CN102218831A - 连续纤维多轴向增强热塑性预固结片材及其制备方法 - Google Patents

连续纤维多轴向增强热塑性预固结片材及其制备方法 Download PDF

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CN102218831A CN2011101399250A CN201110139925A CN102218831A CN 102218831 A CN102218831 A CN 102218831A CN 2011101399250 A CN2011101399250 A CN 2011101399250A CN 201110139925 A CN201110139925 A CN 201110139925A CN 102218831 A CN102218831 A CN 102218831A
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黄亦赛
谈昆伦
黄云清
季建强
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Abstract

本发明公开了一种连续纤维多轴向增强热塑性预固结片材的制备方法，将经向与纬向的纱线，分别从纱架上引出通过烘箱预热后进行展纤，通过牵拉辊输送至经编铺网系统。在张力系统控制下交叉铺网制备出多轴向线束片材。在织物线束片材的上下层、中间层分别铺覆改性热塑性树脂薄膜，制备预成型的热塑基材。将基材导入烘箱预热进行高温塑化，通过连续辊压熔融浸渍后对片材进行冷压定型，制备出多轴向增强的预固结片材。本发明的经编线束及拉幅浸渍工艺，保持了织物线束结构，消除了材料内部的干纤维区域，提高了材料的致密性降低了材料的孔隙率，不同方向的织物纤维构筑了热塑性复合材料更高的比强度，新工艺突破了高性能纤维织物浸渍难的技术瓶颈。

Description

连续纤维多轴向增强热塑性预固结片材及其制备方法
技术领域
本发明将连续展纤引入多轴向经编工艺，制备高性能纤维织物热塑性复合材料，具体的是涉及一种连续纤维多轴向预固结片材及其制备方法。
背景技术
经编技术是近几年发展起来的；一种适用于制备高性能纤维织物多轴向增强热塑性复合材料的方法；先将热塑性基体纤维和增强纤维较好地结合到一起，形成经编织物的热塑基材，通过热压成型制备连续纤维增强热塑性复合材料。这种技术制得的复合材料具有使纤维保持平直状态，织物的柔顺性和铺覆性较好，(纤维方向与结构)形状可调，力学性能损失小等特点。这种纺织技术的高效和自动化，可以简化工艺、降低成本。通过进一步优化工艺和材料结构，实现消除材料的干纤维区、降低孔隙率、减少纤维束冲断以及缝编线等缺陷的目的。
目前国内外制造连续纤维增强热塑性复合片(板)材的方法主要采用熔体浸渍法。现有技术中，利用熔融法先制作单向预浸带，再通过裁剪单向带并按预准向侧铺或重叠铺放，再制备成多轴向结构板材。这一方法的缺点在于：只能生产单向的预浸带；模头设计复杂，制造成本高；难以控制发生在模头内部的纤维浸渍的工艺过程，难以处理生产过程中模头，纤维排布和穿纱困难；片(板)材的宽度也因模头复杂使宽度受到了制约(通常是先做窄的卷板，再将几卷窄板并排放在一起，通过复合技术制作成一定宽度的卷板)。另外，现有技术中常采用熔体浸渍法浸渍纤维，(采用双面淋膜辊压浸渍增强材料的模式)制作热塑性单向预浸带，它无法实现将多轴向编织物铺设到新材料体系中，对生产高性能织物纤维的复合材料存在制约。目前，形成单轴向纤维结构的方法，该方法使用溶剂法浸渍纤维，形成多轴向且具有一定厚度的多轴向结构板材。该法存在环保回收困难与生产成本较高的工艺缺陷，二者都无法实现一次性制备0°/90°±45°及±60°等高性能的织物的结构材料，对经编行业制备高性能纤维织物热塑性复合材料仍存在许多需要改进的工艺缺陷。
发明内容
