[发明专利]一种碳纤维预浸料生产设备

说明书

本发明公开了碳纤维预浸料的制造工艺流程，可一步法生产含多轴向碳纤维的预浸料。目前全球通用无捻碳纤维预浸料为90°，在制成复合制品前需要根据产品性能需求设计铺层角度，铺层数量以及铺层厚度，进行复杂的人工铺层过程，这极易导致碳纤维角度分布的准确性的不稳定，直接导致最终制品性能不稳定，良品率不足。人工铺层也限制了生产效率以及增加了生产成本。本发明所公开的多轴向机械铺层一体成型方式彻底改变了这一现状，可以根据需求定制已包含铺层结构的无捻碳纤维增强的预浸料。

技术领域

本发明属于纤维增强高分子材料加工技术领域，特别是碳纤维预浸料的生产设备。

背景技术

碳纤维属于高性能纤维材料，它的优异性能已经得到广泛的认可。它的密度比铝低，比强度较钢材高。通常情况下，在复合材料中使用的碳纤维的抗拉强度都是3.5GPa以上，拉伸模量也在20GPa以上。除了力学强度上的显著优势，其耐疲劳性，热膨胀系数低，耐腐蚀等性能也使得碳纤维在越来越多的应用中出现。

碳纤维复合材料的加工方法也是多种多样，将其制成碳纤维预浸料再进行后续的热压成型是目前主流工艺之一，成熟度与市场接受度也较高。然而目前全球通用无捻碳纤维预浸料为单向预浸料，即为90度方向的预浸料。由于最终的制品通常需要在多个方向上达到力学需求，因此在制成复合制品前需要根据产品性能需求设计铺层角度，铺层数量以及铺层厚度，进行复杂的人工铺层过程，这极易导致碳纤维角度分布的准确性的不稳定，直接导致最终制品性能不稳定，良品率不足。人工铺层也限制了生产效率以及增加了生产成本。本发明所公开的多轴向机械铺层一体成型方式彻底改变了这一现状，可以根据需求定制已包含铺层结构的无捻碳纤维增强的预浸料。

发明内容

现以±45o双轴向碳纤维预浸料的制作方式作举例说明。该双轴向碳纤维预浸料的设备包括1-1锭子房、1-2上浆槽、1-3烘箱、1-4压块装置、1-5切割装置、1-6机械牵引设备、2-1锭子房、2-2上浆槽、2-3烘箱、2-4压块装置、2-5切割装置、2-6机械牵引设备、3履带式压块装置、4下离型纸导开装置、5粘合剂打印设备、6粘合剂打印设备、7上离型纸导开装置、8辅助压胶与上离型纸收取装置、9表面保护膜导开装置、10预浸料收卷装置。碳纤维从锭子房1-1中进入上浆槽1-2进行表面处理，接着进入烘箱1-3烘干，随后通过压块装置1-4。

当碳纤维被机械牵引装置1-6由1-4牵引至1-6位置时，压块1-4下压，另外履带式压块装置3上的对应宽度的两块压块下压，接着切割装置1-5中的刀片下降将碳纤维切断，刀片上升，履带随即向前运动一个展幅宽度的距离，机械牵引设备1-6移动至压块1-4处咬合住被切割的碳纤维断点，再重复以上过程。

当单向纤维铺层与下离型纸通过粘合剂打印设备5时，会进行自动的多点打胶，以将碳纤维铺层固定在下离型纸表面。

当单向纤维铺层与下离型纸到达a点时，对应的履带式压块松开上升至最高点，当到达b点时，对应压块下降并切换压块，以适应下一铺层方向，当到达c点时已完成切换工序。

第二层铺层与第一层铺层的原理相同。已完成的铺层由上离型纸7附着，再通过辅助压胶装置8进行压胶浸润，并将上离型纸收卷，再通过表面保护膜9导开装置进行上表面保护膜贴合，最后进入收卷装置10收卷。

以上的生产流程中可以追加一组或多组铺层单元，铺层单元包括锭子房、上浆槽、烘箱、压块装置、切割装置、机械牵引设备以及在主铺层轨道（0度方向）上的粘合剂打印设备。

附图简要说明

图1是双（多）轴向预浸料生产流程示意图。