[发明专利]发配增强纤维的方法

说明书

技术领域

本发明涉及增强纤维的发配，具体点说是在制造适用于增强模塑件如结构复合体的预型件时。更具体点说，本发明涉及将连续的增强纤维接受进来，切割成分散的长度，然后将分散长度的纤维发配在一个集合面上。

背景技术

结构复合体和其他增强模塑件通常用树脂传递模塑法和结构树脂注射模塑法制造。在将增强材料插入到模型内之前，先将增强纤维预制成形状和大小与模塑件接近的增强层或垫可使上述模塑方法更为有效。在制造预型件时，通常的做法是将连续的增强股线或纤维送到切碎机上，切碎成许多分散长度的纤维，然后将分散长度的纤维放置在集合面上。这种方法可用来以自动方式制造预型件，只要将增强材料发配器安装得使它能在集合面之上移动，并编好发配器移动的程序以便按预定的所需的样式敷设增强纤维。增强材料发配器可用机械手操作或自动操作，这种增强纤维发配器对这种用途如制造汽车工业中大型结构件的预型件为已知技术。

典型的做法是在预型件上撒上粉末粘结剂，然后将它放置在模型内。模型的热和压力使粘结剂硬化，这样便可生产出增强纤维的预型件，这种产品可被存储并装运给最终模塑用户。模塑用户通常用树脂注射法将树脂敷设在预型件上并将敷有树脂的预型件模塑，便可制出增强产品。将连续的增强纤维切割成分散的增强纤维段的方法在制造层压板时同样有用。制造层压板用的增强纤维的发配器也可移动并被编程。

随着增强产品的技术要求的增加，需要有新的发配和敷设增强纤维的方法。一个要求是增强纤维要用比以前所用更快的速率发放，另一个要求是增强纤维须按预定的方位敷设。预型件制造工艺的进展要求可移动和可编程的增强纤维发配器能制出非常高级的纤维图样和定位。这样预型件便能被设计出具有所需增强纤维的具体数量和取向，从而可提高模塑产品在最薄弱或爱力最多的部位的强度。由于这种新的高级技术，经常要求将纤维按小间距的平行排列敷设在集合面上。

曾努力尝试发放小间距的、一般为平行的纤维，但没有成功，特别是在高速下，而高速是在商业上进行成功运行所必需的。当典型的股线切碎机喷嘴以较快的速率操作时，切成的、分散的增强纤维就不能按小间距的平行取向敷设。纤维一般按垂直于集合面的方向导向集合面，而这个程序并不会以小间距且一般为平行的状态将纤维留下。另外，典型的喷嘴发配装置使用空气流来导引增强纤维使它被切碎机的刀片切碎，并在切割后发配分散的纤维，但这样会在纤维集合面上引起混乱。

因此在将连续的增强纤维切割成分散的纤维段并将它们发配成小间距的、一般为平行的排列方面显然需要作出改进。

发明的公开

现在已研制出发配增强纤维的新方法和装置，可克服以前研制的方法的缺点。本发明的方法是将连续的增强纤维卷绕在一个型模如一个圆筒续或一对棒上来形成线环或线圈。然后将这些线圈沿型模的轴向滑动或移动到线圈与切刀接触的地方。这样这些线圈就被切割成为分散的纤维段并被发配成为一般为平行的具有小间距的排列。本发明的方法使连续纤维的输入速率能够增加，而仍能将分散的增强纤维按一个一般与集合面平行的方向发放。

按照本发明所提供的发配增强纤维的方法包括：将一个具有连续长度的增强纤维卷绕在一个具有纵向轴线的型模上使它成为线圈，然后使这些线圈沿轴向相对于型模而移动以便与一切刀接合，将这些线圈切割成为分散长度的纤维，以及发配这些分散长度的纤维。一般地说，这些分散长度的纤维被相对于型模沿轴向发放，但如果需要，借助于空气射流或挡板也可沿其他方向发放。

本发明的方法使分散长度的增强纤维能相互比较平行地被发配。如果集合面一般为水平的，那么分散长度的增强纤维一般能平行于集合面而被发配。在一具体的实施例中，分散长度的增强纤维在被发配时的取向与型模的轴线垂直。

在本发明的一个具体实施例中，用来将连续的增强纤维卷绕成线圈的型模为两个或多个棒。型模也可以是一个圆筒。在另一实施例中，型模是一个圆锥形件。

在本发明的另外一个实施例中，切刀为一刀片。切刀在切割这些线圈时，一次可从每一个环上切出一根单一的分散长度的增强纤维，也可用两把或多把切刀从每一个环上切出两根或多根分散长度的增强纤维。还可用一个导具来导引这些分散长度的增强纤维，使它们一般可互相平行地被发配。

在本发明的一个较优实施例中，线圈沿轴向离开型模以便接合切刀的移动是通过线圈与一螺旋表面的接合来完成的，该螺旋表面可以是一个或多个相对于线圈而旋转的螺旋弹簧。