本发明的目的是提供一种通过技术创新的线束张力控制系统，解决连续展纤、经编多轴向线束、热成型线束片材工艺中的技术缺陷。如：因张力失控导致展纤不匀影响增强材料的浸渍效果；因拉幅张力过大造成铺网线束断裂，使线束分层导致疏密不匀、从而增加片材的空隙率。张力过小；在去除织物捆绑线之后，线束片材在流动树脂的冲击下，极易产生线束位移；导致织物结构变形；使织物增强材料熔融浸渍困难。现提供一种连续纤维多轴向增强热塑性预固结片材及其制备方法。”
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
连续纤维多轴向增强热塑性预固结片材制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)、将A方向的纱线从纱架上引出，依次通过导丝辊、分丝筘、导丝辊、分丝筘后，通过牵拉辊控制纱线的张力，保证其引出时的稳定性和平行排列，导入烘箱中进行预热，预热温度范围200℃～350℃，将A方向的纱线展纤为宽而平直并均匀分布的单丝带状材料一定宽度，呈平直、均匀分布的单丝带状的线束片材；
(2)、将B方向的纱线从纱架上引出，依次通过导丝辊、分丝筘、导丝辊、分丝筘后，通过牵拉辊，控制纱线的张力，保证其引出时的稳定性和平行排列，导入烘箱中进行预热，预热温度范围200℃～350℃，将B方向的纱线展纤为宽而平直并均匀分布的单丝带状材料；
(3)、将步骤(2)中所述的B方向的单丝带状材料依次分别引至A方向的单丝带状材料表面上；
(4)、在步骤(3)形成的织物表面铺覆改性热塑性树脂薄膜，形成预成型多轴向线束；
(5)、将步骤(4)所形成的预成型多轴向线束由上下两层特氟龙输送带夹持导入烘箱加热，在导入过程中，保持A向和B方向上单丝带状材料以及改性热塑性树脂薄膜导入速度的一致性，加热温度控制在180℃～350℃，待改性热塑性树脂薄膜熔融后，将热塑性树脂涂覆到上单丝带状材料上，使熔融后的热塑性树脂均匀浸渍单丝带状材料，通过三组热压辊对其连续辊压，辊压温度为210℃～350℃，压力为1～2MPa，在此过程中，通过具有弹性的线束拉幅张力器控制单丝带状材料的张力，对其进行固定，并防止在辊压过程中单丝带状材料的断裂及位移导致织物结构遭到破坏；
(6)、将经过步骤(5)热压所形成的纤维片材导入冷压辊压装置中进行冷压，使其温度冷却至玻璃化温度以下，实现熔融树脂的冷却凝固，形成多轴向增强热塑性预固结片，并保持多轴向增强热塑性预固结片的表面平整和光滑，在冷压过程中，通过调节冷压辊压装置，控制片材的厚度；
上述方法中，按重量百分百计，所述的热塑性树脂为30～70％；所述的纤维织物增强材料为30～70％。
作为本发明的技术方案的进一步改进，
为了增强热塑性树脂材料对单丝带状材料的渗透，提高经编多轴向线束片材的质量，防止其内部出现干纤维区或者是孔隙，在进行步骤(3)之前，在A方向的纱线表面铺覆改性热塑性树脂薄膜，在进行步骤(3)导入B方向的单丝带状材料时，导入B方向的单丝带状材料铺覆一层改性热塑性树脂薄膜，使改性热塑性树脂薄膜与各层单丝带状材料层叠设置，为了保证在B方向上铺覆改性热塑性树脂薄膜时，薄膜铺覆的角度不发生偏移，每次铺覆改性热塑性树脂薄膜时，要对树脂薄膜进行纠偏。
为了确保各个方向单丝带状材料角度不发生偏移，提高成品的质量以及合格率，步骤(3)中将B方向的单丝带状材料导引叠加至A方向的单丝带状材料上方时，需要对其进行纠偏，步骤(4)中，在铺覆改性热塑性树脂薄膜时也要对树脂薄膜进行纠偏。
为了保证在步骤4中单丝带状材料的供应，在步骤(3)之前将A方向和步骤(2)所述的B方向展纤后的单丝带状材料引入到各自对应的储纱装置中。
为了能够根据成品的要求，生产出不同结构的经编多轴向线束片材，所述的A方向为0°方向，步骤(2)中所述的B方向包括但不仅限于45°、-45°、60°、-60°、20°、-20°、以及90°等方向。
进一步地，所述的改性热塑性树脂薄膜选自聚烯烃类树脂、热塑性聚酯类树脂、聚酰胺类树脂、聚碳酸酯树脂以及其他通用树脂或高性能工程塑料，聚烯烃类树脂包括PP或PE，热塑性聚酯类树脂包括PET、PTT或PBT，聚酰胺类树脂包括尼龙6、尼龙66、尼龙12、尼龙1212或尼龙612，其他通用树脂包括PVC、PS或HIPS，高性能工程塑料包括聚醚醚酮(PEEK)、聚苯硫醚(PPS)、改性聚苯醚(MPPO)。
