CN108724769A - 制造丝束预浸料的设备和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种制造丝束预浸料的设备，其包括：扩幅辊，调节所供应的纤维的入射角；以及两个或更多个涂覆辊，包括第一辊和第二辊，第一辊和第二辊当该第一辊与第二辊之间具有一间隙时旋转，其中，从扩幅辊供应的纤维穿过第一辊与第二辊之间的间隙被用树脂涂覆。调节用于浸入树脂所供应的纤维的入射角，来调节施加于供应到涂覆辊的纤维的张力，从而调节树脂含量。本发明还提供了一种制造丝束预浸料的方法。

Description

制造丝束预浸料的设备和方法
技术领域
本公开涉及制造丝束预浸料的设备和方法，并且更具体地，涉及制造可用作用于燃料电池车辆的压力容器材料的丝束预浸料的设备和方法。
背景技术
用于储存高压气体的压力容器需要基本上坚固且具有抗高压特性的材料，并且具体地，为了提高燃料电池车辆的燃料效率和性能，结构的轻便性是必不可少的。轻质和坚固的碳纤维复合材料的应用是替代由金属形成的压力容器的最有效的方法之一。
通过长丝缠绕(filament winding)方法制造由复合材料形成的压力容器。长丝缠绕方法可容易地通过整体成型来制造具有圆形形状或弯曲的结构，并且在负荷转移方向上集中地强化纤维，由此具有使复合材料的性能最大化的优点。长丝缠绕方法是通过围绕形状像圆柱的旋转模具(心轴)周围缠绕连续纤维(其中浸渍树脂)并硬化该连续纤维来制造旋转对称结构的复合材料成型方法。长丝缠绕方法可以采用湿式缠绕方法以及使用丝束预浸料的干式缠绕方法，在该湿式缠绕方法中，长丝在将加强纤维缠绕到模具周围之前立即穿过树脂浴时被浸渍。
在当前应用于压力容器的大多数制造工序的湿式缠绕方法中，根据工序的特性，树脂的粘度需要非常低，其中，树脂浸渍到加强纤维中并且同时缠绕在模具上。因此，难以组合各种树脂和提供添加剂，使得难以实现树脂的各种性质。而且，由于相同的原因，在缠绕期间会产生滑动现象，使得难以缠绕复杂的图案。此外，纤维布置不均匀，使得纤维的再现性和可靠性相对较低，并且由于使用液态树脂而使工作场所受到污染，从而导致较差的制造环境。此外，因为强化纤维和树脂被浸渍在压力容器生产位置中，所以难以均匀地调节强化纤维和树脂的体积比，并且产品质量体积比的缺陷可能导致压力容器本身的缺陷。
同时，干式缠绕方法使用丝束预浸料作为中间体(intermediary)，使得树脂预先以预定的体积比浸渍在强化纤维中。当使用丝束预浸料时，可以省略单独的树脂浸入工序，使得能够用简单和清洁的工序来制造压力容器。此外，由于预先以正确的体积比生产中间体，所以能够防止产生压力容器的体积比的缺陷。此外，由于使用了比应用于湿式缠绕工序的树脂粘度更高的树脂，所以丝束预浸料的表面具有粘接性并且下心轴与缠绕预浸料的表面可以接合，从而防止树脂在缠绕期间滑动，以及精确地制造可以以各种图案设计的压力容器。由于上述原因，作为用于下一代复合压力容器的芯部材料的丝束预浸料已受到关注。
制造丝束预浸料的方法分为溶剂工序和热熔工序。
溶剂工序是通过在能够熔融树脂的溶剂中稀释具有高粘度的树脂而为树脂赋予流动性的工序，以便将树脂浸渍在强化纤维中，将稀释的树脂浸入在强化纤维中，然后干燥并去除溶剂以制造丝束预浸料，并且其制造工序简单。然而，溶剂工序难以精确控制丝束预浸料的树脂和强化纤维的体积比，使得实际上难以在干燥期间完全去除丝束预浸料内的挥发性物质。在成型/硬化工序期间，丝束预浸料内的残留挥发性物质被气化以形成空隙，从而引起成型产品的性能显着降低的问题，并且由于这个原因，通过溶剂工序制造的丝束预浸料几乎不应用于包括高压容器的高性能复合材料。
