CN102582135A - 一种碳纤维箭杆杆体的制作工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种碳纤维箭杆杆体的制作工艺，其特征在于：预先制定浸渍树脂的平纹玻璃纤维织造织物和单向碳纤维无纬织物；根据碳纤维箭杆挠度要求的不同，计算需要使用的平纹玻璃纤维织物和单向碳纤维无纬织物，再将其逐层以芯棒模具的中心纵轴线方向为织物坯的长边贴合方向卷取；卷取后在芯棒模具进行整体BOPP带缠绕，用于固定织物；将上述缠好带的模具进行分段固化处理；最后脱模、切割、打磨成成品。本工艺制作的箭杆，可以保证99%以上的箭杆直线度在±0.004"（±0.1mm）以内；挠度的一致性；生产操作的简便性，提高了生产效率。

Description

一种碳纤维箭杆杆体的制作工艺

技术领域

本发明涉及一种箭杆杆体的制作工艺，具体是一种采用卷绕或层压技术制得碳纤维箭杆杆体的制作工艺。

背景技术

箭杆，一直作为狩猎和射击运动中不可缺少的工具，主要由杆体、箭头、叶片组合安装构成。箭杆的种类很多，主要分织物在473类和578类。

最早的箭杆为实心木质材料，后来随着市场的演变，出现了中空的金属杆，再后来中空结构成为杆体的常态，且随着材料学的不断发展，使用玻纤或碳材料代替金属制造杆体也变得非常标准化。

    然而，由于碳纤维或玻纤类材料的本身特性，由该类材质制造的箭杆杆体的直线度和挠度很难控制。

直线度的定义：直线度是指实际直线对理想直线的变化量,反映了被测直线的不直程度；

直线度误差可分为给定平面内的直线的误差、给定方向的直线度误差和任意方向内的直线度误差。

直线度不好的缺点：会影响飞行轨迹，这样的缺陷是很致命的，使用者在狩猎或射击时，箭在空中运动时会受到风阻等因素的影响，有经验的运动员是会寻求具有最佳飞行轨迹的箭杆，以达到最准确的射击目标。一般箭杆的直线度要求在±0.004"（±0.1mm）以内，数值越小，说明箭杆直线度越好，一般可达到±0.002"。

挠度的定义：挠度（德语Durchbiegung，法语la flèche）——弯曲变形时横截面形心沿与轴线垂直方向的线位移称为挠度，用y表示。简言之就是指梁、桁架等受弯构件在荷载作用下的最大变形，通常指竖向方向y轴的，就是构件的竖向变形。一般箭杆的挠度分300、400、500及以上级别，数值越小，说明挠度越好，强度越高。

挠度不好的缺陷在于：由于箭杆在射击时是放置在弓中间，在释放时以及箭进入目标前，箭杆处于很大的应力状态。如果箭杆的挠度不够，将会直接导致箭杆破裂、断开。

目前，为了解决上述问题，已有专利号2007101497134的专利公开了一种包括双部分加强套的复合箭杆及其制造方法和用该箭杆制造的前载箭。在该专利中，主要为对中空的杆芯套套，进行加固，形成挠度较好的杆件。其构造与本发明完全不同。

发明内容

本发明的主要任务在于提供一种碳纤维箭杆的制作工艺，具体是一种平直度、挠度较好的碳纤维箭杆的制作工艺。

   为了解决以上技术问题，本发明的一种碳纤维箭杆的制作工艺，其特征在于：

预先制定浸渍树脂的平纹织造织物和单向无纬织物；

将浸渍树脂的平纹织造织物以经纬纱为坐标，呈40-60°裁剪成预先计算出的箭杆旋转圈数的矩形片状大小，将单向无纬织物按经线方向裁剪成矩形片状大小；

将浸渍树脂的平纹织造织物和单向无纬织物逐层以芯棒模具的中心纵轴线方向为织物坯的长边贴合方向卷取；

将卷取后织物后的芯棒模具进行整体BOPP带缠绕，用于固定织物；

将上述缠好带的模具进行分段固化处理：从室温按1.5—2℃/min的速度匀速升温到80℃，达80℃后保温30min；第二段：从80℃在40min内匀速升温到140℃,达140℃后保温60min，完成固化；

