TWM567260U - 碳纖維預浸材製作設備 - Google Patents

碳纖維預浸材製作設備 Download PDF

Info

Publication number
TWM567260U
TWM567260U TW107206585U TW107206585U TWM567260U TW M567260 U TWM567260 U TW M567260U TW 107206585 U TW107206585 U TW 107206585U TW 107206585 U TW107206585 U TW 107206585U TW M567260 U TWM567260 U TW M567260U
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
carbon fiber
roller
release paper
polymer fluid
single wire
Prior art date
Application number
TW107206585U
Other languages
English (en)
Inventor
江靖斌
林本賢
陳奕瀚
Original Assignee
源川國際股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 源川國際股份有限公司 filed Critical 源川國際股份有限公司
Priority to TW107206585U priority Critical patent/TWM567260U/zh
Priority to CN201821112561.0U priority patent/CN208497399U/zh
Publication of TWM567260U publication Critical patent/TWM567260U/zh
Priority to DE102018221759.9A priority patent/DE102018221759B4/de

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B15/00—Pretreatment of the material to be shaped, not covered by groups B29B7/00 - B29B13/00
    • B29B15/08—Pretreatment of the material to be shaped, not covered by groups B29B7/00 - B29B13/00 of reinforcements or fillers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B15/00—Pretreatment of the material to be shaped, not covered by groups B29B7/00 - B29B13/00
    • B29B15/08—Pretreatment of the material to be shaped, not covered by groups B29B7/00 - B29B13/00 of reinforcements or fillers
    • B29B15/10—Coating or impregnating independently of the moulding or shaping step
    • B29B15/12—Coating or impregnating independently of the moulding or shaping step of reinforcements of indefinite length
    • B29B15/122—Coating or impregnating independently of the moulding or shaping step of reinforcements of indefinite length with a matrix in liquid form, e.g. as melt, solution or latex
    • B29B15/125—Coating or impregnating independently of the moulding or shaping step of reinforcements of indefinite length with a matrix in liquid form, e.g. as melt, solution or latex by dipping
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28—Shaping operations therefor
    • B29C70/40—Shaping or impregnating by compression not applied
    • B29C70/50—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of indefinite length, e.g. prepregs, sheet moulding compounds [SMC] or cross moulding compounds [XMC]
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06B—TREATING TEXTILE MATERIALS USING LIQUIDS, GASES OR VAPOURS
    • D06B19/00—Treatment of textile materials by liquids, gases or vapours, not provided for in groups D06B1/00 - D06B17/00
    • D06B19/0005—Fixing of chemicals, e.g. dyestuffs, on textile materials
    • D06B19/007—Fixing of chemicals, e.g. dyestuffs, on textile materials by application of electric energy

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Reinforced Plastic Materials (AREA)
  • Chemical Or Physical Treatment Of Fibers (AREA)

Abstract

本創作揭示一種碳纖維預浸材製作設備，包含一碳纖維線材捲繞裝置、一氣體電漿噴射裝置及一高分子流體含浸裝置。碳纖維線材捲繞裝置具有至少一套接有一碳纖維線材捲的滾筒；氣體電漿噴射裝置具有一噴嘴，用以對自碳纖維線材捲繞裝置拉出的一碳纖維單線噴射一氣體電漿；高分子流體含浸裝置供應一高分子流體，用以對經過氣體電漿噴射的碳纖維單線含浸一高分子流體後收編成一碳纖維預浸材。碳纖維單線於噴嘴附近的長度方向與氣體電漿於噴嘴的噴射方向實質垂直。

