后加热固化成型。由于预浸带切割过程中，纤维损伤很大，浪费原材料。最大的问题是由于采用宽带(75?300mm)，不能完成大曲率、复杂型面、变厚度、加筋等成型，
[0003]目前，预浸纱制备是采用切割预浸布的方式。通过刀具、超声波或激光切割等方法将门幅为300mm-1000mm的预浸布切割成所需的预浸窄带。由于预浸布中的纱线不会完全平行伸直排列，因此，在切割中，纱线会被切断，形成不连续的预浸纱，损伤纤维，浪费原材料。无法制备高性能的预浸纱。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种能够有效将纤维束进行预浸纱制备的设备。
[0005]为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供了一种粉末涂层法制备预浸纱系统，包括用于放置纤维纱筒的放纱装置，纤维束缠绕在纤维纱筒上，纤维束由放纱装置引出后进入展纱装置，其特征在于:展纱装置包括超声波共振盒及上下交错布置在液槽中的一组可调辊，在液槽内盛有有机溶剂，纤维束进入超声波共振盒后绕经可调辊，纤维束在超声波共振盒内通过超声波作用被展开；
[0006]展开后的纤维束出超声波共振盒再依次绕经垂直布置的第一橡胶罗拉、金属罗拉及第二橡胶罗拉后被依次导向至粉末涂层装置、粉末融合装置及牵拉卷曲装置，由第一橡胶罗拉、金属罗拉及第二橡胶罗拉挤压去除纤维束表面液体，由第二橡胶罗拉配合粉末融合装置及牵拉卷曲装置将纤维束展平；
[0007]粉末涂层装置包括喷嘴，每个喷嘴连接各自的泡沫发生器，泡沫发生器与用于泵入溶解制成泥浆形式的树脂粉末的泵相连，纤维束由喷嘴经过时由其将粉状泡沫堆积在展平的纤维束上；
[0008]粉末融合装置包括用于蒸发粉状泡沫中液体且加热粉末使其到软化点的管式炉，在管式炉内布置有两个竖直布置的热熔辊和位于热熔辊旁的导纱罗拉，纤维束经由导纱罗拉被导出管式炉。
[0009]优选地，所述有机溶剂在常温下即可溶解纤维束表面浆料，所述超声波共振盒的功率强度控制在0.6?1.lw/cm2，频率控制在20?50KHz。
[0010]优选地，所述可调辊有3?5个。[0011]优选地，所述喷嘴有上下布置的两个，纤维束由两个喷嘴之间经过时，由喷嘴将粉状泡沫堆积在展平的纤维束的上下两侧。
[0012]优选地，在所述泡沫发生器内初始充满有氮气。
[0013]优选地，所述两个热熔辊之间的间隙可调以调整树脂浸溃纤维束的均匀度。
[0014]优选地，所述可调辊在垂直于纤维束运动方向的方向上位置上下可调以控制纤维束的展开览度。
[0015]本发明提供的设备能够有效地制备预浸纱，在制备过程中，采用展纱装置将纤维束充分展开，使得制备出的预浸纱具有轻薄的优越性能。更进一步，采用粉末涂层装置和粉末融合装置使树脂更加容易浸透丝束，热历程短，聚合物不易分解，纤维不会损伤、过程是连续的，速度快、工艺成本低。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1为本发明提供的一种粉末涂层法制备的预浸纱的结构示意图。
【具体实施方式】
[0017]为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。
[0018]本发明提供了一种粉末涂层法制备预浸纱系统，包括用于放置纤维纱筒的纱架1，纤维束缠绕在纤维纱筒上，纤维束由纱架I引出后被导纱罗拉2导入展纱装置30，纱架I及导纱罗拉2共同构成放纱装置20。
[0019]展纱装置30采用超声波振动丝束辊压方法。展纱装置30是由3?5根上下交错布置的可调辊3和超声波共振盒12组成。超声波共振盒12内装有液槽，液槽内盛有有机溶剂。将纤维束喂入除液槽中，除去纤维束表面油剂浆料，以超声波为介质，将纤维束展开，展开同时将纤维束引导可调辊3之间，控制纤维展开宽度。选择在常温下就可以溶解纤维束表面浆料的有机溶剂，避免纤维在加热的情况下会产生交联，如果这种情况发生在纤维束内，这样纤维束表面浆料反而变成了粘结剂，将纤维束会粘连在一起。超声波共振盒12的超声波的功率强度一般在0.6?1.lw/cm2,频率是20?50KHz较为合适。纤维束表面浆料清洗程度通过调节纤维束的运动速度来调节，纤维束运动速度慢，纤维束表面浆料会清洗的越干净。可调辊3根数范围3?5，在垂直于纤维束运动方向的方向上位置上下可调，调节纤维束与可调辊3的接触角，握持纤维束同时控制纤维束展开宽度。
[0020]将展平后纤维束通过第一橡胶罗拉4-1、金属罗拉5及第二橡胶罗拉4-2，在它们挤压作用下去除纤维束表面液体。
