CN102211409B - 连续纤维基布与热塑性树脂复合板材成型设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉提供一种连续纤维基布与热塑性树脂复合板材成型设备，依次包括顺序连接的：自动放卷装置、预浸装置、热复合三辊压力浸润装置、热熔装置和连续纤维基布板材复合板材滚压成型装置，连续纤维基布与热塑性树脂经预浸热复合成为预浸片材，再经热熔装置和连续纤维基布板材复合板材滚压成型装置成为复合板材，整个过程是连续生产，不受长度限制，最后按设计要求长度切断成为成品板材，板材表面达到A级要求，无微孔现象发生，完全可以满足市场上对不同长度的复合板材的需求。

Description

连续纤维基布与热塑性树脂复合板材成型设备

技术领域

本发明涉及连续纤维基布与热塑性树脂复合材料的制造设备，特别是连续纤维基布与热塑性树脂复合板材成型设备。

背景技术

现代高科技的发展，离不开复合材料，复合材料对现代科学技术的发展有着十分重要的作用。其中连续纤维增强热塑性树脂复合材料具有优导的机械性能，高拉伸强度，弯曲强度，模量，高温低冲击强度，耐化学溶剂，并具有相对的低密度和可回收利用等各种优点。因此近年来在世界各国得到了巨大发展。

连续纤维增强复合材料与热固性复合材料相比，具有诸多优点。制造时只需加热加压就能把它们成型为任何形状，在加热加压复合过程中不释放任何有害物质，并能多次重新加热压制使用，因而对环境友好。目下这种复合材料还未获得大规模应用，这主要归因于制备设计与性能结构上的限制。在以往只有压机方能加压加热溶化塑料，加压成型及固结板材冷却定型再脱模。这些低速度低效益高耗能的制备，只能生产有限数量的中小制品及制件，这对热塑性产品板材，较长型材更无法生产，对制造商来讲，成本，耗能，劳动力，大型压机价位等综合因素叠加造成效益不佳。

发明内容

本发明的目的是提供一种可以大大缩短产品成型时间，减少了模具成型的能源耗损，节约人力资源且可以改变制品长度的连续纤维基布与热塑性树脂复合板材的成型设备。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：连续纤维基布与热塑性树脂复合预浸片及板材成型设备，依次包括顺序连接的：自动放卷装置、预浸装置、热复合三辊压力浸润装置、热熔装置和连续纤维基布板材复合板材滚压成型装置，其创新点在于：

①所述自动放卷装置包括放卷基座，放卷基座上安装有送布电机和放卷架，所述放卷架为二个，每个放卷架均包括支撑架，支撑架的一端与放卷基座铰接，支撑架的另一端上安装有布架，支撑架还通过气缸与放卷基座相连接，放卷基座上还设有磁粉涨力器、纠偏控制器；

②所述预浸装置包括预浸基座、浸润箱、预浸烘箱和牵拉展平辊组件；所述牵拉展平辊组件包括第一展布辊、加热辊、第一鼓形辊、过布辊、第二鼓形辊、第二展布辊以及经纬拉伸辊，所述预浸基座上还设有引布电机，引布电机与第一鼓形辊、第二鼓形辊传动连接；

③所述热复合三辊压力浸润装置包括压力浸润基座，压力浸润基座上设置有浸润电机、热压辊、冷定型辊和热压副辊，浸润电机与热压辊传动连接，热压辊两侧分别设有冷却辊和热压副辊，所述热压辊与热压副辊上方具有挤出机双模头；

④所述热熔装置包括位于热熔烘箱入口前端的送料架，热熔烘箱内的输送带和热熔烘箱出口处的机械手吸盘，所述送料架传动连接有送料伺服电机，送料架上设有自动计长、切断装置；

⑤所述连续纤维复合板材滚压成型装置包括底座，电机系统、传动系统和依次排列的热压对辊冷却风管、冷压对辊、纠平对辊切边器牵引辊和切料装置，所述电机系统设有装连在底座上的多组变频伺服电机，经传动系统与各组对辊传动连接，并通过控制系统分别控制热压对辊、冷压对辊、纠平对、切边器和牵引辊的同速运行，所述传动系统为齿轮、链条传动系统。