Description

碳纖維預浸材製作設備
本創作是有關於一種碳纖維複合材料的製作設備，特別是關於一種碳纖維預浸材的製作設備。
碳纖維製品是以碳纖維複合材所製作的產品，碳纖維複合材是碳纖維與高分子、金屬、陶瓷等材料複合而成，碳纖維製品在航太、軍工、電子等諸多領域都有著很廣泛的應用。其中，碳纖維與高分子的複合材，因具有低成本、高強度及輕質量的優點，在民生產業的應用上最為常見，例如自行車、網球拍及羽毛球桿等。
已知碳纖維與高分子的複合材係依各種方式將熱固性樹脂如環氧樹脂(epoxy resin)或熱塑性樹脂附著於碳纖維層上後固化成型為碳纖維複合材的基材。這些附著的方式主要分為濕式附著，例如預浸，或乾式附著，例如熱壓。就採濕式預浸附著的成型法而言，碳纖維於樹脂中的浸泡均勻度往往不足，因而導致固化後的碳纖維複合材中產生很多孔洞，這些孔洞降低了複合材的整體強度。為了避免此問題產生，有人嘗試將浸泡時間拉長，但卻導致製作時間成本增加並降低了生產效率。因此，有需要對現有碳纖維預浸材的製作設備進行改良。
有鑒於上述問題，本創作提供一種碳纖維預浸材製作設備，用以製作一孔洞率小於1%的碳纖維預浸材。
一實施態樣中，本創作提出一種碳纖維預浸材製作設備，包含一碳纖維線材捲繞裝置、一氣體電漿噴射裝置及一高分子流體含浸裝置。碳纖維線材捲繞裝置具一碳纖維單線抽出單元及一遠離碳纖維單線抽出單元設置的第一碳纖維單線傳輸單元，碳纖維單線抽出單元具有至少一第一滾筒，第一滾筒上套接一碳纖維線材捲，第一碳纖維單線傳輸單元具有一第二滾筒，碳纖維線材捲拉伸出的碳纖維單線由第二滾筒接收後傳輸。氣體電漿噴射裝置鄰近第一碳纖維單線傳輸單元設置，具有一噴嘴及一與噴嘴連接的電漿產生單元，電漿產生單元製造並輸出氣體電漿至噴嘴，噴嘴用以對由第二滾筒接收的碳纖維單線噴射一氣體電漿。高分子流體含浸裝置鄰近氣體電漿噴射裝置設置，具有一高分子流體含浸單元、一第二碳纖維單線傳輸單元及一碳纖維預浸材集合單元，高分子流體含浸單元設置於第二碳纖維單線傳輸單元及碳纖維預浸材集合單元之間，第二碳纖維單線傳輸單元具有一第三滾筒，用以將經過氣體電漿噴射後的碳纖維單線傳輸至高分子流體含浸單元，高分子流體含浸單元用以接收來自第三滾筒且經過氣體電漿噴射的碳纖維單線，俾碳纖維單線含浸於一高分子流體中，碳纖維預浸材集合單元用以將貼附有經過高分子流體含浸的碳纖維單線的一離型紙收編成捲。途經噴嘴附近的碳纖維單線的長度方向與氣體電漿於噴嘴的噴射方向實質垂直，且噴嘴距離碳纖維單線的最短距離為1公分至2公分。
一實施例中，噴嘴距離碳纖維單線的最短距離為1.5公分。
一實施例中，氣體電漿為空氣電漿、氧氣電漿、氫氣電漿、氬氣電漿、氦氣電漿及氮氣電漿其中之一。
一實施例中，高分子流體含浸單元具有一內盛有高分子流體的高分子流體含浸槽，高分子流體含浸槽的槽體側壁上凸設有複數個滾動杆，用以供碳纖維單線含浸於高分子流體含浸槽時抵靠。
一實施例中，碳纖維預浸材集合單元具有一第四滾筒，第四滾筒套設一提供離型紙的離型紙捲，離型紙上具有黏著劑，第四滾筒用以將經過高分子流體預浸的碳纖維單線收編在離型紙上成捲。
一實施例中，遠離第四滾筒的滾動杆的彼此間距大於鄰近第四滾筒的滾動杆的彼此間距。
另一實施態樣中，碳纖維單線抽出單元具有兩個以上彼此間隔一定距離的第一滾筒，所有第一滾筒的碳纖維線材捲拉伸出的碳纖維單線由第二滾筒接收後形成一碳纖維束。
一實施例中，高分子流體含浸單元具有緊鄰設置的一第一熱壓滾筒及一第二熱壓滾筒，第一熱壓滾筒的中心位置高於第二熱壓滾筒的中心位置，用以對經過氣體電漿噴射後的碳纖維束、離型紙及一塗佈有高分子流體的另一離型紙進行熱壓。
