[发明专利]提高预浸带树脂浸透性和均匀性并减少孔隙的方法及装置

说明书

技术领域

本发明属于预浸带制造领域，具体涉及一种提高预浸带树脂浸透性和均匀性并减少孔隙的方法及装置。

背景技术

预浸带是增强体与树脂基体的组合物，是复合材料构件的原材料之一，因此，预浸带的质量直接影响着复合材料构件的性能。目前，复合材料已经广泛应用于航空航天、轨道交通、能源等领域，对预浸带的研究具有十分重要的意义。

评价预浸带质量的重要指标之一为预浸带浸透性及树脂分布均匀性，同时孔隙缺陷的增多，直接导致了预浸带力学性能的降低。纤维浸渍的胶量少，预浸带浸透性不足，预浸带的性能下降，导致后续复合材料构件质量不合格，不能满足运用需求。目前，现有的预浸带制作工艺中，很难较好的保证预浸带的浸透性及树脂分布均匀性、较少的孔隙缺陷，这将最终影响到复合材料在工业领域的应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种提高预浸带树脂浸透性和均匀性并减少孔隙的方法及装置，能够提高预浸带的树脂浸透性及分布均匀性，减少预浸带内部的孔隙缺陷。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种提高预浸带树脂浸透性和均匀性并减少孔隙的方法，先采取干法制备的方式使树脂胶膜与由纤维丝束整合成的预浸带结合，并通过热压辊进行滚压贴合，得到滚压贴合后的预浸带，此时树脂初步浸透预浸带；然后将滚压贴合后的预浸带通过超声振动压紧装置进行超声振动辅压，使树脂进一步浸透并均匀分布在预浸带中，同时减少预浸带中的孔隙缺陷，得到树脂浸透性和均匀性好且孔隙少的预浸带。

在超声振动辅压过程中，超声振动的机械能转换为热能对滚压贴合后的预浸带进行加热，加热温度为50～90℃。

对滚压贴合后的预浸带进行1～5次超声振动辅压，每次超声振动辅压过程中对滚压贴合后的预浸带的牵引速度为1～50mm/s。

在超声振动辅压过程中，超声振动压紧装置的振动频率为20KHz～40KHz、振幅为5μm～30μm、压紧力为100～500N。

根据制得的滚压贴合后的预浸带的宽度，采用由若干个超声振动压紧装置组成的超声振动压紧装置阵列，对滚压贴合后的预浸带进行超声振动辅压，其中超声振动压紧装置阵列中若干个超声振动压紧装置交错排列在滚压贴合后的预浸带的不同宽度位置上。

所述的纤维丝束包括碳纤维丝束和玻璃纤维丝束，所述的预浸带包括碳纤维预浸带和玻璃纤维预浸带。

一种提高预浸带树脂浸透性和均匀性并减少孔隙的装置，包括用于将纤维丝束整合成预浸带的丝束整合装置，丝束整合装置的上下两侧设有由树脂胶膜卷成的树脂胶膜卷，丝束整合装置的出口方向上依次设有用于将整合成的预浸带及位于其上下两侧的树脂胶膜进行滚压贴合的热压辊、对滚压贴合后的预浸带进行超声振动辅压的超声振动压紧装置和用于收卷超声振动辅压后的预浸带的收卷装置。

所述的超声压紧装置包括用于产生超声频信号的超声波发生器、用于将超声频信号转换为超声频率的机械振动的换能器、用于增加超声频率的机械振动的振幅的变幅杆和在变幅杆的带动下以超声频率的机械振动作用于预浸带上的超声压头，其中超声波发生器通过连接线与换能器相连，换能器的下方设置有变幅杆，变幅杆的下方设置有超声压头。

还包括用于配合超声压紧装置对预浸带进行超声振动辅压的压辊，超声压紧装置和压辊分别位于预浸带的两侧。

所述的丝束整合装置的入口方向上设置有用于放置纤维丝束的纤维丝束纱架，纤维丝束纱架中的纤维丝束进入丝束整合装置中整合成预浸带；所述的树脂胶膜卷与热压辊之间设有用于调整树脂胶膜方向以便于热压辊滚压贴合的导向辊。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：