相反，热熔工序是通过加热具有高粘度的树脂并将树脂浸入在强化纤维中以产生流动性的方法，所以能够制造具有少挥发性物质的丝束预浸料。因此，热熔融工序可以精确地控制树脂和强化纤维的体积比，并因此可以是适于制造丝束预浸料的制造工序，该丝束预浸料适用于要求高再现性、可靠性和性能的复合材料产品。然而，目前还没有建立应用热熔工序的丝束预浸料的制造技术的标准，并且研究和开发活动很少。此外，已知将热熔丝束预浸料商品化的制造企业的生产效率低，并且由于这个原因，材料的价格非常高，所以难以切实地应用丝束预浸料来大量生产复合材料产品。因此，迫切需要开发准确且有效地制造丝束预浸料的设备和工序。
在现有技术中，为了通过使用热熔工序来制造丝束预浸料，使用作为现有的热熔型预浸料制造方法的预浸料切缝方法和树脂膜转移方法。
预浸料切缝方法是通过将预先制造的具有200mm至1000mm长宽度的预浸料切割成具有期望宽度的预浸料，然后重新缠绕预浸料来制造丝束预浸料的方法，并且制造所需的设备便宜，并且其制造方法也比较简单。然而，由于在切缝预浸料的工序期间纤维被损坏，所以在所制造的预浸料的边界处可能会产生单纱，使得当将丝束预浸料应用于成型产品时难以期望高性能。
树脂转移方法的优点在于能够精确地控制树脂含量，但是其具有多个步骤的制造工序复杂，并且用于制造工序的设备昂贵。由于在制造丝束预浸料期间使用辅助材料(诸如离型纸和离型膜)，所以产品的生产成本增加，从而削弱了使用丝束预浸料的复合材料的价格竞争力。
由于上述原因，存在通过使用直接涂覆方法来开发丝束预浸料的制造工序的需求，该制造工序中纤维损坏最小，生产设备和制造工序简单，并且不使用辅助材料。直接涂覆方法是一种制造丝束预浸料的工序，在该工序中，强化纤维直接遇到热熔融树脂并且树脂被浸渍，而不需要单独的成膜工序或预浸料制造工序，并且该工序的核心是能够在短时间内使强化纤维的单纱最小化的涂覆技术。
例如，在美国专利申请公开第2012-0251823号(下文称为专利823)中，通过调节两个涂覆辊(其能够加热供应到涂覆区域的树脂并且由金属材料形成)之间的间隙来控制涂覆在碳纤维上的树脂量，然后通过应用短时间的高温热量给予树脂流动性(为此树脂穿过浸入区域)，使树脂被浸渍在碳纤维束之间。然后，通过在冷却区域中使用冷却辊来控制浸渍树脂的碳纤维的宽度，并且给出适当的粘度以完成并制造丝束预浸料。
为了调节丝束预浸料的树脂含量，专利823提出控制两个涂覆辊之间间隙的方法，但仅用两个涂覆辊难以精确调节树脂的含量。此外，特别是当制造树脂含量少的丝束预浸料时，需要使两个涂覆辊之间的间隙明显减小，而在这种情况下，对位于金属辊之间的碳纤维施加过大的压力，使得碳纤维被压碎或断裂。此外，当制造具有低树脂量的丝束预浸料时，两个涂覆辊之间的间隙小，并因此穿过涂覆辊的树脂量小，使得树脂不能充分渗透到碳纤维束之间的间隙中。因此，需要通过增加树脂浸入区域的温度或增加区段的长度来促进树脂的浸渍。然而，在用于纤维束预浸料的树脂中混入了固化剂，使得当温度过高或者高温暴露时间增加时，存在硬化开始的问题。
本背景技术部分中公开的上述信息仅用于增强对本发明背景的理解，并因此其可能包含不构成本国本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
发明内容
