CN115847935A - 一种干纤维带制备方法 - Google Patents

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陈龙
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Abstract

本发明涉及复合材料技术领域,尤其涉及一种干纤维带制备方法,该方法包括以下步骤:恒张力放卷纱筒,并对纱线进行分纱、排纱,使得纱线均匀排列;对均匀排列的纱线进行展纤,形成片纱;施加粘接剂到片纱表面上,并升温干燥片纱;施加定型剂到片纱表面上,并升温干燥片纱,以提高片纱硬挺度;复合网纱至片纱表面,并通过压辊压合的方式提高网纱与片纱之间的结合性。本发明通过在复合网纱之前在片纱或者展开成指定宽度的纱线上施加定型剂的方式来提高片纱的硬挺度和粘合性,进而提高了将网纱复合在片纱上时的贴合度,通过定型剂的添加,使得在复合网纱时的纤维表面的硬挺度增加,提高了网纱与纤维之间的粘接力度,进而提高了干纤维带的成型质量。

Description

一种干纤维带制备方法
技术领域
本发明涉及复合材料技术领域,尤其涉及一种干纤维带制备方法。
背景技术
干纤维带是指由碳纤维经过定型处理后制备而成的干态碳纤维带,干纤维带通常用于自动铺丝或自动铺带工艺,为了保证铺带质量,如何提高干纤维带的成型质量成为了当前亟待解决的问题。
相关技术中,为了降低干纤维带的层间松散,采用了单向纤维带的结构,如公开号为CN106470825A的中国发明专利申请于2017年3月1日公开的《用于制造预成型体的干纤维带》,该干纤维带包含单向纤维层、结合在该单向纤维层至少一侧的非织造屏蔽物(开放性网孔层)以及在带内存在的粘合材料;该种干纤维带在制备时,通过在单向纤维层上以颗粒或者液体形式施加粘合材料,经过炉中干燥后再将非织造屏蔽物结合在单向纤维层的至少一侧上;
然而发明人在实施上述方案时发现,将非织造屏蔽物结合在单向纤维层上时,很难保证非织造屏蔽物与单向纤维层的贴合性,进而影响了干纤维带的成型质量。
发明内容
鉴于以上技术问题中的至少一项,本发明提供了一种干纤维带制备方法,采用工艺的改进以提高干纤维带的成型质量。
根据本发明的第一方面,提供一种干纤维带制备方法,包括以下步骤:
恒张力放卷纱筒,并对纱线进行分纱、排纱,使得纱线均匀排列;
对均匀排列的纱线进行展纤,形成片纱;
施加粘接剂到片纱表面上,并升温干燥片纱;
施加定型剂到片纱表面上,并升温干燥片纱,以提高片纱硬挺度;
复合网纱至片纱表面,并通过压辊压合的方式提高网纱与片纱之间的结合性。
在本发明的一些实施例中,在展纤时,采用加热、振动或者超声波展纤方式进行。
在本发明的一些实施例中,在施加粘接剂时,采用浸胶或者喷涂的方式进行。
在本发明的一些实施例中,在施加定型剂时,采用撒粉或者静电沉积的方式进行。
在本发明的一些实施例中,在复合网纱至片纱表面前,先对施加定型剂升温干燥后的片纱进行收卷,然后再反面放卷,使得网纱复合在片纱的另一面。
在本发明的一些实施例中,在复合网纱时,采用静电纺丝、熔喷、纺粘或者复合成型的方式将网纱添加到片纱上。
在本发明的一些实施例中,在复合网纱后,在网纱上施加定型剂,以提高网纱与片纱之间的粘接力。
在本发明的一些实施例中,在干纤维带经压辊压合后,分切成母卷,根据需求进一步分切成铺带或者铺丝用的窄带后进行收卷。
本发明的有益效果为:本发明通过在复合网纱之前在片纱或者展开成指定宽度的纱线上施加定型剂的方式来提高片纱的硬挺度和粘合性,进而提高了将网纱复合在片纱上时的贴合度,与现有技术相比,通过定型剂的添加,使得在复合网纱时的纤维表面的硬挺度增加,提高了网纱与纤维之间的粘接力度,进而提高了干纤维带的成型质量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中干纤维带制备方法的步骤流程图;
