CN215202927U - 一种湿法制备连续纤维增强热塑性树脂预浸料的生产线 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种湿法制备连续纤维增强热塑性树脂预浸料的生产线，包括沿连续纤维前进方向依次设置有纱架、展纱系统、牵引辊、浸胶槽、干燥装置、浸渍模具、定型辊、切刀、收卷装置，所述纱架、展纱系统、牵引辊、浸胶槽、干燥装置、浸渍模具、定型辊、切刀、收卷装置依次连接，所述牵引辊为两组，两组牵引辊分别设置在所述展纱系统和浸胶槽之间和所述切刀与收卷装置之间，且牵引辊设置有驱动电机；所述纱架上设置有导轮和张力控制结构以及过渡辊，所述连续纤维经过所述过渡辊向前输送到所述纱架前端，之后依次经过展纱系统、牵引辊、浸胶槽、干燥装置、浸渍模具、定型辊、切刀、收卷装置。

Description

一种湿法制备连续纤维增强热塑性树脂预浸料的生产线

技术领域

本实用新型涉及高分子复合材料技术领域，具体涉及一种湿法制备连续纤维增强热塑性树脂预浸料的生产线。

背景技术

连续纤维增强热塑性复合材料(CFRT)是以连续纤维作为增强体，以热塑性树脂为基体，利用热塑性树脂熔融浸渍纤维的工艺，制造高强度、高刚性、高韧性的复合材料。利用连续玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维以及玄武岩纤维增强PP(聚丙烯)、PE(聚乙烯)、PA6(聚酰胺6)等热塑性树脂，其产品具有轻质、高刚度、高韧性等特性，在汽车工业，航空航天，军工，电子等诸多领域已经广泛的应用。

目前，国内连续纤维增强热塑性复合材料预浸带的制备设备基本采用热塑性树脂熔融浸渍纤维的方式，比如专利CN200810201216.9和CN200910030336.1，采用的浸渍方式为树脂熔融涂胶浸渍，这种浸渍方法简单，清理方便，但是对于PEI(聚醚酰亚胺)、PPS(聚苯基硫醚)、PES(聚醚砜树脂)、PSF(聚砜)、PEEK(聚醚醚酮树脂)等高熔融温度、高加工粘度热塑性树脂，采用树脂熔融浸渍纤维的方式很难达到树脂分散均匀、浸渍充分的预浸料。

目前，有中国专利授权公告号为CN210415591U公开了一种连续纤维增强热塑性复合材料预浸带的制备设备，该专利通过纱架、展纱辊、牵引辊、烘箱、浸渍模具、挤出机、定型辊、切刀和收卷装置制得连续纤维增强热塑性复合材料预浸带，但该专利仍然存在着现有技术所存在的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对现有技术的上述不足和缺陷，提供一种湿法制备连续纤维增强热塑性树脂预浸料的生产线，以解决上述问题。

本实用新型所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：

一种湿法制备连续纤维增强热塑性树脂预浸料的生产线，其特征在于，包括沿连续纤维前进方向依次设置有纱架、展纱系统、牵引辊、浸胶槽、干燥装置、浸渍模具、定型辊、切刀、收卷装置，所述纱架、展纱系统、牵引辊、浸胶槽、干燥装置、浸渍模具、定型辊、切刀、收卷装置依次连接，所述牵引辊为两组，两组牵引辊分别设置在所述展纱系统和浸胶槽之间和所述切刀与收卷装置之间，且牵引辊设置有驱动电机；

所述纱架上设置有导轮和张力控制结构以及过渡辊，所述连续纤维经过所述过渡辊向前输送到所述纱架前端，之后依次经过展纱系统、牵引辊、浸胶槽、干燥装置、浸渍模具、定型辊、切刀、收卷装置。

