CN111347581A - 一种连续纤维预制件的制备方法 - Google Patents

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
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    • B29C70/222—Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres using fibres of substantial or continuous length oriented in at least two directions forming a two dimensional structure the structure being shaped to form a three dimensional configuration

Abstract

本发明公开了一种连续纤维预制件的制备方法，包括以下步骤：(1)在织物的一个纤维方向上或两个方向上或多个方向上，每隔2~48根增强纱线或连续丝束，织入1~8根热塑性纤维纱线或丝束，制得预型织物；(2)将预型织物按设计要求裁切成所需尺寸和块数，按照铺层角度、铺层数进行设计，得到多层预型织物；(3)将多层预型织物放入上、下模具之间，经过热压机压制，得到连续纤维预制件。本发明的制备方法直接快速成型，质量一致性高，合格率较高，纤维浪费少，成本较低。因此，缩短了产品的制备周期，有利于批量化生产，同时满足了标准化、低成本、快节拍生产的需求。

Description

一种连续纤维预制件的制备方法
技术领域
本发明涉及纤维增强复合材料技术领域，具体地说，涉及一种连续纤维预制件的制备方法。
背景技术
纤维增强复合材料应用领域日益广泛，复合材料的形状也越来越复杂，在利用湿法模压或RTM工艺或其它液体模塑成型技术(LCM)时，需要先制备出一定形状的尽净尺寸的纤维预制件，再入模浸胶固化，传统上采用缝合技术或针刺技术或射钉技术等将纤维制品(包括预浸料)加工成具有一定形状的预制件，不仅制备周期较长，而且生产成本也高，纤维材料浪费较大，生产效率较低，这些技术难以满足市场快速制备要求。国内外也有采用定型剂或喷薄胶技术制备纤维预制件的，然而，工程应用中也发现，定型剂或薄胶的使用会造成产品外观及内部质量问题，如斑块问题、树脂界面问题、树脂渗透通道堵塞问题等。因此开发出更简便的纤维预制件成型技术，意义重大。通过对产品3D图到2D展开图的设计、裁剪、编号及铺层设计，制成纤维预制件。
随着湿法模压技术及RTM技术的不断发展，直接制备纤维预制件或少胶纤维预制件的制备等技术已越来越受到市场的欢迎。尽净尺寸纤维预制件为接近于产品终极形状的纤维制品，制件形状保持完整，根据各种应用环境对纤维层间性能要求也不同，且纤维预制件应具有一定的自持特征，既不会散架，也不会变形。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种连续纤维预制件的制备方法。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种连续纤维预制件的制备方法，包括以下步骤：
(1)在织物的一个纤维方向上或两个方向上或多个方向上，每隔2~48根增强纱线或连续丝束，织入1~8根热塑性纤维纱线或丝束，制得预型织物，所述热塑性纤维纱线或丝束与增强纱线或连续丝束规格相同或相近，所述织物为机织物或经编织物或纬编织物或其它连续纤维织物；
(2)将预型织物按设计要求裁切成所需尺寸和块数，按照铺层角度、铺层数进行设计，得到多层预型织物；
(3)将多层预型织物放入上、下模具之间，经过热压机压制，得到连续纤维预制件。
作为优选的，在上述的制备方法中，所述热压机的压力为0.1~0.6MPa，压制时间3~60秒。
作为优选的，在上述的制备方法中，所述热塑性纤维为聚丙烯(PP)、聚酰胺(PA)、聚醚醚酮(PEEK)、聚酰亚胺、聚苯硫醚或其它聚酯纤维。
利用所得连续纤维预制件制备复合材料的方法，包括如下步骤：在热压机上完成连续纤维预制件压制后，紧接着开模，注入树脂，再合模升温加压，经过保温保压和降温，开模取件，从而完成不同形状复合材料的制备。采用AB胶树脂注入系统或淋胶系统或喷胶系统或RTM真空导入工艺或真空袋压工艺或湿法模压工艺或其它液体成型工艺，对连续纤维预制件进行注胶，成型各种复合材料。
将多件所述预成型织物用夹具模夹持住，所述夹具夹持力为0.1~0.5MPa。所述上、下模具为金属模具，如钢模或合金模。采用热压工艺塑型连续纤维预制件。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明的制备方法直接快速成型，质量一致性高，合格率较高，纤维浪费少，成本较低。因此，缩短了产品的制备周期，有利于批量化生产，同时满足了标准化、低成本、快节拍生产的需求。
附图说明：
图1为预型织物；
图2为连续纤维预制件。
500—热塑性纤维纱线或丝束，600—增强纱线或连续丝束。
具体实施方式
实施例1
步骤1：在机织物的经纬两个方向上，每隔4根玻璃纤维纱线或连续丝束，织入1根丙纶PP热塑性纤维纱线或丝束，得到预型机织物，采用800TEX玻璃纤维纱线，或丝束与增强纱线或连续丝束相同规格的丙纶PP热塑性纤维纱线，丙纶颜色接近玻璃纤维纱颜色，即浅色或灰白色；
