CN111941822A - 面向自动铺放的单向高粘预浸窄带制备方法 - Google Patents

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肖军
李亮
居相文
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Abstract

本发明公开了一种面向自动铺放的单向高粘预浸窄带制备方法，属于复合材料铺放成型领域。其步骤主要包括：宽幅预浸料及PE膜开卷与背衬纸复卷、宽幅预浸料与宽幅PE膜纠偏校正、预浸料再覆膜、预浸料分切、对预浸窄带进行螺旋复绕成筒。利用本方法可绿色高效的制备出长度连续、宽度恒定、良好收卷与退卷的自动铺放用高粘预浸窄带。

Description

面向自动铺放的单向高粘预浸窄带制备方法
技术领域
本发明涉及一种复合材料自动铺放成型领域，具体涉及一种面向自动铺放的单向高粘预浸窄带制备方法。
背景技术
复合材料自动铺放技术其实质是一种低成本的先进复合材料构件制造技术，其能有效发挥出复合材料本身所具有的组件质量稳定、可设计性好和易整体成型的优点。复合材料自动铺放技术方法包括单向带缠绕（AFW）、自动铺带（AWL）以及自动铺丝（AFP）等。
复合材料自动铺放是利用铺放机器并采用计算机自动控制技术取代手工铺叠，由机器的压实系统把预浸带（窄带）铺放在模具表面，通过调整纤维分布和方向，按需布局，能够给出精确的自动铺放控制参数，这些参数对于产品的性能和质量具有重要影响，并能大幅降低制造成本。预浸窄带由宽幅预浸料进行分切获得，然而，在分切过程中，不同种类的预浸料其树脂的粘性有一定变化。对于粘性较高的预浸料，在分切的过程中，由于树脂的粘性，势必会出现粘刀粘辊现象，这时，就需要高频率的清理刀片和过辊，导致分切工作进行缓慢，甚至无法进行，而且制备出的预浸窄带不等宽、不连续，无法满足铺放要求。
针对单向高粘预浸窄带的分切，传统的解决方法是建造恒温车间并在恒温车间内进行预浸料的分切，利用恒定低温来适度降低预浸料树脂的粘性。但是这种方式的能源消耗无疑是巨大的，且不能从根本上解决单向高粘预浸料的粘刀粘辊问题，也不能保证分切得到的预浸窄带的良好质量。
针对高粘预浸料，如何获得边缘齐整、宽度均匀、长度连续的预浸窄带是自动铺放成形技术得以应用的基础，如何提高预浸窄带的长度，保证预浸窄带的良好退卷，将对提高自动铺放成形工艺的效率有重要贡献。
发明内容
本发明的目的在于解决上述技术问题,提出一种方法,针对粘性较高的预浸料，获得适用于自动铺放成形工艺所需的高粘性长度连续、宽度恒定及退卷良好的单向预浸窄带。
面向自动铺放的单向高粘预浸窄带制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）前处理，首先宽幅预浸料及PE膜开卷与背衬纸复卷；随后宽幅预浸料与宽幅PE膜经纠偏装置纠偏校正并进行覆膜；
2）分切处理，将经过前处理后的预浸料通过圆刀分切装置分切成若干条宽度相等且恒定的预浸窄带；
3）复卷处理，对分切处理后的预浸窄带进行螺旋复绕成筒。
具体的，所用原料为按目前常规方法制备的高粘单向预浸料。因树脂处于未固化状态且有一定的粘性，为防止相邻层粘在一起，在预浸料出厂时，在预浸料的两侧表面会分别会贴覆一层膜和背衬纸，由于背衬纸在分切过程中会产生纸屑粘附在预浸窄带表面，造成污染，从而影响预浸料的使用性能，因此要在预浸料进入分切单元之前将背衬纸剥离并重新复卷。
而与背衬纸相比，预浸料另一表面贴覆的离型膜在分切过程中则不会产生类似于上述的污染。同时，离型膜的存在也可以防止预浸料中所含树脂的在刀具表面的粘附，因此可以与预浸料一起进入分切单元。而由于预浸料中树脂成分的不同，存在一部分高粘预浸料。对于这种高粘预浸料，即使预浸料一面贴覆离型膜，其未贴覆离型膜的另一面在经过分切单元时也会出现树脂在刀具表面的粘附，从而影响后续分切质量。另一方面，在对分切好的预浸窄带复绕成筒过程中，预浸料与过辊的直接接触又导致树脂在过辊上粘附，从而影响后续收卷质量。综上所述，对于一侧贴覆背衬纸、一侧贴覆离型膜的宽幅高粘预浸料分切时应去纸带膜，并在经过分切单元前给其未贴覆离型膜的一侧附上宽度足够的PE膜。
本发明采用了圆刀分切，相邻刀片间的间距决定了分切出来的预浸窄带的宽度。
本发明分切得到的膜-预浸料-膜的窄带可以形成良好收卷，并且避免了收卷过程中预浸料中树脂在收卷装置中的过辊上的粘附，保证了分切质量。
在预浸窄带与离型膜、PE膜条带重新复绕成筒时，为了提高单筒所卷绕的预浸窄带的长度，采用了螺旋收卷的方式，并且在收卷过程中螺距（即收卷轴旋转一周时，该轴沿轴向移动的距离）始终保持恒定。为了保证采用螺旋收卷方式得到的预浸料窄带能够更好地用于自动铺放过程，在收卷过程中螺距x一般取在d与2d之间（其中，d为预浸窄带的宽度）。
通过本方法可快速高效的制备出长度连续、宽度恒定、良好收卷与退卷的自动铺放用高粘预浸窄带。
作为本发明的进一步改进，所述前处理中，对预浸料双面附膜，进入分切处理的圆刀分切装置时与圆刀上下刀直接接触的均为无粘性的膜。
作为本发明的进一步改进，所述前处理中，双面附膜的预浸料通过压紧装置进行压紧，去除预浸料与PE膜间的气泡。
作为本发明的进一步改进，所述分切处理中，通过张力隔绝装置使得分切过程中预浸料所受力与预浸窄带复绕过程中预浸窄带所受力隔绝开来。
