一種短切浸膠纖維制備裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及纖維浸膠(樹(shù)脂膠或者瀝青等其他膠液)、烘干及切割的裝置，具體涉及一種表面固化有膠液的短切纖維的制備裝置，應(yīng)用于以短切纖維作為增強(qiáng)體制備的復(fù)合材料，可用于汽車(chē)工業(yè)、建筑行業(yè)、石油化工行業(yè)、機(jī)電行業(yè)、電子電器等領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，在各個(gè)領(lǐng)域中要求材料具備的性能也越來(lái)越苛刻，高比強(qiáng)度、高比模量、抗氧化、抗腐蝕、低密度、良好的摩擦學(xué)性能的零件越來(lái)越受到關(guān)注。摩擦材料是機(jī)械裝置最重要的安全單元之一，采用碳纖維增強(qiáng)陶瓷基復(fù)合材料制成的摩擦件不但具有摩擦系數(shù)高且穩(wěn)定、磨損率小、制動(dòng)比壓大、導(dǎo)熱性好等一系列優(yōu)異性能，尤其克服了像C/C制動(dòng)材料在靜態(tài)或濕態(tài)情況下摩擦系數(shù)低的特點(diǎn)，能保證機(jī)械裝置在高速運(yùn)轉(zhuǎn)、高摩擦熱的制動(dòng)安全性，提高摩擦材料的效率及使用壽命。由于其成本較高，僅適用于航空、航天飛行器。而民用低成本摩擦件主要以短切纖維作為增強(qiáng)體、樹(shù)脂和各種粉體作為基體，再添加其他輔助添加劑來(lái)制備摩擦件，以取代傳統(tǒng)鐵基摩擦件不能滿(mǎn)足苛刻的使用環(huán)境。建筑行業(yè)使用玄武巖短切纖維作為增強(qiáng)體來(lái)提高混凝土的強(qiáng)度已經(jīng)得到了廣泛使用；機(jī)電、電子行業(yè)使用的短切纖維摻雜的復(fù)合材料具有絕緣或者絕熱的特殊性能。目前，短切纖維作為增強(qiáng)體制備的復(fù)合材料，使用于汽車(chē)工業(yè)、建筑行業(yè)、石油化工行業(yè)、機(jī)電行業(yè)、電子電器行業(yè)等具有廣闊的市場(chǎng)及應(yīng)用前景。
[0003]現(xiàn)如今，以短切纖維作為增強(qiáng)體來(lái)制造碳/陶復(fù)合材料的方法得到不少學(xué)者的青睞。申請(qǐng)?zhí)?CN201410841709.4的專(zhuān)利是關(guān)于一種實(shí)驗(yàn)室用碳纖維切割裝置及其切割方法，該方法在底座上設(shè)計(jì)了一個(gè)擋板和定位板，兩者之間通過(guò)絲桿連接，擋板底部設(shè)有凸起和底座凹槽匹配，切擋板可以自由在絲桿上滑動(dòng)。定位板內(nèi)側(cè)固定一個(gè)切刀，底座上配有與切刀匹配的切刀槽。該專(zhuān)利的優(yōu)點(diǎn)就是通過(guò)調(diào)整擋板和定位板之間的距離，可以任意調(diào)整碳纖維切割尺寸。纖維短小時(shí)可在擋塞得配合下切割精確的短小纖維，該切割裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便。該申請(qǐng)只能滿(mǎn)足于實(shí)驗(yàn)室小批量的碳纖維使用，切割效率肯定低下，而且該切割裝置在手動(dòng)切割纖維時(shí)，沒(méi)有壓緊部件，纖維容易在底座凹槽中彎曲，導(dǎo)致切割的纖維長(zhǎng)短誤差較大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了降低碳陶汽車(chē)剎車(chē)盤(pán)成本，優(yōu)化浸膠纖維剎車(chē)盤(pán)預(yù)制體的制備工藝，本發(fā)明提供一種制備剎車(chē)盤(pán)預(yù)制體所用的浸膠短纖維批量生產(chǎn)裝置。