所述的改性热塑性树脂薄膜中包括添加剂，所述的改性剂选自：抗氧剂、抗紫外光稳定剂、阻燃剂、抗静电剂、接枝改性剂中的至少一种，所用的改性剂的量与所需改性的热塑性树脂薄膜有关，不同的热塑性树脂薄膜所需改性剂的量不同，所述技术领域的人员可根据所需热塑性树脂薄膜的各项参数确定其所需改性剂的量。
一种应用前述连续纤维多轴向增强热塑性预固结片材制备方法得到的经编增强热塑性预固结片材，其包括热塑性树脂基体和增强纤维的基材，热塑性树脂基体和多轴向增强纤维的基材融为一体，所述的增强纤维的基材为多轴向或多轴向的增强纤维基材。
本发明的有益效果在于：由于本发明的连续纤维多轴向增强热塑性预固结片材制备工艺，纱线经过烘箱预热，去除了纱线中的水分，方便了后续的展纤工作，有利于将纱线展纤成单丝状，然后对其展纤，将纱线展纤成宽而平直并均匀分布的单丝带状材料，使熔融后的热塑性树脂能够快速均匀浸渍到单丝带状材料中，避免了成品的线束片材中出现干纤维区或者孔隙，提高了线束片材的质量。在单丝带状材料引出过程中，对其张力进行控制，保证单丝带状材料的平直，然后，将B方向的单丝带状材料依次分别引至A方向的单丝带状材料表面上，然后在形成的织物表面铺覆改性热塑性树脂薄膜，形成预成型多轴向线束，然后将所形成的预成型多轴向线束导入烘箱加热，在导入过程中，保持A向和B方向上单丝带状材料以及改性热塑性树脂薄膜导入速度的一致性，确保了B方向上单丝带状材料结构的稳定性，待改性热塑性树脂薄膜熔融后，将热塑性树脂涂覆到上单丝带状材料上，使熔融后的热塑性树脂均匀浸渍单丝带状材料，对其连续辊压，在此过程中，通过具有弹性的线束拉幅张力器控制单丝带状材料的张力，对其进行固定，并防止在辊压过程中单丝带状材料的断裂，通过设置线束拉幅张力器使各个方向的单丝状纤维都能得到很好的固定，避免了单丝带状材料在连续辊压力和流动树脂的冲击下，结构遭到破坏，因此，不需要用捆绑线或者是粘接剂对单丝带状材料进行固定，避免了因使用捆绑线而导致捆绑线部位单丝带状材料无法保持平直，影响成品经编多轴向线束片材的性能，也避免了使用粘结剂造成单丝带状材料中纤维的硬化而影响成品多轴向线束片材的性能，而且节省了产品的制造成本，简化了制造过程。热压所形成的纤维片材经过冷却辊压装置的冷压，实现熔融树脂的冷却凝固，形成经编多轴向线束片材，并保持经编多轴向线束片材的表面平整和光滑，在冷压过程中，通过调节冷却辊压装置，控制片材的厚度。在经编多轴向线束片材制备过程中，因为本发明的经编多轴向线束片材制备工艺没有采用背景技术中所述的熔体浸渍法工艺，而是采用线束拉幅张力器对单丝带状材料进行拉幅定位，在烘箱中熔融改性热塑性树脂薄膜，然后热压以及冷压的方法，使得生产的多轴向增强热塑性预固结片材克服了熔体浸渍法工艺生产的板材或片材的缺陷，使本发明的多轴向增强热塑性预固结片材能够在一个生产线上一次性实现多轴向增强热塑性预固结片材的生产，而且生产的多轴向增强热塑性预固结片材的宽度得到了极大的扩展，在厂房以及设备允许的状况下，多轴向增强热塑性预固结片材的宽度，一次性可以扩展至3000mm，而且生产的多轴向增强热塑性预固结片材内部纤维均为连续结构，多轴向增强热塑性预固结片材的性能；远远优于现有的同类板材或热固性预浸料。因为不需要使用熔融浸渍的模头，生产线的设计制造成本大幅度降低，适于低成本工业化生产的推广应用。多轴向增强热塑性预固结片材在热压以及冷压过程中，容易对工艺过程进行产品质量的监测与控制，更有利于提高多轴向增强热塑性预固结片材的产品质量。
附图说明
图1为本发明的多轴向增强热塑性预固结片材制备方法流程图；
图2为0°/90°与±45°四轴向增强热塑性预固结片材结构示意图；
图3为0°/90°双轴向增强热塑性预固结片材结构示意图；
图4为0°、±60°三轴向增强热塑性预固结片材结构示意图；
图2中，1为热塑性树脂基体；2为-45°方向增强纤维的基材；22为0°方向增强纤维的基材；3为90°方向增强纤维的基材；4为45°方向增强纤维的基材；
图3中，1为热塑性树脂基体；2为90°方向增强纤维的基材，3为0°方向增强纤维的基材；
图4中，1为热塑性树脂基体；2为0°方向增强纤维的基材，3为-60°方向增强纤维的基材，4为60°方向增强纤维的基材。
