CN114770801A - 一种连续化生产碳纤维复合材料层合板的设备及工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种连续化生产碳纤维复合材料层合板的设备及工艺，涉及纺织材料工程应用领域，针对现有的层合板一般无法实现连续化生产，且对模具要求较高的问题，现提出如下方案，其包括输纱机构，所述输纱机构的侧壁设置有用于材料涂抹的涂覆机构，所述输纱机构用于纱线的固定与输送；所述输纱机构包括第一纱架、第二纱架、第三纱架、第四纱架、高性能纤维和矫正管，所述第二纱架位于第一纱架和第三纱架之间，所述第四纱架位于第三纱架远离第二纱架的一侧。本发明连续化生产碳纤维复合材料层合板的设备可以工艺循环，使得层合板能够连续化生产，且对模具的要求较低，同时将树脂本体铺设在离型纸上，使得树脂在脱模时比较方便，方便使用。
Description
技术领域
本发明涉及纺织材料工程应用领域，尤其涉及一种连续化生产碳纤维复合材料层合板的设备及工艺。
背景技术
碳纤维复合材料具有轻质高强、耐腐蚀、可设计性等一系列特点，被广泛应用于航空航天、国防军事、汽车工业、医疗器械、体育休闲等领域。碳纤维层合板是复合材料应用最主要的形式，目前一般采用模压工艺制备层合板，虽然模压工艺具有工艺简单，制备精度高等特点，但是一般无法实现连续化生产，且对模具要求较高，因此，为了解决此类问题，我们提出了一种连续化生产碳纤维复合材料层合板的设备及工艺。
发明内容
本发明提出的一种连续化生产碳纤维复合材料层合板的设备，解决了层合板一般无法实现连续化生产，且对模具要求较高的问题。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种连续化生产碳纤维复合材料层合板的设备，包括输纱机构，所述输纱机构的侧壁设置有用于材料涂抹的涂覆机构，所述输纱机构用于纱线的固定与输送；
所述输纱机构包括第一纱架、第二纱架、第三纱架、第四纱架、高性能纤维和矫正管，所述第二纱架位于第一纱架和第三纱架之间，所述第四纱架位于第三纱架远离第二纱架的一侧。
优选的，所述第一纱架、第二纱架、第三纱架和第四纱架均与高性能纤维的一端相连接，所述高性能纤维远离第一纱架、第二纱架、第三纱架和第四纱架的一端与矫正管相连接。
优选的，所述涂覆机构和输纱机构之间设置有滚轴，所述滚轴的一侧安装有放卷轴，所述放卷轴的圆周侧壁设置有离型纸。
优选的，所述离型纸的顶端设置有齿轮切割器，所述齿轮切割器位于矫正管的底端。
优选的，所述涂覆机构包括第一涂覆装置、第二涂覆装置、第三涂覆装置和第四涂覆装置，所述第一纱架、第二纱架、第三纱架和第四纱架与第一涂覆装置、第二涂覆装置、第三涂覆装置和第四涂覆装置呈间隔式设置。
优选的，所述第一涂覆装置、第二涂覆装置、第三涂覆装置和第四涂覆装置均包括储存箱、进料口、搅拌器、输送管、喷嘴和树脂本体。
优选的，所述进料口和搅拌器位于储存箱的顶端，所述进料口和搅拌器的底端均延伸至储存箱的内部，所述输送管的端部与储存箱相连接，且所述输送管的出料口与喷嘴相连接，所述树脂本体从喷嘴的底端喷出。
一种连续化生产碳纤维复合材料层合板的工艺，所述工艺步骤如下：
S1：将离型纸放置在放卷轴上，使放卷轴缓慢的转动，将离型纸依次在根滚轴上铺开后制停放卷轴；
S2：将调配好的树脂本体通过进料口放置在涂覆机构中，可以通过搅拌器进行搅拌均匀；
S3：将高性能纤维放置在第一纱架、第二纱架、第三纱架和第四纱架上，通过电动辊轴的转动带动纱筒，使得高性能纤维依次通过矫正管，垂直放置于齿轮切割器的上方后制停电动辊轴；