一實施例中，碳纖維預浸材集合單元具有一第五滾筒，用以將經過熱壓的碳纖維束及離型紙收編成捲。
一實施例中，高分子流體含浸單元還具有一第一離型紙釋放滾筒、一高分子塗佈器、一支撐滾筒、一第二離型紙釋放滾筒及一離型紙回收滾筒，第一離型紙釋放滾筒及支撐滾筒之間、支撐滾筒及第一熱壓滾筒之間、第一熱壓滾筒及離型紙回收滾筒之間均間隔一定距離，第一離型紙釋放滾筒的中心位置高於支撐滾筒的中心位置，支撐滾筒的中心位置高於第一熱壓滾筒的中心位置，第一離型紙釋放滾筒上用以釋放另一離型紙，俾另一離型紙被釋放後依序經過且接觸支撐滾筒及第一熱壓滾筒，最後被離型紙回收滾筒捲收，且高分子塗佈器用以接觸介於支撐滾筒及第一離型紙釋放滾筒之間的另一離型紙，俾高分子塗佈器釋放高分子流體至另一離型紙上。
綜上所述，依照本創作提出的碳纖維預浸材的製作設備，利用氣體電漿噴射裝置對將來形成碳纖維預浸材的碳纖維線材施以一氣體電漿噴射處理，藉以活化碳纖維的表面，提高碳纖維的表面黏著性。這樣一來，當經過氣體電漿噴射的碳纖維含浸於濕式製程或乾式製程的高分子流體時，含浸均勻度可以被提昇而具有最佳的高分子含浸效果，使得後來固化成型的碳纖維預浸材中不再具有孔洞或者僅有極少數孔洞，進而相對地提昇了碳纖維預浸材的整體強度。依據實驗數據顯示，依此方式獲得的固化成型的碳纖維預浸材的孔洞率小於1%。
為讓本創作的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
為了使所屬技術領域的技術人員更好地理解本創作各實施例中的技術方案，下面將結合各實施例中的附圖，對本創作各實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅是一部分實施例，而不是全部的實施例。所屬技術領域的技術人員基於所揭示的實施例，所獲得的所有其他實施例，都應當屬於本創作保護的範圍。
本創作係提供一種碳纖維預浸材的製作設備，對於帶有碳纖維的線材施以一氣體電漿噴射程序，使線材中的碳纖維的表面活化，進而在之後的高分子流體含浸過程中，可以讓高分子流體快速且完全地含浸於線材中各碳纖維絲間的空隙。
請參見圖1或圖2，一實施例中，碳纖維預浸材的製作設備10或10a包括一碳纖維線材捲繞裝置101、一氣體電漿噴射裝置102及一濕式高分子流體含浸裝置103。這些實施例中，碳纖維線材捲繞裝置101或101a固定裝設於一第一工作平台1011上，氣體電漿噴射裝置102固定裝設於一第二工作平台1021上，濕式高分子流體含浸裝置103固定裝設於一第三工作平台1031上。換言之，碳纖維線材捲繞裝置101、氣體電漿噴射裝置102及濕式高分子流體含浸裝置103分別固定裝設於不同工作平台或工作架上。其他實施例中，碳纖維線材捲繞裝置101、氣體電漿噴射裝置102及濕式高分子流體含浸裝置103可以全部固定裝設於同一個工作平台或工作架上。只要所有的裝置能夠協同工作，這些裝置的固定裝設方式不在此設限。
請參見圖3，另一實施例中，碳纖維預浸材的製作設備10b包括一碳纖維線材捲繞裝置101、一氣體電漿噴射裝置102及一乾式高分子流體含浸裝置104。本實施例中，碳纖維線材捲繞裝置101固定裝設於一第一工作平台1011上，氣體電漿噴射裝置102固定裝設於一第二工作平台1021上，乾式高分子流體含浸裝置104固定裝設於一第四工作平台1041上。換言之，碳纖維線材捲繞裝置101、氣體電漿噴射裝置102及乾式高分子流體含浸裝置104分別固定裝設於不同工作平台或工作架上。其他實施例中，碳纖維線材捲繞裝置101、氣體電漿噴射裝置102及乾式高分子流體含浸裝置104可以全部固定裝設於同一個工作平台或工作架上。只要所有的裝置能夠協同工作，這些裝置的固定裝設方式不在此設限。