具体实施方式
实施例1
参照图1所示的制备双轴向预固结片材，其包括如下步骤：
准备1200tex的玻璃纤维52Kg和面密度为100g/m2的热塑性聚丙烯树脂薄膜35Kg，该改性热塑性树脂薄膜选自PP材质；产品幅宽为1220mm，单纱原始宽度4.5mm，经向和纬向面密度分别为178g/m2和212g/m2，由工艺计算得经密和纬密分别为3.8根/英寸和4.5根/英寸，经向和纬向展纤后宽度分别为6.7mm和5.7mm；
(1)、将A方向的纱线从纱架上引出，依次通过导丝辊、分丝筘、导丝辊、分丝筘后，通过牵拉辊控制纱线的张力，保证其引出时的稳定性和平行排列，导入烘箱中进行预热，预热温度范围200℃，将A方向的纱线展纤为宽而平直并均匀分布的单丝带状材料一定宽度，呈平直、均匀分布的单丝带状的线束片材；
(2)、将B方向的纱线从纱架上引出，依次通过导丝辊、分丝筘、导丝辊、分丝筘后，通过牵拉辊，控制纱线的张力，保证其引出时的稳定性和平行排列，导入烘箱中进行预热，预热温度范围200℃，将B方向的纱线展纤为宽而平直并均匀分布的单丝带状材料；
(3)、将步骤(2)中所述的B方向的单丝带状材料依次分别引至A方向的单丝带状材料表面上；
(4)、在步骤(3)形成的织物表面铺覆改性热塑性树脂薄膜，形成预成型多轴向线束；
(5)、将步骤(4)所形成的预成型多轴向线束由上下两层特氟龙输送带夹持导入烘箱加热，在导入过程中，保持A向和B方向上单丝带状材料以及改性热塑性树脂薄膜导入速度的一致性，控制生产的线速度在6～12m/min范围内，加热温度控制在190℃，待改性热塑性树脂薄膜熔融后，将热塑性树脂涂覆到上单丝带状材料上，使熔融后的热塑性树脂均匀浸渍单丝带状材料，通过三组热压辊对其连续辊压，辊压温度为210℃，压力为1MPa，在此过程中，通过具有弹性的线束拉幅张力器控制单丝带状材料的张力，对其进行固定，并防止在辊压过程中单丝带状材料的断裂及位移导致织物结构遭到破坏；
(6)、将经过步骤(5)热压所形成的纤维片材导入冷压辊压装置中进行冷压，控制冷压温度为40℃，实现熔融树脂的冷却凝固，形成多轴向增强热塑性预固结片，并保持多轴向增强热塑性预固结片的表面平整和光滑，在冷压过程中，通过调节冷压辊压装置，控制片材的厚度；
上述方法中，按重量百分百计，所述的热塑性树脂为40％；所述的纤维织物增强材料为60％。
进一步地，步骤(6)冷却后的多轴向线束片材经过风冷方式冷却后，导入牵引收卷装置，切边并卷绕成型。
作为本发明的技术方案的进一步改进，
为了增强热塑性树脂材料对单丝带状材料的渗透，提高经编多轴向线束片材的质量，防止其内部出现干纤维区或者是孔隙，在进行步骤(3)之前，在A方向的纱线表面铺覆改性热塑性树脂薄膜，在进行步骤(3)导入B方向的单丝带状材料时，导入B方向的单丝带状材料铺覆一层改性热塑性树脂薄膜，使改性热塑性树脂薄膜与各层单丝带状材料层叠设置，为了保证在B方向上铺覆改性热塑性树脂薄膜时，薄膜铺覆的角度不发生偏移，每次铺覆改性热塑性树脂薄膜时，要对树脂薄膜进行纠偏。
为了确保各个方向单丝带状材料角度不发生偏移，提高成品的质量以及合格率，步骤(3)中将B方向的单丝带状材料导引叠加至A方向的单丝带状材料上方时，需要对其进行纠偏，步骤(4)中，在铺覆改性热塑性树脂薄膜时也要对树脂薄膜进行纠偏。
为了保证在步骤4中单丝带状材料的供应，在步骤(3)之前将A方向和步骤(2)所述的B方向展纤后的单丝带状材料引入到各自对应的储纱装置中。
为了能够根据成品的要求，生产出不同结构的经编多轴向线束片材，所述的A方向为0°方向，步骤(2)中所述的B方向为90°方向。
应用前述连续纤维多轴向增强热塑性预固结片材制备方法得到的经编增强热塑性预固结片材，其面密度为700g/m2，厚度为0.45mm，长度为100m，幅宽为1200mm；其包括热PP基体和玻璃纤维基材，PP基体和玻璃纤维基材融为一体，所述的增强纤维的基材为双轴向增强纤维基材。
实施例2
参照图1、图2所示，制备0°/90°与±45°四轴向增强热塑性预固结片材，其包括如下步骤：