[0021]粉末涂层装置40包括在纤维束上下各装的一个喷嘴7，喷嘴7分别连接各自的泡沫发生器6，泡沫发生器6连接泵。使用时，首先选择溶剂将树脂粉末(粉末平均颗粒大小12-15um)溶解，制成泥浆形式，为了使粉末充分粘附在纤维上，可以在泥浆中加入粘结剂。将准备好的泥浆转移到一个容器内，在磁力搅拌器内连续搅拌，使其搅拌均匀。然后泥浆用泵送到装有氮气的泡沫发生器6内，高速旋转，产生泡沫，氮气也会跟着旋转。可通过转子测速仪调节氮气流动速度，泡沫发生器6产生的泡沫转移到喷嘴7内，喷嘴7将粉状泡沫堆积在展平的纤维束的上下两侧。预浸纱制备难点纤维束会出现卷曲。因为堆在纤维束顶部粉末状泡沫有一定重量，它会引起纤维束中心下垂，这样纤维束两端边缘会向上卷起。在纤维束的上下各装一个喷嘴7，纤维束上粉末状泡沫比装一个喷嘴7的比表面积多了一倍，这样容易将粉状泡沫分散在纤维束上重量更合适，防止卷曲。
[0022]粉末融合装置50包括管式炉13，使管式炉13内温度维持稳定状态，其辐射热量，既要蒸发粉末状泡沫中液体又要加热粉末使其到软化点。管式炉13内装有两个热熔辊8，通过调节热熔辊8间隙来调整树脂浸溃纤维均匀度。当浸溃粉末纤维束出了管式炉13，树脂粉末迅速冷却，软化后的粉末会浸溃在纤维内，和纤维形成机械结合。要严格控制管式炉13内热量，过多热量会使粉末会发生交联反应，在纤维束表面会形成棕色的团块。相反，当管式炉13内热量不足，粉末不能够软化，因而也不能和纤维束很好的机械结合在一起，粉末也容易从纤维束表面跌落。管式炉13温度维持能使树脂粉末软化的温度。
[0023]牵拉卷曲装置60中，两个牵拉辊8表面由硅橡胶棍子组成。在牵拉辊8作用下，保证预浸纱稳定速度行进，这样预浸纱表面张力一致，经过牵拉区的预浸纱最终被收纱筒11收卷。
【权利要求】
1.一种粉末涂层法制备预浸纱系统，包括用于放置纤维纱筒的放纱装置，纤维束缠绕在纤维纱筒上，纤维束由放纱装置引出后进入通展纱装置(30)，其特征在于:展纱装置(30)包括装有液槽的超声波共振盒(12)及上下交错布置的一组可调辊(3)，在液槽内盛有超声波除油剂，纤维束进入超声波共振盒(12)后绕经可调辊(3)，纤维束在超声波共振盒(12)内以超声波为介质被展开； 展开后的纤维束出超声波共振盒(12)再依次绕经垂直布置的第一橡胶罗拉(4-1)、金属罗拉(5)及第二橡胶罗拉(4-2)后被依次导向至粉末涂层装置(40)、粉末融合装置(50)及牵拉卷曲装置(60)，由第一橡胶罗拉(4-1)、金属罗拉(5)及第二橡胶罗拉(4-2)挤压去除纤维束表面液体，由第二橡胶罗拉(4-2)配合粉末融合装置(50)及牵拉卷曲装置(60)将纤维束展平； 粉末涂层装置(40)包括喷嘴(7)，每个喷嘴(7)连接各自的泡沫发生器(6)，泡沫发生器(6)与用于泵入溶解制成泥浆形式的树脂粉末的泵相连，纤维束由喷嘴(7)经过时由其将粉状泡沫堆积在展平的纤维束上； 粉末融合装置(50)包括用于蒸发粉状泡沫中液体且加热粉末使其到软化点的管式炉(13)，在管式炉(13)内布置有两个竖直布置的热熔辊(8)和位于热熔辊(8)旁的导纱罗拉(9)，纤维束经由导纱罗拉(9)被导出管式炉(13)。
2.如权利要求1所述的一种粉末涂层法制备预浸纱系统，其特征在于:所述液槽装有有机溶剂，所述超声波共振盒(12)的功率强度控制在0.6~1.lw/cm2,频率控制在20~50KHzo
3.如权利要求1所述的一种粉末涂层法制备预浸纱系统，其特征在于:所述可调辊(3)有3~5个。
4.如权利要求1所述的一种粉末涂层法制备预浸纱系统，其特征在于:所述喷嘴(7)有上下布置的两个，纤维束由两个喷嘴(7)之间经过时，由喷嘴(7)将粉状泡沫堆积在展平的纤维束的上下两侧。
5.如权利要求1所述的一种粉末涂层法制备预浸纱系统，其特征在于:在所述泡沫发生器出)内初始充满有氮气。
6.如权利要求1所述的一种粉末涂层法制备预浸纱系统，其特征在于:所述两个热熔辊(8)之间的间隙可调以调整树脂浸溃纤维束的均匀度。
7.如权利要求1所述的一种粉末涂层法制备预浸纱系统，其特征在于:所述可调辊(3)在垂直于纤维束 运动方向的方向上位置上下可调以控制纤维束的展开宽度。
【文档编号】D02J1/18GK103696073SQ201310671286
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2013年12月10日 优先权日:2013年12月10日
【发明者】李炜, 李蓓蓓, 朱家强, 王滨 申请人:东华大学, 上海晋飞日精复合材料有限公司