專利名稱：背網(wǎng)熱壓成型碳纖維片材的專用設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及碳纖維的成型技術(shù)，尤其指碳纖維片材的成型專用設(shè)備。
技術(shù)背景碳纖維是目前先進(jìn)復(fù)合材料中性能最為優(yōu)異、用途最為廣泛的增強(qiáng)材料之一。如何使碳纖維處于均勻分布、高度取向及平直排列的定型狀態(tài)，成為使用方便、永久貯存和成本低廉的新材料，仍是最在限度利用和發(fā)揮其強(qiáng)度、模量特性，實(shí)現(xiàn)復(fù)合材料低成本化的關(guān)鍵所在。與本發(fā)明最接近的技術(shù)是碳纖維預(yù)浸料成型技術(shù)。該技術(shù)是將高度取向、平行排列在離型紙托上的預(yù)浸過(guò)高溫固化潛伏性樹(shù)脂基體(或夾在膠膜上)的碳纖維絲束，經(jīng)碾展壓平后加溫至預(yù)浸膠半固化的定型狀態(tài)，最后與離型紙一起卷取成品。因此，該成型技術(shù)不僅技術(shù)要求高，設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜。投資巨大，工藝難度大，制造成本高，而且其預(yù)浸料必須保持在低溫冷藏條件下貯存，貯存期僅為數(shù)月；同時(shí)，使用時(shí)必須在高溫條件下才能固化。因此，預(yù)浸料既不能大量生產(chǎn)，也無(wú)法長(zhǎng)期貯存，而且生產(chǎn)、貯存費(fèi)用昂貴，固化條件和成本也很高，只能局限于航空航天、高檔體育器材等高附加值產(chǎn)品的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于克服以上不足而提供一種成型簡(jiǎn)單、成本低并能使碳纖維片材快速、大批量的生產(chǎn)且永久貯存的一種背網(wǎng)熱壓成型碳纖維片材的專用設(shè)備。
本實(shí)用新型是通過(guò)如下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的本設(shè)備由定位梳理裝置、背網(wǎng)傳送裝置、熱壓成型裝置、成品卷取裝置及若干過(guò)橋輥組成；所述的定位梳理裝置按一定間距依次排列為過(guò)橋輥、伸縮型定幅筘、導(dǎo)向定位筘、分條絞輥、牽引羅拉、過(guò)橋輥、再經(jīng)過(guò)導(dǎo)向定位筘、分條絞棒組成；所述的熱壓成型裝置是由大小形狀相等的兩個(gè)熱壓輥組成，且兩熱壓輥之間有間隙，由鏈輪帶動(dòng)兩輥相向轉(zhuǎn)動(dòng)；所述的背網(wǎng)傳送裝置分兩路，分別設(shè)在離熱壓輥一定距離的上下兩邊；所述的導(dǎo)向定位筘的導(dǎo)向筘斜向排列，設(shè)定30°-60°角度；所述的背網(wǎng)傳送裝置由自動(dòng)糾偏放送裝置和紅外檢測(cè)器組成；自動(dòng)糾偏放送裝置由可逆電機(jī)帶動(dòng)絲桿、絲桿與小車平板連接，小車平板通過(guò)支架與氣脹輥連接；紅外檢測(cè)器由兩組紅外探頭與固定架組成；所述的熱壓成型裝置與成品卷取裝置之間還設(shè)有張力檢測(cè)輥裝置。它由連接阻尼活塞的斜角支承架支撐張力檢測(cè)輥組成，受電機(jī)變頻器控制。