本公开致力于解决与现有技术相关的上述问题，并提供制造丝束预浸料的设备和方法，其设定了用于控制丝束预浸料的树脂含量的控制因子并改变控制因子，从而精确控制丝束预浸料的树脂含量并防止产品损伤，诸如单纱和热损伤等。
在一方面，本公开提供了一种用于制造丝束预浸料的设备，该设备包括：扩幅辊，调节所供应的纤维的入射角；以及两个或更多个涂覆辊，包括第一辊和第二辊，该第一辊和第二辊当该第一辊和第二辊之间具有一间隙时旋转，其中，从扩幅辊供应的纤维穿过第一辊与第二辊之间的间隙以被用树脂涂覆。
在优选的实施方式中，其中，扩幅辊形成为能移位的，使得扩幅辊的安装位置改变。
在另一个优选的实施方式中，扩幅辊可在第一位置与第二位置之间移位并可被固定在移位后的位置，在第一位置处，纤维被竖直地供应到第一辊与第二辊之间的间隙，在第二位置处，形成一预定的最大入射角。
在又一个优选的实施方式中，扩幅辊可从0o到30o调节纤维的入射角。
在又一个优选的实施方式中，第一辊和第二辊可由不同材料形成，并且第一辊和第二辊中的一个可具有由弹性材料形成的表面。
在又一个优选的实施方式中，第一辊和第二辊中的除了具有由弹性材料形成的表面的辊之外的一个可具有由非弹性材料形成的表面。
在进一步优选的实施方式中，设备还可包括第三辊，在第二辊与第三辊之间形成一间隙，其中，纤维穿过第二辊与第三辊之间的间隙，并且第三辊可具有由与第一辊的表面的材料相同的材料形成的表面。
在另一个进一步优选的实施方式中，第一辊和第三辊的表面的材料可以是橡胶，并且第二辊的表面的材料可以是金属。
在另一个进一步优选的实施方式中，第一辊和第三辊的表面的材料可以是金属，并且第二辊的表面的材料可以是橡胶。
在另一个进一步优选的实施方式中，第一辊与第二辊之间的间隙可大于第二辊与第三辊之间的间隙。
在另一个进一步优选的实施方式中，设备还可包括：转移装置，转移扩幅辊；以及控制器，通过控制转移装置来调节扩幅辊的位置，其中，控制器可具有示出纤维的入射角与树脂含量相匹配的数据表，并且纤维的入射角由数据表确定或被直接输入至数据表。
在又一个进一步优选的实施方式中，设备还可包括：供应件，纤维被缠绕在供应件周围，使得纤维被供应至扩幅辊；以及引导辊，安装在供应件与扩幅辊之间，以引导纤维的供应。
在又一个进一步优选的实施方式中，设备还可包括：加热器，加热穿过两个或更多个涂覆辊的纤维；冷却辊，冷却穿过加热器的纤维；以及缠绕器，缠绕穿过冷却辊的纤维。
另一方面，本公开提供了一种制造丝束预浸料的方法，该方法包括：步骤A，设定从扩幅辊供应到包括第一辊和第二辊的两个或更多个涂覆辊的纤维的入射角；步骤B，根据所设定的入射角使扩幅辊移位；以及步骤C，将纤维供应到两个或更多个涂覆辊以连续地用树脂涂覆所供应的纤维。
在优选的实施方式中，纤维的入射角可被设定为从0o到30o。
在另一个优选的实施方式中，设定纤维的入射角的步骤A可包括将树脂含量的数据输入到控制器，并且控制器可根据示出纤维的入射角与树脂含量相匹配的数据表来确定纤维的入射角。
在另一个优选的实施方式中，将纤维供应到两个或更多个涂覆辊并用树脂连续涂覆所供应的纤维的步骤C可包括：将树脂供应到由不同材料形成的第一辊和第二辊之间的间隙，并用树脂涂覆穿过间隙的纤维。
在另一个优选的实施方式中，方法还可包括：通过使所涂覆的树脂穿过由不同材料形成的第二辊和第三辊之间的间隙，去除所涂覆的树脂的一部分，以降低树脂含量。
在另一个优选的实施方式中，方法还可包括加热所涂覆的树脂。
