一种连续碳纤维热塑性预浸料制备系统的制作方法

本发明涉及碳纤维制备领域，特别是指一种连续碳纤维热塑性预浸料制备系统。

背景技术：

连续碳纤维增强复合材料具有比强度高、比模量大等优异性能，因此得到了广泛应用。目前，应用较多的是连续碳纤维增强热固性复合材料，热固性预浸带温度过高容易发生交联，常温下储存周期在一个月内，储存环境要求高；热固性复合材料难以回收利用且不分解，不利于环保；而热塑性复合材料具有疲劳性能优异、成型周期短、可加热修补和便于回收等优点，因此在体育休闲、航空航天和装备制造领域得到广泛应用。在预浸带制造方法中，主要由湿态法和干态法，其中湿态法有溶剂法和熔融法，溶剂法需要配比相应的溶剂，会造成材料浪费和污染环境。熔融法是纤维经过熔融树脂，从而完成浸渍，热塑性树脂粘度大，不利于浸渍。

技术实现要素：

本发明为解决现有技术中存在的问题，提出一种树脂含量可控的连续碳纤维热塑性预浸料制备系统。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种连续碳纤维热塑性预浸料制备系统，其组成包括：纱架，在所述纱架上安放碳纤维束，所述纱架的后还包括展纤装置、涂覆装置、热压装置、收卷装置，所述碳纤维束从所述纱架上牵引出经过所述展纤装置均匀展开后进入到所述涂覆装置中，在经过所述涂覆装置喷涂树脂与所述碳纤维束结合后，经所述热压装置的加热和碾压成为浸渍完全的预浸带，最后经所述收卷装置进行收卷。

所述展纤装置包括导向辊、张力辊和机械振动装置，所述导向辊位于所述张力辊的前面，所述机械振动装置位于所述张力辊的后面，多组所述张力辊且依次呈高低分布。

所述涂覆装置包括流化床和静电喷涂装置以及粉末回收系统，所述粉末回收系统与所述流化床连接，所述碳纤维束穿过所述流化床的中部且位于所述静电喷涂装置的下方。

所述热压装置包括热压箱，在所述热压箱内设有两组压辊和位于所述压辊上方的红外辐射器。

位于两组所述压辊上方的所述红外辐射器为功率可调的红外辐射器。

本发明的有益效果是：

1.整套设备尺寸小，整套设备在5m，占地空间小；

2.设备模块化设计，展纤和预浸可以分开进行；

3.该设备能够得到宽度和厚度均匀的纤维带；

4.热压模块能够控制结合体加热过程中的收缩，能够得到厚度均匀的预浸带。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示一种连续碳纤维热塑性预浸料制备系统，其组成包括：纱架1，在纱架1上安放碳纤维束11，纱架1的后还包括展纤装置2、涂覆装置3、热压装置4、收卷装置5，碳纤维束11从纱架1上牵引出经过展纤装置2均匀展开后进入到涂覆装置3中，在经过涂覆装置3喷涂树脂与碳纤维束11结合后，经热压装置4的加热和碾压成为浸渍完全的预浸带，最后经收卷装置5进行收卷。

纱架1可以将多卷碳纤维束11同时放卷；

展纤装置2包括导向辊6、张力辊7和机械振动装置8，导向辊6位于张力辊7的前面，机械振动装置8位于张力辊7的后面，多组张力辊7且依次呈高低分布，多个张力辊7的配合使得碳纤维束11通过机械的方式均匀展开，通过机械振动装置8和碳纤维束11的相互作用，可以得到厚度均匀、间距均匀的碳纤维束，导向辊6使得展纤装置2具有定位和导向的功能；

涂覆装置3包括流化床9和静电喷涂装置10以及粉末回收系统11，粉末回收系统11与流化床9连接，碳纤维束11穿过流化床9的中部且位于静电喷涂装置10的下方，热塑性的树脂粉末通过静电喷涂装置10完成带电和喷出，带电粉末喷涂至热风形成的流化床9内，通过流化作用，树脂粉末在腔体内均匀分布，通过静电作用，完成树脂和纤维的结合，多余的树脂粉末经过闭环粉末回收系统11回收实现重复使用；

热压装置4包括热压箱，在热压箱内设有两组压辊13和位于压辊13上方的红外辐射器12，树脂粉末和碳纤维束11的结合体在牵引作用下来到热压箱内，利用红外辐射器12对树脂和碳纤维的结合体加热，加热温度高于树脂熔点20-30℃，熔融态树脂经过两组具有温度梯度的热辊碾压，树脂在纤维间均匀扩散，同时在压辊13作用下控制加热过程中预浸带收缩，得到厚度均匀，浸渍完全的预浸带；

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：

技术总结
本发明提出了一种连续碳纤维热塑性预浸料制备系统，其组成包括：纱架，在所述纱架上安放碳纤维束，所述纱架的后还包括展纤装置、涂覆装置、热压装置、收卷装置，所述碳纤维束从所述纱架上牵引出经过所述展纤装置均匀展开后进入到所述涂覆装置中，在经过所述涂覆装置喷涂树脂与所述碳纤维束结合后，经所述热压装置的加热和碾压成为浸渍完全的预浸带，最后经所述收卷装置进行收卷。其有益效果是：整套设备尺寸小，整套设备在5m，占地空间小；设备模块化设计，展纤和预浸可以分开进行；该设备能够得到宽度和厚度均匀的纤维带；热压模块能够控制结合体加热过程中的收缩，能够得到厚度均匀的预浸带。

技术研发人员：阮诗伦;王新宇;周晶晶;李存;贾甜;杨华龙;吴昕哲;孙秀洁
受保护的技术使用者：大连理工大学重大装备设计与制造郑州研究院;郑州大工高新科技有限公司
技术研发日：2019.06.18
技术公布日：2019.08.16