图2为本发明实施例中干纤维带制备方法的工艺路线图。
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。
需要说明的是,当元件被称为“固定于”另一个元件,它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件,它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的,并不表示是唯一的实施方式。
除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
如图1中所示的干纤维带制备方法,包括以下步骤:
S10:恒张力放卷纱筒,并对纱线进行分纱、排纱,使得纱线均匀排列;这里需要指出的是,在本发明实施例一中,所针对的是干纤维带较宽的情形,例如6.35mm、12.7mm、25.4mm等,在进行放卷时,首先将一定数量的碳纤维纱筒放置于恒张力放卷纱架上,恒张力放卷为本领域的常规技术手段,这里不再进行赘述,同时这里还需要指出的是,在本发明实施例中,采用的纤维为碳纤维,本领域技术人员可以根据需求采用其他的复合材料纤维,但采用了本发明实施例中的干纤维带制备的方法均落入至本发明的保护范围内;对于碳纤维纱筒的数量由产品的克重、干纤维带的宽度以及碳纤维的规格来确定,具体计算公式为:碳纤维数量=(产品克重/碳纤维线密度)×幅宽×1000,这里需要指出的是,由于纱线线密度为1000m的重量,单位为g/km或tex,1000为单位换算。在对纱线进行分纱和排纱时,要使得碳纤维排列整齐,并且互相之间不干扰;
S20:对均匀排列的纱线进行展纤,形成片纱;这里需要指出的是,展纤为现有技术,即通过对纱线施加一定的张力和压力,使得纱线的宽度变大,通过展纤的方式,使得纱线形成克重均匀,结合良好、无裂缝的片状结构;
S30:施加粘接剂到片纱表面上,并升温干燥片纱;通过施加粘接剂的方式,来提高片纱的整体性,减少后续分切过程中纤维的分层、散纱现象,在本发明实施例中,粘接剂可为水溶性环氧溶液、水溶性聚酯溶液、水溶性聚氨酯或上述水溶液的混合物,类似碳纤维的上浆剂。片纱是单层还是多层取决于干纤维带的克重——根据干纤维带的克重(单位面积内的纤维重量)及所使用的碳纤维规格,计算和选择单层或是多层的片纱模式。干纤维带为高克重时采用多层叠加方式。采用多层叠加时,层间没有粘结力,所以容易产生分层。
S40:施加定型剂到片纱表面上,并升温干燥片纱,以提高片纱硬挺度;在本发明实施例中,在施加了粘接剂升温干燥以后,片纱形成了整体的片状结构,再通过施加定型剂的方式,使得片纱的硬挺度得以提升,片纱硬挺度提升以后,进而可以提高网纱复合时的粘接度,从而避免了网纱在复合时的孔隙、分层等结合不良的情形出现;此外,这里需要指出的是,在本发明实施例中,定型剂为环氧树脂粉末、聚酯粉末、热塑性树脂粉末或上述材料混合后的粉末;在本发明实施例中,定型剂与粘接剂的区别为:1.粘接剂为溶液,定型剂为粉末;2.粘接剂起干纤维带纤维间的粘接作用,定型剂起两个干纤维带之间的层间粘接作用。
S50:复合网纱至片纱表面,并通过压辊压合的方式提高网纱与片纱之间的结合性。通过压辊压合的方式,可以提高网纱与片纱之间的粘接力,使得定型剂与片纱和网纱的结合力度进一步提升。
在上述实施例中,通过在复合网纱之前在片纱或者展开成指定宽度的纱线上施加定型剂的方式来提高片纱的硬挺度和粘合性,进而提高了将网纱复合在片纱上时的贴合度,与现有技术相比,通过定型剂的添加,使得在复合网纱时的纤维表面的硬挺度增加,提高了网纱与纤维之间的粘接力度,进而提高了干纤维带的成型质量。
在上述实施例中,在对纱线进行展纤时,具有多种形式,例如采用加热的方式,例如通过带有加热功能的压辊实现对纱线的挤压,或者通过振动或者超声波的方式进行实现对纱线的展纤。