所述自动放卷装置的放卷基座上还设有压辊组件和压平送料组件，压辊组件与压辊气缸相连接，压平送料组件与送布电机传动连接，且压平送料组件上还设有压平气缸。

所述预浸装置中的预浸箱包括液体箱，液体箱上具有供液泵、计量泵以及喷淋头，计量泵与喷淋头管路连接。

所述热复合三辊压力浸润装置中所述冷定型辊上连接有第一气缸，热压副辊上也连接有第二气缸；所述双模头的模口宽度为0.7~1mm，所述热压辊、热压副辊和冷定型辊三辊的轴心线平行度在0.02~0.04mm之间。

所述热熔烘箱包括箱体和输送系统，所述输送系统包括输送电机、传动支架、传动轴和输送带，输送电机和传动轴均装连在传动支架上，输送电机、传动轴与输送带传动连接，所述箱体从箱体的左、右侧面穿过。所述箱体的顶部设有多组加热管，所述加热管电连接有温控调节系统，所述箱体内设有网格架，网格架上在靠近箱体的前、后两侧面处可拆卸装连有分层隔板，分层隔板将箱体内分成若干个温度层，网格架上在与输送带垂直方向可拆卸装连有分区隔板，分区隔板将箱体的同一个温度层内分割为若干个温度区，箱体的前、后两侧面各设有若干个吹风机，而且吹风机在前、后两侧面为间隔设置。 

所述连续纤维复合板材滚压成型装置包括两组热压对辊、两组冷压对辊、七组纠平对辊和一组牵引辊，所述两组热压对辊由一套液压装置控制，两组冷压对辊均有各自的冷却泵供水，所述电机系统配有一套独立控制系统。

所述连续纤维复合板材滚压成型装置的各种辊在二辊对合处均装有红外线屏蔽装置。

本发明采用上述技术方案后，由于所述放卷架为二个，每个放卷架包括均支撑架，支撑架的一端与放卷基座铰接，支撑架的另一端上安装有布架，支撑架还通过气缸与基座相连接；这样在一卷基布放完后，可以通过第二个支撑架上的布架进行连续放布，不需要停车操作，不仅生产效率高，而且成本低，保证了放卷送布的连续性，使后道工序的预浸片材能满足长度要求。

在复合预浸片成型后进入热熔烘箱入口前端的送料架上设有自动计长、剪断装置和叠张间隙送料机构，可以根据所需要的复合板材的长度和厚度，自动剪裁预浸片材的长度，多张预浸片材叠合后。达到所需板材的厚度成叠送入穿过热熔烘箱左右两侧输送系统中的输送带上，而热熔烘箱顶部设有多组加热管，所述箱体内设有网格架，网格架上在靠近箱体的前、后两侧面处可拆卸装连有分层隔板，分层隔板将箱体内分成若干个温度层，网格架上，在与输送带垂直方向可拆卸装连有分区隔板，分区隔板将箱体的同一个温度层内分割为若干个温度区，箱体的前、后两侧面各设有若干个吹风机，而且吹风机在前、后两侧面为间隔设置，采用分层分区加热的结构，需要哪个温度层工作，只要拆下哪一层的分层隔板，将成叠的预浸片送入所需要的温度层加热区，确保预浸片材达到熔点，同步同速受热熔化，当预浸片离开热熔烘箱时，其表面温度达到热熔温度，所述预浸片呈柔软状态。因此，本发明在热熔烘箱的出口处设计有机械手吸盘，将成叠的表面呈热熔状态的预浸片吸住并快速送到复合板材滚压成型装置的热压对辊中进行滚压成为复合板材，然后再依次进入冷却风管、冷压对辊、纠平对辊、切边器和牵引辊，对所述复合板材进行延压，增加光亮度，较平和消除内应力，最后进入切料装置，由于本发明采用复合板材滚压成型装置完成板材的复合成型工作，减少了模具成型的能源耗损，节约了人力资源，同时，由于多组对辊采用多组较大功率变频伺服电机，调控并配有一套独立的控制系统，可确保各工序的机构同速，这样就进一步保证了所述板材的连续生产的板材的质量。