在进一步优选的实施方式中，方法还可包括冷却和缠绕所涂覆的树脂。
根据本公开的示例性实施方式的制造丝束预浸料的设备和方法具有如下所述的效果。
第一，第一辊与第二辊之间的间隙独立于第二辊与第三辊之间的间隙，使得尽管制造具有低树脂量的丝束预浸料，首先通过增加第一辊与第二辊之间的间隙将足够量的树脂涂覆在碳纤维束之间，然后通过第二涂覆辊和第三涂覆辊挤压排除期望量的树脂，从而制造具有低树脂量的高度浸入的丝束预浸料。
第二，通过涂覆辊能够均匀地涂覆和浸渍树脂的，并且通过加热器减少额外的热处理时间，从而使对丝束预浸料的树脂的热损伤最小化并且提高产品的储存寿命和性能。
第三，在橡胶和金属涂覆辊的情况下，即使涂覆辊之间的间隙为0，也不会产生单丝，使得能够制造具有低树脂含量(20％到25％)的丝束预浸料。
第四，通过调节扩幅辊的位置和角度，能够调节供应到涂覆辊的碳纤维扩幅程度，从而连续制造具有高浸渍程度且具有小单纱的丝束预浸料。
第五，能够通过调节两个相邻的涂覆辊之间的间隙来调节丝束预浸料的树脂含量，并且能够通过调节扩幅辊的位置来调节所涂覆的树脂的量，从而更精确地控制丝束预浸料的树脂量。
下文讨论本发明的其它方面和优选的实施方式。
可以理解的是，本文所使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语一般包括机动车辆，诸如载客汽车，包括运动型多用途车辆(SUV)、公共汽车、卡车、各种商用车辆；水上运输工具，包括各种船只、船舶；飞行器等，并且机动车辆包括混合动力车辆、电动车辆、插电式混合动力车辆、氢动力车辆和其他替代燃料车辆(例如，来自非石油资源的燃料)。如本文所提到的，混合动力车辆是具有两个或更多个动力源的车辆，例如兼具汽油动力和电动动力两者的车辆。
以下讨论本发明的上述和其他特征。
附图说明
现将参考在下面仅通过示出给出的且因此不限制本公开的附图中示出的某些示例性实施方式来详细描述本公开的以上和其它特征，并且在附图中：
图1是示出了根据本公开的示例性实施方式的用于制造丝束预浸料的设备的图；
图2是仅示出了从图1提取的扩幅部分和涂覆部分的构造的图；
图3a是示出了根据本公开的示例性实施方式的涂覆辊的构造的图；
图3b是示出了根据本公开的另一个示例性实施方式的涂覆辊的构造的图；
图4是示出了根据本公开的制造丝束预浸料的方法的图。
应当理解的是，附图不一定按比例，其呈现说明本发明的基本原理的各种优选特征的稍微简化的表现。这里所公开的本公开的具体设计特征(包括例如具体的尺寸、定向、位置和形状)将部分由特定的预期应用和使用环境来确定。
在一些附图中，在整个附图的几个图中，附图标记表示本公开的相同或等同部分。
具体实施方式
在下文中，现将详细参考本公开的各种实施方式，其实例在附图中示出并在下面进行描述。尽管将结合示例性实施方式来描述本发明，但是将理解的是，本说明书并非旨在将本发明限制于那些示例性实施方式。相反，本发明旨在不仅覆盖示例性实施方式，而且覆盖可以包括在由所附权利要求限定的本发明的精神和范围内的各种替换、修改、等同以及其它实施方式。
本公开提供制造丝束预浸料的设备和方法，其中，为了调节施加在供应到涂覆辊的纤维上的张力，调节用于浸入树脂的供应的纤维的入射角，从而调节树脂的含量。本公开的目的是制造丝束预浸料，并且本公开基于树脂浸渍在碳纤维中而被给出。然而，在不脱离本公开的原理的范围内，本公开可扩展到树脂浸渍到另一种纤维中的情况。