最后脱模、切割、打磨成成品。

进一步地，所述浸制树脂的单向无纬织物为碳纤维织物；树脂的用量为玻纤重量的45—55%。

进一步地，所述浸制树脂的平纹织造织物为玻纤纱，树脂的用量为玻纤重量的45—60%。

进一步地所述BOPP带缠带速度控制在1800—2000r/min、带距控制在1—2mm、张力控制在1.5—2.5kg。

进一步地，单向碳纤维无纬织物和平纹玻璃纤维织造织物浸渍的树脂为环氧树脂。

   本发明的优点在于：

    1、直线度的一致性,此生产工艺制作的箭杆，可以保证99%以上的箭杆直线度在±0.004"（±0.1mm）以内，最好的直线度在±0.002"（±0.05mm）以内；2、挠度的一致性，此生产工艺制作的箭杆，每个级别的挠度误差可以控制在5%以内；3、克重的一致性，保证每支克重误差范围在±0.2克；4、生产操作的简便性，根据不同挠度计算所用的平纹玻璃纤维织造织物和单向碳纤维无纬织物，可以一次性卷制到模具上，也可以根据需要分两次卷制，减少了生产工序，优化了生产流程，提高了生产效率。

附图说明

图1为本发明箭杆的结构示意图；

图2为本发明箭杆纤维层卷制示意图；

图3为本发明BOPP带缠绕示意图。

具体实施方式

实施例1

制作规格为：ID6.2*OD7.5*L762、挠度为300Spine、直线度≤0.004"；

本实施例的箭杆结构如图1所示：杆体为底层1和覆层2两层树脂环氧树脂浸渍的织物叠层卷绕，制作成具有恒定的内外径的中空管状构成。本实施例中，成品的内径为6.2mm，外径为7.5mm。

所述底层1的织物为整块以经纬纱为坐标，呈40-60°裁剪成矩形、片状的预浸树脂平纹织物，树脂重量为玻纤重量的55%；该底层1为矩形、片状的预浸树脂平纹织物以长边为杆体长度方向卷绕形成中空管状叠层，卷取后，短边完全重叠。

所述覆层2为矩形片状状无纬预浸树脂碳纤维织物，树脂重量为玻纤重量的50%；所述覆层2以底层1为依托，在底层1上，以覆层2长边平行于底层1的中心纵轴线来定位，按底层1卷取的方式和要求进行卷取形成覆层2。

具体制作方式如下：

   （1）、预制单向无纬织物和平纹织造织物：

单向无纬织物的经纱为碳纤维；将单向无纬织物进行树脂浸制，树脂的用量为玻纤重量的45—55%。

浸制过程：单向无纬预浸织物的生产采用两步法上树脂，第一步是浸胶，即在离型纸上上胶，第二步是涂胶，即将离型纸覆盖在碳纤维纱上，通过加热烘胶、挤压，将离型纸上的胶转到碳纤维上，胶含量控制在±1%，且保证其树脂在布面上均匀分布。

平纹织造织物为玻璃纤维，平纹织造织物用剑杆织机织造；将平纹织造织物进行树脂浸制：树脂的用量为玻纤重量的45—60%，

浸制过程：预浸织物采用一步法上树脂，一步法就是直接将碳纤维通过装有环氧树脂胶液的胶箱进行浸胶，然后烘干、收卷、装箱，胶含量控制在±2%，且保证其树脂在布面上均匀分布。

