專利名稱：一種多芯絞合型纖維加強(qiáng)芯材濕法生產(chǎn)工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種纖維增強(qiáng)復(fù)合材料芯材制作工藝，尤其是一種多芯絞合型纖維加強(qiáng)芯材濕法生產(chǎn)工藝。
背景技術(shù)：
纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料因具有質(zhì)量輕、高比強(qiáng)、高比模、耐疲勞、耐腐蝕等一系列優(yōu)異性能，在電力輸送、建筑加固、海洋作業(yè)、橋梁增強(qiáng)或加固等領(lǐng)域有著良好的應(yīng)用前景，受到了人們的廣泛關(guān)注。目前我國對于纖維復(fù)合材料加強(qiáng)芯的研究多集中于單股棒狀結(jié)構(gòu)， 雖然其成型工藝簡單，但也存在生產(chǎn)效率較低、安全可靠性低、柔性差、耐疲勞性差等缺點。多芯絞合型纖維加強(qiáng)芯材是由一種或多種高性能連續(xù)纖維增強(qiáng)一種或多種樹脂基體制成。其制備方法為將多束纖維進(jìn)行加捻形成單股繩，然后將多根單股繩合股并沿其纖維捻向相反(或相同)方向絞合成多股結(jié)構(gòu)，通過固化形成多股絞合結(jié)構(gòu)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料加強(qiáng)芯。然而采用傳統(tǒng)的加捻工序、包覆工序、絞合工序、固化工序和收卷工序加工的產(chǎn)品的加捻效果差，產(chǎn)品的力學(xué)性能弱，不能滿足目前市場的需要。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述存在問題，本發(fā)明提供一種多芯絞合型纖維加強(qiáng)芯材濕法生產(chǎn)工藝，通過工藝的改變，提高產(chǎn)品的加捻效果和力學(xué)性能。為了達(dá)到以上目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案，一種多芯絞合型纖維加強(qiáng)芯材濕法生產(chǎn)工藝，包括加捻工序、包覆工序、絞合工序、固化工序和收卷工序，其特征在于所述加捻工序前還設(shè)置有浸膠工序，所述的包覆工序和絞合工序之間還設(shè)置有預(yù)固化工序，所述浸膠工序為把多芯絞合型纖維加強(qiáng)芯材通過浸膠槽浸膠處理，所述預(yù)固化工序為把經(jīng)包覆工序后的多芯絞合型纖維加強(qiáng)芯材通過預(yù)固化裝置預(yù)固化處理。由于本發(fā)明采取了以上技術(shù)方案，具有以下優(yōu)點一是由于增加了浸膠工序和預(yù)固化工序，所以本發(fā)明的多芯絞合型纖維加強(qiáng)芯材加捻后纏繞纖維層使捻合的纖維不易松散，而生產(chǎn)出來的多芯絞合型纖維加強(qiáng)芯材密度較小，力學(xué)性能優(yōu)異；二是由于本發(fā)明采用多股絞合工序使加強(qiáng)芯材耐疲勞性能較同截面單根芯好，并且可以有效避免單芯結(jié)構(gòu)發(fā)生某處缺陷而出現(xiàn)斷裂造成事故的現(xiàn)象，提高損傷容限，安全可靠性高，多股絞合結(jié)構(gòu)加強(qiáng)芯慣性矩較同截面單股棒狀結(jié)構(gòu)加強(qiáng)芯小，柔韌性好，減小卷軸直徑，便于收卷、包裝和運(yùn)輸。


圖1為本發(fā)明實施例的濕法生產(chǎn)裝置結(jié)構(gòu)示意2為本發(fā)明實施例的多層絞合裝置結(jié)構(gòu)示意圖
1、紗架2、計量浸膠槽3、成型裝置 4、第一多軸向包覆層纏繞裝
置 5、第二多軸向包覆層纏繞裝置 6、預(yù)固化裝置 7、收卷裝置 8、固化裝置 9、牽引裝置。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。實施例一
