纖維增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂基復(fù)合材料的制造設(shè)備的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種纖維增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂基復(fù)合材料的制造設(shè)備，預(yù)浸設(shè)備包括依次順接的紗架、預(yù)熱和張力調(diào)節(jié)裝置、加熱熔融輥組，以及從側(cè)方接入所述加熱熔融輥組的熱塑性樹(shù)脂薄膜卷，疊層融合設(shè)備包括依次順接的切割設(shè)備、熱壓模具，預(yù)浸設(shè)備在疊層融合設(shè)備前至少設(shè)置一組。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是根據(jù)產(chǎn)品要求，增設(shè)預(yù)浸設(shè)備，以增加的纖維和樹(shù)脂層；通過(guò)調(diào)整樹(shù)脂薄膜厚度和調(diào)整熱壓模具中的溢料量，調(diào)節(jié)產(chǎn)品中樹(shù)脂含量；調(diào)節(jié)溢料量還排除了產(chǎn)品中多余的樹(shù)脂和空氣，減少了產(chǎn)品中的孔隙；預(yù)熱和張力調(diào)節(jié)裝置對(duì)于厚度方向和不同層的纖維采用不同的張力，減小了產(chǎn)品中的殘余應(yīng)力；對(duì)制造過(guò)程實(shí)現(xiàn)了連續(xù)進(jìn)行，降低了生產(chǎn)過(guò)程中的能源消耗。
【專(zhuān)利說(shuō)明】纖維增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂基復(fù)合材料的制造設(shè)備
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種復(fù)合材料的制造設(shè)備，特別是一種纖維增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂基復(fù)合材料的制造設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料是適應(yīng)航空、航天等高科技領(lǐng)域的需要而發(fā)展起來(lái)的一種高性能復(fù)合材料，它具有比強(qiáng)度高、比剛度高、可設(shè)計(jì)性強(qiáng)、抗疲勞斷裂性能好、耐腐蝕、尺寸穩(wěn)定性好以及便于大面積整體成形等優(yōu)越的性能。其中，纖維增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂基復(fù)合材料具有優(yōu)異的力學(xué)性能、較好的加工性能、濕熱穩(wěn)定性能，易于回收重復(fù)利用，是未來(lái)纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料的重要發(fā)展方向。
[0003]目前熱塑性樹(shù)脂基復(fù)合材料的成型工藝主要包括兩個(gè)步驟:1、制備預(yù)浸帶，將纖維從紗架上引出經(jīng)過(guò)張力調(diào)節(jié)裝置，通過(guò)熔融的樹(shù)脂進(jìn)行浸潰，將浸潰后的纖維導(dǎo)入壓延輥組中進(jìn)行冷卻定型；2、預(yù)浸帶疊層融合，方法一是疊層熱壓，將多層預(yù)浸帶疊層至目標(biāo)結(jié)構(gòu)形式，在加熱加壓下使不同層間的熱塑性樹(shù)脂相融合，方法二是熱融鋪絲法，在預(yù)浸帶疊層過(guò)程的同時(shí)加熱加壓，減少融合過(guò)程中孔隙的形成。
[0004]以上成型工藝，由于纖維浸潰樹(shù)脂的多少由樹(shù)脂對(duì)纖維的浸潰能力，以及壓延輥間的距離決定，預(yù)浸帶中樹(shù)脂含量一般在一個(gè)較小的范圍區(qū)間，降低了熱塑性樹(shù)脂預(yù)浸帶作為一種原材料的可設(shè)計(jì)性。
[0005]在疊層熱壓的方法中，由于熱塑性樹(shù)脂熔點(diǎn)一般較高，需要較高的溫度壓力條件，能耗較高；在產(chǎn)品性能方面，疊層間熱塑性樹(shù)脂通過(guò)高分子鏈段的融合結(jié)合在一起，層間性能低于熱固性樹(shù)脂基復(fù)合材料的層間小分子的聚合，同時(shí)疊層之間的空氣會(huì)在融合之后在復(fù)合材料中形成孔隙，影響其性能；在熱壓過(guò)程中不同層之間沿模具的型面進(jìn)行貼合，導(dǎo)致不同層之間的殘余應(yīng)力。
