CN1814432A

CN1814432A - 复合材料兼具拉挤及缠绕的成型装置

Info

Publication number: CN1814432A
Application number: CN 200510001631
Authority: CN
Inventors: 游忠雄
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2005-02-03
Filing date: 2005-02-03
Publication date: 2006-08-09

Abstract

本发明公开了一种复合材料兼具拉挤及缠绕的成型装置，是配置在一成型管材的后道工程之前，该后道工程为依序的对管材半成品作树脂含浸、成型加热、拉引及切断成一管材，其特征在于：该成型装置包括有呈依序排置的至少一斜向放纱器、至少一平行放纱器及一导纱轴组，该至少一平行放纱器各可放纱于各斜向放纱器之前、之间或之后，该导纱轴组，对应于各放纱器后端部各连设一穿纱器，各穿纱器不同半径但是呈同心的配置，该导纱轴组的轴心并设有一静置成型管，连设于各组斜向放纱器的穿纱器作旋转呈斜向的放纱，连设于各平行放纱器的穿纱器是静置作平行向的放纱，使成型于成型管上的管材中，含有多种方向交错的复合材料长纤维束，使该管材具有高应力强度，且制造省成本。

Description

复合材料兼具拉挤及缠绕的成型装置

技术领域

本发明是有关于一种复合材料兼具拉挤及缠绕的成型装置，特别是指一种管材中含有多种方向交错的复合材料长纤维束，使该复合材料管材具有高应力强度且制造省成本的成型装置。

背景技术

现有的复合材料管材的成型装置，如图1所示，是将多数道的复合材料长纤维束10集束后经过一树脂含浸槽11含浸并经一长纤维束分配器12作预成型的分配、再经一成型器13作成型一管状半成品、并经一密闭固定模头14作加热硬化，整个制作过程各复合材料长纤维束10端是受一拉引器15拉引位移，最后以切断器16切断成预定长度的管材，所制出复合材料管材的缺点为剪力强度(横截面强度)差，因为长纤维束10是以彼此平行方向被拉挤方式成型所致，因此使用的范围受到限制，有些为了横截面强度，会在上述的分配器12与成型器13之间，加作一道连续席或布17的喂入来作为补强，但是还是会有缺点，其喂入的是被切断的纤维或是薄薄的一层布，所增加的强度有限，且加工过的连续席或布17比原来的长纤维束10价格高出许多，增加很多成本，因此，如何构思制造出一种管材中含有纵横交错的复合材料长纤维束，使该复合材料管材具有高应力强度且制造省成本的成型装置，是一重要的课题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种管材中含有多种方向的长纤维束，使该复合材料管材具有高应力强度且制造省成本的成型装置。

于是，本发明复合材料兼具拉挤及缠绕的成型装置，是配置在一成型管材的后道工程之前，该后道工程为依序的对管材半成品作树脂含浸、成型加热、拉引及切断成一管材，其特征在于：该成型装置包括呈依序排置的至少一斜向放纱器、至少一平行放纱器及一导纱轴组，该至少一平行放纱器各可放纱于各斜向放纱器之前、之间或之后，该导纱轴组，对应于各放纱器后端部各连设一穿纱器，各穿纱器不同半径且呈同心的配置，该导纱轴组的轴心并设有一静置成型管。连设于各组斜向放纱器的穿纱器作旋转呈斜向的放纱，连设于各平行放纱器的穿纱器是静置作平行向的放纱，使成型于成型管上的管材中，含有多种方向交错的长纤维束。

