[发明专利]纤维预浸料间歇式浸胶机及其浸胶方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种纤维预浸料间歇式浸胶机。具体的说，涉及一种为大规模生产纤维预浸料而设计的小试装置，并利用该装置制备纤维预浸料。该发明提供的浸胶机可有效控制预浸料的物理性能，保证成品质量。该发明提供的预浸料不仅具有较好的浸渍效果，且物理性能稳定，是复合材料的良好中间基材。

技术背景

预浸料是用树脂基体在严格控制的条件下浸渍连续纤维或织物，制成树脂基体与增强体的组合物，是制造复合材料的中间材料。它的一些性质直接带入复合材料中，是复合材料的基础，因此复合材料的性能在很大程度上取决于预浸料的性能。对于复合材料设计师来说，预浸料是具有一定力学性能的结构单元，可用以进行结构设计。对于复合材料工艺工程师而言，预浸料是制造结构的原料，可直接用以制造各种复合材料的构件。故预浸料的优劣关系到复合材料的质量，预浸料对复合材料的应用和发展具有重要意义。

预浸料是一种已含浸树脂的增强纤维的片状材料，是供模塑、热压、缠绕等的中间材料，其制备方法主要有溶液浸渍法、熔融树脂法、树脂薄膜法、粉末法等。用溶液浸渍法制备预浸料，应先把树脂各组分配成固体含量为40～60％的低沸点溶剂的溶液。当纤维束或编织物通过储存溶液的胶槽时，纤维就被树脂浸渍，其浸渍量取决于纤维通过胶槽的速度和溶液中树脂的浓度。溶液浸渍法具有设备简单、操作方便、且树脂溶液的黏度低、浸渍碳纤维充分的优点，缺点是消耗大量溶剂，不仅需要干燥炉除去溶剂或进行溶剂回收，容易造成环境污染。另外，预浸料中还会残留少量溶剂，成型时易形成空隙，影响复合材料的性能。

熔融树脂法是将树脂基体置于胶槽中，加热到一定温度后使树脂熔融，然后将纤维束依次通过展开机构、胶槽、几组挤胶辊、重排机构最后收卷。该工艺制备的预浸料树脂含量低、控制精度高，但一旦改变树脂配方，胶槽、挤胶辊等部件清洗起来非常困难，因此此法只适用于配方固定的大规模生产。而粉末静电法是将树脂粉碎并将其研磨成细小颗粒，由带电即离子化的空气使这些颗粒带电，并与连续运动的纤维纱相遇，电荷的吸引使树脂颗粒吸附到纤维纱表面，通过加热台面使树脂熔化，碾压后树脂颗粒便附着在纤维纱上制成预浸料。此法制备的预浸料非常柔软，在纤维允许的弯曲半径范围内可任意弯曲，树脂颗粒小亦不会对纤维束形成应力，但却对树脂有较高的要求，且细小的颗粒也易形成粉尘，污染环境。因此以上三种工艺手段从生产效率、生产成本、环境保护和工艺灵活性来看，并不十分可取。

为解决上述问题，人们做了大量的工作开发并优化预浸料的制备方法，即，用树脂胶膜法制备预浸料。树脂胶膜法是将熔融树脂经过逆向运动的滚筒压延出树脂膜，其厚度由逆向对辊的流缝间隙和压辊的间隔空间决定。对数以百计的、平行排列的纤维束施加压力，对纤维束进行经整、展平，纤维纱与树脂薄膜相遇，用加热压辊将纤维束与树脂薄膜层压为一体，迅速冷却纤维束与树脂的结合体，收卷。该法制得的预浸料树脂分布均匀、厚度偏差小、挥发组分含量低。由于树脂中不含溶剂，得到的预浸料也有利于进一步制成低空隙含量的高性能复合材料。

为实现上述制备方法，纤维预浸料浸胶设备是纤维预浸料生产的关键设备，其性能、精度、稳定性直接影响制品质量。目前，我国纤维预浸料生产厂的制品精度不是很高，依然依赖德国进口设备。另外，在大规模生产纤维预浸料时，而且对生产工艺中各个参数的探索和优化也显得愈加重要，在大规模的生产设备上由于经常更换配方而数次清洗或调整工艺参数，不仅浪费能源和资源，也会消耗大量的时间和成本，这显然不可取的。因此，为了探求制备预浸料过程中的工艺参数，并对预浸料进行质量控制，本发明公开了一种纤维预浸料间歇式浸胶机，旨在提供一个可半手工、半自动化的小试装置，该装置可较好的控制预浸料成品质量，并通过其获得具有较好浸渍效果的、物理性能稳定的纤维预浸料。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种纤维预浸料间歇式浸胶机，通过该设备获得具有较好浸渍效果的、物理性能稳定的纤维预浸料。

本发明是通过以下技术方案来实现的；

一种纤维预浸料间歇式浸胶机，包括导丝装置，牵引展平装置，张力感应系统，浸胶平台，第一平压装置，横切装置及电气传动控制系统；

所述导丝装置包括一导丝架和固定于该导丝架上的用于放置纤维卷的多个放卷轴，以导引纤维丝至牵引展平装置；

所述牵引展平装置包括一牵引辊及固定于该辊上的同放卷轴一一对应的卡槽以牵展平引前述纤维丝；