[发明专利]柔性超声波浸胶装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种复合材料加工设备，特别涉及一种适用于长丝缠绕、拉挤等纤维增强聚合物基复合材料(如碳纤维复合芯导线芯棒)成型工艺的柔性超声波浸胶装置。

背景技术

碳纤维复合芯导线是近年来出现的一种新型节能导线，其重量比同规格钢芯铝绞线轻20％左右，热膨胀系数小于2×10^-61/℃，在高温下弧垂不到常规钢芯铝绞线的1/10，抗拉强度大于2100MPa，运行温度可达180℃，相同直径时铝材截面积为常规钢芯铝绞线的1.29倍，理论载流量是钢芯铝绞线的2倍，具有良好的发展前景。

浸胶是碳纤维芯棒准备的关键工序之一。在纤维增强树脂基复合材料(如碳纤维复合芯线)成型工艺中，纤维通过导纱板或不锈钢梳有规律的进入含有树脂、促进剂和其他成分的液体树脂浸胶槽，一般是通过压辊提高纤维的浸胶程度，经过浸胶后的浸胶槽需要使用大量有机溶剂清洗或擦拭后才能进行下一次的使用。

现有的长丝缠绕、拉挤等碳纤维增强聚合物基复合材料成型工艺中，由于树脂黏度较大、环境温度较低等原因，使碳纤维在树脂中浸润性较差、含胶量不理想，常造成成型后的碳纤维芯棒性能降低的缺陷。而且，传统的浸胶槽在使用后极其不易清洗，剩余的树脂及掉落的纤维会粘附在浸胶槽内壁上，浸胶槽如果清洗不干净会对下一次生产造成不利影响。

目前，提高纤维的浸润性的方法主要是采用加热树脂或者降低树脂黏度，但是，该方法存在以下缺陷：(1)在采取加热方式时，对于某些树脂体系需要加热到较高的温度，而过高的温度会影响树脂胶液的性能，使存胶时间缩短；(2)降低树脂黏度通常需要在树脂中加入稀释剂，稀释剂的加入往往会影响树脂的使用性能，需要增加后续的烘烤稀释剂工序，因而导致了工艺的复杂化。

超声波的高频机械振荡可对浸胶槽中的溶液进行搅拌，以改善纤维和树脂的浸润性，提高纤维和树脂的界面结合，进而提高导线的力学性能，而且也可用来清洗器皿。另外，当超声波能量足够高时，就会产生“超声空化”现象，伴随空化泡崩溃瞬间，在空化泡周围的极小空间内产生异乎寻常的高温、高压、强冲击波和射流等极端物理条件，达到改善润湿性和清洗功能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构简单、使用方便、清洗效果好、可提高浸胶效果的柔性可控的超声波浸胶装置。

本发明的目的通过以下的技术措施来实现：一种柔性超声波浸胶装置，包括槽体，所述槽体具有用于盛放液体树脂的内凹腔室，其特征在于所述槽体为双层结构，包括内层槽体与外层槽体，所述内层槽体与外层槽体之间形成用于存储循环介质的空间，在所述外层槽体上分别开有进液口与排液口，所述进液口与排液口均与所述空间相通；在所述外层槽体的外壁上设有柔性可控的超声装置。

本发明的超声装置发出的超声波通过循环介质均匀地作用于纤维与液体树脂上实现浸胶，并在浸胶程序完成后，清洗浸胶槽时，又可通过超声波作用于槽体内污物上，因此，对于浸胶与清洗过程，本发明均采用物理手段，在实现浸胶的基础上，提高了清洗效果，简化了清洗过程，避免影响浸胶槽的再次使用效果；柔性可控的含义是：通过电路控制，便捷地改变超声波的频率和功率，作用于宽带超声波换能器上，使超声波与浸胶槽产生谐振，最大程度地发挥超声波的空化效应。

作为本发明的一种实施方式，所述进液口位于所述外层槽体侧壁的上部，所述排液口位于所述外层槽体的底部。

作为本发明的优选实施方式，所述超声装置包括用于产生可调频率、幅值、相位激发脉冲的任意波形发生器、宽带超声换能器及用于控制任意波形发生器工作时间的时间控制器，所述任意波形发生器的电脉冲输出端与超声换能器的电脉冲输入端连接，利用压电效应而将任意波形发生器发出的电脉冲转化为机械振动。

作为本发明的一种改进，在所述槽体上还设有用于加热槽体内液体树脂并调节其温度于设定温度范围内的控温装置。

为了有效减小超声波对周围环境和对人体生理的不良影响，作为本发明的进一步改进，在所述外层槽体的外部设置有防噪层，所述防噪层围括住所述外层槽体的外壁，所述防噪层与所述外层槽体之间形成密闭的空隙，所述控温装置与超声装置均位于所述空隙中；所述排液口伸出所述防噪层外。

所述防噪层具体可以采用高分子材料等其它现有可以减少噪音的材料制成。