准备1200tex的玻璃纤维160Kg和面密度为100g/m2的PPS树脂薄膜132Kg，产品幅宽为1650mm，单纱原始宽度4.5mm，0°/90°与±45°的面密度分别为131g/m2、158g/m2、170g/m2和170g/m2，各层纱线展纤后宽度分别为10mm、8mm、7.5mm和7.5mm；
(1)、将A方向的纱线从纱架上引出，依次通过导丝辊、分丝筘、导丝辊、分丝筘后，通过牵拉辊控制纱线的张力，保证其引出时的稳定性和平行排列，导入烘箱中进行预热，预热温度范围200～260℃，将A方向的纱线展纤为宽而平直并均匀分布的单丝带状材料一定宽度，呈平直、均匀分布的单丝带状的线束片材；
(2)、将B方向的纱线从纱架上引出，依次通过导丝辊、分丝筘、导丝辊、分丝筘后，通过牵拉辊，控制纱线的张力，保证其引出时的稳定性和平行排列，导入烘箱中进行预热，预热温度范围200～260℃，将B方向的纱线展纤为宽而平直并均匀分布的单丝带状材料；
(3)、将步骤(2)中所述的B方向的单丝带状材料依次分别引至A方向的单丝带状材料表面上；
(4)、在步骤(3)形成的织物表面铺覆改性热塑性树脂薄膜，形成预成型多轴向线束；
(5)、将步骤(4)所形成的预成型多轴向线束由上下两层特氟龙输送带夹持导入烘箱加热，在导入过程中，保持A向和B方向上单丝带状材料以及改性热塑性树脂薄膜导入速度的一致性，控制生产的线速度在6～12m/min范围内，加热温度控制在280～350℃，待改性热塑性树脂薄膜熔融后，将热塑性树脂涂覆到上单丝带状材料上，使熔融后的热塑性树脂均匀浸渍单丝带状材料，通过三组热压辊对其连续辊压，辊压温度为280～350℃，压力为2MPa，在此过程中，通过具有弹性的线束拉幅张力器控制单丝带状材料的张力，对其进行固定，并防止在辊压过程中单丝带状材料的断裂及位移导致织物结构遭到破坏；
(6)、将经过步骤(5)热压所形成的纤维片材导入冷压辊压装置中进行冷压，控制冷压温度为40℃，实现熔融树脂的冷却凝固，形成多轴向增强热塑性预固结片，并保持多轴向增强热塑性预固结片的表面平整和光滑，在冷压过程中，通过调节冷压辊压装置，控制片材的厚度；
上述方法中，按重量百分百计，所述的热塑性树脂为45％；所述的纤维织物增强材料为55％。
进一步地，步骤(6)冷却后的多轴向线束片材经过风冷方式冷却后，导入牵引收卷装置，切边并卷绕成型。
作为本发明的技术方案的进一步改进，
为了增强热塑性树脂材料对单丝带状材料的渗透，提高经编多轴向线束片材的质量，防止其内部出现干纤维区或者是孔隙，在进行步骤(3)之前，在A方向的纱线表面铺覆改性热塑性树脂薄膜，在进行步骤(3)导入B方向的单丝带状材料时，导入B方向的单丝带状材料铺覆一层改性热塑性树脂薄膜，使改性热塑性树脂薄膜与各层单丝带状材料层叠设置，为了保证在B方向上铺覆改性热塑性树脂薄膜时，薄膜铺覆的角度不发生偏移，每次铺覆改性热塑性树脂薄膜时，要对树脂薄膜进行纠偏。
为了确保各个方向单丝带状材料角度不发生偏移，提高成品的质量以及合格率，步骤(3)中将B方向的单丝带状材料导引叠加至A方向的单丝带状材料上方时，需要对其进行纠偏，步骤(4)中，在铺覆改性热塑性树脂薄膜时也要对树脂薄膜进行纠偏。
为了保证在步骤4中单丝带状材料的供应，在步骤(3)之前将A方向和步骤(2)所述的B方向展纤后的单丝带状材料引入到各自对应的储纱装置中。
为了能够根据成品的要求，生产出不同结构的经编多轴向线束片材，所述的A方向为0°方向，步骤(2)中所述的B方向分别为90°与±45°方向。
应用前述连续纤维多轴向增强热塑性预固结片材制备方法得到的经编增强热塑性预固结片材，其面密度为1150g/m2，厚度为0.75mm，片材幅宽1600mm，长度为146m；其包括热PPS基体和玻璃纤维基材，PPS基体和玻璃纤维基材融为一体，所述的增强纤维的基材为双轴向增强纤维基材。
实施例3
参照图1、图3所示，制备0°/90°双轴向增强热塑性预固结片材，其包括如下步骤：
准备1200tex的玻璃纤维110Kg和面密度为100g/m2的聚脂PET树脂薄膜65Kg，幅宽为2450mm，单纱原始宽度4.5mm，经向和纬向面密度分别为178g/m2和212g/m2，由工艺计算得经密和纬密分别为3.8根/英寸和4.5根/英寸，经向和纬向展纤后宽度分别为6.8mm和5.8mm；