[0006]在熱融鋪絲法中，對(duì)設(shè)備的要求較高，且成型效率較低。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0007]實(shí)用新型目的:針對(duì)上述問(wèn)題，本實(shí)用新型的目的是提供一種樹(shù)脂含量和厚度可控、空隙少、殘余應(yīng)力小的纖維增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂基復(fù)合材料的制造設(shè)備。
[0008]技術(shù)方案:一種纖維增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂基復(fù)合材料的制造設(shè)備，包括預(yù)浸設(shè)備、疊層融合設(shè)備，所述預(yù)浸設(shè)備包括依次順接的紗架、預(yù)熱和張力調(diào)節(jié)裝置、加熱熔融輥組，以及從側(cè)方接入所述加熱熔融輥組的熱塑性樹(shù)脂薄膜卷，所述疊層融合設(shè)備包括依次順接的切割設(shè)備、熱壓模具，所述預(yù)浸設(shè)備在所述疊層融合設(shè)備前至少設(shè)置一組。
[0009]在生產(chǎn)片狀或板狀結(jié)構(gòu)的熱塑性樹(shù)脂基復(fù)合材料時(shí)，所述預(yù)浸設(shè)備與所述疊層融合設(shè)備之間還設(shè)置有冷卻輥組。
[0010]所述熱壓模具上安裝溢料槽。
[0011]紗架中排布單向纖維或纖維織物，當(dāng)為單向纖維時(shí)，所述紗架上安裝導(dǎo)紗裝置。[0012]有益效果:與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是根據(jù)產(chǎn)品要求，增設(shè)預(yù)浸設(shè)備，以增加的纖維和樹(shù)脂層，直到達(dá)到設(shè)計(jì)厚度和纖維含量；通過(guò)調(diào)整樹(shù)脂薄膜厚度和調(diào)整熱壓模具中的溢料量，調(diào)節(jié)產(chǎn)品中樹(shù)脂含量，樹(shù)脂含量在20%?80%范圍內(nèi)可控制，不同厚度方向樹(shù)脂含量可控制；調(diào)節(jié)溢料量還排除了產(chǎn)品中多余的樹(shù)脂和空氣，減少了產(chǎn)品中的孔隙；預(yù)熱和張力調(diào)節(jié)裝置對(duì)于厚度方向和不同層的纖維采用不同的張力，減小了產(chǎn)品中的殘余應(yīng)力；對(duì)制造過(guò)程實(shí)現(xiàn)了連續(xù)進(jìn)行，降低了生產(chǎn)過(guò)程中的能源消耗。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0013]附圖為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖，虛線框內(nèi)為預(yù)浸設(shè)備。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡明本實(shí)用新型，應(yīng)理解這些實(shí)施例僅用于說(shuō)明本實(shí)用新型而不用于限制本實(shí)用新型的范圍，在閱讀了本實(shí)用新型之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員對(duì)本實(shí)用新型的各種等價(jià)形式的修改均落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求所限定的范圍。
[0015]如附圖所示，一種纖維增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂基復(fù)合材料的制造設(shè)備，包括預(yù)浸設(shè)備、疊層融合設(shè)備，預(yù)浸設(shè)備包括依次順接的紗架1、預(yù)熱和張力調(diào)節(jié)裝置2、加熱熔融輥組3，以及從側(cè)方接入加熱熔融輥組3的熱塑性樹(shù)脂薄膜卷4，疊層融合設(shè)備包括依次順接的切割設(shè)備5、熱壓模具6，預(yù)浸設(shè)備在疊層融合設(shè)備前，纖維的浸潰和產(chǎn)品的成型連續(xù)進(jìn)行。
