[發明專利]一種碳纖維增強熱塑性復合材料的生產方法及生產裝置

在審

• 申請號: 201610092434.8
• 申請日: 2016-02-19
• 公開（公告）號: CN107097436A
• 公開（公告）日: 2017-08-29
• 發明（設計）人: 陳華珊
• 申請（專利權）人: 上海杉華復合材料科技有限公司
• 主分類號: B29C70/50
• 分類號: B29C70/50;B29C70/52
• 代理公司: 上海宏京知識產權代理事務所(普通合伙)31297
• 代理人: 趙朋曉

1.一種碳纖維增強熱塑性復合材料的生產方法，其特征在于，其包括以下步驟：

S1、碳纖維絲從碳纖維絲架上出絲，并通過調節碳纖維絲架，控制碳纖維卷筒出紗的阻力，使碳纖維絲從碳纖維絲架上出來后具有一定的預張力；

S2、將具有一定預張力的碳纖維絲通過分絲系統使之分散均勻，并整齊排列成厚度均勻的碳纖維帶；

S3、將碳纖維帶通過預熱輥，蒸發掉碳纖維帶的纖維中所吸收的水分，同時把碳纖維帶加熱到一定的溫度；

S4、將TPU塑料顆粒加入擠出注塑機，在擠出注塑機和浸漬輥的雙重作用下，熔融的TPU樹脂經擠出注塑機擠入經預熱輥預熱后的碳纖維絲帶，獲得初步的預浸帶；

S5、預浸帶通過冷卻和上光輥，使彎曲的預浸帶拉直；

S6、被拉直的預浸帶進入預浸料的回收系統，獲得完整的熱塑型碳纖維增強TPU塑料片。

2. 一種如權利要求1所述的碳纖維增強熱塑性復合材料的生產裝置，其特征在于，其包括依次相連的碳纖維絲架、分絲系統、分散預熱系統、熔融樹脂纖維浸潤系統、牽引系統，和設于所述熔融樹脂纖維浸潤系統一側的樹脂供料系統；所述分絲系統包括碳纖維分絲纏繞機和與之依次相連的多個錯位分布的分絲圓輥；所述分散預熱系統包括預熱輥，碳纖維束在一定的包覆角度下包裹于預熱輥外；所述熔融樹脂纖維浸潤系統包括先后設置的噴口輥、浸漬輥和壓輥，所述噴口輥在平行于其輥軸方向上開有口模，碳纖維束分散于口模下方，所述浸漬輥由多個輥組成，所述多個浸漬輥交錯分布于碳纖維束的兩側，所述浸漬輥的中間設有加熱裝置，所述壓輥與后端的一個浸漬輥相互嚙合設置；所述樹脂供料系統一端設有塑料出口，所述塑料出口與噴口輥的口模連通設置。

3. 根據權利要求2所述的一種碳纖維增強熱塑性復合材料的生產裝置，其特征在于：所述碳纖維紗架包括紗筒、紗架軸和設于紗架軸上的導絲架，所述紗筒設于紗架軸外，所述紗架軸的兩端設有橡膠墊片和固定螺母，所述導絲架上設有導絲孔，所述導絲孔為油尼龍片導絲孔。

4. 根據權利要求3所述的一種碳纖維增強熱塑性復合材料的生產裝置，其特征在于：所述紗筒的直徑為40mm，長度為100~400mm。

5. 根據權利要求3所述的一種碳纖維增強熱塑性復合材料的生產裝置，其特征在于：所述紗筒與紗架軸之間設有軸承。

6. 根據權利要求2所述的一種碳纖維增強熱塑性復合材料的生產裝置，其特征在于：所述分散預熱系統內還設有用于調節預熱輥表面溫度的溫控裝置。

7. 根據權利要求2所述的一種碳纖維增強熱塑性復合材料的生產裝置，其特征在于：所述樹脂供料系統包括上料筒和設于上料筒下部的加熱筒，所述加熱筒內設有旋轉螺桿，所述旋轉螺桿由設于加熱筒一端的馬達帶動旋轉，所述塑料出口設于加熱筒的另一端。

8. 根據權利要求2所述的一種碳纖維增強熱塑性復合材料的生產裝置，其特征在于：所述壓輥與浸漬輥之間的嚙合間隙可調。

9. 根據權利要求2所述的一種碳纖維增強熱塑性復合材料的生產裝置，其特征在于：所述牽引系統包括一個主動壓輥和兩個從動壓輥，碳纖維束纏繞于主動壓輥上。

10. 根據權利要求2所述的一種碳纖維增強熱塑性復合材料的生產裝置，其特征在于：所述牽引系統的動力來源為步進電機。