[發(fā)明專利]一種碳纖維預浸料卷筒的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310397747.0
• 申請日: 2013-09-04
• 公開（公告）號: CN104416914B
• 公開（公告）日: 2017-02-15
• 發(fā)明（設計）人: 張東杰;馬曉坤;楊曉峰;俆永田;石大川
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣股份有限公司
• 主分類號: B29C70/30
• 分類號: B29C70/30
• 代理公司: 北京康信知識產(chǎn)權代理有限責任公司11240
• 代理人: 吳貴明,張永明

技術領域

本發(fā)明涉及一種碳纖維預浸料卷筒的制備方法。

背景技術

以環(huán)氧樹脂為基體的碳纖維單向預浸料、碳纖維織物預浸料，通常卷在紙筒上形成卷狀保存、運輸。但是，利用拉伸彈性模量高的碳纖維制備的碳纖維預浸料，碳纖維的彎曲強度高，所以，把這樣的碳纖維預浸料制作成筒狀時，碳纖維預浸料和卷筒的密著性低，導致碳纖維預浸料卷筒的形狀不好，嚴重時，碳纖維預浸料無法形成卷狀，卷芯從卷筒中脫出。為了增加預浸料和卷芯之間的密著性，通常在預浸料成卷時，增加對預浸料施加的張力。為了使高彈性、高彎曲強度碳纖維預浸料保持良好的成卷形狀和防止預浸料卷筒變形，特開1994-298461闡述了表面凹凸不平的卷芯，這種卷芯增加了碳纖維預浸料和卷芯之間的密著性，在一定程度上可保證高彈性、高彎曲強度的碳纖維預浸料保持良好的成卷形狀。可是在預浸料使用和搬運以及裝箱過程中，不可避免會產(chǎn)生預浸料卷筒幅寬方向的外力，使預浸料沿著幅寬方向發(fā)生變形。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種碳纖維預浸料卷筒的制備方法。本方法是利用浮雕加工技術，制備一種表面呈規(guī)則凹凸狀，沿軸向兩端設置有突起栓的卷芯，利用該卷芯制造碳纖維預浸料卷筒的方法。卷芯表面呈現(xiàn)凹凸不平狀，卷芯沿著軸向按照一定間距設有帶栓的小孔，以確保碳纖維預浸料卷沿著徑向和幅寬方向保持良好形狀。具體地說，利用浮雕加工技術，將卷芯表面加工為凹凸狀，然后卷芯表面沿軸向打開直徑一定的小孔，并專門設有和小孔配合的栓。將拉伸彈性模量至少為20×10³kgf/mm²碳纖維預浸料，纏繞在該卷芯上，獲得卷筒幅寬和卷筒直徑比小于1的預浸料卷筒。最后根據(jù)預浸料的幅寬，在卷芯軸向確定合適的小孔，插入長度適合的栓。

本發(fā)明所述的碳纖維預浸料卷筒的方法，具體步驟如下：

（1）用浮雕法制造表面具有凹凸狀特征的碳纖維預浸料卷芯，卷芯表面的凹凸面積0.2-1cm，凹凸狀沿著卷芯表面縱橫方向規(guī)則分布，凹陷部分的深度在0.2-3mm之間；

（2）在卷芯的軸向兩端，按照預浸料卷筒幅寬，加工穿過卷芯直徑的栓孔；

（3）根據(jù)預浸料卷筒徑的大小，加工和栓孔緊密配合的紙栓或塑料栓；

（4）對以熱固性樹脂或熱塑性樹脂為基體，并且碳纖維模量至少為2×10⁴kgf/mm²的碳纖維預浸料施加張力，將單向或者編織物碳纖維預浸料呈卷狀纏繞在卷芯上，獲得卷幅和卷徑比小于1的碳纖維預浸料筒；

（5）在卷芯的軸向兩端，選擇適合的栓孔，根據(jù)預浸料卷筒徑的大小，選擇合適長度的栓插入栓孔，確保和預浸料卷緊密配合，保證碳纖維預浸料筒體沿著幅寬方向不變形。

該發(fā)明適用于碳纖維增強熱固性樹脂或者碳纖維強化熱塑性樹脂的碳纖維預浸料成型時利用的卷芯和利用該卷芯成卷的碳纖維預浸料筒。

加工成的栓的長度不同，以適合不同幅寬和預浸料卷筒的厚度，栓的材質(zhì)可以是紙，也可以是塑料。

該發(fā)明中的卷芯，可以是紙管、塑料管。為了降低成本，紙管較為理想。紙管卷芯由吸濕度低的紙構成，也可以在紙管表面放置防濕膜，保證紙管的尺寸安定，同時防止碳纖維預浸料吸濕。

卷芯的表面加工成凹凸不平狀，是為了增加碳纖維預浸料和卷芯摩擦力，防止預浸料卷筒中的卷芯脫出；卷芯沿軸向打孔并有栓固定預浸料，主要防止碳纖維預浸料在搬運或裝箱過程中沿著幅寬方向變形。

利用浮雕法對卷芯表面進行凹凸狀加工，具體加工方法是：在紙管或塑料管的表面放上金屬網(wǎng)，放入模具中加壓成型，獲得表面凹凸不平的芯管。

本卷芯表面的凹陷或凸起為確保碳纖維預浸料和卷芯間的摩擦力適宜。

本碳纖維預浸料卷筒適合自動鋪層機。

本預浸料卷筒，其卷幅和卷徑比小于1時，使預浸料卷筒能保持良好的形狀。

本發(fā)明所利用的碳纖維包括單向碳纖維和碳纖維編織物。

本發(fā)明所利用的樹脂基體包括不飽和的聚酯樹脂、乙烯酯樹脂、環(huán)氧樹脂等熱固性樹脂。同時，也包括聚碳酸酯樹脂、尼龍樹脂、聚丙烯樹脂、聚醚酰亞胺樹脂等熱塑性樹脂。

本發(fā)明中的碳纖維預浸料可以利用網(wǎng)格布或離型紙覆蓋。