CN107984645B - 一种短斜带预浸料快速连接成连续斜带预浸料的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种短斜带预浸料快速连接成连续斜带预浸料的制备方法，通过自动斜切设备按照设定的布带宽度和角度，将整卷幅宽为800mm～1000mm的织物预浸料沿幅宽方向切割成短的带状预浸料，并自动传送至搭接装置上将两斜带预浸料首尾重叠，且短斜带预浸料的两侧边均保持对齐状态，再通过加压、加热和缝纫的方式将首尾重叠部分连接成一体，最后通过自动传带系统将连续斜带预浸料自动传送到自动收卷装置，收集每卷长度数百米的连续斜带预浸料。可实现斜带预浸料的连续缠绕。采用该方法制备的连续斜带预浸料，可以实现斜带预浸料缠绕复合材料制品的机械自动化的生产模式，达到生产效率提高1倍以上的目标。

Description

一种短斜带预浸料快速连接成连续斜带预浸料的制备方法

技术领域

本发明涉及织物预浸料复合材料布带缠绕成型技术、机械自动化领域，具体涉及一种短斜带预浸料快速连接成连续斜带预浸料的制备方法。

背景技术

斜带预浸料主要应用于复合材料布带缠绕工艺，将幅宽800mm～1000mm的纤维织物预浸料沿着幅宽方向按照一定角度和一定宽度的短斜带预浸料，其长度一般为800mm～2000mm。采用布带缠绕工艺生产一件复合材料零件，一般需要几百甚至上千米的斜带预浸料，因此为了实现斜带预浸料的连续缠绕工艺，缠绕前需要将长度为800mm～2000mm短斜带预浸料连接成具有足够抗拉强度的连续斜带预浸料。

有文献报道采用手工缝接的方式实现预浸料的续带，但是手工缝接的续带方式存在重叠部分长短不一、预浸料两侧边不齐整，而且生产效率低下。此外有专利报道单一采用加热加压使预浸胶带中的树脂基体融为黏性流体，使纤维增强体紧密贴合来实现预浸料的续带，由纤维增强体之间的静摩擦力承受拉力，这种续带方式为间歇式热粘合，存在续带效率低下，且重叠部分抗拉强度极其有限，缠绕过程中重叠位置极其容易出现脱开，降低布带缠绕制品的生产效率。

本发明可以实现将长度为800mm～2000mm短斜带预浸料快速连接成长度达数百甚至上千米，且具有足够抗拉强度的连续斜带预浸料。制备出的连续斜带预浸料的重叠部分长度可调，斜带预浸料两侧边齐整，重叠部分能充分抵抗缠绕过程中施加的缠绕张力。采用该方法制备的连续斜带预浸料，可以实现斜带预浸料缠绕复合材料制品的机械自动化的生产模式，生产效率。

发明内容

为克服手工缝接的续带方式存在重叠部分长短不一、预浸料两侧边不齐整，而且生产效率低下的问题；克服加热加压续带方式存在缠绕过程中重叠位置极其容易出现脱开的问题，本发明提供了一种短斜带预浸料快速连接成连续斜带预浸料的制备方法，通过自动斜切裁带，自动对齐热充压和自动缝合续带，以及自动整齐收卷成盘的方式，实现了短斜带预浸料的快速自动化搭接缝合。

本发明通过以下技术方案实现：

一种短斜带预浸料快速连接成连续斜带预浸料的制备方法，从短斜带预浸料的裁剪、重叠对齐、快速冲压、缝合到最后收卷成盘所有步骤之间均是连贯不停歇的机械自动化快速生产的，可将原材幅宽800mm～1000mm的织物预浸料能快速制成一定的宽度和角度的连续斜带预浸料，具体包括以下步骤：

步骤1：将整卷织物预浸料采用自动裁剪装置沿幅宽方向裁剪出一定宽度和角度的长度在800mm～2000mm之间的短斜带预浸料；

步骤2：将所得的短斜带预浸料通过传送装置输送至自动搭接装置上，将需要搭接的两根斜带预浸料的端头部分重叠，且两短斜带预浸料的两侧边均保持对齐状态；

步骤3：将重叠部分置于带有自动加热、加压功能的防粘夹持装置中，60℃～120℃，50～300N，快速冲压压贴合，使得使两根短斜带预浸料重叠部分具有一定的结合力，能抵抗一定的拉伸强度；

步骤4：贴合完成后的短斜带预浸料通过自动输送装置进入自动缝合装置，通过自动缝合装置同步沿着两根短斜带预浸料的重叠部分边沿快速缝合两道平行的纤维本体线，使得两根短斜带预浸料的重叠部分能充分承受收卷张力以及缠绕时的拉伸强度；