本发明的功效能提供一复合材料管材具有高应力强度且制造省成本。

附图说明

下面通过最佳实施例及附图对本发明进行详细说明，附图中：

图1是现有复合材料成型装置成型过程示意图。

图2是本发明复合材料兼具拉挤及缠绕的成型装置第一实施例示意图。

图3是本发明复合材料兼具拉挤及缠绕的成型装置的导纱轴组的示意图。

图4是本发明复合材料兼具拉挤及缠绕的成型装置所制出管形半成品示意图。

图5是本发明复合材料兼具拉挤及缠绕的成型装置的导纱轴组导纱体另一种态样示意图。

图6是本发明复合材料兼具拉挤及缠绕的成型装置第二实施例示意图。

图7是图6所制出管形半成品示意图。

图8是本发明复合材料兼具拉挤及缠绕的成型装置第三实施例示意图。

图9是本发明复合材料兼具拉挤及缠绕的成型装置的斜向放纱器的另一种配置示意图。

具体实施方式

有关本发明的前述及其它技术内容、特点与功效，在以下配合参考图式的四个较佳实施例的详细说明中，将可清楚的明白。

如图2，本发明复合材料兼具拉挤及缠绕的成型装置，是配置在一成型管材的后道工程之前，该后道工程为依序的对管材半成品作树脂含浸、成型加热、拉引及切断成一管材，其特征在于该成型装置包括呈依序排置的至少一斜向放纱器2、至少一平行放纱器3及一导纱轴组4。该至少一平行放纱器3各可放纱于各组斜向放纱器2之前、之间或之后，该导纱轴组4，对应于各放纱器后端部各连设一穿纱器40，各穿纱器是不同半径但是呈同心的配置，该导纱轴组4的轴心并设有一静置成型管41。连设于各组斜向放纱器2的穿纱器400作旋转呈斜向的放纱，连设于各平行放纱器2的穿纱器401是静置作平行向的放纱，使成型于成型管41上的管材5中，含有多种方向交错的长纤维束，更详细的说明：

该至少一斜向放纱器2，在本实施例只采用两个，并作同心内、外架设，其是在一第一机架20向后横向凸设且呈同心配置的略呈圆筒状内、外导纱架21、22，各导纱架21、22、贯穿该第一机架20向前凸设有转轴210、220，各转轴210、220并独自被一马达211、221所驱动作独立的旋转，各导纱架21、22是在两平行且直立相对应放置的左圆盘212、222与右圆架213、223间，呈圈围状的布设有多数只纱架杆23、24，各纱架杆23、24并穿设有至少一个的复合材料长纤维管纱25、26，各导纱架外围另设有对应的穿纱杆27、28，各穿纱杆27、28上设有穿纱眼270，280，各右圆架213、223，配合图3，是由垂直面呈辐设状布设的架杆上以同心圆布设有穿纱圈27’、28’，各穿纱圈27’、28’并设有对应的穿纱眼270’，280’，将上述各长纤维管纱25、26纱头250、260拉出并先分别穿过穿纱眼270，280再穿过穿纱眼270’，280’而汇集于右圆架213、223近中央部位处214、224。

该至少一平行放纱器3，是可放纱于各斜向放纱器2之前、之间或之后，因本实施例斜向放纱器2只采用一组且呈同心圆配置，所以是放纱于该斜向放纱器2之后，其是在架设较高的机架上平行设有多数只的纱架杆31与穿纱杆32，各穿纱杆32设有穿纱眼，各纱架杆31穿设有至少一个的复合材料长纤维管纱33，将各长纤维管纱33纱头330拉出并分别穿过各穿纱杆32穿纱眼。

该导纱轴组4，是对应于上述各种放纱器2、3的放纱处后端部各连设一穿纱器40，各穿纱器是不同半径但是呈同心的配置，在该导纱轴组4的轴心并设有一静置成型管41，详述如图3，其是在一位在轴心并呈静置的一成型管41的外围，同心套设有可各自独立旋转的内、外穿纱器，穿纱器40的只数与上述放纱器2、3的总数目相等，在本实施例是3只，便于说明将其分别称为第一穿纱器、第二穿纱器与第三穿纱器，各穿纱器具有一穿纱管及一设于该穿纱管上的多数导纱体，第一穿纱管400的一端是连设于右圆架213的中央部位214，第二穿纱管401的同一端是连设于右圆架223的中央部位224，且分别与对应连结的右圆架213、223同步旋转，即第一穿纱管400与右圆架213、第二穿纱管401与右圆架223作同步旋转，但是右圆架213、223可独自旋转相不影响，在该第二穿纱管401的外围，所同心套设的第三穿纱管402是静置，是架设在一与上述第一机架呈平行且位于右圆架213、223之后适当距离的第三机架上，在该第三穿纱管402及第一穿纱管400与第二穿纱管401的各穿纱器的外壁，沿其周壁等间距定位设有该多数导纱体42、43、44，在本实施例各导纱体42、43、44结构相同，是呈圈环状，各分别圈套定位于第一穿纱管400、第二穿纱管401与第三穿纱管402的外壁，各导纱体42、43、44，设有导纱孔420、430、440，本实施例以导纱体42作解说，其是沿其周环也呈等间距贯穿设有导纱孔420，且各导纱体42的同位置导纱孔420，以水平向视之是在同一水平线。

为便于解说，再如图2，上述的后道工程，即所谓的树脂含浸、成型加热、拉引及切断成一管材工程，是借由一呈依序排列于该导纱轴组4后端部的树脂旋环含浸组5，成型加热模组6，拉引器7，切断器8来完成，于此一并作概述：

该树脂旋环含浸组5，是设于该导纱轴组4之后，是在一机座50上设有一树脂收集槽51及一树脂浸渍槽52，另以导管53连设一树脂泵54，前述的静置成型管41是含浸于该树脂浸渍槽52中，该树脂泵53并可对该成型管41喷洒树脂，喷洒后残余树脂可滴回树脂收集槽51回收循环使用。