(1)、将A方向的纱线从纱架上引出，依次通过导丝辊、分丝筘、导丝辊、分丝筘后，通过牵拉辊控制纱线的张力，保证其引出时的稳定性和平行排列，导入烘箱中进行预热，预热温度范围200℃，将A方向的纱线展纤为宽而平直并均匀分布的单丝带状材料一定宽度，呈平直、均匀分布的单丝带状的线束片材；
(2)、将B方向的纱线从纱架上引出，依次通过导丝辊、分丝筘、导丝辊、分丝筘后，通过牵拉辊，控制纱线的张力，保证其引出时的稳定性和平行排列，导入烘箱中进行预热，预热温度范围200℃，将B方向的纱线展纤为宽而平直并均匀分布的单丝带状材料；
上述步骤(1)、(2)中所述纱线按15％的比例相互重叠铺设；
(3)、将步骤(2)中所述的B方向的单丝带状材料依次分别引至A方向的单丝带状材料表面上；
(4)、在步骤(3)形成的织物表面铺覆改性热塑性树脂薄膜，形成预成型多轴向线束；
(5)、将步骤(4)所形成的预成型多轴向线束由上下两层特氟龙输送带夹持导入烘箱加热，一阶段烘箱以180～200℃预热，二阶段以220～260℃的烘箱塑化2min，在导入过程中，保持A向和B方向上单丝带状材料以及改性热塑性树脂薄膜导入速度的一致性，控制生产的线速度在6～12m/min范围内，待改性热塑性树脂薄膜熔融后，将热塑性树脂涂覆到上单丝带状材料上，使熔融后的热塑性树脂均匀浸渍单丝带状材料，通过三组热压辊对其连续辊压，辊压温度为250℃，压力为1.5MPa，热压0.5min，在此过程中，通过具有弹性的线束拉幅张力器控制单丝带状材料的张力，对其进行固定，并防止在辊压过程中单丝带状材料的断裂及位移导致织物结构遭到破坏；
(6)、将经过步骤(5)热压所形成的纤维片材导入冷压辊压装置中进行冷压，控制冷压温度为40℃，冷压辊以1.5Mpa冷压0.5～1min实现熔融树脂的冷却凝固，形成多轴向增强热塑性预固结片，并保持多轴向增强热塑性预固结片的表面平整和光滑，在冷压过程中，通过调节冷压辊压装置，控制片材的厚度；
上述方法中，按重量百分百计，所述的热塑性树脂为35％；所述的纤维织物增强材料为65％。
进一步地，步骤(6)冷却后的多轴向线束片材经过风冷方式冷却后，导入牵引收卷装置，切边并卷绕成型。
作为本发明的技术方案的进一步改进，
为了增强热塑性树脂材料对单丝带状材料的渗透，提高经编多轴向线束片材的质量，防止其内部出现干纤维区或者是孔隙，在进行步骤(3)之前，在A方向的纱线表面铺覆改性热塑性树脂薄膜，在进行步骤(3)导入B方向的单丝带状材料时，导入B方向的单丝带状材料铺覆一层改性热塑性树脂薄膜，使改性热塑性树脂薄膜与各层单丝带状材料层叠设置，为了保证在B方向上铺覆改性热塑性树脂薄膜时，薄膜铺覆的角度不发生偏移，每次铺覆改性热塑性树脂薄膜时，要对树脂薄膜进行纠偏。
为了确保各个方向单丝带状材料角度不发生偏移，提高成品的质量以及合格率，步骤(3)中将B方向的单丝带状材料导引叠加至A方向的单丝带状材料上方时，需要对其进行纠偏，步骤(4)中，在铺覆改性热塑性树脂薄膜时也要对树脂薄膜进行纠偏。
为了保证在步骤4中单丝带状材料的供应，在步骤(3)之前将A方向和步骤(2)所述的B方向展纤后的单丝带状材料引入到各自对应的储纱装置中。
为了能够根据成品的要求，生产出不同结构的经编多轴向线束片材，所述的A方向为0°方向，步骤(2)中所述的B方向为90°方向。
应用前述连续纤维多轴向增强热塑性预固结片材制备方法得到的经编增强热塑性预固结片材，其面密度为800g/m2，厚度为0.52mm，长度为100m，幅宽为2400mm；其包括热聚脂PET树脂薄膜基体和玻璃纤维基材，聚脂PET树脂薄膜和玻璃纤维基材融为一体，所述的增强纤维的基材为双轴向增强纤维基材。
实施例4
参照图1、图4所示，制备0°、+60°、-60°三轴向增强热塑性预固结片材，其包括如下步骤：
准备2400tex的玻璃纤维144Kg和面密度为100g/m2的PPS树脂薄膜96Kg，产品幅宽为1820mm，单纱原始宽度为5.5mm，0°、+60°与-60°的面密度分别为144g/m2、178g/m2和144g/m2，由工艺计算得经密，0°、+60°和-60°纬密分别为1.52根/英寸、2.54根/英寸和1.52根/英寸，各层纱线展纤后宽度分别为10mm、12mm和10mm；