一種多芯絞合型纖維加強(qiáng)芯材濕法生產(chǎn)工藝，包括加捻工序、包覆工序、絞合工序、固化工序和收卷工序，其特征在于所述加捻工序前還設(shè)置有浸膠工序，所述的包覆工序和絞合工序之間還設(shè)置有預(yù)固化工序，所述浸膠工序為把多芯絞合型纖維加強(qiáng)芯材通過浸膠槽浸膠處理，所述預(yù)固化工序為把經(jīng)包覆工序后的多芯絞合型纖維加強(qiáng)芯材通過預(yù)固化裝置預(yù)固化處理。本發(fā)明多芯絞合型纖維加強(qiáng)芯材濕法生產(chǎn)工藝采用濕法生產(chǎn)裝置加工如圖1 所示，所述濕法生產(chǎn)裝置包括絞合裝置、包覆層纏繞裝置(本實施例有兩個，分別為第一多軸向包覆層纏繞裝置4和第二多軸向包覆層纏繞裝置幻和收卷裝置7，所述絞合裝置由張力可調(diào)紗架1和成型裝置3組成，多芯絞合型纖維加強(qiáng)芯材安裝在紗架上，所述紗架1與成型裝置3之間還安裝有一計量浸膠槽2，成型裝置3與收卷裝置7之間還安裝有一預(yù)固化裝置6。其工作原理為多個纖維束(或碳纖維與其它混合的復(fù)合材料)經(jīng)計量浸膠槽2 預(yù)浸膠，然后經(jīng)紗架1旋轉(zhuǎn)絞合在一起，再經(jīng)成型裝置3自然成型，再經(jīng)包覆層纏繞裝置包覆纏繞，隨后經(jīng)預(yù)固化裝置6進(jìn)一步固化成型，使多芯絞合型纖維加強(qiáng)芯材絞合更緊，不松散，最后到收卷裝置7收卷。由于纖維本身的特性，如果不施以張力進(jìn)行膠槽預(yù)浸膠和預(yù)固化裝置的進(jìn)一步固化成型，其絞合效果差，易松散。由于增加了預(yù)浸工序，所以本發(fā)明的多芯絞合型纖維加強(qiáng)芯材加捻后纏繞纖維層使捻合的纖維不易松散從而有利于二次加捻及固化，而生產(chǎn)出來的碳纖維電纜芯密度較小，力學(xué)性能優(yōu)異。本發(fā)明的碳纖維電纜芯的性能如下
拉伸強(qiáng)度/MPa彡 2IOOMPa玻璃化轉(zhuǎn)變溫度/°c彡200長期允許使用溫度/°c> 180熱膨脹系數(shù)i/°csS 2 X ICT6密度g/cm3< 1. 8
實施例二
同實施例一的一種多芯絞合型纖維加強(qiáng)芯材濕法生產(chǎn)工藝，其不同之處在于所述絞合工序包括單層絞合工序和多層絞合工序，所述的多層絞合工序采用的多層絞合裝置加工，如圖2所示，所述的多層絞合裝置包括紗架1、成型裝置3、固化裝置8、牽引裝置9和收卷裝置7，把絞合好的多芯型纖維芯棒放至紗架上，重復(fù)加捻、固化和收卷步驟，可以得到多層絞合或者說多次絞合的多芯絞合型纖維加強(qiáng)芯材，以進(jìn)一步提高其絞合加捻效果。
實施例三
同實施例一的一種多芯絞合型纖維加強(qiáng)芯材濕法生產(chǎn)工藝，其不同之處在于所述多芯絞合型纖維加強(qiáng)芯材包括芯層和包覆層，芯層和包覆層所用材料為纖維或樹脂或兩者的混合物，所述纖維可以為同種纖維，也可以是混雜纖維，所述纖維為有機(jī)纖維和無機(jī)纖維或兩者的混合物，所述有機(jī)纖維為超高分子量聚乙烯纖維、聚酯類纖維、芳綸纖維和聚酰胺類纖維中的一種或幾種，所述無機(jī)纖維包括碳纖維、碳化硅纖維、氧化鋁纖維、玄武巖纖維、玻璃纖維和硼纖維中的一種或幾種；所述樹脂種類為熱固性或熱塑性樹脂或其混合物，具體如環(huán)氧樹脂、乙烯基樹脂、酚醛樹脂、不飽和聚酯樹脂、聚氨酯樹脂、雙馬來酰亞胺樹脂、聚苯硫醚、聚醚醚酮等。實施例四
同實施例三的一種多芯絞合型纖維加強(qiáng)芯材濕法生產(chǎn)工藝，其不同之處在于當(dāng)多芯絞合型纖維加強(qiáng)芯材的芯層、包覆層材料為纖維與樹脂混合物時，纖維的體積百分含量為 55-80%。實例例五
