[發明專利]一種可在線調整張力的纖維增強復合材料熔融浸漬裝置及制備方法

有效

• 申請號: 201710316611.0
• 申請日: 2017-05-08
• 公開（公告）號: CN107415286B
• 公開（公告）日: 2019-10-22
• 發明（設計）人: 信春玲;曹敏華;李東生;何亞東;沈國忠;劉丹;任峰
• 申請（專利權）人: 北京化工大學;南京創博機械設備有限公司
• 主分類號: B29C70/52
• 分類號: B29C70/52;B29C70/54
• 代理公司: 北京京萬通知識產權代理有限公司 11440
• 代理人: 許天易

本發明公開了一種可在線調整張力的纖維增強復合材料熔融浸漬裝置及制備方法，該裝置包括分絲預熱裝置、熔融浸漬模具、多個可旋轉的浸漬調整裝置、擠出機、冷卻裝置和牽引裝置；分絲預熱裝置用于對連續纖維束進行分絲解捻并預熱；擠出機用于將塑化好的樹脂熔體擠入熔融浸漬模具內；各可旋轉的浸漬調整裝置等距安裝在熔融浸漬模具內，纖維束從該浸漬調整裝置穿過，浸漬過程中，纖維束在浸漬輥表面的包覆角和所受張力由各可旋轉浸漬調整裝置在線調整；冷卻裝置用于對預浸復合材料進行冷卻定型；牽引裝置安裝在冷卻裝置的出口處，用于牽引連續纖維束。利用本發明裝置，可以在線調整纖維束的包覆角和張力，使纖維束充分分散，樹脂充分浸潤纖維束，從而提高復合材料的力學性能。

技術領域

本發明涉及連續纖維增強復合材料加工領域，尤其涉及一種可在線調整張力的纖維增強復合材料熔融浸漬裝置及制備方法。

背景技術

連續纖維增強復合材料的抗化學和環境腐蝕的能力強，固化過程中不發生化學反應，可以重復利用且性能不下降，生產周期短，效率高，成型的適應性較廣，力學性能和熱穩定性能優異，能更充分地發揮增強纖維的作用，具有更廣闊的發展前景，其主要應用在汽車工業、化工環保、航天通訊等部門及行業。

制備連續纖維增強復合材料的難點主要在于熱塑性樹脂的高粘度和纖維絲束的分散，為了實現良好的分散與浸漬，對浸漬流道結構進行了研究探索。

在公開號為CN104723576A的中國專利中，公開了一種連續纖維增強熱塑性樹脂預浸片材的成型設備與方法。該成型設備采用螺旋式熔融浸漬模具，二次輥壓裝置。螺旋式熔融浸漬模具內布置有1-3根螺旋浸漬輥，螺旋浸漬輥的外表面開有螺旋溝槽，并通過電機驅動在螺旋式熔融浸漬模具內旋轉。通過轉動螺旋浸漬輥，樹脂沿螺旋內流動，實現纖維縱向方向浸漬，同時由于擠壓作用，熔體沿垂直纖維方向流動，實現橫向浸漬。

現有連續纖維增強熱塑性樹脂浸漬裝置主要存在以下技術問題或缺陷：1)纖維束浸漬流道形式固定，更換繁瑣；2)生產中纖維束所受張力及包覆角無法在線調整，導致浸漬程度低于90％，制得的復合材料斷裂率高于5％；3)浸漬裝置形狀復雜，加工生產比較困難。

發明內容

本發明的目的是解決目前連續纖維增強熱塑性樹脂浸漬裝置的上述技術問題。

為實現以上發明目的，一方面，本發明提供一種可在線調整張力的纖維增強復合材料熔融浸漬裝置，包括分絲預熱裝置、熔融浸漬模具、多個可旋轉浸漬裝置、擠出機、冷卻裝置和牽引裝置；

所述分絲預熱裝置安裝在所述熔融浸漬模具的入口處，用于對連續纖維束進行分絲解捻并預熱；

所述擠出機與所述熔融浸漬模具熔體相連接，用于將塑化好的熱塑性樹脂熔體擠入所述熔融浸漬模具內；

各所述可旋轉的浸漬調整裝置等距安裝在所述熔融浸漬模具內，所述纖維束從該所述浸漬調整裝置穿過，浸漬過程中，所述纖維束在所述浸漬輥表面的包覆角和所受張力由所述各可旋轉浸漬調整裝置在線調整；

所述冷卻裝置安裝在所述熔融浸漬模具的出口處，用于對所述預浸復合材料進行冷卻定型；

所述牽引裝置安裝在所述冷卻裝置的出口處，用于牽引所述連續纖維束。

進一步地，各所述旋轉浸漬裝置包括一對旋轉盤和一對浸漬輥，一對所述浸漬輥平行地固定安裝在兩片所述旋轉盤之間；

所述連續纖維束交替繞過各所述浸漬輥，通過改變各所述旋轉盤的旋轉角度來調整所述連續纖維束在各所述浸漬輥上所繞的包覆角及所受張力。

進一步地，一對所述旋轉盤中的其中之一的一端延伸出所述熔融浸漬模具，并在其端部安裝有旋鈕，所述旋鈕帶有指針；在所述旋鈕四周刻有角度，用于標示所述旋轉盤的旋轉度數。起始所述指針指向0°時，一對所述浸漬輥處于豎直狀態，不與纖維接觸。