CN106079480A - 一种碳纤维产品的制备方法及其系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种碳纤维产品的制备方法和系统，该方法包括对预浸料的加热、装模、去除模腔内的空气、对模具进行快速加热和冷却，将产品取出；该系统包括合模部件、加料模块、液压模块、真空罩、快速热循环模块、抽真空模块、控制模块。该制备方法能够提升产品的表面质量、提高韧性，并且还可以加工复杂曲面变化的产品，同时还可以降低成本、提高工作效率。
Description
技术领域
本发明属于热塑性材料的加工生产领域，尤其涉及碳纤维产品的加工生产领域。
背景技术
现有的针对碳纤维的加工方法只能成型板材类，对于复杂形变类的产品的加工效果并不理想，现有的加工方法加工出的产品表面粗糙，需要技术修整，并且现有的加工工艺中一般使用的是热压罐成型工艺，热压罐价格昂贵，且耗能大，并且加工周期长。
发明内容
为了解决上述问题，本发明公开了一种碳纤维产品的制备系统和方法，所采用的技术方案为：
一种碳纤维热塑性预浸料产品的制备方法，包括以下步骤：
对连续纤维长丝、碳纤维二维织物和三维织物增强的热塑性预浸料进行加热，连续碳纤维长丝、碳纤维二维织物和三维织物增强的热塑性预浸料的增强体为续碳纤维长丝、碳纤维二维织物和三维织物，基体为热塑性树脂粉末为聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、聚碳酸酯(PC)、聚酰胺(PA)、聚苯硫醚(PPS)、聚醚醚酮(PEEK)、聚苯醚、ABS、聚醚酮以及聚砜中的一种或多种，加热温度要高于塑料熔融温度10-30℃；
将预热后的连续纤维长丝、碳纤维二维织物和三维织物增强的热塑性预浸料的料坯置于模具中；
模具合模，合模后去除模腔内的空气，然后对模具加压，压力控制在10-20MPa，保持模具的紧密闭合状态以及模腔的真空状态；
然后对模具进行快速加热2—3min，加热的温度要高于塑料熔融温度10-80℃，然后模具进入快速冷却阶段，冷却1.5—2min，冷却温度要低于塑料熔融温度60℃以上；
模具启模，并将模具内产品取出。
进一步的，优选快速冷却阶段的冷却温度为40-80℃。
一种碳纤维热塑性预浸料产品的制备系统，该制备系统包括机身，机身上还装有合模部件，加料模块，合模部件带有模具、合模装置、调模装置，加料模块还带有物料自动投放装置、物料预熔加热装置，该制备系统的机身上还带有：
一液压模块，用于为模具加压，保持模具的紧密闭合状态；
一真空罩，用于罩住模具，保持模具模腔内以及罩内的真空状态；
一快速热循环模块，用于快速加热和快速冷却模具；
一抽真空模块，用于除去模具模腔内以及真空罩内的空气；
一控制模块，用于控制合模部件的闭模、合模、启模；加料模块给物料加热、加热温度以及自动加料的动作；液压模块提供压力以及所提供的压力大小；快速热循环模块对模具进行的加热和冷却以及加热和冷却时的温度、时间；抽真空模块的工作；此外控制模块还对产品制造系统进行故障检测，若发现故障则会给出提示以及安全保障。
进一步的，限定所述的合模部件还带有将产品顶出的装置，并且该装置在控制模块控制下工作。
本发明通过使用在模腔真空条件下进行快速热循环的成型技术，解决产品表面出现的熔接痕、流痕、银纹、浮纤等缺陷，提升产品表面质量，消除打磨、喷涂等二次加工工序有效缩短产品的生产流程，降低生产成本和能耗，减少环境污染；使用液压系统给压的方式比热压罐成型的方式大大降低了生产成本和生产时间，不仅提高了生产效率，降低了能耗；还使碳纤维热塑性产品的韧性较碳纤维热固性产品的韧性有较大提升。
附图说明
图1为制备方法示意图
图2为制备系统示意图
具体实施方式
本发明公开了一种碳纤维产品的制备方法，如图1所示包括以下步骤：首先对连续纤维长丝、碳纤维二维织物和三维织物增强的热塑性预浸料进行加热，连续碳纤维长丝、碳纤维二维织物和三维织物增强的热塑性预浸料的增强体为续碳纤维长丝、碳纤维二维织物和三维织物，基体为热塑性树脂粉末为聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、聚碳酸酯(PC)、聚酰胺(PA)、聚苯硫醚(PPS)、聚醚醚酮(PEEK)、聚苯醚、ABS、聚醚酮以及聚砜中的一种或多种，加热温度要高于塑料熔融温度10-30℃；
然后将预热后的连续纤维长丝、碳纤维二维织物和三维织物增强的热塑性预浸料的料坯置于模具中；
然后模具合模，合模后去除模腔内的空气，进一步的对模具加压，压力控制在10-20MPa，保持模具的紧密闭合状态以及模腔的真空状态；
然后对模具进行快速加热2—3min，加热的温度要高于塑料熔融温度10-80℃，然后模具进入快速冷却阶段，冷却1.5—2min，冷却温度要低于塑料熔融温度60℃以上，优选快速冷却阶段的冷却温度为40-80℃。
然后模具启模，将模具内成型的产品取出。
如图2所示的一种碳纤维热塑性预浸料产品的制备系统，该制备系统包括机身，机身上还装有合模部件，加料模块，合模部件带有模具、合模装置、调模装置，合模部件还带有将产品顶出的装置，并且该装置在控制模块控制下工作。加料模块还带有物料自动投放装置、物料预熔加热装置，该制备系统的机身上还带有：