该成型加热模组6，是设于该树脂旋环含浸组5之后，且被该成型管41并贯穿过

该拉引器7，是设于该成型加热模组6之后，是由上下两对转辊70、71所构成，各对转辊间设有传动带72、73，上下传动带72、73间隔以间距74。

该切断器8，是设于该拉引器7之后。

第一次使用本装置制造一复合材料管形物时，再配合图3，将前述穿过穿纱杆32穿纱眼放纱端的纱头330继续拉出并分别穿过第三穿纱管402的各导纱体44的导纱孔440一直到第三穿纱管402的后端部45即树脂旋环含浸组5的前方，另，分别将穿过穿纱眼270’且汇集于右圆架213近央部位处214的放纱端的纱头250继续拉出并分别穿过第一穿纱管400的各导纱体42导纱孔420一直到树脂旋环含浸组5的前方，再分别将穿过穿纱眼280’且汇集于右圆架223近中央部位处224的放纱端的纱头260继续拉出并分别穿过第二穿纱管401的各导纱体43导纱孔430一直到树脂旋环含浸组5的前方，将该三纱头330、250、260汇集后并还是包覆在成型管41的外围，一起被拉动作开机运转。

在本实施例是设定内导纱架21正转，外导纱架22反转，也就是第一穿纱管400正转，第二穿纱管401反转，而成型管41、第三穿纱管402是静止的，因此由接近树脂旋环含浸组5的前方所拉挤出来的管材半成品，是如图4所示，包覆在该成型管41周围的一具有上平行向纤维层330、中斜向上纤维层260及下斜向下纤维层250的一管材半成品90，然后再经该树脂旋环含浸组5含浸树脂、成型加热模组6加热成型及切断器8切断成预定长度的管材成品。

当第一次生产且经由成型加热模组6加热成型后的管形半成品90一端，进入拉引器7的上、下传动带72、73间的间距74被夹持住后，自然的一直被往引前推送，除非停机才停止拉引，该上、下传动带72、73的速度可被调快或调慢，作为上平行向纤维层330、中斜向上纤维层260及下斜向下纤维层250的纤维牵伸比的调整。

前述的导纱体42、43、44并不限定为圈环状，如图5，也可制成为一长条形的细管91、92、93，且是呈等间距布设于第一穿纱管400、第二穿纱管401与第三穿纱管402的外壁周围，将上述该纱头250、260、330分别对应穿过各细管中央导纱道910、920、930，一样可制出同样的成品。

又，第一穿纱管400的正转速度与第二穿纱管401的反转速度搭配被拉引的速度，可决定纤维斜向的角度，当正转、反转速度慢时则斜向角度小，快则愈增大，因此如图6，在上述的树脂旋环含浸组5前再加设有一直向放纱器2’，是为一与前述的斜向放纱器2结构相同，且采用单个，其是在一第四机架94侧部横向配置的略呈圆筒状导纱架95，导纱架95贯穿机架94向另一侧部940凸设有转轴941，转轴941并独自被一马达942所驱动作独立的旋转，导纱架95是在两平行放置的左圆盘950与右圆架951间上呈圈围状的布设有纱架杆952，各纱架杆952穿设有至少一个的复合材料长纤维管纱953，各导纱架外围另设有穿纱杆954，各穿纱杆954设有穿纱眼955及在各右圆架951同心圆布设的穿纱圈设有穿纱眼956，将各长纤维管纱953纱头957拉出并先分别穿过穿纱眼955再穿过穿纱眼956而汇集于右圆架951近中央部位处958，而于上述的第三穿纱管402的外围套设有一第四穿纱管403，该第四穿纱管403的外壁沿其周壁也等间距定位设有多数个导纱体49形成一第四穿纱器，导纱体49与导纱体42、43、44结构相同，是呈圈环状，导纱体49沿其周环也等间距贯穿设有导纱孔，将汇集于右圆架近央部位处958的放纱端的纱头957继续拉出并分别穿过各导纱体49导纱孔一直到接近树脂旋环含浸组5的前方，与上述的三纱头汇集成四纱线作制造，以本实施例其顺序，是为斜向放纱器2所拉出的纱头的最里层，由平行放纱器3所拉出的纱头为中间层，直向放纱器2’所拉出的纱头为最外层，在制作过程中将该直向放纱器2’作快速旋转，则在上述的图4所示包覆在该成型管41周围的，在一具有上平行向纤维层300、中斜向上纤维层260及下斜向下纤维层250的一管形半成品90的上平行向层300上，如图7再铺设一层几近乎呈垂直向纤维层957。

