CN105599322A - 一种碳纤维预浸料的涂敷装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于碳纤维预浸料生产设备技术领域，具体涉及一种碳纤维预浸料的涂敷装置，沿碳纤维走向，包括前工段单元、涂敷单元和后工段单元，所述前工段单元将碳纤维导入进入涂敷单元，所述涂敷单元包括计量辊、涂敷辊和挤出机，挤出机设有涂布头，所述涂布头位于涂敷辊上方，所述计量辊和所述涂敷辊间留有可供碳纤维通过的间隙且间隙间距可调，涂敷辊上设有去除表面残留树脂的除胶器，所述后工段单元包括冷却装置和传感控制装置。本发明结构合理，成本较低，易于推广。

Description

一种碳纤维预浸料的涂敷装置

技术领域

本发明属于碳纤维预浸料生产设备技术领域，具体涉及一种碳纤维预浸料的涂敷装置。

背景技术

碳纤维是一种新型纤维状碳材料，它具有强度高、密度小、耐腐蚀、耐高温、导电等多种宝贵的力学、热学和电学性能，因此被广泛应用于航天航空、国防军工、电力、体育等众多领域，碳纤维预浸料是绝大多数碳纤维制品生产加工过程中的中间产品，预浸料再经裁切、铺贴、定模、固化等一系列工艺后制成碳纤维制品，即碳纤维丝经过梳理展平，表面敷以高分子树脂膜，在一定压力、温度条件下，树脂膜浸透至纤维丝间，将纤维丝粘连成整体，后经压平呈无维布状，再经冷却定型后称为碳纤维预浸料，此生产过程成为浸胶生产；在浸胶生产过程中制得高分子树脂膜的工艺被称为涂胶生产。

现有技术如图1所示，热塑性树脂经过挤出机挤出，和碳纤维束一起进入成型模中，在其中完成涂胶过程，后经定型、冷却、牵引、收卷等制得碳纤维预浸料。但是成型模中压入热塑性树脂工艺适用于树脂粘度相对较低或碳纤维厚度低的情况，当树脂粘度较高或浸渍的碳纤维较厚时，树脂压入碳纤维中会造成厚度不均匀、单位面积压入的树脂克重严重失衡的问题。采用这种工艺制备时，碳纤维容易拉毛，在成型模中压力大易被拉断，并且在密闭的成型模中压入树脂，不易观察树脂压入情况，浸胶过程无法得到及时控制，并且采用这种工艺还造成树脂的大量浪费。

发明内容

本发明提供一种碳纤维预浸料的涂敷装置，以解决上述问题。

为实现本发明目的，采用的技术方案为：

一种碳纤维预浸料的涂敷装置，沿碳纤维走向，该装置包括前工段单元、涂敷单元和后工段单元，所述前工段单元将碳纤维导入涂敷单元，所述涂敷单元包括计量辊、涂敷辊和挤出机，挤出机设有涂布头，所述涂布头位于涂敷辊上方，所述计量辊和所述涂敷辊间留有可供碳纤维通过的间隙，且该间隙间距可调，涂敷辊上设有去除其表面残留树脂的除胶器，所述后工段单元包括检测装置和传感控制装置。

优选的，所述计量辊相对所述涂敷辊可移动，所述计量辊通过传感控制装置与所述检测装置闭环连接，所述传感控制装置包括传感器和控制器，其中控制器控制所述计量辊移动。

优选的，所述检测装置为厚度检测仪。

优选的，所述后工段单元还包括成型装置、定型辊、冷却装置、牵引装置、切边装置、收卷装置，所述检测装置位于所述冷却装置和所述牵引装置之间。

优选的，所述涂敷辊与碳纤维走向同向转动。

本发明的有益效果是：

一、本发明将熔融树脂涂敷在涂敷辊上，涂敷辊和碳纤维接触且运行方向同向，将树脂转移到碳纤维表面，计量辊和涂敷辊之间间隙间距可调，因此，涂敷到碳纤维上的树脂的量也不同，从而控制涂敷克重，优化了传统的在上下模间涂敷的工艺，提交了涂敷树脂的效率，并且也提高了涂敷质量。

二、本发明减少了树脂的浪费，节约了成本，安全环保，减少了污染料的排放。

三、本发明结构合理，成本较低，易于推广。

附图说明

图1是传统碳纤维预浸料生产系统的结构示意图。

图2是本发明结构示意图。

图3是本发明另一结构示意图。

图4是本发明中传感控制装置、计量辊和检测装置闭环连接示意图。

图1中，11挤出机，12树脂，13碳纤维，14成型模，15加热器，16定型模，17冷却室，18牵引装置，19切边收卷装置。

图2、3、4中，21纱架，22导向辊，23计量辊，24涂敷辊，25挤出机，251涂布头，26除胶器，27成型装置，28定型辊，29冷却装置，210检测装置，211牵引装置，212切边装置，213收卷装置，231传感控制装置，2311传感器，2312控制器。

