CN203611473U - 纤维增强热塑性树脂基复合材料的制造设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种纤维增强热塑性树脂基复合材料的制造设备，预浸设备包括依次顺接的纱架、预热和张力调节装置、加热熔融辊组，以及从侧方接入所述加热熔融辊组的热塑性树脂薄膜卷，叠层融合设备包括依次顺接的切割设备、热压模具，预浸设备在叠层融合设备前至少设置一组。本实用新型的优点是根据产品要求，增设预浸设备，以增加的纤维和树脂层；通过调整树脂薄膜厚度和调整热压模具中的溢料量，调节产品中树脂含量；调节溢料量还排除了产品中多余的树脂和空气，减少了产品中的孔隙；预热和张力调节装置对于厚度方向和不同层的纤维采用不同的张力，减小了产品中的残余应力；对制造过程实现了连续进行，降低了生产过程中的能源消耗。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种复合材料的制造设备，特别是一种纤维增强热塑性树脂基复合材料的制造设备。
背景技术
纤维增强树脂基复合材料是适应航空、航天等高科技领域的需要而发展起来的一种高性能复合材料，它具有比强度高、比刚度高、可设计性强、抗疲劳断裂性能好、耐腐蚀、尺寸稳定性好以及便于大面积整体成形等优越的性能。其中，纤维增强热塑性树脂基复合材料具有优异的力学性能、较好的加工性能、湿热稳定性能，易于回收重复利用，是未来纤维增强树脂基复合材料的重要发展方向。
目前热塑性树脂基复合材料的成型工艺主要包括两个步骤：1、制备预浸带，将纤维从纱架上引出经过张力调节装置，通过熔融的树脂进行浸渍，将浸渍后的纤维导入压延辊组中进行冷却定型；2、预浸带叠层融合，方法一是叠层热压，将多层预浸带叠层至目标结构形式，在加热加压下使不同层间的热塑性树脂相融合，方法二是热融铺丝法，在预浸带叠层过程的同时加热加压，减少融合过程中孔隙的形成。
以上成型工艺，由于纤维浸渍树脂的多少由树脂对纤维的浸渍能力，以及压延辊间的距离决定，预浸带中树脂含量一般在一个较小的范围区间，降低了热塑性树脂预浸带作为一种原材料的可设计性。
在叠层热压的方法中，由于热塑性树脂熔点一般较高，需要较高的温度压力条件，能耗较高；在产品性能方面，叠层间热塑性树脂通过高分子链段的融合结合在一起，层间性能低于热固性树脂基复合材料的层间小分子的聚合，同时叠层之间的空气会在融合之后在复合材料中形成孔隙，影响其性能；在热压过程中不同层之间沿模具的型面进行贴合，导致不同层之间的残余应力。
在热融铺丝法中，对设备的要求较高，且成型效率较低。
实用新型内容
实用新型目的：针对上述问题，本实用新型的目的是提供一种树脂含量和厚度可控、空隙少、残余应力小的纤维增强热塑性树脂基复合材料的制造设备。
技术方案：一种纤维增强热塑性树脂基复合材料的制造设备，包括预浸设备、叠层融合设备，所述预浸设备包括依次顺接的纱架、预热和张力调节装置、加热熔融辊组，以及从侧方接入所述加热熔融辊组的热塑性树脂薄膜卷，所述叠层融合设备包括依次顺接的切割设备、热压模具，所述预浸设备在所述叠层融合设备前至少设置一组。
在生产片状或板状结构的热塑性树脂基复合材料时，所述预浸设备与所述叠层融合设备之间还设置有冷却辊组。
所述热压模具上安装溢料槽。
纱架中排布单向纤维或纤维织物，当为单向纤维时，所述纱架上安装导纱装置。
有益效果：与现有技术相比，本实用新型的优点是根据产品要求，增设预浸设备，以增加的纤维和树脂层，直到达到设计厚度和纤维含量；通过调整树脂薄膜厚度和调整热压模具中的溢料量，调节产品中树脂含量，树脂含量在20%～80%范围内可控制，不同厚度方向树脂含量可控制；调节溢料量还排除了产品中多余的树脂和空气，减少了产品中的孔隙；预热和张力调节装置对于厚度方向和不同层的纤维采用不同的张力，减小了产品中的残余应力；对制造过程实现了连续进行，降低了生产过程中的能源消耗。
附图说明
附图为本实用新型结构示意图，虚线框内为预浸设备。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本实用新型，应理解这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围，在阅读了本实用新型之后，本领域技术人员对本实用新型的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
如附图所示，一种纤维增强热塑性树脂基复合材料的制造设备，包括预浸设备、叠层融合设备，预浸设备包括依次顺接的纱架1、预热和张力调节装置2、加热熔融辊组3，以及从侧方接入加热熔融辊组3的热塑性树脂薄膜卷4，叠层融合设备包括依次顺接的切割设备5、热压模具6，预浸设备在叠层融合设备前，纤维的浸渍和产品的成型连续进行。
根据纤维增强热塑性树脂基复合材料产品的厚度要求，预浸设备在叠层融合设备前至少设置一组，通过增加预浸设备，增加纤维和树脂层，直到达到设计厚度和纤维含量。
纱架1中排布单向纤维或纤维织物，当为单向纤维时，所述纱架1上安装导纱装置。
预热和张力调节装置2，根据成型产品阴阳模具的区别，调节厚度方向不同部分的纤维张力。阴模成型时采用较小的纤维张力，阳模成型时采用较大的纤维张力。在设置有多组预浸设备时，不同层的纤维张力分别调节，减小了复合材料产品中的残余应力。
加热熔融辊组3，加热功率和温度可调节。
热塑性树脂薄膜卷4，根据产品中树脂含量需求而采用一定厚度的薄膜。
切割设备5直接切割获得相应尺寸的产品。
热压模具6，设定加热加压温度、压力参数，脱模后获得最终产品。热压模具6上安装溢料槽，溢料槽设置于模具上下表面产品周围。在热压成型过程中，调节溢料量以排除产品中多余的树脂和空气，减少产品中的孔隙，同时调节了产品中树脂含量。
仅在生产片状或板状结构的热塑性树脂基复合材料时，预浸设备与叠层融合设备之间还需增设冷却辊组7进行冷却。
Claims (4)
1.一种纤维增强热塑性树脂基复合材料的制造设备，其特征在于：包括预浸设备、叠层融合设备，所述预浸设备包括依次顺接的纱架（1）、预热和张力调节装置（2）、加热熔融辊组（3），以及从侧方接入所述加热熔融辊组（3）的热塑性树脂薄膜卷（4），所述叠层融合设备包括依次顺接的切割设备（5）、热压模具（6），所述预浸设备在所述叠层融合设备前至少设置一组。
2.根据权利要求1所述的纤维增强热塑性树脂基复合材料的制造设备，其特征在于：所述预浸设备与所述叠层融合设备之间还设置有冷却辊组（7）。
3.根据权利要求1所述的纤维增强热塑性树脂基复合材料的制造设备，其特征在于：所述热压模具（6）上安装溢料槽。
4.根据权利要求1所述的纤维增强热塑性树脂基复合材料的制造设备，其特征在于：所述纱架（1）上安装导纱装置。
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