(1)、将A方向的纱线从纱架上引出，依次通过导丝辊、分丝筘、导丝辊、分丝筘后，通过牵拉辊控制纱线的张力，保证其引出时的稳定性和平行排列，导入烘箱中进行预热，预热温度范围200～260℃，将A方向的纱线展纤为宽而平直并均匀分布的单丝带状材料一定宽度，呈平直、均匀分布的单丝带状的线束片材；
(2)、将B方向的纱线从纱架上引出，依次通过导丝辊、分丝筘、导丝辊、分丝筘后，通过牵拉辊，控制纱线的张力，保证其引出时的稳定性和平行排列，导入烘箱中进行预热，预热温度范围200～260℃，将B方向的纱线展纤为宽而平直并均匀分布的单丝带状材料；
上述步骤(1)、(2)中所述纱线按15％的比例相互重叠铺设；
(3)、将步骤(2)中所述的B方向的单丝带状材料依次分别引至A方向的单丝带状材料表面上；
(4)、在步骤(3)形成的织物表面铺覆改性热塑性树脂薄膜，形成预成型多轴向线束；
(5)、将步骤(4)所形成的预成型多轴向线束由上下两层特氟龙输送带夹持导入烘箱加热，在导入过程中，保持A向和B方向上单丝带状材料以及改性热塑性树脂薄膜导入速度的一致性，控制生产的线速度在6～12m/min范围内，加热温度控制在280～320℃，待改性热塑性树脂薄膜熔融后，将热塑性树脂涂覆到上单丝带状材料上，使熔融后的热塑性树脂均匀浸渍单丝带状材料，通过三组热压辊对其连续辊压，辊压温度为280～350℃，压力为2MPa，在此过程中，通过具有弹性的线束拉幅张力器控制单丝带状材料的张力，对其进行固定，并防止在辊压过程中单丝带状材料的断裂及位移导致织物结构遭到破坏；
(6)、将经过步骤(5)热压所形成的纤维片材导入冷压辊压装置中进行冷压，控制冷压温度为40℃，冷压辊以1.5Mpa冷压0.5～1min实现熔融树脂的冷却凝固，形成多轴向增强热塑性预固结片，并保持多轴向增强热塑性预固结片的表面平整和光滑，在冷压过程中，通过调节冷压辊压装置，控制片材的厚度；
上述方法中，按重量百分百计，所述的热塑性树脂为40％；所述的纤维织物增强材料为60％。
进一步地，步骤(6)冷却后的经编多轴向线束片材经过风冷方式冷却后，导入牵引收卷装置，切边并卷绕成型。
作为本发明的技术方案的进一步改进，
为了增强热塑性树脂材料对单丝带状材料的渗透，提高经编多轴向线束片材的质量，防止其内部出现干纤维区或者是孔隙，在进行步骤(3)之前，在A方向的纱线表面铺覆改性热塑性树脂薄膜，在进行步骤(3)导入B方向的单丝带状材料时，导入B方向的单丝带状材料铺覆一层改性热塑性树脂薄膜，使改性热塑性树脂薄膜与各层单丝带状材料层叠设置，为了保证在B方向上铺覆改性热塑性树脂薄膜时，薄膜铺覆的角度不发生偏移，每次铺覆改性热塑性树脂薄膜时，要对树脂薄膜进行纠偏。
为了确保各个方向单丝带状材料角度不发生偏移，提高成品的质量以及合格率，步骤(3)中将B方向的单丝带状材料导引叠加至A方向的单丝带状材料上方时，需要对其进行纠偏，步骤(4)中，在铺覆改性热塑性树脂薄膜时也要对树脂薄膜进行纠偏。
为了保证在步骤4中单丝带状材料的供应，在步骤(3)之前将A方向和步骤(2)所述的B方向展纤后的单丝带状材料引入到各自对应的储纱装置中。
为了能够根据成品的要求，生产出不同结构的多轴向线束片材，所述的A方向为0°方向，步骤(2)中所述的B方向为+60°与-60°方向。
应用前述连续纤维多轴向增强热塑性预固结片材制备方法得到的经编增强热塑性预固结片材，其面密度为880g/m2，厚度为0.65mm，长度为150m，幅宽为1800mm；其包括热聚脂PPS树脂薄膜基体和玻璃纤维基材，聚脂PPS树脂薄膜和玻璃纤维基材融为一体，所述的增强纤维的基材为三轴向增强纤维基材。

Claims (9)

1.连续纤维多轴向增强热塑性预固结片材制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)、将A方向的纱线从纱架上引出，依次通过导丝辊、分丝筘、导丝辊、分丝筘后，通过牵拉辊控制纱线的张力，保证其引出时的稳定性和平行排列，导入烘箱中进行预热，预热温度范围200℃～350℃，将A方向的纱线展纤为宽而平直并均匀分布的单丝带状材料一定宽度，呈平直、均匀分布的单丝带状的线束片材；
