[發明專利]柔性超聲波浸膠裝置

無效

• 申請號: 201210059551.6
• 申請日: 2012-03-07
• 公開（公告）號: CN102582089A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 鐘飛;朱波;張春雷;聶銘;林介東;喬琨
• 申請（專利權）人: 廣東電網公司電力科學研究院;山東大學
• 主分類號: B29C70/40
• 分類號: B29C70/40;B29C70/54
• 代理公司: 廣州知友專利商標代理有限公司 44104
• 代理人: 周克佑;侯莉

技術領域

本發明涉及一種復合材料加工設備，特別涉及一種適用于長絲纏繞、拉擠等纖維增強聚合物基復合材料(如碳纖維復合芯導線芯棒)成型工藝的柔性超聲波浸膠裝置。

背景技術

碳纖維復合芯導線是近年來出現的一種新型節能導線，其重量比同規格鋼芯鋁絞線輕20％左右，熱膨脹系數小于2×10^-61/℃，在高溫下弧垂不到常規鋼芯鋁絞線的1/10，抗拉強度大于2100MPa，運行溫度可達180℃，相同直徑時鋁材截面積為常規鋼芯鋁絞線的1.29倍，理論載流量是鋼芯鋁絞線的2倍，具有良好的發展前景。

浸膠是碳纖維芯棒準備的關鍵工序之一。在纖維增強樹脂基復合材料(如碳纖維復合芯線)成型工藝中，纖維通過導紗板或不銹鋼梳有規律的進入含有樹脂、促進劑和其他成分的液體樹脂浸膠槽，一般是通過壓輥提高纖維的浸膠程度，經過浸膠后的浸膠槽需要使用大量有機溶劑清洗或擦拭后才能進行下一次的使用。

現有的長絲纏繞、拉擠等碳纖維增強聚合物基復合材料成型工藝中，由于樹脂黏度較大、環境溫度較低等原因，使碳纖維在樹脂中浸潤性較差、含膠量不理想，常造成成型后的碳纖維芯棒性能降低的缺陷。而且，傳統的浸膠槽在使用后極其不易清洗，剩余的樹脂及掉落的纖維會粘附在浸膠槽內壁上，浸膠槽如果清洗不干凈會對下一次生產造成不利影響。

目前，提高纖維的浸潤性的方法主要是采用加熱樹脂或者降低樹脂黏度，但是，該方法存在以下缺陷：(1)在采取加熱方式時，對于某些樹脂體系需要加熱到較高的溫度，而過高的溫度會影響樹脂膠液的性能，使存膠時間縮短；(2)降低樹脂黏度通常需要在樹脂中加入稀釋劑，稀釋劑的加入往往會影響樹脂的使用性能，需要增加后續的烘烤稀釋劑工序，因而導致了工藝的復雜化。

超聲波的高頻機械振蕩可對浸膠槽中的溶液進行攪拌，以改善纖維和樹脂的浸潤性，提高纖維和樹脂的界面結合，進而提高導線的力學性能，而且也可用來清洗器皿。另外，當超聲波能量足夠高時，就會產生“超聲空化”現象，伴隨空化泡崩潰瞬間，在空化泡周圍的極小空間內產生異乎尋常的高溫、高壓、強沖擊波和射流等極端物理條件，達到改善潤濕性和清洗功能。

發明內容

本發明的目的在于提供一種結構簡單、使用方便、清洗效果好、可提高浸膠效果的柔性可控的超聲波浸膠裝置。

本發明的目的通過以下的技術措施來實現：一種柔性超聲波浸膠裝置，包括槽體，所述槽體具有用于盛放液體樹脂的內凹腔室，其特征在于所述槽體為雙層結構，包括內層槽體與外層槽體，所述內層槽體與外層槽體之間形成用于存儲循環介質的空間，在所述外層槽體上分別開有進液口與排液口，所述進液口與排液口均與所述空間相通；在所述外層槽體的外壁上設有柔性可控的超聲裝置。

本發明的超聲裝置發出的超聲波通過循環介質均勻地作用于纖維與液體樹脂上實現浸膠，并在浸膠程序完成后，清洗浸膠槽時，又可通過超聲波作用于槽體內污物上，因此，對于浸膠與清洗過程，本發明均采用物理手段，在實現浸膠的基礎上，提高了清洗效果，簡化了清洗過程，避免影響浸膠槽的再次使用效果；柔性可控的含義是：通過電路控制，便捷地改變超聲波的頻率和功率，作用于寬帶超聲波換能器上，使超聲波與浸膠槽產生諧振，最大程度地發揮超聲波的空化效應。

作為本發明的一種實施方式，所述進液口位于所述外層槽體側壁的上部，所述排液口位于所述外層槽體的底部。

作為本發明的優選實施方式，所述超聲裝置包括用于產生可調頻率、幅值、相位激發脈沖的任意波形發生器、寬帶超聲換能器及用于控制任意波形發生器工作時間的時間控制器，所述任意波形發生器的電脈沖輸出端與超聲換能器的電脈沖輸入端連接，利用壓電效應而將任意波形發生器發出的電脈沖轉化為機械振動。

作為本發明的一種改進，在所述槽體上還設有用于加熱槽體內液體樹脂并調節其溫度于設定溫度范圍內的控溫裝置。

為了有效減小超聲波對周圍環境和對人體生理的不良影響，作為本發明的進一步改進，在所述外層槽體的外部設置有防噪層，所述防噪層圍括住所述外層槽體的外壁，所述防噪層與所述外層槽體之間形成密閉的空隙，所述控溫裝置與超聲裝置均位于所述空隙中；所述排液口伸出所述防噪層外。

所述防噪層具體可以采用高分子材料等其它現有可以減少噪音的材料制成。