在本实用新型的一个优选实施例中，还包括与所述浸胶槽连接的溶剂槽和备料槽以及粉体仓，所述溶剂槽和备料槽以及粉体仓与一控制器连接。

在本实用新型的一个优选实施例中，所述展纱系统上设置有供所述连续纤维穿过的导纱孔。

在本实用新型的一个优选实施例中，所述浸胶槽上设置有与所述连续纤维配合的若干导纱辊，每一导纱辊间隔设置在所述浸胶槽上且所述浸胶槽上还设置有恒温控制器和搅拌装置以及浓度计。

在本实用新型的一个优选实施例中，所述干燥装置上设置有用于回收残留溶剂的回收装置。

在本实用新型的一个优选实施例中，所述浸渍模具为复合式结构，包括上模和下模，所述上模和下模之间形成浸渍通道，所述上模位于所述浸渍通道内沿连续纤维走向间隔设置有若干上浸渍辊，所述下模位于浸渍通道内沿连续纤维走向间隔设置有若干下浸渍辊，若干上浸渍辊和若干下浸渍辊沿连续纤维走向间隔交错设置，使得浸渍通道形成呈W型的浸渍通道。

在本实用新型的一个优选实施例中，所述若干上浸渍辊和若干下浸渍辊分别通过可拆卸连接件安装在所述上模和下模上。

在本实用新型的一个优选实施例中，所述浸渍通道的纤维进纱口上设置有防止熔体倒流的熔体挡块。

在本实用新型的一个优选实施例中，所述定型辊为上下对辊，其辊筒表面超镜面处理，定型辊设置不少于两组，且相互水平排列。

在本实用新型的一个优选实施例中，所述连续纤维为玻璃纤维或碳纤维。

由于采用了如上的技术方案，本实用新型的有益效果在于：

1、本专利克服热塑性树脂的高熔融温度、高粘度的难题，将热塑性树脂粉体和溶剂配成一定浓度的溶液或液体混合物，当连续纤维经过浸胶槽时，热塑性树脂可以均匀的附着在连续纤维上，再经过干燥装置除去溶剂和高温浸渍模具，得到树脂分布均匀的预浸料。

2、浸渍模具内部有浸渍辊，浸渍辊可拆卸，可以根据不同的纤维、树脂进行替换，可以做到一模多用，减少开生产线成本；连续纤维进入浸渍通道内部时，路径呈波浪形状，连续纤维和树脂熔体在浸渍通道内部完成浸渍，一是保障了树脂熔体的温度，二是连续纤维和树脂熔体经过浸渍辊的张紧、摩擦，树脂熔体会更好均匀的浸渍在连续纤维上。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，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是本实用新型的结构示意图。

图2是本实用新型浸渍模具的结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面进一步阐述本实用新型。

参见图1至图2所示的一种湿法制备连续纤维增强热塑性树脂预浸料的生产线，包括沿连续纤维前进方向依次设置有纱架10、展纱系统20、牵引辊30、浸胶槽40、干燥装置50、浸渍模具60、定型辊70、切刀80、收卷装置90，纱架10、展纱系统20、牵引辊30、浸胶槽40、干燥装置50、浸渍模具60、定型辊70、切刀80、收卷装置90依次连接，牵引辊30为两组，两组牵引辊30分别设置在展纱系统20和浸胶槽40之间和切刀80与收卷装置90之间，且牵引辊30设置有驱动电机；

纱架10上设置有导轮和张力控制结构以及过渡辊，连续纤维经过过渡辊向前输送到纱架10前端，之后依次经过展纱系统20、牵引辊30、浸胶槽40、干燥装置50、浸渍模具60、定型辊70、切刀80、收卷装置90。本实施例中的连续纤维优选为玻璃纤维或碳纤维。

