[發明專利]連續纖維增強熱塑性復合材料單向預浸帶制備設備和方法

在審

• 申請號: 201810441277.6
• 申請日: 2018-05-10
• 公開（公告）號: CN108724525A
• 公開（公告）日: 2018-11-02
• 發明（設計）人: 王繼輝;陳宏達;韓霞;陶守亮;成天健;王靜南
• 申請（專利權）人: 武漢海威船舶與海洋工程科技有限公司
• 主分類號: B29B15/14
• 分類號: B29B15/14
• 代理公司: 北京金智普華知識產權代理有限公司 11401
• 代理人: 楊采良

1.一種連續纖維增強熱塑性復合材料單向預浸帶制備設備，包括張力控制系統、展絲分散系統、纖維浸漬系統、冷卻定型系統、牽引收卷系統，其特征在于：所述張力控制系統用于將多股連續纖維導出并給與一定的張力控制；所述展絲分散系統用于調整分散絲束并加熱；所述纖維浸漬系統用于對連續纖維進行浸漬并形成預浸帶；所述冷卻定型系統用于對預浸帶冷卻定型；所述牽引收卷系統用于對定型后的預浸帶卷繞成型。

2.根據權利要求1所述的一種連續纖維增強熱塑性復合材料單向預浸帶制備設備，其特征在于：所述張力控制系統包括驅動紗架(1)，所述展絲分散系統包括展絲加熱裝置(2)，所述纖維浸漬系統包括平行雙螺桿擠出機(3)、擠出模頭(4)和波形浸漬模頭(5)，所述冷卻定型系統包括冷壓輥軸(6)，所述牽引收卷系統包括牽引機(7)和收卷輥軸(8)。

3.根據權利要求2所述的一種連續纖維增強熱塑性復合材料單向預浸帶制備設備，其特征在于：所述驅動紗架(1)的張力調整范圍在200-1000g，電機控制自動調節紗錠的放卷速度，保持紗線張力平穩。

4.根據權利要求2所述的一種連續纖維增強熱塑性復合材料單向預浸帶制備設備，其特征在于：所述波形浸漬模頭(5)的波形通道與水平夾角為0°-30°，滿足粗紗充分浸潤條件；所述波形浸漬模頭(5)的上下模間隙通過氣缸調節，用于控制樹脂的含量和厚度，上模最大可升高55mm。

5.根據權利要求4所述的一種連續纖維增強熱塑性復合材料單向預浸帶制備設備，其特征在于：所述波形浸漬模頭(5)的模具材料選用優質耐熱合金鋼，流道渡硬鉻，并經鏡面式拋光，合模尺寸為500*300*180mm，波形通道長度為100-400mm，流道進出口由活動擋塊控制樹脂流量。

6.根據權利要求2至5任一項所述的一種連續纖維增強熱塑性復合材料單向預浸帶制備方法，其特征在于：首先，由驅動紗架(1)將多股連續纖維導出，給與一定的張力控制；再經展絲加熱裝置(2)調整好絲束并加熱；熱塑性樹脂由平行雙螺桿擠出機(3)加熱熔融，在擠出模頭(4)處淋附于連續纖維表面，進行預浸漬，得到預浸帶；然后預浸帶經過波形浸漬模頭(5)的波形通道，進行二次浸漬；最后，預浸帶經過冷壓輥軸(6)冷卻定型后由牽引機(7)牽引入收卷輥軸(8)卷繞成型。

7.根據權利要求6所述的一種連續纖維增強熱塑性復合材料單向預浸帶制備方法，其特征在于：所述展絲加熱裝置(2)的絲束間距和展絲寬度可調，絲束溫度通過紅外加熱器控制。

8.根據權利要求6所述的一種連續纖維增強熱塑性復合材料單向預浸帶制備方法，其特征在于：所述波形浸漬模頭(5)為第二浸漬機構，連續纖維經過波形通道后被樹脂完全均勻浸漬；所述波形浸漬模頭(5)的加熱方式為加熱棒式芯部加熱，溫度范圍為25℃-450℃，控制溫度介于改性樹脂熔融溫度與連續纖維表面處理劑的破壞溫度之間。

9.根據權利要求6所述的一種連續纖維增強熱塑性復合材料單向預浸帶制備方法，其特征在于：所述連續纖維包括連續的玻璃纖維、芳綸纖維和碳纖維；所述熱塑性樹脂包括通用塑料聚丙烯PP、聚乙烯PE、聚苯乙烯PS、聚氯乙烯PVC，工程塑料聚酰胺PA、聚碳酸酯PC，特種工程塑料聚苯硫醚PPS、聚醚酮酮PEKK、聚醚醚酮PEEK、聚醚酰亞胺PE。

10.根據權利要求9所述的一種連續纖維增強熱塑性復合材料單向預浸帶制備方法，其特征在于：所述熱塑性樹脂還加有改性添加劑，所述改性添加劑包括偶聯劑、抗氧劑、阻燃劑、光穩定劑、納米蒙脫土填料。