附图说明

图1是本发明连续纤维基布与热塑性树脂复合预浸片及板板的成型设备的结构示意简图；

图2是图1中自动放卷装置结构示意简图；

图3是图1中预浸装置的结构示意简图；

图4是图1中热复合三辊压力浸润装置的结构示意简图；

图5是图1中热熔烘箱的结构示意简图；

图6是图5的俯视结构示意简图；

图7是图1中连续纤维复合板材滚压成型装置的结构示意简图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细描述，这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

参见图1、2、3、4、5、6、7，一种连续纤维基布与热塑性树脂复合板材成型设备，包括依次顺序连接的：自动放卷装置1、预浸装置2、热复合三辊压力浸润装置3、热熔装置4和连续纤维基布板材复合板材滚压成型装置5，其创新点在于：

①所述自动放卷装置1包括放卷基座1-1，放卷基座1-1上安装有送布电机1-2和放卷架1-3，所述放卷架1-3为二个，每个放卷架1-3均包括支撑架1-3-1，支撑架1-3-1的一端与基座1-1铰接，支撑架1-3-1的另一端上安装有布架1-3-2，支撑架1-3-1还通过气缸1-3-3与放卷基座1-1相连接，放卷基座1-1上还设有磁粉涨力器1-4、纠偏控制器1-5；采用上述结构后，由于所述放卷架为二个，每个放卷架包括均支撑架，支撑架的一端与基座铰接，支撑架的另一端上安装有布架，支撑架还通过气缸与基座相连接；这样在一卷基布放完后，可以通过第二个支撑架上的布架进行连续放布，不需要停车操作，不仅生产效率高，而且成本低；所述自动放卷装置1的放卷基座1-1上还设有压辊组件1-6和压平送料组件1-8，压辊组件1-6与压辊气缸1-7相连接，压平送料组件1-8与送布电机1-2传动连接，且压平送料组件1-8上还设有压平气缸1-9，进一步保证了使用中送出的基布平整。

②所述预浸装置2包括预浸基座2-1、浸润箱2-2、预浸烘箱2-3和牵拉展平辊组件2-4；所述牵拉展平辊组件2-4包括第一展布辊2-4-1、加热辊2-4-2、第一鼓形辊2-4-3、过布辊2-4-4、第二鼓形辊2-4-5、第二展布辊2-4-6以及经纬拉伸辊2-4-7，所述预浸基座2-1上还设有引布电机2-5，引布电机2-5与第一鼓形辊2-4-3、第二鼓形辊2-4-5传动连接，此结构不仅简单，而且预浸后脱脂脱蜡烧毛的效果好，浸润时能定时定量，展布效果佳；所述浸润箱2-2包括液体箱2-2-1，液体箱2-2-1上具有供液泵2-2-2、计量泵2-2-3以及喷淋头2-2-4，计量泵2-2-3与喷淋头2-2-4管路连接，由于供液泵2-2-2能及时补充液体箱2-2-1中的耦合剂与接枝剂的混合溶剂，计量泵2-2-3与喷淋头2-2-4管路连接，喷淋头2-2-4为两个且相对设置，使用中基布从两个相对设置的喷淋头2-2-4中间经过，使得浸润喷淋时能定时定量，喷淋混合溶剂既均匀又节约，提高喷淋效果。 