同實施例一的一種多芯絞合型纖維加強(qiáng)芯材濕法生產(chǎn)工藝，其不同之處在于所述固化工序采用的固化方式為熱固化、紫外光固化、電子束固化、微波固化或超聲波輔助固化。除上述實施例外，本發(fā)明還可以有其他實施方式。凡采用等同替換或等效變換形成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明要求的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種多芯絞合型纖維加強(qiáng)芯材濕法生產(chǎn)工藝，包括加捻工序、包覆工序、絞合工序、 固化工序和收卷工序，其特征在于所述加捻工序前還有浸膠工序，所述的包覆工序和絞合工序之間還設(shè)置有預(yù)固化工序，所述浸膠工序為把多芯絞合型纖維加強(qiáng)芯材通過浸膠槽浸膠處理，所述預(yù)固化工序為把經(jīng)包覆工序后的多芯絞合型纖維加強(qiáng)芯材通過預(yù)固化裝置預(yù)固化處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多芯絞合型纖維加強(qiáng)芯材濕法生產(chǎn)工藝，其特征在于 本發(fā)明采用多芯絞合型纖維加強(qiáng)芯材濕法生產(chǎn)裝置生產(chǎn)，所述多芯絞合型纖維加強(qiáng)芯材濕法生產(chǎn)裝置包括絞合裝置、包覆層纏繞裝置和收卷裝置，所述絞合裝置由紗架和成型裝置組成，多芯絞合型纖維加強(qiáng)芯材安裝在紗架上，所述紗架與成型裝置之間安裝有一計量浸膠槽，成型裝置與收卷裝置之間安裝有一預(yù)固化裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多芯絞合型纖維加強(qiáng)芯材濕法生產(chǎn)工藝，其特征在于 所述絞合工序包括單層絞合工序和多層絞合工序，所述的多層絞合工序采用的多層絞合裝置加工，所述多層絞合裝置包括紗架、成型裝置、固化裝置、牽引裝置和收卷裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多芯絞合型纖維加強(qiáng)芯材濕法生產(chǎn)工藝，其特征在于 所述多芯絞合型纖維加強(qiáng)芯材包括芯層和包覆層，芯層和包覆層所用材料為纖維或樹脂或兩者的混合物，所述纖維可以為同種纖維，也可以是混雜纖維，所述纖維為有機(jī)纖維和無機(jī)纖維或兩者的混合物，所述有機(jī)纖維為超高分子量聚乙烯纖維、聚酯類纖維、芳綸纖維和聚酰胺類纖維中的一種或幾種，所述無機(jī)纖維包括碳纖維、碳化硅纖維、氧化鋁纖維、玄武巖纖維、玻璃纖維和硼纖維中的一種或幾種；所述樹脂為熱固性或熱塑性樹脂或其混合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多芯絞合型纖維加強(qiáng)芯材濕法生產(chǎn)工藝，其特征在于 當(dāng)多芯絞合型纖維加強(qiáng)芯材的芯層、包覆層材料為纖維與樹脂混合物時，纖維的體積百分含量為55-80%。
6 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多芯絞合型纖維加強(qiáng)芯材濕法生產(chǎn)工藝，其特征在于 所述固化工序采用的固化方式為熱固化、紫外光固化、電子束固化、微波固化或超聲波輔助固化。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種多芯絞合型纖維加強(qiáng)芯材濕法生產(chǎn)工藝，包括加捻工序、包覆工序、絞合工序、固化工序和收卷工序，其特征在于所述加捻工序前還有預(yù)浸工序，所述的預(yù)浸工序包括上架、除濕、浸膠、擠膠。本發(fā)明具有以下優(yōu)點:一是由于增加了預(yù)浸工序，所以本發(fā)明的多芯絞合型纖維加強(qiáng)芯材加捻后纏繞纖維層使捻合的纖維不易松散從而有利于二次加捻及固化，而生產(chǎn)出來的多芯絞合型纖維加強(qiáng)芯材密度較小，力學(xué)性能優(yōu)異；二是由于本發(fā)明采用多股絞合工序使加強(qiáng)芯耐疲勞性能較同截面單根加強(qiáng)芯好，并且可以有效避免單芯結(jié)構(gòu)發(fā)生某處缺陷而出現(xiàn)斷裂造成事故的現(xiàn)象，提高損傷容限，安全可靠性高。
文檔編號D07B1/02GK102345236SQ20101056634
公開日2012年2月8日 申請日期2010年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月27日
發(fā)明者單云剛, 徐晉, 袁冠軍, 邱茂順, 金暉, 魏楠 申請人:江蘇恒神碳纖維復(fù)合材料工程研究中心有限公司