本實(shí)用新型在成型過(guò)程中碳纖維絲束是干的，無(wú)需離型紙托，無(wú)需預(yù)浸膠液，而是在經(jīng)高度取向、平行排列的碳纖維絲束集群的上下背面，熱壓合上表面粘有熱融膠的背網(wǎng)輔料后制造出高取向度單向排列的碳纖維片材。本設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，簡(jiǎn)化了先進(jìn)復(fù)合材料的成型工藝，使產(chǎn)品生產(chǎn)成本大大降低，且可在常溫下永久貯存，存取使用方便，實(shí)現(xiàn)先進(jìn)復(fù)合材料的低成本化，取代傳統(tǒng)材料，在工民建、橋梁、隧道等相關(guān)領(lǐng)域應(yīng)用。其強(qiáng)度和模量分別為3750Mpa和265Gpa，符合建設(shè)部《結(jié)構(gòu)加固修復(fù)用碳纖維片材》標(biāo)準(zhǔn)(草案)的有關(guān)性能指標(biāo)和要求。


圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為自動(dòng)糾偏放送裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2-1為圖2的A-A’向剖視圖；圖2-2為紅外線檢測(cè)器的結(jié)構(gòu)示圖；圖3為張力檢測(cè)輥裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，本設(shè)備先將碳纖維絲束集群v梳理定位，v先依次經(jīng)過(guò)過(guò)橋輥1、伸縮型定幅筘10、導(dǎo)向定位筘11-1、分條絞輥12、牽引羅拉13-1初步定位，為了進(jìn)一步保證進(jìn)入熱壓成型裝置時(shí)v的定位，v又經(jīng)過(guò)過(guò)橋輥2、導(dǎo)向定位筘11-2、過(guò)橋輥3、分條絞棒14然后進(jìn)入熱壓成型裝置，當(dāng)v穿過(guò)導(dǎo)向定位筘11-1、11-2時(shí)，起到對(duì)v梳理成順斜度半重疊排列的定位狀態(tài)；分條絞輥和分條絞棒分別起到將v“品”字形疊層排列或順斜向疊合排列的作用。其導(dǎo)向定位筘的導(dǎo)向筘斜向排列，可根據(jù)碳纖維絲束平扁程度和碳纖維片材面密度要求，在30°-60°范圍設(shè)定。熱壓成型裝置是由一對(duì)表面覆有耐高溫、不粘膠、高強(qiáng)度的隔離層工作面，且尺寸、形狀大小相等，內(nèi)部結(jié)構(gòu)相同的精密熱壓輥15組成，外接換熱分配管路18-1、18-2、間隙手操調(diào)節(jié)器。自動(dòng)糾偏放送裝置19-1、19-2，分別放在離熱壓輥一定距離的上下兩邊，自動(dòng)糾偏放送裝置19-1放在熱壓輥的上方，自動(dòng)糾偏放送裝置19-2放在熱壓輥的下方，兩自動(dòng)糾偏放送裝置分將熱融膠背網(wǎng)w1、w2從不同方向引入熱壓輥。自動(dòng)糾偏放送裝置19-1與熱壓輥之間設(shè)有過(guò)橋輥4，自動(dòng)糾偏放送裝置19-2與熱壓輥之間設(shè)有過(guò)橋輥9。工作時(shí)先根據(jù)碳纖維片材的厚度要求調(diào)整好兩熱壓輥間隙，通過(guò)進(jìn)出熱源管路對(duì)其進(jìn)行加熱，通過(guò)鏈輪帶動(dòng)兩輥相向轉(zhuǎn)動(dòng)(速度可調(diào))，然后經(jīng)自動(dòng)糾偏放送裝置19-1、19-2引入的熱融膠背網(wǎng)w1、w2與已被整理成“品”字型排列或順斜向疊合排列成標(biāo)準(zhǔn)幅寬的v上下夾合，以“S”形走勢(shì)經(jīng)過(guò)兩熱壓輥的加溫和壓碾后成型，再經(jīng)成品卷取裝置17成卷，還可由包裝膜放送器21對(duì)纖維片材卷外包一層包裝膜。包裝膜放送器與成品卷取裝置之間設(shè)有過(guò)橋輥8。