参考附图描述的实例是示例性实施方式，并且制造设备的配置不限于所给出的实例。因此，权利要求书中描述的本发明不限于本示例性实施方式，并且本领域技术人员可以理解的是，权利要求书中记载的本发明包含多个实例，其中，辊的数量和配置、工序的布置等适当地改变。
在下文中，将参考附图详细描述根据本公开的示例性实施方式的制造丝束预浸料的设备和方法。
如图1所示，根据本公开的示例性实施方式的用于制造丝束预浸料的设备被分成：用于供应树脂的纤维供应部分；用于将树脂浸入在所供应的纤维中的树脂浸入部分；用于冷却纤维的冷却部分，树脂被浸渍在该冷却部分中并完成纤维的形态；以及用于完成缠绕丝束预浸料的缠绕部分。
在纤维供应部分中，缠绕有纤维(诸如，碳纤维)，并且包括将纤维供应到用于将树脂浸入在纤维中的设备的供应件(krill)101以及用于调节所供应的纤维的入射角的扩幅辊103。此外如图1所示，用于引导所供应的纤维的多个引导辊102a和102b可被安装在供应件101与扩幅辊103之间。
扩幅辊103可安装在涂覆辊104的正前端，并且可被配置成使得供应到涂覆辊104的纤维的入射角根据扩幅辊103的位置的变化而改变。
同时，在树脂浸入部分中，设置有至少两个涂覆辊104，包括第一辊104a和第二辊104b，该第一辊和第二辊在其之间具有使从扩幅辊供应的纤维穿过的间隙时旋转。如图1所示，在第一辊104a与第二辊104b之间形成间隙，并且树脂被供应到该间隙的上侧。因此，当通过扩幅辊103将纤维供应到第一辊104a与第二辊104b之间的间隙时，热熔树脂被优先供应到在间隙的上部区域(即，间隙的上部部分)中由第一辊104a和第二辊104b形成的空间。
因此，在将纤维供应到涂覆辊104之前，通过树脂供应单元(未示出)优先供应热熔树脂，使得穿过涂覆辊104的纤维可涂覆有树脂。此外，在树脂浸入部分中，为了额外地浸渍树脂，本公开还包括用于向纤维供应热量的加热器106。
穿过树脂浸入部分的纤维在穿过冷却部分的冷却辊107时被冷却，以具有完整的形状。然后，冷却的纤维通过设备后端处的引导辊102c由缠绕器108缠绕在管周围，以完成丝束预浸料。
同时，图2示出了图1的示例性实施方式中的纤维供应部分和树脂浸入部分中的扩幅辊103和涂覆辊104的邻近区域的放大图。
当从供应件101解绕的碳纤维直接进入树脂浸入部分以用于涂覆和浸入树脂而不扩幅时，树脂可被容易地仅涂覆在碳纤维的表面上。这可能导致丝束预浸料的浸入缺陷，使得供应到涂覆辊104的碳纤维束可提前扩幅。在现有技术中，为了扩幅碳纤维，使用使碳纤维交替穿过多个凹凸辊的方法，或者使用机械地摇动碳纤维的方法，但是在使用辊的方法中在每个辊中设定了曲率，使得难以对生产条件的变化作出反应，并且在机械摇动辊的方法中碳纤维由于摩擦而受损，使得丝束预浸料的性能可能会降低。
同时，本公开的特征在于设计了可移动的扩幅辊103并且扩幅辊103的位置是变化的。如图2所示，碳纤维的入射角可以根据扩幅辊103的移位来调节，从而调节施加到碳纤维的张力。
在本公开的示例性实施方式中，本公开还包括：转移装置105，其用于使扩幅辊103移位；以及控制器109，其是执行软件的指令的电路，从而通过控制转移装置105来执行用于调节扩幅辊103的位置的各种功能。这种情况下，控制器109具有示出了纤维的入射角与树脂的含量相匹配的数据表，并且纤维的入射角可通过该数据表来确定，或者操作者可直接输入纤维的入射角。
因此，操作者输入纤维的入射角或树脂含量，使得可连续控制插入涂覆辊104中的碳纤维的扩幅程度。