③所述热复合三辊压力浸润装置3包括压力浸润基座3-1，压力浸润基座3-1内设置有浸润电机3-2、热压辊3-3、冷定型辊3-4和热压副辊3-5，浸润电机3-2与热压辊3-3传动连接，热压辊3-3两侧分别设有冷定型辊3-4和热压副辊3-5，所述热压辊3-3与热压副辊3-5上方具有挤出机双模头3-6，在进行浸润压力复合时，挤出机双模头3-6同时吐出片状树脂将预浸基布夹在中间走S形通过热压辊3-3、热压副辊3-5和冷定型辊3-4完成挤压复合成为预浸片材，结构简单，热复合效果好。所述热复合三辊压力浸润装置3中所述冷定型辊3-4上连接有第一气缸3-7，热压副辊3-5上也连接有第二气缸3-8；所述双模头3-6的模口宽度为0.7~1mm，通过气缸可以调整三辊轴心线平行度，使所述热压辊3-3、热压副辊3-5和冷定型辊3-4三辊的轴心线平行度在0.02~0.04mm之间。确保使用中无剪切现象出现进一步提高了挤压复合后预浸片材的质量。

④所述热熔装置4*包括热熔烘箱4、位于热熔烘箱4入口前端的送料架6，和热熔烘箱4出口处的机械手吸盘，所述送料架6传动连接有送料伺服电机，送料架6上设有自动计长，切断装置，所述热熔烘箱4全长16m，总高为 2.15 m，包括箱体4-1和输送系统4-2，所述输送系统4-2包括输送电机4-2-1、传动支架4-2-2、传动轴4-2-3和输送带4-2-4，输送电机4-2-1和传动轴4-2-3均装连在传动支架4-2-2上，输送电机4-2-1、传动轴4-2-3与输送带4-2-4传动连接，所述输送带4-2-4从箱体4-1的左、右侧面穿过。所述热熔烘箱4内的输送带4-2-4由特富绒网面制成，所述箱体4-1的顶部设有六组加热管4-1-1，所述加热管4-1-1电连接有温控调节系统，所述箱体4-1内设有网格架4-1-3，网格架4-1-3上在靠近箱体4-1的前、后两侧面处可拆卸装连有两层分层隔板4-1-4，分层隔板4-1-4将箱体4-1内分成两个温度层，需要哪个温度层工作，只要拆下哪一层的分层隔板，操作非常方便，网格架4-1-3上，在与输送带4-2-4垂直方向可拆卸装连有分区隔板4-1-5，分区隔板4-1-5将箱体4-1的同一个温度层内分割为六个温度区，箱体4-1的前、后两侧面各设有三组吹风机4-1-2，而且吹风机4-1-2在前、后两侧面为间隔设置，吹风机4-1-2工作时，由于分层隔板4-1-4和分区隔板4-1-5的挡风作用使箱体4-1的顶部的设有六组加热管送出的热量在箱体4-1内沿长度方向分为六个温度区，沿高度方向分为两个温度层，各层各区均设有独立的加热体系、温控调节系统、热风道系统和吸湿风机，所述的箱体4-1同一温度层面上均设有对应的输送系统4-2，确保所述预浸片材根据材质需要选择在不同的温度层面上达到熔点，同步同速受热熔化，当预浸片离开热熔烘箱时，其表面温度达到热熔温度，即所述预浸片呈柔软状态。因此，本发明在热熔烘箱4出口处的设计有带针刺的机械手吸盘，带针刺的机械手吸盘连接有真空泵和由机械手伺服电机带动的传动系统，所述带针刺的机械手吸盘的吸盘由耐高温的氟橡胶制。