（2）、织物的裁剪：

控制裁剪车间温度为21-23 ℃。

对单向无纬织物的裁剪：将单向无纬织物放置织物架上，碳纤维预浸织物按碳纤维方向裁剪给定的工艺尺寸；

对平纹织造织物的裁剪：将平纹织造织物放置织物架上，裁剪角度为以经线和纬线为坐标，呈60°的角度裁剪；

裁剪后的织物坯保存温度为5℃；

（3）、芯棒结构及选取：

芯棒3为一个细长的圆柱体、表面光滑的钢制棒体，棒体的直线度为±0.02mm，直径为6.22mm，表面粗糙度≤0.025。

（4）、贴织物、卷织物工艺：

在23-25℃的温度下，在50℃温度的芯棒3上均匀涂抹一层固体脱模蜡，待模具冷却至室温后，再均匀刷一层环氧烫芯树脂；将刷好环氧烫芯树脂的芯棒3平放到操作台上，并将裁好的一整块平纹织物的一长边平直贴上芯棒3，平纹织物的端部边缘距离芯棒3端部保持1—2cm的距离，用电烙铁快速将贴合的织物边环芯棒3进一步烫平贴合；将烫好织物的芯棒3放到卷布机卷板中央位置，与压板平行，将织物平铺好，芯棒3压在织物上，在卷布机下降压力2—2.5kg 、温度23℃—25℃、卷管长度80—100mm、延时前进时间1.5—1.8s的状态下将整个织物匹全部平直地卷到芯棒3上；

将卷好平纹织物的芯棒3放置到操作台上，将裁剪好的整块无纬织物贴到卷有平纹织物的芯棒3上，具体步骤与平纹织物步骤相同，贴合的无纬织物长边与芯棒3平行，短边与芯棒3垂直；卷制示意如图2所示。

（5）、缠BOPP带

将卷好的芯棒3立即放到缠带机上进行缠BOPP带4，缠带转速控制在2000r/min、带距控制在1.5mm、张力控制在2kg。

BOPP带4起点距离芯棒3上卷绕织物端部8—10cm处，开始缠带，至芯棒3末端，缠带结束；剪断BOPP带4，用胶带将BOPP带4端头封好；缠BOPP带4步骤示意如图3所示。

（6）、固化

将缠好带的芯棒3挂到固化炉内，关好炉门；进行分段固化：第一段：从室温30min按1.5℃/min的速度匀速升温到80℃，达80℃后保温30min；第二段：从80℃在40min内匀速升温到140℃,达140℃后保温60min，完成固化；

（7）、脱模、切割、打磨

待温度降低到60℃后常规脱模；确保箭杆完全冷却后常规切割打磨。

由上述工艺制得的箭杆，经检测，直线度用直线度测量仪测量，实测数据为：0.08mm，挠度用挠度仪测量，实测数据为：284Spine。

Claims (5)

1.一种碳纤维箭杆杆体的制作工艺，其特征在于：预先制定浸渍树脂的平纹玻璃纤维织造织物和单向碳纤维无纬织物；根据碳纤维箭杆挠度要求的不同，计算需要使用的平纹玻璃纤维织物和单向碳纤维无纬织物，将浸渍树脂的平纹玻璃纤维织物以经纬纱为坐标，呈40-60°裁剪成所需的矩形片状 ，将单向碳纤维无纬织物按经线方向裁剪成所需的矩形片状；将预浸渍树脂的平纹玻璃纤维织物和单向碳纤维无纬织物逐层以芯棒模具的中心纵轴线方向为织物坯的长边贴合方向卷取；将卷取织物后的芯棒模具进行整体BOPP带缠绕，用于固定织物；将上述缠好带的模具进行分段固化处理：从室温按1.5—2℃/min的速度匀速升温到80℃，达80℃后保温30min；第二段：从80℃在40min内匀速升温到140℃,达140℃后保温60min，完成固化；最后脱模、切割、打磨成成品。

2.根据权利要求1所述的一种碳纤维箭杆杆体的制作工艺，其特征在于：所述浸制树脂的单向无纬织物为碳纤维织物；树脂的用量为碳纤维重量的45—55%。

3.根据权利要求1所述的一种碳纤维箭杆杆体的制作工艺，其特征在于：所述浸制树脂的平纹织造织物为玻璃纤维织物，树脂的用量为玻璃纤维重量的45—60%。

4.根据权利要求1所述的一种碳纤维箭杆杆体的制作工艺，其特征在于：所述BOPP带缠带速度控制在1800—2000r/min、带距控制在1—1.5mm、张力控制在1.5—2.8kg。

5.根据权利要求1所述的一种碳纤维箭杆的制作工艺，其特征在于：单向碳纤维无纬织物和平纹玻璃纤维织物浸渍的树脂为环氧树脂。

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