如图8，若再加设另一由两个斜向放纱器呈同心圆配置的斜向放纱器2”，则又再外包铺设一斜向交叉的纤维层，因原理、作法、构造都与上述相同，就不再详细说明。

上述经由本案装置所制出的成品，因除了具有至少一层平行方向的长纤维层以外，会加铺设有至少一层斜向交叉的长纤维层或至少一层的垂直向的长纤维层，因此确实可达成所述的具有相当高的剪力强度(横截面强度)且是一贯作业可省成本。

上述的平行放纱器3可再加设一个，并放纱于斜向放纱器2、直向放纱器2’之间，则可制出具有由外向内，呈斜向、平行、垂直、平行、斜向多层长纤维层的管材。

上述的斜向放纱器2或2”，都是采两个一组且呈同心圆的配置，如图9，若采用一小、一大且呈一前一后的配置，也可实施，只是位在前方所连设的穿纱器，以斜向放纱器2为例，位在前方的且连设于右圆架213的中央部位214的第一穿纱管404会较长，而同心套设于其外围的第二穿纱管405’会较短，其余的构造及作动模式完全一样，也不再详细说明，又斜向放纱器2或2”，不是采两个一组，若只采用单个，也可实施，于此也不再详细说明。

上述的斜向、直向、平行放纱器的配置位置，若采单个，则可位在单个彼此之间或之前或之后，若采用两个呈同心圆配置为一组，则可为在组与组彼此之间或之前或之后，因此并没有限定何者在前、何者在后或何者在中间，只要是呈依序排列配置，都可使最后的成型管材中，具有多种方向交错的长纤维束。

Claims

1.一种复合材料兼具拉挤及缠绕的成型装置，是配置在一成型管材的后道工程之前，该后道工程为依序的对管材半成品作树脂含浸、成型加热、拉引及切断成一管材，其特征在于：

该成型装置包括有呈依序排置的至少一斜向放纱器、至少一平行放纱器及一导纱轴组，该至少一平行放纱器各可放纱于各斜向放纱器之前、之间或之后，该导纱轴组，对应于各放纱器后端部各连设一穿纱器，各穿纱器是不同半径但是呈同心的配置，该导纱轴组的轴心并设有一静置成型管；连设于各组斜向放纱器的穿纱器作旋转呈斜向的放纱，连设于各平行放纱器的穿纱器是静置作平行向的放纱，使成型于成型管上的管材成品中，含有至少一层斜向与平行方向交错的长纤维束，使该管材具有高应力强度，且制造省成本。

2.如权利要求1所述的复合材料兼具拉挤及缠绕的成型装置，其特征在于：该至少一斜向放纱器，是各采用两个为一组，且呈同心内、外的架设。

3.如权利要求2所述的复合材料兼具拉挤及缠绕的成型装置，其特征在于：该水平放纱器是放纱于两组之间。

4.如权利要求2所述的复合材料兼具拉挤及缠绕的成型装置，其特征在于：该水平放纱器是放纱于该斜向放纱器之前。

5.如权利要求2所述的复合材料兼具拉挤及缠绕的成型装置，其特征在于：该水平放纱器是放纱于该斜向放纱器之后。

6.如权利要求1所述的复合材料兼具拉挤及缠绕的成型装置，其特征在于：该至少一斜向放纱器，采用两个为一组，可为呈前、后的配置。

7.如权利要求6所述的复合材料兼具拉挤及缠绕的成型装置，其特征在于：该水平放纱器是放纱于前斜向放纱器之前。

8.如权利要求6所述的复合材料兼具拉挤及缠绕的成型装置，其特征在于：该水平放纱器是放纱于前、后斜向放纱器之间。

9.如权利要求6所述的复合材料兼具拉挤及缠绕的成型装置，其特征在于：该水平放纱器是放纱于该后斜向放纱器之后。

10.如权利要求1所述的复合材料兼具拉挤及缠绕的成型装置，其特征在于：进一步的加设有一直向放纱器，于该导纱轴组并对应同心加设有一穿纱器。

11.如权利要求10所述的复合材料兼具拉挤及缠绕的成型装置，其特征在于：该直向放纱器是与斜向放纱器相同构造，作快速旋转呈直向放纱。

12.如权利要求1至11中任一项所述的复合材料兼具拉挤及缠绕的成型装置，其特征在于：各穿纱器，具有一穿纱管及一设于该穿纱管上的多数导纱体。

13.如权利要求12所述的复合材料兼具拉挤及缠绕的成型装置，其特征在于：该多数导纱体，各是呈圈环状，并分别等间距圈套定位各穿纱管的外壁，各导纱体沿其周环分别等间距贯穿设有导纱孔，且各导纱体的同位置导纱孔，以水平向视之是在同一水平线。

14.如权利要求12所述的复合材料兼具拉挤及缠绕的成型装置，其特征在于：该多数导纱体，各是一细长管，并分别等间距设置定位各穿纱管的外壁。