[发明专利]纤维单向布的制造方法

说明书

本发明涉及一种用于制造纤维增强复合材料的增强材料——纤维单向布的制造方法。

广泛用于航空、航天等行业的纤维增强复合材料现已开始应用于桥梁、工业和民用建筑的结构补强用的增强织物，主要包括平纹布、斜纹布、缎纹布和帘子布等，其制造方法大体有二大生产流程：一是准备，将经纱按产品规格要求制成一定幅宽、长度和总经根数并卷绕在经轴上，再将纬纱加工成满足织造要求的纡子，二是将已制作的经纱和纬纱在织机上相互交织成布，经纱以丝片形式从经轴上退解出来，然后通过后梁、分绞棒、综眼、钢筘在形成布时，经纱形成棱口，纬纱通过梭口后从织机一侧飞向另一侧，然后由摆动的筘座将梭口内纬纱打向织口，形成经纬交织的布。其中平纹布、斜纹布、缎纹布等纤维在其经纬向上经纱和纬纱是按比例分布的，所以经向性能也按比例降低；又由于经纱和纬纱是交织而成，所以经纬向纤维存在弯曲，也会导致其性能下降；在裁剪时，布的边缘会松散；帘子布虽无纤维弯曲，但不能沿经向裁剪；所有这些制造方法都只适合用于小丝束(6K以下)来纺织纤维布，因为丝束越大，加上交叉，造成树脂浸渍困难，影响复合材料性能，又由于小丝束纤维，特别是碳纤维价格较高，因而传统纺织法制备的纤维布成本较高，限制了纤维增强复合材料在建筑业的应用和发展。

本发明的目的是提供一种纤维性能好，能够任意裁剪、布的边缘不松散、成本低廉的纤维单向布的制造方法。

本发明的技术解决方案是，纤维平行排列后，控制纤维的整体张力，然后与两面带胶的纤维网格或树脂胶网复合后一并进入加热区，网格胶受热熔融，在压辊压力作用下将平行排列的单向纤维粘结夹固在一起，连续制备纤维单向布；其制备工艺是，

(1)喂丝，根据纤维单向布厚度或单位面积质量确定纤维束数；

(2)纤维排列，单向纤维在所需宽度内，通过梳子、展平辊使纤维平行排列展平；

(3)整体张力调控，平行排列的单向纤维通过张力调节器来实施纤维的整体张力调控；

(4)网格或胶网放卷，将成卷的带胶纤维网格或树脂胶网放卷，张力调至能张紧网格又不至于引起网格变形，或在此放置带胶纤维网格制备装置或树脂胶网制备装置，纤维网格可先浸胶再编制，也可先编制再浸胶；

(5)加热加压复合，平行纤维和上下网格或胶网被一对压辊轻压叠合后进入加热区，纤维网格上的胶网熔融，在压辊压力作用下将纤维粘结牢固；

(6)冷却，纤维单向布经过冷却平台冷却至室温定形；

(7)牵引，以对夹式或包缠式牵引；

(8)切边，将两边多余纤维网格或胶网切除；

(9)收卷，将纤维单向布收成卷状。

本发明不仅可采用12K及其以上大丝束碳纤维为原材料，也可采用6K以下的小丝束碳纤维，不仅适用于碳纤维，也适用于芳纶纤维、玻璃纤维及其它高性能纤维，对网格纤维无特殊要求，纤维网格或胶网的用胶为与环氧树脂相容的普通热塑性树脂或热塑性树脂与热固性树脂的共混物，由于采用整体张力控制，纤维排列平直，采用带胶网格或胶网两面粘夹的形式，不存在纤维弯曲的现象，其复合材料的力学性能优良，而且裁剪后不会松散，可以任意裁剪，制造速度快、成本低，可设计性强。

图1为本发明的工艺流程图。

图中1纱架，单丝张力调控，2纤维平行排列，3张力整体调控，4网格或胶网放卷或其制备装置，5加热加压复合区，6冷却，7牵制，8切边，9收卷。

本发明的单向布制造技术是由下述的工艺步骤完成的：

1喂丝，根据纤维单向布厚度或单位面积质量确定纤维束数，计算公式为：n＝b×Q÷p_L式中n为纤维束数，b为纤维单向布宽度，Q为纤维单位面积质量，p_L为纤维束线密度；厚度与单位面积质量关系为h＝Q÷p_L式中：h为单向布厚度，Q为纤维单位面积质量，p为纤维密度；纤维经单束张力调控后，从纱架上引出。

2纤维排列，单向纤维在所需宽度内，通过梳子平行排列，通过展平辊使纤维展平。

3整体张力调控，平行排列的单向纤维通过张力调节器来实施整体张力调控，整体张力的大小与牵引方式应相互协调。

4网格或胶网放卷，将成卷的带胶纤维网格或树脂胶网放卷，张力调至能张紧网格又不至于引起网格变形，或在此放置带胶纤维网格制备装置或树脂胶网制备装置，纤维网格可先浸胶再编制，也可先编制再浸胶，一般为规则形状，树脂胶网采用转移法为规则形状，采用擦胶法为不规则形状。