S4：检查树脂本体是否均匀，高性能纤维是否到位，离型纸是否铺平放直；此时第一涂覆装置中的树脂本体通过输送管可以进入到喷嘴中，通过喷嘴将树脂本体均匀的涂覆在离型纸上；
S5：随后放卷轴开始转动，同时将离型纸的首端通过传送带或者一些其他设备开始带动，让离型纸开始运转起来；
S6：当带有树脂本体的离型纸接近第一纱架时，纱架中的电动辊轴开始转动，高性能纤维经过矫正管后落在齿轮切割器的中间位置，通过一对齿轮的切割形成高性能短纤，而高性能短纤杂乱的铺洒在树脂本体的表面；
S7：当表面铺洒着高性能纤维与树脂本体的离型纸接近第二涂覆装置时，第二涂覆装置中的树脂通过输送管可以进入到喷嘴中，通过喷嘴将树脂本体均匀的涂覆在切割铺撒过的高性能纤维的表面，从而形成单层的碳纤维层合板结构；
S8：当带有树脂本体的离型纸接近第二纱架时，第二纱架中的电动辊轴开始转动，高性能纤维经过矫正管后落在齿轮切割器的中间位置，通过一对齿轮的切割形成高性能短纤，而高性能短纤杂乱的铺洒在树脂本体的表面；
S9：当表面铺洒着高性能纤维与树脂本体的离型纸接近第三涂覆装置时，第三涂覆装置中的树脂通过输送管可以进入到喷嘴中，通过喷嘴将树脂本体均匀的涂覆在切割铺撒过的高性能纤维的表面，从而形成双层的碳纤维层合板结构；
S10：当带有树脂的离型纸接近第三纱架时，第三纱架中的电动辊轴开始转动，高性能纤维经过矫正管后落在齿轮切割器的中间位置，通过一对齿轮的切割形成高性能短纤，而高性能短纤杂乱的铺洒在树脂本体的表面；
S11：当表面铺洒着高性能纤维与树脂本体的离型纸接近第四涂覆装置时，第四涂覆装置中的树脂通过输送管可以进入到喷嘴中，通过喷嘴将树脂本体均匀的涂覆在切割铺撒过的高性能纤维的表面，从而形成三层的碳纤维层合板结构；工艺循环下去，可以形成一种多层的碳纤维层合板材料。
本发明的有益效果为：
1、通过第一涂覆装置、第二涂覆装置、第三涂覆装置和第四涂覆装置对树脂本体进行运输涂覆，同时齿轮切割器将高性能纤维进行切碎处理铺撒在树脂本体的表面，从而工艺循环下去，可以形成一种多层的碳纤维层合板材料，使得层合板能够连续化生产。
2、通过将树脂本体铺设在离型纸上，使得树脂在脱模时比较方便，并且该装置不是采用传统的压模工艺，是直接将树脂进行铺设，从而对模具的要求较低。
综上所述，该装置可以工艺循环，使得层合板能够连续化生产，且对模具的要求较低，同时将树脂本体铺设在离型纸上，使得树脂在脱模时比较方便，方便使用。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的生产流程结构示意图。
图3为本发明的树脂涂覆结构示意图。
图中标号：1、输纱机构；101、第一纱架；102、第二纱架；103、第三纱架；104、第四纱架；105、高性能纤维；106、矫正管；2、涂覆机构；201、第一涂覆装置；202、第二涂覆装置；203、第三涂覆装置；204、第四涂覆装置；2001、储存箱；2002、进料口；2003、搅拌器；2004、输送管；2005、喷嘴；2006、树脂本体；3、滚轴；4、齿轮切割器；5、放卷轴；6、离型纸。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
实施例一
参照图1-图3所示，一种连续化生产碳纤维复合材料层合板的设备，包括输纱机构1，所述输纱机构1的侧壁设置有用于材料涂抹的涂覆机构2，所述输纱机构1用于纱线的固定与输送；
所述输纱机构1包括第一纱架101、第二纱架102、第三纱架103、第四纱架104、高性能纤维105和矫正管106，所述第二纱架102位于第一纱架101和第三纱架103之间，所述第四纱架104位于第三纱架103远离第二纱架102的一侧。