作为本发明的进一步改进，所述分切处理与复卷处理间还设有真空吸附处理，包括设置在圆刀分切装置与张力隔绝装置之间的两个真空吸嘴。
作为本发明的进一步改进，当一卷预浸料分切结束时，如果预浸窄带的长度尚未达到目标长度，则对预浸料进行续接，继而重复上述制备方法，直至长度达到要求。
本发明的有益效果在于：针对粘性较高的预浸料，获得适用于自动铺放成形工艺所需的高粘性长度连续、宽度恒定及退卷良好的单向预浸窄带。
附图说明
图1为本发明中实施例1的示意图。
图2为本发明中实施例2的示意图。
图中标号名称：
1、宽幅预浸料卷；2、背衬纸回绕轴；3、宽幅PE膜卷；4、过辊；5、纠偏装置；6、压紧装置；7、圆刀分切装置；8、张力隔绝装置；9、预浸窄带复绕轴；10、真空吸嘴；11、离型膜料筒。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
面向自动铺放的单向高粘预浸窄带制备方法，包括以下步骤：1）前处理，首先宽幅预浸料及PE膜开卷与背衬纸复卷；随后宽幅预浸料与宽幅PE膜经纠偏装置纠偏校正并进行覆膜；2）分切处理，将经过前处理后的预浸料通过圆刀分切装置分切成若干条宽度相等且恒定的预浸窄带；3）复卷处理，对分切处理后的预浸窄带进行螺旋复绕成筒。
具体的，所用原料为按目前常规方法制备的高粘单向预浸料。因树脂处于未固化状态且有一定的粘性，为防止相邻层粘在一起，在预浸料出厂时，在预浸料的两侧表面会分别会贴覆一层膜和背衬纸，由于背衬纸在分切过程中会产生纸屑粘附在预浸窄带表面，造成污染，从而影响预浸料的使用性能，因此要在预浸料进入分切单元之前将背衬纸剥离并重新复卷。
而与背衬纸相比，预浸料另一表面贴覆的离型膜在分切过程中则不会产生类似于上述的污染。同时，离型膜的存在也可以防止预浸料中所含树脂的在刀具表面的粘附，因此可以与预浸料一起进入分切单元。而由于预浸料中树脂成分的不同，存在一部分高粘预浸料。对于这种高粘预浸料，即使预浸料一面贴覆离型膜，其未贴覆离型膜的另一面在经过分切单元时也会出现树脂在刀具表面的粘附，从而影响后续分切质量。另一方面，在对分切好的预浸窄带复绕成筒过程中，预浸料与过辊的直接接触又导致树脂在过辊上粘附，从而影响后续收卷质量。综上所述，对于一侧贴覆背衬纸、一侧贴覆离型膜的宽幅高粘预浸料分切时应去纸带膜，并在经过分切单元前给其未贴覆离型膜的一侧附上宽度足够的PE膜。
本发明采用了圆刀分切装置，相邻刀片间的间距决定了分切出来的预浸窄带的宽度。
本发明分切得到的膜-预浸料-膜的窄带可以形成良好收卷，并且避免了收卷过程中预浸料中树脂在收卷装置中的过辊上的粘附，保证了分切质量。
在预浸窄带与离型膜、PE膜条带重新复绕成筒时，为了提高单筒所卷绕的预浸窄带的长度，采用了螺旋收卷的方式，并且在收卷过程中螺距（即收卷轴旋转一周时，该轴沿轴向移动的距离）始终保持恒定。为了保证采用螺旋收卷方式得到的预浸料窄带能够更好地用于自动铺放过程，在收卷过程中螺距x一般取在d与2d之间（其中，d为预浸窄带的宽度）。
通过本方法可快速高效的制备出长度连续、宽度恒定、良好收卷与退卷的自动铺放用高粘预浸窄带。
其中，所述前处理中，对预浸料双面附膜，进入分切处理的圆刀分切装置时与圆刀上下刀直接接触的均为无粘性的膜。双面附膜的预浸料通过压紧装置进行压紧，去除预浸料与PE膜间的气泡。所述分切处理中，通过张力隔绝装置使得分切过程中预浸料所受力与预浸窄带复绕过程中预浸窄带所受力隔绝开来。所述分切处理与复卷处理间还设有真空吸附处理，包括设置在圆刀分切装置与张力隔绝装置之间的两个真空吸嘴。当一卷预浸料分切结束时，如果预浸窄带的长度尚未达到目标长度，则对预浸料进行续接，继而重复上述制备方法，直至长度达到要求。
实施例1
如图1所示，整个流程分为前处理、分切处理和复卷处理，在宽幅预浸料1开卷后将预浸料背面的背衬纸剥离并复卷到背衬纸回卷轴2上，同时宽幅PE膜3开卷。预浸料与PE膜经过过辊4后通过纠偏装置5，纠偏装置5能够防止预浸料及PE膜横向跑偏，保证两者的直线度。当预浸料与后贴覆的PE膜通过压紧装置6压紧后经过圆刀分切装置7时便被分切成若干条宽度相等的预浸窄带。由于与圆刀上下刀直接接触的是预浸料自身带的离型膜以及后贴覆的PE膜，所以不会出现树脂粘刀现象，从而避免了预浸料劈丝的出现，保证了分切质量。同时，预浸料与两层膜之间的粘结强度并不是很大，很容易发生分离，后续使用也较为便利。张力隔绝装置8将预浸窄带的复绕张力与预浸料的分切过程所受张力隔离开，避免了因各预浸窄带所受张力不一致而导致分切质量的下降。经过张力隔绝装置8后，预浸窄带复绕轴9将对各预浸窄带进行复绕成卷。为实现单筒预浸窄带长度的最大化，可采用螺旋缠绕的方式对预浸窄带进行复绕。预浸料的可热搭接性保证了预浸窄带长度的连续性。
实施例2
由于通过图1所示分切得到的预浸窄带中膜的宽度与预浸窄带宽度一致，在后续使用中可能会出现预浸料与膜难以区分的问题，针对此问题对本发明进行了一定程度的改进。如图2所示，在分切处理与复卷处理间增加了一个真空吸附处理，即将本发明中圆刀分切装置7与张力隔绝装置8之间的过辊替换成两个真空吸嘴10。通过真空吸嘴将离型膜窄条以及PE膜窄条进行回收。同时为防止预浸窄带发生粘结，在预浸窄带复绕轴9旁加上放置PE膜窄条料筒11的轴。为保证PE膜窄条对预浸料的全覆盖，此处的PE膜窄条宽度为预浸窄带宽度的1.5~2.0倍。在预浸料窄带复绕前，PE膜窄条引出并贴覆在预浸窄带下侧表面，共同复绕。