⑤所述连续纤维复合板材滚压成型装置5包括底座5-10，电机系统5-1、传动系统5-2和依次排列的热压对辊5-3、冷却风管5-4、冷压对辊5-5、纠平对辊5-6、切边器5-7、牵引辊5-8和切料装置5-9，所述电机系统5-1设有装连在底座5-10上的多组变频伺服电机，经传动系统5-2与各组对辊传动连接，并通过控制系统分别控制热压对辊5-3、冷压对辊5-5、纠平对辊5-6、切边器5-7和牵引辊5-8的同速运行，所述传动系统5-2为齿轮、链条传动系统。采用上述结构后，由于电机系统5-1、传动系统5-2在控制系统的统一控制下，多组对辊协调同步运转，当多层热熔的复合片材需要压制成为复合板材时，首先经过两组热压对辊5-3，压制成板材后进入一对冷却风管5-4之间，冷却风管5-4对合面处的多排微孔吹出冷风，使所述板材上、下两面急冷，以保持所述板材外形处于恒定状态，不变形不扭曲；然后进入两组冷压对辊5-5，对所述板材进行冷挤压，消除板材的内应力，进一步提高板材的光亮度，最后进入七组纠平对辊5-6中，在这七组十四根镜面辊的挤压中，所述板材进一步消除变形、翘曲，板材内的分子结晶随即改变平稳，使整体板材分子结晶整体平衡，从而得到完整的成品板材，最后经切边器5-7切去所述板材两侧毛边，进入牵引辊5-8，并且经牵引辊5-8的滚压使其表面达到A级要求，无微孔现象发生，整个过程是连续生产，因此不受长度限制，最后按设计要求长度切断，完全可以满足市场上对不同长度的复合板材的需求。所述复合板材滚压成型装置5包括两组热压对辊5-3、两组冷压对辊5-5、七组纠平对辊5-6和一组牵引辊5-8，所述两组热压对辊5-3由一套液压装置控制，两组冷压对辊5-2均有各自的冷却泵供水，所述电机系统5-1为装连在底座5-10上的多组变频伺服电机组成，多组对辊采用多组较大功率变频伺服电机调控并配有一套独立的控制系统，可确保各工序的机构同速，这样就进一步保证了所述板材的连续生产的板材的质量。为了使用安全，所述复合板材滚压成型装置5的各种辊在二辊对合处均装有红外线屏蔽装置。

Claims (7)

1.连续纤维基布与热塑性树脂复合板材成型设备，包括依次顺序连接的：自动放卷装置（1）、预浸装置（2）、热复合三辊压力浸润装置（3）、热熔装置（4*）和连续纤维复合板材滚压成型装置（5），其特征在于：

①所述自动放卷装置（1）包括放卷基座（1-1），放卷基座（1-1）上安装有送布电机（1-2）和放卷架（1-3），所述放卷架（1-3）为二个，每个放卷架（1-3）均包括支撑架（1-3-1），支撑架（1-3-1）的一端与放卷基座（1-1）铰接，支撑架（1-3-1）的另一端上安装有布架（1-3-2），支撑架（1-3-1）还通过气缸（1-3-3）与放卷基座（1-1）相连接，放卷基座（1-1）上还设有磁粉涨力器（1-4）、纠偏控制器（1-5）；

②所述预浸装置（2）包括预浸基座（2-1）、浸润箱（2-2）、预浸烘箱（2-3）和牵拉展平辊组件（2-4）；所述牵拉展平辊组件（2-4）包括第一展布辊（2-4-1）、加热辊（2-4-2）、第一鼓形辊（2-4-3）、过布辊（2-4-4）、第二鼓形辊（2-4-5）、第二展布辊（2-4-6）以及经纬拉伸辊（2-4-7），所述预浸基座（2-1）上还设有引布电机（2-5），引布电机（2-5）与第一鼓形辊（2-4-3）、第二鼓形辊（2-4-5）传动连接；

③所述热复合三辊压力浸润装置（3）包括压力浸润基座（3-1），压力浸润基座（3-1）上设置有浸润电机（3-2）、热压辊（3-3）、冷定型辊（3-4）和热压副辊（3-5），浸润电机（3-2）与热压辊（3-3）传动连接，热压辊（3-3）两侧分别设有冷定型辊（3-4）和热压副辊（3-5），所述热压辊（3-3）与热压副辊（3-5）上方具有挤出机双模头（3-6）；

④所述热熔装置（4*）包括热熔烘箱（4）、位于热熔烘箱（4）入口前端的送料架（6），和热熔烘箱（4）出口处的机械手吸盘，所述送料架（6）传动连接有送料伺服电机，送料架（6）上设有自动计长、切断装置；