特别地，下面描述调节扩幅程度的原理。当假定竖直地穿过以预定扭矩操作的两个涂覆辊(即，第一辊和第二辊)之间的间隙的施加到碳纤维(即，穿过位于位置P1处的且用图2中的虚线表示的扩幅辊的纤维)的张力为F1时，施加到碳纤维(即，穿过位于位置P2处的且用图2中的实线表示的扩幅辊的纤维)的张力F2在入射角被α调节时具有下述关系。
F2＝F1/sinα(0≤α<90°)
因此，可以根据入射角α的调节来调节施加到纤维的张力，并且可以根据施加到纤维的张力来调节浸渍的树脂的量。特别地，当施加到纤维上的张力低时，碳纤维在穿过两个涂覆辊之间的间隙时容易与树脂一起被压制和扩幅，从而将树脂均匀地浸入在纤维之间。同时，当施加到碳纤维的张力高时，纤维不容易扩幅，并且涂覆在纤维上的树脂量减少，从而生产具有低树脂含量的产品。
扩幅辊103能够在第一位置P1与第二位置P2之间移位，在第一位置处纤维被竖直地供应到第一辊104a与第二辊104b之间的间隙，在第二位置处纤维可以形成预定的最大入射角，并且扩幅辊103可被固定在一个移位的位置处。
在这种情况下，纤维的优选入射角为0≤α<30°，并且当入射角为30o或更大时，纤维受高张力拉动并被较厚地收集，使得当纤维穿过涂覆辊之间的狭窄间隙时，纤维可能被损坏。
同时，通过扩幅辊103扩幅的碳纤维穿过位于设备后端的包括第一辊104a和第二辊104b的两个或更多个涂覆辊104。
第一辊104a和第二辊104b由不同的材料形成，并且第一辊104a或第二辊104b的表面由弹性材料形成。这里，第一辊104a和第二辊104b中的任一个形成为具有弹性表面的原因是为了减小第一辊104a与第二辊104b之间的间隙。例如，当碳纤维穿过由非弹性金属形成的涂覆辊之间的间隙时，碳纤维可能由硬涂覆辊损坏，并且可能产生单纱。然而，在表面由弹性材料形成的辊的情况下，即使两个涂覆辊之间的间隙被设定得非常小，当碳纤维穿过该间隙时也很少产生单纱，使得能够制造具有与金属-金属辊相比更低树脂含量的丝束预浸料。
在这种情况下，涂覆辊104的表面的材料可以被设定成使得橡胶和金属交替布置。例如，如图3a和图3b所示，涂覆辊的布置可以是金属-橡胶-金属涂覆辊或橡胶-金属-橡胶涂覆辊，并且考虑到产量，为了减少加热时间，金属-橡胶-金属辊可能是更优选的。
作为多个涂覆辊中的两个前辊的第一辊104a和第二辊104b充分地供应树脂并且从后辊(即，第二辊104b和第三辊104c)挤出树脂，使得即使当制造具有低树脂含量的纤维束预浸料时，在初始阶段能够在纤维束之间供应足够量的树脂。然而，当穿过多个辊之间的间隙时，辊与纤维之间的摩擦可能损坏纤维，使得优选使用三个或更少的辊。
第一辊104a与第二辊104b之间的间隙d1可以被设定为大于第二辊104b与第三辊104c之间的间隙d2。穿过第一辊104a与第二辊104b之间的第一间隙的涂覆树脂穿过在第二辊104b与第三辊104c之间形成的较窄间隙，使得所涂覆的树脂被挤压以减少树脂的含量。
第一辊104a与第二辊104b之间的间隙以及第二辊104b与第三辊104c之间形成的间隙可以由操作者根据需要进行调节。为此，本公开可包括驱动单元，该驱动单元能够改变辊的位置，以便调节各个辊之间的间隙或者至少一些辊的间隙。因此，通过由驱动单元调节各个辊之间的间隙以及由扩幅辊103控制入射角，能够更精确地控制树脂的含量。在这种情况下，关于包括在控制器109中的数据表，可以包括根据辊之间的间隙的多个数据表。
下面的表1是基于其可以看出丝束预浸料的树脂含量根据关于碳纤维的入射角的调节而改变的数据。