如圖1所示，一實施例中，碳纖維線材捲繞裝置101固定裝設於一第一工作平台1011上，具有一碳纖維單線抽出單元1012及一第一碳纖維單線傳輸單元1013。第一工作平台1011上設置了兩個以上(例如是三個)等距排列的第一立柱1011a、1011b及1011c，以及至少一個遠離這些等距排列立柱的第二立柱1011d。碳纖維單線抽出單元1012具有多個(例如是九個)對準排列且彼此間隔一定距離的第一滾筒20，第一滾筒20分別設置於不同的第一立柱上，且不同第一立柱上的滾筒個數相同。各個第一滾筒20用以套接一碳纖維線材捲200。第一碳纖維單線傳輸單元1013具有一個設置於第二立柱1011d上的第二滾筒30，用以集合及傳輸來自各個碳纖維線材捲200拉伸出的單根碳纖維單線201。詳言之，利用第一滾筒20及第二滾筒30的轉動，可同時將各個碳纖維線材捲200上的單根碳纖維單線201均勻拉伸出並統一由第二滾筒30集合，將單根碳纖維單線201進行傳輸或將多根碳纖維單線201集合成一碳纖維束202後進行傳輸。藉此，可依所需碳纖維單線201的多寡形成不同寬度的碳纖維束202。這裡的第一工作平台1011可以是任意形狀例如是矩形，只要能夠讓碳纖維線材捲繞裝置101固定於其上，本創作不在此限制其形狀。另外，第一滾筒20及第二滾筒30的形狀例如是圓柱形，第一滾筒20及第二滾筒30的個數及形狀依據實際需求設計，本創作亦不在此設限。又，多個第一滾筒20亦可不對準排列，不同第一立柱上的滾筒數亦可不同，只要各個碳纖維線材捲200上的單根碳纖維單線201能夠被均勻拉伸出而統一由第二滾筒30將單根碳纖維單線201傳送輸出或將各根碳纖維單線201集合成一碳纖維束202後傳送輸出，本創作不對第一滾筒20的設置方式設限。
其他實施例中，碳纖維線材捲繞裝置101還具有一碳纖維單線分離單元1014，包含設置於第一工作平台1011上的一第三立柱1011e及開設於第三立柱1011e上的多個(例如三個)孔洞1014a、1014b及1014c，讓不同高度的碳纖維線材捲200拉伸出的單根碳纖維單線201分別通過這些孔洞1014a、1014b及1014c後才由第二滾筒30傳輸。藉此，可避免不同高度的多根碳纖維單線201在會合時發生彼此纏繞的情況，進而確保每根碳纖維單線201在被第二滾筒30集合時彼此間仍保持一定間距。第一立柱1011a、1011b及1011c、第二立柱1011d及第三立柱1011e的個數及高度、孔洞1014a、1014b及1014c的個數及高度，均依據實際需求設計，本創作不在此設限。
請繼續參照圖1，一實施例中，氣體電漿噴射裝置102固定裝設於一第二工作平台1021上，具有一噴嘴1022及一電漿產生單元1023，噴嘴1022連接至電漿產生單元1023。第二工作平台1021的設置位置遠離碳纖維單線抽出單元1012，但鄰近第一碳纖維單線傳輸單元1013，使得經由第二滾筒30集合的碳纖維單線201或碳纖維束202可以進一步地經過噴嘴1022的上方後集合於濕式高分子流體含浸裝置103的一第二碳纖維單線傳輸單元1033(說明於後)。噴嘴1022用以對第二滾筒30所集合的碳纖維單線201或碳纖維束202噴射一氣體電漿，藉以活化各根碳纖維單線201的表面，進而提高碳纖維單線201的表面黏著性。