步骤5：重复步骤2～4，实现短斜带预浸料的连续搭接和缝合，得连续斜带预浸料；

步骤6：将所得的连续斜带预浸料通过自动输送到收卷装置上，以一定的张力将其收卷成整齐的连续斜带预浸料带盘，为后续斜带预浸料机械自动化连续缠绕做准备。

优选地，所述斜带预浸料的裁剪角度为30～90°。所述斜带预浸料的重叠部分长度为10～100mm。所述斜带预浸料的裁剪宽度为20～100mm。所述织物预浸料的树脂体系包含热固性树脂和热塑性树脂。所述织物预浸料的纤维增强体系包含碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维、玄武岩纤维中任意一种或两种、或两种以上组合编织制成的织物。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

可实现斜带预浸料的连续缠绕。采用该方法制备的连续斜带预浸料，可以实现斜带预浸料缠绕复合材料制品的机械自动化的生产模式。本发明中从生产效果方面来看，复合材料斜带缠绕制品可以实现机械自动化生产，达到生产效率提高1倍以上的目标。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为未裁剪的纤维织物预浸料示意图；

图2为裁剪成斜带预浸料但还未搭接的斜带预浸料示意图；

图3为斜带预浸料重叠且侧面对齐的剖视图

图4为斜带预浸料重叠部分热冲压后的剖视图；

图5为斜带预浸料自动缝合后的剖视图；

图6为斜带预浸料制备成连续斜带预浸料收集成盘的示意图。

图中：1为纤维织物预浸料；2为纤维织物增强体；3为树脂基体，4为树脂基复合材料斜带预浸胶料4；5为树脂基复合材料斜带预浸胶料5；6为纤维织物增强体的本体纤维线6。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

实施例1

步骤1：将幅宽为800mm的织物预浸料(如图1所示)采用自动裁剪装置沿幅宽方向裁剪出宽度20mm、角度30°，长度为1600mm的斜带预浸料，如图2所示；

步骤2：通过传送装置将宽度20mm、角度30°，长度为1600mm的斜带预浸料自动输送至搭接装置上，将要搭接的两根斜带预浸料的端头重叠10mm，且短斜带预浸料的两侧边自动保持对齐状态，如图3所示；

步骤3：两根短斜带预浸料的重叠10mm部分被温度为60℃、压力为50N的防粘夹持装置快速冲压，将短斜带预浸料的重叠10mm部分压贴合，如图4所示。

步骤4：两根短斜带预浸料的重叠10mm部分冲压贴合后在自动输送过程中，采用自动缝合装置，同步沿着距两根短斜带预浸料的重叠部分边沿2mm处，快速缝合两道平行的纤维本体线，如图5所示；

步骤6：每根短斜带预浸料的另一端重复步骤2～4，并实现了短斜带预浸料的连续搭接和缝合；

步骤7：经过步骤1～6制备出的连续斜带预浸料，通过自动输送到收卷装置上，以10N的张力将其收卷成边沿整齐的连续斜带预浸料带盘，收集每卷长度为350m的连续斜带预浸料，为后续斜带预浸料连续缠绕做准备，如图6所示。

实施例2

本实例是利用自动斜切设备按照设定的布带宽度和角度，将整卷幅宽为1000mm的织物预浸料沿幅宽方向切割成宽度100mm、角度90°，长度为1000mm的斜带预浸料，并自动传送至搭接装置上按照100mm的搭接长度将两段短的斜带预浸料首尾重叠，且短斜带预浸料的两侧边均保持对齐状态，再自动传递至连接装置上，通过加压、加热和缝纫的方式将两段短的斜带预浸料首尾重叠部分连接成一体，从而获得具有足够抗拉强度的连续斜带预浸料。最后通过自动传带系统将连续斜带预浸料自动传送到自动收卷装置，。

步骤1：将幅宽为1000mm的织物预浸料(如图1所示)采用自动裁剪装置沿幅宽方向裁剪出宽度100mm、角度90°，长度为1000mm的斜带预浸料，如图2所示；

步骤2：通过传送装置将宽度100mm、角度90°，长度为1000mm的斜带预浸料自动输送至搭接装置上，将要搭接的两根斜带预浸料的端头重叠100mm，且短斜带预浸料的两侧边自动保持对齐状态，如图3所示；

步骤3：两根短斜带预浸料的重叠100mm部分被温度为120℃、压力为300N的防粘夹持装置快速冲压，将短斜带预浸料的重叠100mm部分压贴合，如图4所示。

步骤4：两根短斜带预浸料的重叠100mm部分冲压贴合后在自动输送过程中，采用自动缝合装置，同步沿着距两根短斜带预浸料的重叠部分边沿10mm处，快速缝合两道平行的纤维本体线，如图5所示；