具体实施方式

下面通过具体的实施例子并结合附图对本发明做进一步的详细描述。

如图1所示，传统的碳纤维预浸料生产系统，树脂12进入挤出机11，挤出到带加热器15的成型模14中，成型模14分为上下半模，同时碳纤维13也进入到成型模14中，在其中完成涂胶过程，涂胶过程中树脂浪费多，且不易控制树脂的涂敷克重。然后依次经过定型模16、冷却室17、牵引装置18、切边收卷装置19，最后制得碳纤维预浸料。

如图2所示采用本发明的碳纤维预浸料生产系统，按碳纤维走向，依次包括纱架21、导向辊22、涂敷装置、成型装置27、冷却装置29、牵引装置211、切边装置212和收卷装置213。本发明所述涂敷装置包括计量辊23、涂敷辊24、挤出机25，挤出机25设有涂布头251，所述涂布头251位于涂敷辊24上方，所述计量辊23和所述涂敷辊24间留有可供碳纤维通过的间隙且间隙间距可调，涂敷辊24上设有去除表面残留树脂的除胶器26。

碳纤维从纱架21上引出经过导向辊22，通过计量辊23和涂敷辊24之间的间隙，间隙大小略大于碳纤维厚度。在涂敷辊24上方的挤出机25加热挤出树脂通过涂布头251涂到涂敷辊24表面，涂敷辊24和碳纤维走向同向转动，将树脂转移到碳纤维上。涂敷到碳纤维上后涂敷辊24表面还会有树脂残留，因此在涂敷后的涂敷辊24表面设有除胶器26刮去残留的树脂，如图2中所示。碳纤维出涂敷辊24以后在牵引装置211的牵引下再经过成型装置27、定型辊28、冷却装置29、切边装置212和收卷装置213即得碳纤维预浸料。

在涂敷装置后序工段设有的检测装置210为厚度检测仪，计量辊23可移动，并连接传感控制装置231，该传感控制装置231、检测装置210和计量辊23间闭环连接，如图4所示，传感控制装置231包括传感器2311和控制器2312，厚度检测仪给出检测信号到传感器2311，传感器2311给出信号给控制器2312控制计量辊23移动，改变和涂敷辊24之间的间隙间距，计量辊23产生移动后又给出信号给检测装置210直到计量辊23移动到合适位置，不同间隙间距大小可以使涂敷到碳纤维上的树脂量发生变化，从而控制涂敷树脂的量。

除胶器26设有至少一个，除胶器26根据具体需要可以设一个，如图2所示；在树脂粘度高时残留量大设置多个，如图3，从而使去除残留树脂更彻底。除胶器26可以是主要由一块一字型刮胶面板，也可以是L型刮胶面板组成，或者其它能有效适用于涂敷辊24表面的刮胶操作的形状，除胶器26还包括收集刮除下的树脂的收纳箱。

涂敷辊24与碳纤维走向同向转动，而不是逆向转动，主要是和计量辊23相互配合，促使涂抹均匀。

涂敷装置前序工段中设有至少一个导向辊22。导向辊22设有一个，如图2所示，也可为多个，如图3所示，根据工艺需要设置导向辊22的数量，从而提供不同的张力，进而促进其涂敷树脂。

成型装置27和冷却装置29间设有定型辊28，采用辊这种结构，为了保证树脂在碳纤维表面产生好的定型效果。

检测装置210设于冷却装置29和牵引装置211之间，保证检测数据的准确性，提高了设备工作的稳定性。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种碳纤维预浸料的涂敷装置，其特征在于：沿碳纤维走向，包括前工段单元、涂敷单元和后工段单元，所述前工段单元将碳纤维导入涂敷单元，所述涂敷单元包括计量辊、涂敷辊和挤出机，挤出机设有涂布头，所述涂布头位于涂敷辊上方，所述计量辊和所述涂敷辊间留有可供碳纤维通过的间隙，且该间隙间距可调，涂敷辊上设有去除其表面残留树脂的除胶器，所述后工段单元包括检测装置和传感控制装置。

2.根据权利要求1所述碳纤维预浸料的涂敷装置，其特征在于：所述计量辊相对所述涂敷辊可移动，所述计量辊通过传感控制装置与所述检测装置闭环连接，所述传感控制装置包括传感器和控制器，其中控制器控制所述计量辊移动。

3.根据权利要求1所述碳纤维预浸料的涂敷装置，其特征在于：所述检测装置为厚度检测仪。

4.根据权利要求1所述碳纤维预浸料的涂敷装置，其特征在于：所述后工段单元还包括成型装置、定型辊、冷却装置、牵引装置、切边装置、收卷装置，所述检测装置位于所述冷却装置和所述牵引装置之间。

5.根据权利要求1所述碳纤维预浸料的涂敷装置，其特征在于：所述涂敷辊与碳纤维走向同向转动。