[表1]
(第一辊与第二辊之间的间隙：0.2mm，第二辊与第三辊之间的间隙：0.135mm，β＝220mm)
[表2]
(入射角(α)：20°，第一辊与第二辊之间的间隙：0.2mm)
同时，图4是示出了根据本公开的示例性实施方式的制造丝束预浸料的方法的一个实例的图。
如图4所示，根据本公开的示例性实施方式的制造丝束预浸料的方法包括：调节纤维的入射角(S501)；将纤维注入涂覆辊中(S502)；用树脂涂覆纤维并浸入树脂(S503)；将纤维传送到冷却辊并固定纤维的形状(S504)；以及缠绕浸渍有树脂的纤维并最终完成丝束预浸料(S505)。
特别地，纤维的入射角的调节(S501)可以包括设定从扩幅辊103供应到涂覆辊的纤维的入射角以及根据所设定的入射角移位涂覆辊。在如上所述调节入射角之后，将纤维供应到涂覆辊，并且用树脂连续涂覆所供应的纤维。
在这种情况下，纤维的入射角的设定包括将树脂含量的数据输入到控制器109，并且控制器109可以根据示出纤维的入射角与树脂含量相匹配的数据表来确定纤维的入射角。
在树脂的涂覆中，树脂被供应到第一辊与第二辊之间的间隙，使得穿过该间隙的纤维首先被树脂涂覆，并且所涂覆的树脂穿过第二辊与第三辊之间的间隙，使得所涂覆的树脂的一部分被去除并且树脂的含量降低。
同时，尽管未在图4中示出，但如上所述，该方法还可以包括通过加热所涂覆的树脂以非接触方法另外浸入树脂。
[实例1]
碳纤维安装在供应件101中；解绕纤维；以及使纤维穿过纤维供应部分中的辊(其中，这些辊被加热到80℃)，以加热和扩幅碳纤维。
为了制造通常使用的并且具有30％的树脂含量的丝束预浸料，穿过扩幅辊的纤维的宽度被控制成使得α为20°。
纤维穿过加热到80℃的第一辊(金属)和第二辊(橡胶)之间的间隙。在这种情况下，两个涂覆辊之间的间隙被设定为0.2mm，使得树脂被充分涂覆在碳纤维束之间。接下来，将加热到80℃的第二辊和第三辊之间的间隙设定为0.135mm，并且在这种情况下，考虑到树脂流动的影响，将第二辊与第三辊之间的间隙调节成使得穿过第二辊与第三辊之间的间隙的纤维的宽度保持为1.5mm。额外的浸入通过使用非接触的方法来使用与纤维相距50mm的加热器。在这种情况下，热源的温度为130℃，并且热源的长度设为500mm(考虑到每分钟10mm的生产速度)。为了完成该形式，浸渍有树脂的碳纤维穿过设定为10℃的冷却辊之间的间隙，通过调节施加到纤维上的张力来调节冷却辊之间的间隙以设定期望的宽度，以及通过缠绕装置将纤维缠绕在管周围以完成丝束预浸料。
参考其优选的实施方式已经详细描述了本发明。然而，本领域技术人员将会理解，在不脱离本发明的原理和精神的情况下，可以对这些实施方式进行改变，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (20)

1.一种制造丝束预浸料的设备，所述设备包括：
扩幅辊，调节所供应的纤维的入射角；以及
两个或更多个涂覆辊，包括第一辊和第二辊，所述第一辊和所述第二辊当所述第一辊与所述第二辊之间具有一间隙时旋转，
其中，从所述扩幅辊供应的所述纤维穿过所述第一辊与所述第二辊之间的所述间隙以被用树脂涂覆。
2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述扩幅辊形成为能移位的，使得所述扩幅辊的安装位置改变。