步骤6：每根短斜带预浸料的另一端重复步骤2～4，并实现了短斜带预浸料的连续搭接和缝合；

步骤7：经过步骤1～6制备出的连续斜带预浸料，通过自动输送到收卷装置上，以20N的张力将其收卷成边沿整齐的连续斜带预浸料带盘，收集每卷长度为500m的连续斜带预浸料，为后续斜带预浸料连续缠绕做准备，如图6所示。

实施例3

步骤1：将幅宽为900mm的织物预浸料(如图1所示)采用自动裁剪装置沿幅宽方向裁剪出宽度55mm、角度60°，长度为1039mm的斜带预浸料，如图2所示；

步骤2：通过传送装置将55mm、角度60°，长度为1039mm的斜带预浸料自动输送至搭接装置上，将要搭接的两根斜带预浸料的端头重叠55mm，且短斜带预浸料的两侧边自动保持对齐状态，如图3所示；

步骤3：两根短斜带预浸料的重叠55mm部分被温度为90℃、压力为175N的防粘夹持装置快速冲压，将短斜带预浸料的重叠55mm部分压贴合，如图4所示。

步骤4：两根短斜带预浸料的重叠55mm部分冲压贴合后在自动输送过程中，采用自动缝合装置，同步沿着距两根短斜带预浸料的重叠部分边沿5mm处，快速缝合两道平行的纤维本体线，如图5所示；

步骤6：每根短斜带预浸料的另一端重复步骤2～4，并实现了短斜带预浸料的连续搭接和缝合；

步骤7：经过步骤1～6制备出的连续斜带预浸料，通过自动输送到收卷装置上，以15N的张力将其收卷成边沿整齐的连续斜带预浸料带盘，收集每卷长度为400m的连续斜带预浸料，为后续斜带预浸料连续缠绕做准备，如图6所示。

经试验证明，根据如上所述方法制备的连续斜带预浸料，可以满足以下指标要求：

1)幅宽为800mm～1000mm的织物预浸料制成连续斜带预浸料，生产效率不低于400m/h；

2)制成连续斜带预浸料后，重叠部分的预浸料两侧边对齐公差在±0.5mm；

3)幅宽为800mm的高强玻璃纤维织物预浸料制成宽度为20mm、角度为45°、重叠10mm的连续斜带预浸料，能承受最大拉伸力为600N，且破坏位置为非重叠部分。

4)采用上述方法制备的连续斜带预浸料，用于机械自动化连续缠绕后，产生效率提高了1.5倍。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (6)

1.一种短斜带预浸料快速连接成连续斜带预浸料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：将整卷织物预浸料采用自动裁剪装置沿幅宽方向裁剪出一定宽度和角度的长度在800mm～2000mm之间的短斜带预浸料；

步骤2：将所得的短斜带预浸料通过传送装置输送至自动搭接装置上，将需要搭接的两根短斜带预浸料的端头部分重叠，且两短斜带预浸料的两侧边均保持对齐状态；

步骤3：将重叠部分置于带有自动加热、加压功能的防粘夹持装置中，60℃～120℃，50～300N，快速冲压压贴合；

步骤4：贴合完成后的短斜带预浸料通过自动输送装置进入自动缝合装置，通过自动缝合装置同步沿着两根短斜带预浸料的重叠部分边沿快速缝合两道平行的纤维本体线，使得两根短斜带预浸料的重叠部分能充分承受收卷张力以及缠绕时的拉伸强度；

步骤5：重复步骤2～4，实现短斜带预浸料的连续搭接和缝合，得连续斜带预浸料；

步骤6：将所得的连续斜带预浸料通过自动传带系统输送到收卷装置上，以一定的张力将其收卷成整齐的连续斜带预浸料带盘，为连续斜带预浸料机械自动化连续缠绕做准备。

2.根据权利要求1所述的一种短斜带预浸料快速连接成连续斜带预浸料的制备方法，其特征在于，所述短斜带预浸料的裁剪角度为30～90°。

3.根据权利要求1所述的一种短斜带预浸料快速连接成连续斜带预浸料的制备方法，其特征在于，所述短斜带预浸料的重叠部分长度为10～100mm。

4.根据权利要求1所述的一种短斜带预浸料快速连接成连续斜带预浸料的制备方法，其特征在于，所述短斜带预浸料的裁剪宽度为20～100mm。

5.根据权利要求1所述的一种短斜带预浸料快速连接成连续斜带预浸料的制备方法，其特征在于，所述织物预浸料的树脂体系包含热固性树脂和热塑性树脂。

6.根据权利要求1所述的一种短斜带预浸料快速连接成连续斜带预浸料的制备方法，其特征在于，所述织物预浸料的纤维增强体系包含碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维、玄武岩纤维中任意一种或两种以上组合编织制成的织物。