[發(fā)明專利]一種碳纖維預浸料生產(chǎn)設備

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711353078.1
• 申請日: 2017-12-15
• 公開（公告）號: CN109927313A
• 公開（公告）日: 2019-06-25
• 發(fā)明（設計）人: 樊偉;惲一飛;吳宗祥
• 申請（專利權）人: 江蘇新易民材料科技有限公司
• 主分類號: B29C70/34
• 分類號: B29C70/34;B29C70/54
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明公開了碳纖維預浸料的制造工藝流程，可一步法生產(chǎn)含多軸向碳纖維的預浸料。目前全球通用無捻碳纖維預浸料為90°，在制成復合制品前需要根據(jù)產(chǎn)品性能需求設計鋪層角度，鋪層數(shù)量以及鋪層厚度，進行復雜的人工鋪層過程，這極易導致碳纖維角度分布的準確性的不穩(wěn)定，直接導致最終制品性能不穩(wěn)定，良品率不足。人工鋪層也限制了生產(chǎn)效率以及增加了生產(chǎn)成本。本發(fā)明所公開的多軸向機械鋪層一體成型方式徹底改變了這一現(xiàn)狀，可以根據(jù)需求定制已包含鋪層結構的無捻碳纖維增強的預浸料。

技術領域

本發(fā)明屬于纖維增強高分子材料加工技術領域，特別是碳纖維預浸料的生產(chǎn)設備。

背景技術

碳纖維屬于高性能纖維材料，它的優(yōu)異性能已經(jīng)得到廣泛的認可。它的密度比鋁低，比強度較鋼材高。通常情況下，在復合材料中使用的碳纖維的抗拉強度都是3.5GPa以上，拉伸模量也在20GPa以上。除了力學強度上的顯著優(yōu)勢，其耐疲勞性，熱膨脹系數(shù)低，耐腐蝕等性能也使得碳纖維在越來越多的應用中出現(xiàn)。

碳纖維復合材料的加工方法也是多種多樣，將其制成碳纖維預浸料再進行后續(xù)的熱壓成型是目前主流工藝之一，成熟度與市場接受度也較高。然而目前全球通用無捻碳纖維預浸料為單向預浸料，即為90度方向的預浸料。由于最終的制品通常需要在多個方向上達到力學需求，因此在制成復合制品前需要根據(jù)產(chǎn)品性能需求設計鋪層角度，鋪層數(shù)量以及鋪層厚度，進行復雜的人工鋪層過程，這極易導致碳纖維角度分布的準確性的不穩(wěn)定，直接導致最終制品性能不穩(wěn)定，良品率不足。人工鋪層也限制了生產(chǎn)效率以及增加了生產(chǎn)成本。本發(fā)明所公開的多軸向機械鋪層一體成型方式徹底改變了這一現(xiàn)狀，可以根據(jù)需求定制已包含鋪層結構的無捻碳纖維增強的預浸料。

發(fā)明內(nèi)容

現(xiàn)以±45o雙軸向碳纖維預浸料的制作方式作舉例說明。該雙軸向碳纖維預浸料的設備包括1-1錠子房、1-2上漿槽、1-3烘箱、1-4壓塊裝置、1-5切割裝置、1-6機械牽引設備、2-1錠子房、2-2上漿槽、2-3烘箱、2-4壓塊裝置、2-5切割裝置、2-6機械牽引設備、3履帶式壓塊裝置、4下離型紙導開裝置、5粘合劑打印設備、6粘合劑打印設備、7上離型紙導開裝置、8輔助壓膠與上離型紙收取裝置、9表面保護膜導開裝置、10預浸料收卷裝置。碳纖維從錠子房1-1中進入上漿槽1-2進行表面處理，接著進入烘箱1-3烘干，隨后通過壓塊裝置1-4。

當碳纖維被機械牽引裝置1-6由1-4牽引至1-6位置時，壓塊1-4下壓，另外履帶式壓塊裝置3上的對應寬度的兩塊壓塊下壓，接著切割裝置1-5中的刀片下降將碳纖維切斷，刀片上升，履帶隨即向前運動一個展幅寬度的距離，機械牽引設備1-6移動至壓塊1-4處咬合住被切割的碳纖維斷點，再重復以上過程。

當單向纖維鋪層與下離型紙通過粘合劑打印設備5時，會進行自動的多點打膠，以將碳纖維鋪層固定在下離型紙表面。

當單向纖維鋪層與下離型紙到達a點時，對應的履帶式壓塊松開上升至最高點，當?shù)竭_b點時，對應壓塊下降并切換壓塊，以適應下一鋪層方向，當?shù)竭_c點時已完成切換工序。

第二層鋪層與第一層鋪層的原理相同。已完成的鋪層由上離型紙7附著，再通過輔助壓膠裝置8進行壓膠浸潤，并將上離型紙收卷，再通過表面保護膜9導開裝置進行上表面保護膜貼合，最后進入收卷裝置10收卷。

以上的生產(chǎn)流程中可以追加一組或多組鋪層單元，鋪層單元包括錠子房、上漿槽、烘箱、壓塊裝置、切割裝置、機械牽引設備以及在主鋪層軌道（0度方向）上的粘合劑打印設備。

附圖簡要說明

圖1是雙（多）軸向預浸料生產(chǎn)流程示意圖。