还包括与浸胶槽40连接的溶剂槽100和备料槽110以及粉体仓120，溶剂槽100和备料槽110以及粉体仓120与一控制器连接。

展纱系统20上设置有供连续纤维穿过的导纱孔21。当连续纤维到纱架前端后完成集纱，平行走纱然后经过导纱孔21进入展纱系统20进行展纱，展纱后进入浸胶槽40。

浸胶槽40上设置有与连续纤维配合的若干导纱辊41，每一导纱辊41间隔设置在浸胶槽40上且浸胶槽40上还设置有恒温控制器42和搅拌装置43以及浓度计44。浸胶槽40内的溶剂和热塑性树脂粉体分别由溶剂槽100、粉体仓120通过控制器计量自动添加，在恒温条件下搅拌一定的时间，并由浓度计44在线监控浓度，根据浓度的波动，控制器可以给浸胶槽40添加适量的溶剂或热塑性树脂粉体。

干燥装置50上设置有用于回收残留溶剂的回收装置51。干燥装置50的加热方式为电阻丝或红外加热，其加热温度根据溶剂的沸点而定，主要起到去除连续纤维经过浸胶槽40后残留的溶剂，残留的溶剂经过回收装置51进行冷凝、回收。

浸渍模具60为复合式结构，包括上模60a和下模60b，上模60a和下模60b之间形成浸渍通道61，上模60a位于浸渍通道61内沿连续纤维走向间隔设置有若干上浸渍辊60aa，下模60b位于浸渍通道61内沿连续纤维走向间隔设置有若干下浸渍辊60bb，若干上浸渍辊60aa和若干下浸渍辊60bb沿连续纤维走向间隔交错设置，使得浸渍通道61形成呈W型的浸渍通道61。本实施例中的若干上浸渍辊60aa和若干下浸渍辊60bb分别通过可拆卸连接件62安装在上模60a和下模60b上。可拆卸连接件62为沉头螺钉，若干上浸渍辊60aa和若干下浸渍辊60bb可拆卸，可以根据不同的纤维、树脂进行替换，可以做到一模多用，减少开模具成本。

为了防止熔体倒流，浸渍通道61的纤维进纱口61a上设置有防止熔体倒流的熔体挡块61b。

定型辊70为上下对辊，其辊筒表面超镜面处理，定型辊70设置不少于两组，且相互水平排列。

溶剂槽100上设置有恒温控制器101，溶剂槽100用于提供溶剂给浸胶槽40和备料槽110，其温度与浸胶槽40和备料槽110一致，一般选为25±2℃。本实施例中的溶剂包括水、四氢呋喃、二甲基乙酰胺、二氯甲烷、N-甲基吡咯烷酮等。