一液压模块，用于为模具加压，保持模具的紧密闭合状态；
一真空罩，用于罩住模具，保持模具模腔内以及罩内的真空状态；
一快速热循环模块，用于快速加热和快速冷却模具；
一抽真空模块，用于除去模具模腔内以及真空罩内的空气；
一控制模块，用于控制合模部件的闭模、合模、启模；加料模块给物料加热、加热温度以及自动加料的动作；液压模块提供压力以及所提供的压力大小；快速热循环模块对模具进行的加热和冷却以及加热和冷却时的温度、时间；抽真空模块的工作；此外控制模块还对产品制造系统进行故障检测，若发现故障则会给出提示以及安全保障。
此外合模部件还可以带有将产品顶出的装置，并且该装置在控制模块控制下工作。
具体工作过程中，在控制系统的控制下首先由加料模块中的物料预熔加热装置给物料加热，设定此时的加热温度高于塑料熔融温度10-30℃，材料加热完成后由物料自动投放装置将材料入模，材料入模之后在合模装置作用下模具闭合，需要时可以通过调模装置调整模具闭合状态，但此时的闭合状态并不紧密，进一步的用真空罩将模具罩住，然后在抽真空模块的作用下抽出真空罩内以及模具模腔内的空气，此时真空罩内的气压要小于负700毫米汞柱，然后通过液压模块，为模具加压，保持模具的紧密闭合状态以及模腔内的气压值，然后通过快速热循环模块对模具以高于塑料熔融温度10-80℃的温度进行快速加热2—3min，加热完成之后再通过快速热循环模块以低于塑料熔融温度60℃以的温度对模具进行快速冷却，冷却1.5—2min，此时的冷却温度优选为40-80℃。冷却结束后打开模具，在产品顶出装置的作用下，将产品顶出，或者直接取出产品。
Claims (4)
1.一种碳纤维热塑性预浸料产品的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
对连续纤维长丝、碳纤维二维织物和三维织物增强的热塑性预浸料进行加热，连续碳纤维长丝、碳纤维二维织物和三维织物增强的热塑性预浸料的增强体为续碳纤维长丝、碳纤维二维织物和三维织物，基体为热塑性树脂粉末为聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、聚碳酸酯(PC)、聚酰胺(PA)、聚苯硫醚(PPS)、聚醚醚酮(PEEK)、聚苯醚、ABS、聚醚酮以及聚砜中的一种或多种，加热温度要高于塑料熔融温度10-30℃；
将预热后的连续纤维长丝、碳纤维二维织物和三维织物增强的热塑性预浸料的料坯置于模具中；
模具合模，合模后去除模腔内的空气，然后对模具加压，压力控制在10-20MPa，保持模具的紧密闭合状态以及模腔的真空状态；
然后对模具进行快速加热2—3min，加热的温度要高于塑料熔融温度10-80℃，然后模具进入快速冷却阶段，冷却1.5—2min，冷却温度要低于塑料熔融温度60℃以上；
模具启模，并将模具内产品取出。
2.如权利要求1所述的一种碳纤维产品的制备方法，其特征在于，快速冷却阶段的冷却温度为40-80℃。
3.一种碳纤维热塑性预浸料产品的制备系统，该制备系统包括机身，机身上还装有合模部件，加料模块，合模部件带有模具、合模装置、调模装置，加料模块还带有物料自动投放装置、物料预熔加热装置，其特征在于，该制备系统的机身上还带有：
一液压模块，用于为模具加压，保持模具的紧密闭合状态；
一真空罩，用于罩住模具，保持模具模腔内以及罩内的真空状态；
一快速热循环模块，用于快速加热和快速冷却模具；
一抽真空模块，用于除去模具模腔内以及真空罩内的空气；
一控制模块，用于控制合模部件的闭模、合模、启模；加料模块给物料加热、加热温度以及自动加料的动作；液压模块提供压力以及所提供的压力大小；快速热循环模块对模具进行的加热和冷却以及加热和冷却时的温度、时间；抽真空模块的工作；此外控制模块还对产品制造系统进行故障检测，若发现故障则会给出提示以及安全保障。
4.如权利要求1所述的一种碳纤维产品的制备系统，其特征在于所述的合模部件还带有将产品顶出的装置，并且该装置在控制模块控制下工作。
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| CN108445645A (zh) * | 2018-02-22 | 2018-08-24 | 江苏淘镜有限公司 | 一种新型超韧注塑镜架 |
| CN110815869A (zh) * | 2019-12-02 | 2020-02-21 | 常州曼淇威轨道交通设备有限公司 | 一种碳纤维预浸料产品的成型系统及成型方法 |
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| CN105538577A (zh) * | 2015-12-21 | 2016-05-04 | 华中科技大学 | 一种碳纤维增强聚醚醚酮复合材料热压成型装置及其工艺方法 |
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