如图1和图2所示，所述第一纱架101、第二纱架102、第三纱架103和第四纱架104均与高性能纤维105的一端相连接，所述高性能纤维105远离第一纱架101、第二纱架102、第三纱架103和第四纱架104的一端与矫正管106相连接，所述涂覆机构2和输纱机构1之间设置有滚轴3，所述滚轴3的一侧安装有放卷轴5，所述放卷轴5的圆周侧壁设置有离型纸6，所述离型纸6的顶端设置有齿轮切割器4，所述齿轮切割器4位于矫正管106的底端，高性能纤维105如碳纤维、芳纶纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维等，通过齿轮切割器4能够有效的将高性能纤维105绞碎铺设在树脂本体2006的表面，从而层层叠加铺设能够进行工艺循环。
如图2和图3所示，所述涂覆机构2包括第一涂覆装置201、第二涂覆装置202、第三涂覆装置203和第四涂覆装置204，所述第一纱架101、第二纱架102、第三纱架103和第四纱架104与第一涂覆装置201、第二涂覆装置202、第三涂覆装置203和第四涂覆装置204呈间隔式设置，所述第一涂覆装置201、第二涂覆装置202、第三涂覆装置203和第四涂覆装置204均包括储存箱2001、进料口2002、搅拌器2003、输送管2004、喷嘴2005和树脂本体2006，所述进料口2002和搅拌器2003位于储存箱2001的顶端，所述进料口2002和搅拌器2003的底端均延伸至储存箱2001的内部，所述输送管2004的端部与储存箱2001相连接，且所述输送管2004的出料口与喷嘴2005相连接，所述树脂本体2006从喷嘴2005的底端喷出，而树脂本体2006包括热塑性树脂和热固性树脂，通过搅拌器2003对树脂本体2006进行搅拌，防止树脂本体2006产生沉淀导致铺设不够均匀。
实施例二
一种连续化生产碳纤维复合材料层合板的工艺，所述工艺步骤如下：先将离型纸6放置在放卷轴5上，使放卷轴5缓慢的转动，将离型6纸依次在9根滚轴3上铺开后制停放卷轴5；然后将调配好的树脂本体2006通过进料口2002放置在涂覆机构2中，可以通过搅拌器2003进行搅拌均匀；随后将高性能纤维105放置在第一纱架101、第二纱架102、第三纱架103和第四纱架104上，通过电动辊轴的转动带动纱筒，使得高性能纤维105依次通过矫正管106，垂直放置于齿轮切割器4的上方后制停电动辊轴；然后检查树脂本体2006是否均匀，高性能纤维105是否到位，离型纸6是否铺平放直；此时第一涂覆装置201中的树脂本体2006通过输送管2004可以进入到喷嘴2005中，通过喷嘴2005将树脂本体2006均匀的涂覆在离型纸6上；随后放卷轴5开始转动，同时将离型纸6的首端通过传送带或者一些其他设备开始带动，让离型纸6开始运转起来；当带有树脂本体2006的离型纸6接近第一纱架101时，纱架中的电动辊轴开始转动，高性能纤维105经过矫正管106后落在齿轮切割器4的中间位置，通过一对齿轮的切割形成高性能短纤，而高性能短纤杂乱的铺洒在树脂本体2006的表面；当表面铺洒着高性能纤维105与树脂本体2006的离型纸6接近第二涂覆装置202时，第二涂覆装置202中的树脂通过输送管2004可以进入到喷嘴2005中，通过喷嘴2005将树脂本体2006均匀的涂覆在切割铺撒过的高性能纤维105的表面，从而形成单层的碳纤维层合板结构；