Claims (6)

1.一种面向自动铺放的单向高粘预浸窄带制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）前处理，首先宽幅预浸料及PE膜开卷与背衬纸复卷；随后宽幅预浸料与宽幅PE膜经纠偏装置纠偏校正并进行覆膜；
2）分切处理，将经过前处理后的预浸料通过圆刀分切装置分切成若干条宽度相等且恒定的预浸窄带；
3）复卷处理，对分切处理后的预浸窄带进行螺旋复绕成筒。
2.根据权利要求1所述的一种面向自动铺放的单向高粘预浸窄带制备方法，其特征在于，所述前处理中，对预浸料双面附膜，进入分切处理的圆刀分切装置时与圆刀上下刀直接接触的均为无粘性的膜。
3.根据权利要求2所述的一种面向自动铺放的单向高粘预浸窄带制备方法，其特征在于，所述前处理中，双面附膜的预浸料通过压紧装置进行压紧，去除预浸料与PE膜间的气泡。
4.根据权利要求1所述的一种面向自动铺放的单向高粘预浸窄带制备方法，其特征在于，所述分切处理中，通过张力隔绝装置使得分切过程中预浸料所受力与预浸窄带复绕过程中预浸窄带所受力隔绝开来。
5.根据权利要求4所述的一种面向自动铺放的单向高粘预浸窄带制备方法，其特征在于，所述分切处理与复卷处理间还设有真空吸附处理，包括设置在圆刀分切装置与张力隔绝装置之间的两个真空吸嘴。
6.根据权利要求4或5所述的一种面向自动铺放的单向高粘预浸窄带制备方法，其特征在于，当一卷预浸料分切结束时，如果预浸窄带的长度尚未达到目标长度，则对预浸料进行续接，继而重复上述制备方法，直至长度达到要求。
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