步骤2：按照设计要求将预型机织物裁切成所需尺寸和块数，按照铺层角度、铺层数进行设计，具体为[+45°，-45°]2和[0°，90°]2，共四块机织物，每块机织物含有0°经向纱和90°纬向纱，得到多层预型机织物；
步骤3：将多层预型机织物放入上、下模具之间，经过压机压制，压机温度为120~150℃，压力为0.6~0.8MPa，压制时间10~20秒，将10件所述预成型机织物用夹具模夹持住，所述夹具夹持力为0.4~0.6MPa，如此制备出大量连续纤维预制件。
实施例2
步骤1：在四向经编织物的两个交叉纤维方向上，每隔8根碳纤维丝束，并入1根尼龙PA热塑性纤维丝束，得到预型经编织物，采用12K碳纤维纱，热塑性纤维纱尼龙PA与12K碳纤维纱的规格接近，尼龙颜色接近碳纤维纱的黑色，或深颜色尼龙；
步骤2：按照设计要求将预型经编织物裁切成所需尺寸和块数，按照铺层角度、铺层数进行设计，具体为[+45°，0°，90°，-45°]4，共四块经编织物，16层纱，得到多层预型经编织物；
步骤3：将多层预型经编织物放入上、下模具之间，经过压机压制，压机温度为150~180℃，压力为0.6~0.8MPa，压制时间20~25秒，将10件所述预成型机织物用夹具模夹持住，所述夹具夹持力为0.4~0.6MPa，如此制备出大量连续纤维预制件。
实施例3
步骤1：在机织物的经纬两个方向上，每隔4根玻璃纤维纱线或连续丝束，织入1根丙纶PP热塑性纤维纱线或丝束，得到预型机织物，采用800TEX玻璃纤维纱线，或丝束与增强纱线或连续丝束相同规格的丙纶PP热塑性纤维纱线，丙纶颜色接近玻璃纤维纱颜色，即浅色或灰白色；
步骤2：按照设计要求将预型机织物裁切成所需尺寸和块数，按照铺层角度、铺层数进行设计，具体为[+45°，-45°]2和[0°，90°]2，共四块机织物，每块机织物含有0°经向纱和90°纬向纱，得到多层预型机织物；
步骤3：将多层预型机织物放入上、下模具之间，经过压机压制，压机温度为120~150℃，压力为0.6~0.8MPa，压制时间10~20秒，将10件所述预成型机织物用夹具模夹持住，所述夹具夹持力为0.4~0.6MPa，如此制备出大量连续纤维预制件。
步骤4：采用单台压机方案：首先在同一台压机上完成连续纤维预制件压制，然后紧接着开模，对纤维预制件注入环氧树脂，浸润3~5分钟，待纤维预制件充分浸润后，合模升温至150℃，并加压至0.8~1.1MPa，保压时间40~60min，将温度降至室温，开模取件，从而完成不同形状复合材料的制备。
实施例4
步骤1：在机织物的经纬两个方向上，每隔4根玻璃纤维纱线或连续丝束，织入1根丙纶PP热塑性纤维纱线或丝束，得到预型机织物，采用800TEX玻璃纤维纱线，或丝束与增强纱线或连续丝束相同规格的丙纶PP热塑性纤维纱线，丙纶颜色接近玻璃纤维纱颜色，即浅色或灰白色；
步骤2：按照设计要求将预型机织物裁切成所需尺寸和块数，按照铺层角度、铺层数进行设计，具体为[+45°，-45°]2和[0°，90°]2，共四块机织物，每块机织物含有0°经向纱和90°纬向纱，得到多层预型机织物；
步骤3：将多层预型机织物放入上、下模具之间，经过压机压制，压机温度为120~150℃，压力为0.6~0.8MPa，压制时间10~20秒，将10件所述预成型机织物用夹具模夹持住，所述夹具夹持力为0.4~0.6MPa，如此制备出大量连续纤维预制件。
步骤4：采用双台压机方案：一台压机用于连续纤维预制件的压制，并存储80件以备用，另一台压机用于复合材料制品的生产，对纤维预制件注入环氧树脂，浸润3~5分钟，待纤维预制件充分浸润后，合模升温至150℃，并加压至0.8~1.1MPa，保压时间40~60min，将温度降至室温，开模取件，从而完成不同形状复合材料的制备。

Claims (4)

1.一种连续纤维预制件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)在织物的一个纤维方向上或两个方向上或多个方向上，每隔2~48根增强纱线或连续丝束，织入1~8根热塑性纤维纱线或丝束，制得预型织物，所述热塑性纤维纱线或丝束与增强纱线或连续丝束规格相同或相近，所述织物为机织物或经编织物或纬编织物或其它连续纤维织物；
(2)将预型织物按设计要求裁切成所需尺寸和块数，按照铺层角度、铺层数进行设计，得到多层预型织物；
(3)将多层预型织物放入上、下模具之间，经过热压机压制，得到连续纤维预制件。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述热压机的压力为0.1~0.6MPa，压制时间3~60秒。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述热塑性纤维为聚丙烯、聚酰胺、聚醚醚酮、聚酰亚胺、聚苯硫醚或其它聚酯纤维。
4.利用权利要求1所得连续纤维预制件制备复合材料的方法，其特征在于包括如下步骤：在热压机上完成连续纤维预制件压制后，紧接着开模，注入树脂，再合模升温加压，经过保温保压和降温，开模取件，从而完成不同形状复合材料的制备。
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