当带有树脂本体2006的离型纸6接近第二纱架102时，第二纱架102中的电动辊轴开始转动，高性能纤维105经过矫正管106后落在齿轮切割器4的中间位置，通过一对齿轮的切割形成高性能短纤，而高性能短纤杂乱的铺洒在树脂本体2006的表面；当表面铺洒着高性能纤维105与树脂本体2006的离型纸6接近第三涂覆装置203时，第三涂覆装置203中的树脂通过输送管2004可以进入到喷嘴2005中，通过喷嘴2005将树脂本体2006均匀的涂覆在切割铺撒过的高性能纤维105的表面，从而形成双层的碳纤维层合板结构；
当带有树脂的离型纸接近第三纱架103时，第三纱架103中的电动辊轴开始转动，高性能纤维105经过矫正管106后落在齿轮切割器4的中间位置，通过一对齿轮的切割形成高性能短纤，而高性能短纤杂乱的铺洒在树脂本体2006的表面；当表面铺洒着高性能纤维105与树脂本体2006的离型纸6接近第四涂覆装置204时，第四涂覆装置204中的树脂通过输送管2004可以进入到喷嘴2005中，通过喷嘴2005将树脂本体2006均匀的涂覆在切割铺撒过的高性能纤维105的表面，从而形成三层的碳纤维层合板结构；工艺循环下去，可以形成一种多层的碳纤维层合板材料。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种连续化生产碳纤维复合材料层合板的设备，包括输纱机构（1），其特征在于，所述输纱机构（1）的侧壁设置有用于材料涂抹的涂覆机构（2），所述输纱机构（1）用于纱线的固定与输送；
所述输纱机构（1）包括第一纱架（101）、第二纱架（102）、第三纱架（103）、第四纱架（104）、高性能纤维（105）和矫正管（106），所述第二纱架（102）位于第一纱架（101）和第三纱架（103）之间，所述第四纱架（104）位于第三纱架（103）远离第二纱架（102）的一侧。
2.根据权利要求1所述的一种连续化生产碳纤维复合材料层合板的设备，其特征在于，所述第一纱架（101）、第二纱架（102）、第三纱架（103）和第四纱架（104）均与高性能纤维（105）的一端相连接，所述高性能纤维（105）远离第一纱架（101）、第二纱架（102）、第三纱架（103）和第四纱架（104）的一端与矫正管（106）相连接。
3.根据权利要求1所述的一种连续化生产碳纤维复合材料层合板的设备，其特征在于，所述涂覆机构（2）和输纱机构（1）之间设置有滚轴（3），所述滚轴（3）的一侧安装有放卷轴（5），所述放卷轴（5）的圆周侧壁设置有离型纸（6）。
4.根据权利要求3所述的一种连续化生产碳纤维复合材料层合板的设备，其特征在于，所述离型纸（6）的顶端设置有齿轮切割器（4），所述齿轮切割器（4）位于矫正管（106）的底端。
5.根据权利要求1所述的一种连续化生产碳纤维复合材料层合板的设备，其特征在于，所述涂覆机构（2）包括第一涂覆装置（201）、第二涂覆装置（202）、第三涂覆装置（203）和第四涂覆装置（204），所述第一纱架（101）、第二纱架（102）、第三纱架（103）和第四纱架（104）与第一涂覆装置（201）、第二涂覆装置（202）、第三涂覆装置（203）和第四涂覆装置（204）呈间隔式设置。
6.根据权利要求5所述的一种连续化生产碳纤维复合材料层合板的设备，其特征在于，所述第一涂覆装置（201）、第二涂覆装置（202）、第三涂覆装置（203）和第四涂覆装置（204）均包括储存箱（2001）、进料口（2002）、搅拌器（2003）、输送管（2004）、喷嘴（2005）和树脂本体（2006）。
7.根据权利要求6所述的一种连续化生产碳纤维复合材料层合板的设备，其特征在于，所述进料口（2002）和搅拌器（2003）位于储存箱（2001）的顶端，所述进料口（2002）和搅拌器（2003）的底端均延伸至储存箱（2001）的内部，所述输送管（2004）的端部与储存箱（2001）相连接，且所述输送管（2004）的出料口与喷嘴（2005）相连接，所述树脂本体（2006）从喷嘴（2005）的底端喷出。