(2)、将B方向的纱线从纱架上引出，依次通过导丝辊、分丝筘、导丝辊、分丝筘后，通过牵拉辊，控制纱线的张力，保证其引出时的稳定性和平行排列，导入烘箱中进行预热，预热温度范围200℃～350℃，将B方向的纱线展纤为宽而平直并均匀分布的单丝带状材料；
(3)、将步骤(2)中所述的B方向的单丝带状材料依次分别引至A方向的单丝带状材料表面上；
(4)、在步骤(3)形成的织物表面铺覆改性热塑性树脂薄膜，形成预成型多轴向线束；
(5)、将步骤(4)所形成的预成型多轴向线束由上下两层特氟龙输送带夹持导入烘箱加热，在导入过程中，保持A向和B方向上单丝带状材料以及改性热塑性树脂薄膜导入速度的一致性，加热温度控制在180℃～350℃，待改性热塑性树脂薄膜熔融后，将热塑性树脂涂覆到上单丝带状材料上，使熔融后的热塑性树脂均匀浸渍单丝带状材料，通过三组热压辊对其连续辊压，辊压温度为210℃～350℃，压力为1～2MPa，在此过程中，通过具有弹性的线束拉幅张力器控制单丝带状材料的张力，对其进行固定，并防止在辊压过程中单丝带状材料的断裂及位移导致织物结构遭到破坏；
(6)、将经过步骤(5)热压所形成的纤维片材导入冷压辊压装置中进行冷压，使其温度冷却至玻璃化温度以下，实现熔融树脂的冷却凝固，形成多轴向增强热塑性预固结片，并保持多轴向增强热塑性预固结片的表面平整和光滑，在冷压过程中，通过调节冷压辊压装置，控制片材的厚度；
上述方法中，按重量百分百计，所述的热塑性树脂为30～70％；所述的纤维织物增强材料为30～70％。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：在A方向的纱线表面铺覆改性热塑性树脂薄膜，然后对树脂薄膜进行纠偏。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(3)中将各个方向的单丝带状材料导引叠加至A方向的单丝带状材料上方时，需要对其进行纠偏，步骤4中，在铺覆改性热塑性树脂薄膜时也要对树脂薄膜进行纠偏。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(6)冷却后的经编多轴向线束片材经过风冷或水冷等方式冷却后，导入牵引收卷装置，切边并卷绕成型。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：在步骤(3)之前将A方向和步骤(2)所述的B方向展纤后的单丝带状材料引入到各自对应的储纱装置中。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述的A方向为0°方向，步骤(2)中所述的B方向包括但不仅限于45°、-45°、60°、-60°、20°、-20°、以及90°等方向。
7.根据权利要求1至6中任意一项所述的制备方法，其特征在于：所述的改性热塑性树脂薄膜选自聚烯烃类树脂、热塑性聚酯类树脂、聚酰胺类树脂、聚碳酸酯树脂以及其他通用树脂或高性能工程塑料，聚烯烃类树脂包括PP或PE，热塑性聚酯类树脂包括PET、PTT或PBT，聚酰胺类树脂包括尼龙6、尼龙66、尼龙12、尼龙1212或尼龙612，其他通用树脂包括PVC、PS或HIPS，高性能工程塑料包括聚醚醚酮(PEEK)、聚苯硫醚(PPS)、改性聚苯醚(MPPO)。
8.根据权利要求1至6中任意一项所述的制备方法，其特征在于：所述的纱线中的纤维包括无机纤维、有机纤维或金属纤维；无机纤维包括玻璃纤维或碳纤维，有机纤维包括芳香族聚酰胺纤维或超高分子量聚乙烯纤维，金属纤维包括不锈钢纤维。
9.一种应用前述连续纤维多轴向增强热塑性预固结片材制备方法得到的经编增强热塑性预固结片材，其包括热塑性树脂基体和增强纤维的基材，热塑性树脂基体和多轴向增强纤维的基材融为一体，所述的增强纤维的基材为多轴向或多轴向的增强纤维基材。
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