备料槽110上设置有恒温控制器111和搅拌装置112以及浓度计113，在控制器的控制下提前将溶剂和热塑性树脂分体添加到备料槽110中，以备浸胶槽100使用。

粉体仓120是储存热塑性树脂粉体的，热塑性树脂粉体为尼龙、聚酰亚胺、聚苯硫醚、聚醚砜、聚砜、聚醚醚酮及其改性物等，粉体的直径一般小于连续纤维的直径。

本实用新型的工作原理如下：

把连续纤维放在纱架10上，每束连续纤维通过导轮开卷放纱，经由张力控制结构，由过渡辊向前输送到纱架前端后完成集纱，由牵引辊30牵引平行走纱，然后通过导纱孔21，在经过展纱系统20进行展纱，展纱后进入浸胶槽40)，浸胶槽40和备料槽110内的溶剂和热塑性树脂粉体需要提前配好，其中备料槽110内的溶剂和热塑性树脂粉体以备浸胶槽40使用。溶剂槽100、粉体仓120内的溶剂、热塑性树脂粉体按照预设的量，通过控制器计量分别自动添加到浸胶槽40和备料槽110，在恒温控制器42控制下恒温25±2℃，搅拌装置43搅拌一定的时间，达到稳定状态。连续纤维经导纱辊41进入浸胶槽40，完成热塑性树脂粉体混合液的浸渍，整个过程由浓度计44在线监控浓度，根据浓度的波动，控制器可以给浸胶槽40添加适量的溶剂或热塑性树脂粉体。浸过胶的连续纤维经导纱辊41进入干燥装置50，干燥装置50内有电阻丝或红外加热，加热温度需高于溶剂沸点，一般比溶剂沸点高10-50℃，主要起到快速除去连续纤维经过浸胶槽40后残留的溶剂，挥发出的溶剂经过回收装置51进行冷凝、回收。脱除溶剂后连续纤维预浸料进入浸渍模具60完成树脂熔融浸渍，浸渍模具60内具有较高的温度，能够让纤维表面上的热塑性树脂粉体快速熔融，树脂熔体会更好均匀的浸渍在纤维上。高温熔融浸渍好的预浸料再经过定型辊70定型、冷却，由切刀80切边后，继续有牵引30牵引后，由收卷装置90收卷，制得连续纤维增强热塑性树脂预浸料。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型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实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型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实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种湿法制备连续纤维增强热塑性树脂预浸料的生产线，其特征在于，包括沿连续纤维前进方向依次设置有纱架、展纱系统、牵引辊、浸胶槽、干燥装置、浸渍模具、定型辊、切刀、收卷装置，所述纱架、展纱系统、牵引辊、浸胶槽、干燥装置、浸渍模具、定型辊、切刀、收卷装置依次连接，所述牵引辊为两组，两组牵引辊分别设置在所述展纱系统和浸胶槽之间和所述切刀与收卷装置之间，且牵引辊设置有驱动电机；

所述纱架上设置有导轮和张力控制结构以及过渡辊，所述连续纤维经过所述过渡辊向前输送到所述纱架前端，之后依次经过展纱系统、牵引辊、浸胶槽、干燥装置、浸渍模具、定型辊、切刀、收卷装置。

2.根据权利要求1所述的一种湿法制备连续纤维增强热塑性树脂预浸料的生产线，其特征在于，还包括与所述浸胶槽连接的溶剂槽和备料槽以及粉体仓，所述溶剂槽和备料槽以及粉体仓与一控制器连接。

3.根据权利要求1所述的一种湿法制备连续纤维增强热塑性树脂预浸料的生产线，其特征在于，所述展纱系统上设置有供所述连续纤维穿过的导纱孔。

4.根据权利要求1所述的一种湿法制备连续纤维增强热塑性树脂预浸料的生产线，其特征在于，所述浸胶槽上设置有与所述连续纤维配合的若干导纱辊，每一导纱辊间隔设置在所述浸胶槽上且所述浸胶槽上还设置有恒温控制器和搅拌装置以及浓度计。

5.根据权利要求1所述的一种湿法制备连续纤维增强热塑性树脂预浸料的生产线，其特征在于，所述干燥装置上设置有用于回收残留溶剂的回收装置。

6.根据权利要求1所述的一种湿法制备连续纤维增强热塑性树脂预浸料的生产线，其特征在于，所述浸渍模具为复合式结构，包括上模和下模，所述上模和下模之间形成浸渍通道，所述上模位于所述浸渍通道内沿连续纤维走向间隔设置有若干上浸渍辊，所述下模位于浸渍通道内沿连续纤维走向间隔设置有若干下浸渍辊，若干上浸渍辊和若干下浸渍辊沿连续纤维走向间隔交错设置，使得浸渍通道形成呈W型的浸渍通道。

7.根据权利要求6所述的一种湿法制备连续纤维增强热塑性树脂预浸料的生产线，其特征在于，所述若干上浸渍辊和若干下浸渍辊分别通过可拆卸连接件安装在所述上模和下模上。

8.根据权利要求6所述的一种湿法制备连续纤维增强热塑性树脂预浸料的生产线，其特征在于，所述浸渍通道的纤维进纱口上设置有防止熔体倒流的熔体挡块。

9.根据权利要求1所述的一种湿法制备连续纤维增强热塑性树脂预浸料的生产线，其特征在于，所述定型辊为上下对辊，其辊筒表面超镜面处理，定型辊设置不少于两组，且相互水平排列。

10.根据权利要求1所述的一种湿法制备连续纤维增强热塑性树脂预浸料的生产线，其特征在于，所述连续纤维为玻璃纤维或碳纤维。

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