8.一种连续化生产碳纤维复合材料层合板的工艺，其特征在于，应用于上述权利要求1-7任一项所述的设备，所述工艺步骤如下：
S1：将离型纸（6）放置在放卷轴（5）上，使放卷轴（5）缓慢的转动，将离型（6）纸依次在（9）根滚轴（3）上铺开后制停放卷轴（5）；
S2：将调配好的树脂本体（2006）通过进料口（2002）放置在涂覆机构（2）中，可以通过搅拌器（2003）进行搅拌均匀；
S3：将高性能纤维（105）放置在第一纱架（101）、第二纱架（102）、第三纱架（103）和第四纱架（104）上，通过电动辊轴的转动带动纱筒，使得高性能纤维（105）依次通过矫正管（106），垂直放置于齿轮切割器（4）的上方后制停电动辊轴；
S4：检查树脂本体（2006）是否均匀，高性能纤维（105）是否到位，离型纸（6）是否铺平放直；此时第一涂覆装置（201）中的树脂本体（2006）通过输送管（2004）可以进入到喷嘴（2005）中，通过喷嘴（2005）将树脂本体（2006）均匀的涂覆在离型纸（6）上；
S5：随后放卷轴（5）开始转动，同时将离型纸（6）的首端通过传送带或者一些其他设备开始带动，让离型纸（6）开始运转起来；
S6：当带有树脂本体（2006）的离型纸（6）接近第一纱架（101）时，纱架中的电动辊轴开始转动，高性能纤维（105）经过矫正管（106）后落在齿轮切割器（4）的中间位置，通过一对齿轮的切割形成高性能短纤，而高性能短纤杂乱的铺洒在树脂本体（2006）的表面；
S7：当表面铺洒着高性能纤维（105）与树脂本体（2006）的离型纸（6）接近第二涂覆装置（202）时，第二涂覆装置（202）中的树脂通过输送管（2004）可以进入到喷嘴（2005）中，通过喷嘴（2005）将树脂本体（2006）均匀的涂覆在切割铺撒过的高性能纤维（105）的表面，从而形成单层的碳纤维层合板结构；
S8：当带有树脂本体（2006）的离型纸（6）接近第二纱架（102）时，第二纱架（102）中的电动辊轴开始转动，高性能纤维（105）经过矫正管（106）后落在齿轮切割器（4）的中间位置，通过一对齿轮的切割形成高性能短纤，而高性能短纤杂乱的铺洒在树脂本体（2006）的表面；
S9：当表面铺洒着高性能纤维（105）与树脂本体（2006）的离型纸（6）接近第三涂覆装置（203）时，第三涂覆装置（203）中的树脂通过输送管（2004）可以进入到喷嘴（2005）中，通过喷嘴（2005）将树脂本体（2006）均匀的涂覆在切割铺撒过的高性能纤维（105）的表面，从而形成双层的碳纤维层合板结构；
S10：当带有树脂的离型纸接近第三纱架（103）时，第三纱架（103）中的电动辊轴开始转动，高性能纤维（105）经过矫正管（106）后落在齿轮切割器（4）的中间位置，通过一对齿轮的切割形成高性能短纤，而高性能短纤杂乱的铺洒在树脂本体（2006）的表面；
S11：当表面铺洒着高性能纤维（105）与树脂本体（2006）的离型纸（6）接近第四涂覆装置（204）时，第四涂覆装置（204）中的树脂通过输送管（2004）可以进入到喷嘴（2005）中，通过喷嘴（2005）将树脂本体（2006）均匀的涂覆在切割铺撒过的高性能纤维（105）的表面，从而形成三层的碳纤维层合板结构；工艺循环下去，可以形成一种多层的碳纤维层合板材料。
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