3.根据权利要求2所述的设备，其中，所述扩幅辊能在第一位置与第二位置之间移位并被固定在移位后的位置，在所述第一位置处，所述纤维被竖直地供应到所述第一辊与所述第二辊之间的所述间隙，在所述第二位置处，形成一预定的最大入射角。
4.根据权利要求1所述的设备，其中，所述扩幅辊从0°到30°调节所述纤维的入射角。
5.根据权利要求1所述的设备，其中，所述第一辊和所述第二辊由不同材料形成，并且所述第一辊和所述第二辊中的一个具有由弹性材料形成的表面。
6.根据权利要求5所述的设备，其中，所述第一辊和所述第二辊中的除了具有由弹性材料形成的表面的辊之外的一个具有由非弹性材料形成的表面。
7.根据权利要求5所述的设备，还包括：
第三辊，在所述第二辊与所述第三辊之间形成一间隙，其中，所述纤维穿过所述第二辊与所述第三辊之间的所述间隙，
其中，所述第三辊具有由与所述第一辊的表面的材料相同的材料形成的表面。
8.根据权利要求7所述的设备，其中，所述第一辊和所述第三辊的表面的材料是橡胶，并且所述第二辊的表面的材料是金属。
9.根据权利要求7所述的设备，其中，所述第一辊和所述第三辊的表面的材料是金属，并且所述第二辊的表面的材料是橡胶。
10.根据权利要求7所述的设备，其中，所述第一辊与所述第二辊之间的所述间隙大于所述第二辊与所述第三辊之间的所述间隙。
11.根据权利要求1所述的设备，还包括：
转移装置，转移所述扩幅辊；以及
控制器，通过控制所述转移装置来调节所述扩幅辊的位置；
其中，所述控制器具有示出所述纤维的入射角与树脂含量相匹配的数据表，并且所述纤维的入射角由所述数据表确定或被直接输入至所述数据表。
12.根据权利要求1所述的设备，还包括：
供应件，所述纤维被缠绕在所述供应件周围，使得所述纤维被供应至所述扩幅辊；以及
引导辊，安装在所述供应件与所述扩幅辊之间，以引导所述纤维的供应。
13.根据权利要求1所述的设备，还包括：
加热器，加热穿过所述两个或更多个涂覆辊的纤维；
冷却辊，冷却穿过所述加热器的所述纤维；以及
缠绕器，缠绕穿过所述冷却辊的所述纤维。
14.一种制造丝束预浸料的方法，所述方法包括：
步骤A，设定从扩幅辊供应到包括第一辊和第二辊的两个或更多个涂覆辊的纤维的入射角；
步骤B，根据所设定的入射角使所述扩幅辊移位；以及
步骤C，将所述纤维供应到所述两个或更多个涂覆辊并且用树脂连续涂覆所供应的所述纤维。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述纤维的入射角被设定为从0°到30°。
16.根据权利要求14所述的方法，其中，设定所述纤维的入射角的所述步骤A包括将树脂含量的数据输入到控制器，并且所述控制器根据示出所述纤维的入射角与所述树脂含量相匹配的数据表来确定所述纤维的入射角。
17.根据权利要求14所述的方法，其中，将所述纤维供应到所述两个或更多个涂覆辊并用树脂连续涂覆所供应的所述纤维的所述步骤C包括：将所述树脂供应到由不同材料形成的所述第一辊和所述第二辊之间的间隙，并用所述树脂涂覆穿过所述间隙的所述纤维。
18.根据权利要求17所述的方法，还包括：
通过使所涂覆的所述树脂穿过由不同材料形成的所述第二辊和第三辊之间的间隙，去除所涂覆的所述树脂的一部分，以降低树脂含量。
19.根据权利要求14所述的方法，还包括：
加热所涂覆的所述树脂。
20.根据权利要求14所述的方法，还包括：
冷却和缠绕所涂覆的所述树脂。
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