在上述实施例中,在展纤后的片纱施加粘接剂时,采用浸胶或者喷涂的方式进行,例如在展纤过程中,使得片纱浸没在胶槽中的方式来实现粘接剂的添加,或者在展纤过程中,对片纱的表面进行粘接剂的喷涂、撒布;在施加粘接剂以后,通过烘箱或者红外辐射等方式实现升温,以实现粘接剂熔融在片纱中,来提高片纱的整体性。
在本发明实施例中,在施加定型剂时,采用撒粉或者静电沉积的方式进行,并且在施加定型剂以后,同样通过烘箱或者红外辐射的方式来实现片纱的升温与干燥,一方面便于网纱与片纱之间的连接,另一方面还可以增加预制体的层间粘接力;
在本发明一些实施例中,在复合网纱至片纱表面前,先对施加定型剂升温干燥后的片纱进行收卷,然后再反面放卷,使得网纱复合在片纱的另一面。通过先收卷,在反面放卷的方式,使得网纱复合在另一面上,通过这种设置,一方面可以最大程度的利用未复合网纱面的粘接剂的来提高预成型体多层之间的粘接强度,另一方面还可以提高网纱在复合时未撒布粘接剂面的表面平整度(这里指的是通过喷涂方式进行粘接剂添加的形式);
关于网纱的复合,在本发明实施例中具有多种复合方式,例如可以采用采用静电纺丝、熔喷、纺粘或者复合成型的方式将网纱添加到片纱上。
在本发明实施例中,为了进一步提高网纱与片纱之间的粘接强度,在复合网纱后,在网纱上施加定型剂,以提高网纱与片纱之间的粘接力。这里需要指出的是,在施加定型剂之后,同样需要通过烘箱或者红外辐射的方式实现对复合网纱的片纱进行升温烘干,然后再经过压辊压合的方式,来进一步提高网纱与片纱之间的粘接强度,通过这种方式的设置,使得网纱内含有更多的定型剂,进而可以在后续铺带时,网纱之间残留的定型剂再加热之后可以进一步提高层间的粘接强度。
在本发明实施例中的在干纤维带经压辊压合后,分切成母卷,根据需求进一步分切成铺带或者铺丝用的窄带后进行收卷。本发明实施例一中的干纤维带制备方法的完整工艺路线图如图2中所示,在压辊压合以后,还需要将合成的干纤维料带进行分切,根据工艺需求先切割成母卷进行收卷,再通过分切成窄带的形式往复缠绕在线轴上,在缠绕之前,通过红外测微仪、光学观测站等形式实现对宽度的检测。
本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.一种干纤维带制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
恒张力放卷纱筒,并对纱线进行分纱、排纱,使得纱线均匀排列;
对均匀排列的纱线进行展纤,形成片纱;
施加粘接剂到片纱表面上,并升温干燥片纱;
施加定型剂到片纱表面上,并升温干燥片纱,以提高片纱硬挺度;
复合网纱至片纱表面,并通过压辊压合的方式提高网纱与片纱之间的结合性。
2.根据权利要求1所述的干纤维带制备方法,其特征在于,在展纤时,采用加热、振动或者超声波展纤方式进行。
3.根据权利要求1所述的干纤维带制备方法,其特征在于,在施加粘接剂时,采用浸胶或者喷涂的方式进行。
4.根据权利要求1所述的干纤维带制备方法,其特征在于,在施加定型剂时,采用撒粉或者静电沉积的方式进行。
5.根据权利要求1所述的干纤维带制备方法,其特征在于,在复合网纱至片纱表面前,先对施加定型剂升温干燥后的片纱进行收卷,然后再反面放卷,使得网纱复合在片纱的另一面。
6.根据权利要求5所述的干纤维带制备方法,其特征在于,在复合网纱时,采用静电纺丝、熔喷、纺粘或者复合成型的方式将网纱添加到片纱上。
7.根据权利要求5所述的干纤维带制备方法,其特征在于,在复合网纱后,在网纱上施加定型剂,以提高网纱与片纱之间的粘接力。
8.根据权利要求1至7任一项所述的干纤维带制备方法,其特征在于,在干纤维带经压辊压合后,分切成母卷,根据需求进一步分切成铺带或者铺丝用的窄带后进行收卷。
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