⑤所述连续纤维复合板材滚压成型装置（5）包括底座（5-10），电机系统（5-1）、传动系统（5-2）和依次排列的热压对辊（5-3）、冷却风管（5-4）、冷压对辊（5-5）、纠平对辊（5-6）、切边器（5-7）、牵引辊（5-8）和切料装置（5-9），所述电机系统（5-1）设有装连在底座（5-10）上的多组变频伺服电机，经传动系统（5-2）与各组对辊传动连接，并通过控制系统分别控制热压对辊（5-3）、冷压对辊（5-5）、纠平对辊（5-6）、切边器（5-7）和牵引辊（5-8）的同速运行，所述传动系统（5-2）为齿轮、链条传动系统。

2.根据权利要求1所述的连续纤维基布与热塑性树脂复合板材的成型设备，其特征在于：所述自动放卷装置（1）的放卷基座（1-1）上还设有压辊组件（1-6）和压平送料组件（1-8），压辊组件（1-6）与压辊气缸（1-7）相连接，压平送料组件（1-8）与送布电机（1-2）传动连接，且压平送料组件（1-8）上还设有压平气缸（1-9）。

3.根据权利要求1所述的连续纤维基布与热塑性树脂复合板材的成型设备，其特征在于：所述浸润箱（2-2）包括液体箱（2-2-1），液体箱（2-2-1）上具有供液泵（2-2-2）、计量泵（2-2-3）以及喷淋头（2-2-4），计量泵（2-2-3）与喷淋头（2-2-4）管路连接。

4.根据权利要求1所述的连续纤维基布与热塑性树脂复合板材的成型设备，其特征在于：所述热复合三辊压力浸润装置（3）中所述冷定型辊（3-4）上连接有第一气缸（3-7），热压副辊（3-5）上也连接有第二气缸（3-8）；所述双模头（3-6）的模口宽度为0.7~1mm，所述热压辊（3-3）、热压副辊（3-5）和冷定型辊（3-4）三辊的轴心线平行度在0.02~0.04mm之间。

5.根据权利要求1所述的连续纤维基布与热塑性树脂复合板材的成型设备，其特征在于：所述热熔烘箱（4）包括箱体（4-1）和输送系统（4-2），所述输送系统（4-2）包括输送电机（4-2-1）、传动支架（4-2-2）、传动轴（4-2-3）和输送带（4-2-4），输送电机（4-2-1）和传动轴（4-2-3）均装连在传动支架（4-2-2）上，输送电机（4-2-1）、传动轴（4-2-3）与输送带（4-2-4）传动连接，所述输送带（4-2-4）从箱体（4-1）的左、右侧面穿过；所述箱体（4-1）的顶部设有多组加热管（4-1-1），所述加热管（4-1-1）电连接有温控调节系统，所述箱体（4-1）内设有网格架（4-1-3），网格架（4-1-3）上在靠近箱体（4-1）的前、后两侧面处可拆卸装连有分层隔板（4-1-4），分层隔板（4-1-4）将箱体（4-1）内分成若干个温度层，网格架（4-1-3）上在与输送带（4-2-4）垂直方向可拆卸装连有分区隔板（4-1-5），分区隔板（4-1-5）将箱体（4-1）的同一个温度层内分割为若干个温度区，箱体（4-1）的前、后两侧面各设有若干个吹风机（4-1-2），而且吹风机（4-1-2）在前、后两侧面为间隔设置。

6.根据权利要求1所述的连续纤维基布与热塑性树脂复合板材的成型设备，其特征在于：所述连续纤维复合板材滚压成型装置（5）包括两组热压对辊（5-3）、两组冷压对辊（5-5）、七组纠平对辊（5-6）和一组牵引辊（5-8），所述两组热压对辊（5-3）由一套液压装置控制，两组冷压对辊（5-5）均有各自的冷却泵供水，所述电机系统（5-1）配有一套独立控制系统。

7.根据权利要求1所述的连续纤维基布与热塑性树脂复合板材的成型设备，其特征在于：所述连续纤维复合板材滚压成型装置（5）的各种辊在二辊对合处均装有红外线屏蔽装置。

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