[0016]根據(jù)纖維增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂基復(fù)合材料產(chǎn)品的厚度要求，預(yù)浸設(shè)備在疊層融合設(shè)備前至少設(shè)置一組，通過(guò)增加預(yù)浸設(shè)備，增加纖維和樹(shù)脂層，直到達(dá)到設(shè)計(jì)厚度和纖維含量。
[0017]紗架I中排布單向纖維或纖維織物，當(dāng)為單向纖維時(shí)，所述紗架I上安裝導(dǎo)紗裝置。
[0018]預(yù)熱和張力調(diào)節(jié)裝置2，根據(jù)成型產(chǎn)品陰陽(yáng)模具的區(qū)別，調(diào)節(jié)厚度方向不同部分的纖維張力。陰模成型時(shí)采用較小的纖維張力，陽(yáng)模成型時(shí)采用較大的纖維張力。在設(shè)置有多組預(yù)浸設(shè)備時(shí)，不同層的纖維張力分別調(diào)節(jié)，減小了復(fù)合材料產(chǎn)品中的殘余應(yīng)力。
[0019]加熱熔融輥組3，加熱功率和溫度可調(diào)節(jié)。
[0020]熱塑性樹(shù)脂薄膜卷4，根據(jù)產(chǎn)品中樹(shù)脂含量需求而采用一定厚度的薄膜。
[0021]切割設(shè)備5直接切割獲得相應(yīng)尺寸的產(chǎn)品。
[0022]熱壓模具6，設(shè)定加熱加壓溫度、壓力參數(shù)，脫模后獲得最終產(chǎn)品。熱壓模具6上安裝溢料槽，溢料槽設(shè)置于模具上下表面產(chǎn)品周?chē)?。在熱壓成型過(guò)程中，調(diào)節(jié)溢料量以排除產(chǎn)品中多余的樹(shù)脂和空氣，減少產(chǎn)品中的孔隙，同時(shí)調(diào)節(jié)了產(chǎn)品中樹(shù)脂含量。
[0023]僅在生產(chǎn)片狀或板狀結(jié)構(gòu)的熱塑性樹(shù)脂基復(fù)合材料時(shí)，預(yù)浸設(shè)備與疊層融合設(shè)備之間還需增設(shè)冷卻輥組7進(jìn)行冷卻。
【權(quán)利要求】
1.一種纖維增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂基復(fù)合材料的制造設(shè)備，其特征在于:包括預(yù)浸設(shè)備、疊層融合設(shè)備，所述預(yù)浸設(shè)備包括依次順接的紗架(I)、預(yù)熱和張力調(diào)節(jié)裝置(2)、加熱熔融輥組(3)，以及從側(cè)方接入所述加熱熔融輥組(3)的熱塑性樹(shù)脂薄膜卷(4)，所述疊層融合設(shè)備包括依次順接的切割設(shè)備(5)、熱壓模具(6)，所述預(yù)浸設(shè)備在所述疊層融合設(shè)備前至少設(shè)置一組。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的纖維增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂基復(fù)合材料的制造設(shè)備，其特征在于:所述預(yù)浸設(shè)備與所述疊層融合設(shè)備之間還設(shè)置有冷卻輥組(7)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的纖維增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂基復(fù)合材料的制造設(shè)備，其特征在于:所述熱壓模具(6)上安裝溢料槽。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的纖維增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂基復(fù)合材料的制造設(shè)備，其特征在于:所述紗架(I)上安裝導(dǎo)紗裝置。
【文檔編號(hào)】B29C70/54GK203611473SQ201320621898
【公開(kāi)日】2014年5月28日 申請(qǐng)日期:2013年10月10日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月10日
【發(fā)明者】侯進(jìn)森, 米瑩娟, 左揚(yáng), 黎玉欽 申請(qǐng)人:航天海鷹(鎮(zhèn)江)特種材料有限公司