[0005]本發(fā)明的短切浸膠纖維制備裝置，其特殊之處在于:包括沿纖維絲出絲方向依次布置的纖維卷放置單元、限位板、浸膠導(dǎo)向部件、浸膠單元、擠膠導(dǎo)向部件、擠膠單元、烘干單元及切割單元；
[0006]所述纖維卷放置單元包括纖維卷固定架1，所述纖維固定架1的正面設(shè)置有多個(gè)用于放置纖維卷的固定軸3，所述纖維固定架的一側(cè)或相對(duì)的兩側(cè)設(shè)置有排線(xiàn)板4 ;
[0007]所述限位板5用于將多個(gè)經(jīng)過(guò)排線(xiàn)板的纖維絲限位使多個(gè)經(jīng)過(guò)限位板5的纖維絲的高度差在排線(xiàn)板4高度范圍內(nèi)；
[0008]所述浸膠單元位于限位板5的斜下方，所述浸膠單元包括至少一個(gè)溶膠池7，每個(gè)溶膠池7內(nèi)均設(shè)置有一個(gè)浸入膠液的溶膠滾軸，相鄰兩個(gè)溶膠池之間的上方還設(shè)置有一個(gè)溶膠導(dǎo)向部件；從限位板5出來(lái)的纖維絲經(jīng)浸膠導(dǎo)向部件浸入浸膠單元，并經(jīng)過(guò)浸膠單元的溶膠滾軸的底部進(jìn)入溶膠導(dǎo)向部件或擠膠導(dǎo)向部件，
[0009]所述擠膠導(dǎo)向部件位于溶膠池7的上方，所述擠膠單元包括并排設(shè)置的兩個(gè)擠膠輥11，所述擠膠單元位于溶膠池7的上方；經(jīng)浸膠單元出來(lái)的纖維絲通過(guò)擠膠導(dǎo)向部件進(jìn)入擠膠單元；
[0010]所述烘干單元設(shè)置在擠膠單元的上方，所述烘干單元包括箱體12、設(shè)置在箱體內(nèi)的多個(gè)纖維絲導(dǎo)向部件、用于箱體溫度調(diào)節(jié)的加熱部件、設(shè)置在箱體底部的纖維絲入口及纖維絲出口、設(shè)置在箱體頂部的排氣口 15 ;從擠膠單元出來(lái)的纖維絲依次經(jīng)纖維絲入口、多個(gè)纖維絲導(dǎo)向部件到纖維絲出口，在箱體12內(nèi)進(jìn)行烘干硬化，
[0011]經(jīng)烘干后的纖維絲進(jìn)入切割單元進(jìn)行短切。
[0012]以上為本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)，基于該基本結(jié)構(gòu)，本發(fā)明還可以做出以下優(yōu)化限定:
[0013]上述溶膠池7的數(shù)量為2個(gè)，可以充分浸漬膠液。
[0014]上述纖維卷固定架1的數(shù)量為2個(gè)，且背靠背設(shè)置。
[0015]上述纖維卷固定架1的多個(gè)固定軸3多排分布，每一排的多個(gè)固定軸3不在同一水平面且每個(gè)固定軸3的軸心設(shè)置有反向拉緊配重。
[0016]上述排線(xiàn)板4由多個(gè)田子格組成，可以將高度差較大的纖維卷牽引出的纖維絲限定到排線(xiàn)板允許的范圍內(nèi)(不要接觸排線(xiàn)板上下端面)，采用田字格結(jié)構(gòu)不但能夠較好將纖維絲的高、低位置的限制到排線(xiàn)板范圍內(nèi)，而且還能夠限制左、右位置，防止相鄰纖維絲相互纏繞。
[0017]上述浸膠導(dǎo)向部件及溶膠導(dǎo)向部件為輥軸6 ;所述擠膠導(dǎo)向部件為行星輥軸10，所述行星輥軸10包括中心圓柱及圓周分布在中心圓柱面上的直徑為10-20mm的光滑圓柱桿，每個(gè)圓柱桿上開(kāi)有多個(gè)寬度為4-8mm的梯形槽，梯形槽的開(kāi)口直徑大于槽底直徑，多個(gè)光滑圓柱桿上的梯形槽對(duì)齊。