如圖1、圖2、圖2-1、圖2-2所示，自動(dòng)糾偏放送裝置19-1、紅外線檢測(cè)器20-1與自動(dòng)糾偏放送裝置19-2、紅外線檢測(cè)器20-2分別組合成一個(gè)自動(dòng)幅位糾偏定位系統(tǒng)裝置，自動(dòng)糾偏放送裝置由可逆電機(jī)22帶動(dòng)絲桿23、絲桿與小車平板24連接，小車平板通過(guò)支架25與氣脹輥26連接組成；紅外檢測(cè)器由兩組紅外探頭27與固定架28組成，本部件是專門用于放送熱融膠背網(wǎng)w1、w2，具有對(duì)其幅位自動(dòng)糾偏、調(diào)整與v幅位一致的功能。
如圖1、圖3所示，經(jīng)熱壓成型后的碳纖維片材z還可經(jīng)過(guò)牽引羅拉13-2、張力檢測(cè)裝置16、、過(guò)橋輥5、6、7進(jìn)入成品卷取裝置。其中的張力檢測(cè)裝置由連接阻尼活塞29的斜角支承架30支撐張力檢測(cè)輥31組成，受電機(jī)變頻器32控制。本部件確保張力檢測(cè)輥始終在一個(gè)穩(wěn)定的張力下作卷繞運(yùn)轉(zhuǎn)。
權(quán)利要求1.一種背網(wǎng)熱壓成型碳纖維片材的專用設(shè)備，其特征在于本設(shè)備由定位梳理裝置、背網(wǎng)傳送裝置、熱壓成型裝置、成品卷取裝置及若干過(guò)橋輥組成；所述的定位梳理裝置按一定間距依次排列為過(guò)橋輥2-1、伸縮型定幅筘3、導(dǎo)向定位筘4-1、分條絞輥5、牽引羅拉6、過(guò)橋輥2-2、再經(jīng)過(guò)導(dǎo)向定位筘4-2、分條絞棒7組成；所述的熱壓成型裝置是由大小形狀相等的兩個(gè)熱壓輥組成，且兩熱壓輥之間有間隙，由鏈輪帶動(dòng)兩輥相向轉(zhuǎn)動(dòng)；所述的背網(wǎng)傳送裝置分兩路，分別設(shè)在離熱壓輥一定距離的上下兩邊。
2.如權(quán)利要求1所述的一種背網(wǎng)熱壓成型碳纖維片材的專用設(shè)備，其特征在于所述的導(dǎo)向定位筘的導(dǎo)向筘斜向排列，設(shè)定30°-60°角度。
3.如權(quán)利要求1所述的一種背網(wǎng)熱壓成型碳纖維片材的專用設(shè)備，其特征在于所述的背網(wǎng)傳送裝置由自動(dòng)糾偏放送裝置和紅外檢測(cè)器組成；自動(dòng)糾偏放送裝置由可逆電機(jī)帶動(dòng)絲桿、絲桿與小車平板連接，小車平板通過(guò)支架與氣脹輥連接；紅外檢測(cè)器由兩組紅外探頭與固定架組成。
4.如權(quán)利要求1所述的一種背網(wǎng)熱壓成型碳纖維片材的專用設(shè)備，其特征在于所述的熱壓成型裝置與成品卷取裝置之間還設(shè)有張力檢測(cè)輥裝置。它由連接阻尼活塞的斜角支承架支撐張力檢測(cè)輥組成，受電機(jī)變頻器控制。
專利摘要一種背網(wǎng)熱壓成型碳纖維片材的專用設(shè)備，涉及碳纖維片材的成型技術(shù)，尤其指碳纖維片材的成型專用設(shè)備。本設(shè)備由碳纖維絲束集群的定位梳理裝置、背網(wǎng)傳送裝置、熱壓成型裝置、成品卷取裝置及若干過(guò)橋輥組成；所述的熱壓成型裝置是由大小形狀相等的兩個(gè)熱壓輥組成，且兩熱壓輥之間有間隙，由鏈輪帶動(dòng)兩輥相向轉(zhuǎn)動(dòng)，兩熱壓輥間隙根據(jù)碳纖維片材的厚度調(diào)整；所述的背網(wǎng)傳送裝置分兩路，分別設(shè)在離熱壓輥一定距離的上下兩邊。本設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，簡(jiǎn)化了先進(jìn)復(fù)合材料的成型工藝，使產(chǎn)品生產(chǎn)成本大大降低，且可在常溫下永久貯存。
文檔編號(hào)D04H13/00GK2620712SQ0324380
公開(kāi)日2004年6月16日 申請(qǐng)日期2003年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月26日
發(fā)明者申屠年 申請(qǐng)人:申屠年