[0018]上述纖維絲導(dǎo)向部件包括三個(gè)行星輥軸10，三個(gè)行星輥軸在箱體內(nèi)成等腰三角形分布，箱體靠上部位兩個(gè)，靠下部位一個(gè)，可以延長(zhǎng)纖維絲在箱體中的路徑，保證纖維絲表面的樹(shù)脂膠充分固化；所述箱體12的下方還設(shè)置有向箱體內(nèi)部送風(fēng)的鼓風(fēng)扇14，所述加熱部件設(shè)置在箱體的四周，排氣口 15位于箱體的正上方，采用四周加熱可以保證箱體中上、下、左、右位置的溫度均勻，采用下鼓風(fēng)上排氣的結(jié)構(gòu)，可以將酒精等揮發(fā)氣體充分排出。
[0019]上述溶膠池7中膠液的組成為:質(zhì)量比:1份膠，1-3份酒精。
[0020]所述切割單元包括切割平臺(tái)、壓輥16、導(dǎo)軸17、主軸20、永磁體25、第一彈簧19、彈簧壓塊18、第二彈簧27、第一切刀21、第二切刀28及電磁驅(qū)動(dòng)組件24 ;所述壓輥16和導(dǎo)軸17設(shè)置在切割平臺(tái)上分別用以限制和牽引纖維，
[0021]所述主軸20的上端通過(guò)第一彈簧19與主軸架連接，所述主軸20的下端固定有永磁體25，
[0022]所述主軸20靠近上端的位置設(shè)置有連接部26，所述彈簧壓塊18通過(guò)第二彈簧27與連接部連接，且彈簧壓塊正對(duì)切割平臺(tái)；
[0023]所述第一切刀21固定連接在連接部26的下方，所述第二切刀28固定連接在切割平臺(tái)的邊緣，所述第一切刀21與第二切刀28配合進(jìn)行纖維切割。
[0024]所述電磁驅(qū)動(dòng)組件24在交變電流的作用下產(chǎn)生作用于永磁體的變化磁場(chǎng)，所述主軸20及彈簧壓塊18在交變電流作用下分別做上下、抬起及壓緊的周期運(yùn)動(dòng)。
[0025]切割裝置的工作原理:在交變電流控制下，一個(gè)安裝在主軸20下方的螺線(xiàn)管24，在交變電流下產(chǎn)生NS極切換的磁力，對(duì)主軸下方的永磁體25周期性的產(chǎn)生吸引力和排斥力，使得主軸做抬起、吸下的周期往復(fù)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)主軸抬起時(shí)，導(dǎo)軸17牽引纖維向前移動(dòng)設(shè)定的距離后停止，反向交變電流控制主軸下降，彈簧壓塊18壓緊纖維，切刀21進(jìn)行集中切割。
[0026]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，優(yōu)點(diǎn)是:
[0027]1、本發(fā)明提供了一種浸膠(樹(shù)脂或者瀝青)的短切纖維制備裝置，解決了國(guó)內(nèi)目前沒(méi)有批量化生產(chǎn)這種浸膠短切纖維的問(wèn)題，為學(xué)者們(工業(yè)生產(chǎn))提供具有不同膠含量的短切纖維。
[0028]2、本發(fā)明革新了目前短切纖維生產(chǎn)效率低下的生產(chǎn)方法。如果滾軸長(zhǎng)度為1.2m,切刀運(yùn)行周期為5s，纖維放置數(shù)量為20-30根(相鄰纖維間隔20mm，最多可以放置50根)，那么本發(fā)明5秒可以切割出20-30個(gè)短切纖維，這種生產(chǎn)速度要比目前分散的手工技術(shù)快得多。而且本發(fā)明均勻的運(yùn)行速度，保證纖維表面左右方式擠膠均勻性較好。
[0029]3、本發(fā)明將多個(gè)纖維卷依次排列在放置架上(水平或者高低起伏放置、正反向牽引錯(cuò)開(kāi)纖維絲)，不但放置纖維較多，而且節(jié)省占用面積。
[0030]4、本發(fā)明采用行星輥軸分離浸漬后的纖維減小了纖維和滾軸的接觸面積，防止粘滾現(xiàn)象發(fā)生，采用梯形凹槽設(shè)計(jì)能夠最大限度放置較多纖維而且保證纖維之間不粘接。
[0031]5、本發(fā)明采用左右橡膠輥軸擠膠可以保持纖維表面膠液均勻，橡皮滾軸設(shè)計(jì)在溶膠池上方可以回收擠出來(lái)的多余膠液。