電漿產生單元1023製造並輸出氣體電漿至噴嘴1022。這裡的氣體電漿是指經過離子化處理的氣體，這些氣體電漿可以是空氣電漿、氧氣電漿、氫氣電漿、氬氣電漿、氦氣電漿或氮氣電漿，較佳為空氣電漿或氮氣電漿。有關氣體電漿的製作原理為所屬技術領域之通常知識者所熟知，在此不贅述。這裡的第二工作平台1021可以是任意形狀例如是矩形，只要能夠讓氣體電漿噴射裝置102固定於其上，本創作不在此限制其形狀。此外，噴嘴1022的個數可以大於一，例如是二個，一個由下往上噴射，另一個由上往下噴射，使得所有碳纖維單線201或碳纖維束202的上表面及下表面均受到氣體電漿的噴射。本創作不對噴嘴1022的個數及其配置方式設限。
請繼續參照圖1，濕式高分子流體含浸裝置103固定裝設於一第三工作平台1031上，具有一高分子流體含浸單元1032、一第二碳纖維單線傳輸單元1033及一碳纖維預浸材集合單元1034，高分子流體含浸單元1032設置於第二碳纖維單線傳輸單元1033及碳纖維預浸材集合單元1034之間。第三工作平台1031鄰近第二工作平台1021設置，亦即濕式高分子流體含浸裝置103鄰近氣體電漿噴射裝置102設置。第三工作平台1031上至少設置了第四立柱1031a及1031b，用以支撐高分子流體含浸單元1032。第二碳纖維單線傳輸單元1033具有一第五立柱1031c及一固設於第五立柱1031c上的第三滾筒40，用以將經過氣體電漿噴射後的碳纖維單線201或碳纖維束202集合後，傳輸至高分子流體含浸單元1032。碳纖維預浸材集合單元1034具有一第六立柱1031d及一固設於第六立柱1031d上的第四滾筒50，第四滾筒50上套設一離型紙捲500，提供離型紙501，離型紙501上具有黏著劑，第四滾筒50用以將經過高分子流體預浸的碳纖維單線201或碳纖維束202收編在離型紙501上成捲。第四立柱1031a、1031b及第五立柱1031c及第六立柱1031d的高度，依據實際需求設計，本創作不在此設限。
一實施例中，高分子流體含浸單元1032具有一內盛有高分子流體1032a的高分子流體含浸槽1032b，高分子流體含浸槽1032b固設於第四立柱1031a及1031b上，用以接收來自第二碳纖維單線傳輸單元1033的經過氣體電漿噴射的碳纖維單線201或碳纖維束202，讓碳纖維單線201或碳纖維束202含浸於高分子流體1032a中。這裡的高分子流體1032a可以依實際需要採用熱固性樹脂或熱塑性樹脂，本創作不在此設限。高分子流體含浸槽1032b形成有可盛裝高分子流體1032a的凹處，高分子流體含浸槽1032b的形狀例如是矩形或圓形，本創作不在此限制。高分子流體含浸槽1032b側壁上凸設有多數個滾動杆1032c，用以供碳纖維束202含浸於高分子流體含浸槽1032b時抵靠。滾動杆1032c的形狀例如是圓柱形。一實施例中，為了確保第四滾筒50對於經過高分子流體含浸的碳纖維單線201或碳纖維束202的收編是平順無阻的，遠離第四滾筒50的滾動杆1032c的彼此間距可以大於鄰近第四滾筒50的滾動杆1032c的彼此間距。具體而言，當經過氣體電漿噴射的碳纖維單線201或碳纖維束202含浸於高分子流體1032a中時，這些滾動杆1032c將支撐著碳纖維單線201或碳纖維束202，讓經過高分子流體1032a含浸的碳纖維束202依循著一定的軌跡前進而最後被第四滾筒50收編。
如圖1所示的實施例中，位於第二滾筒30及第三滾筒40之間的碳纖維單線201或碳纖維束202的長度方向與氣體電漿於噴嘴1022的噴射方向實質垂直，亦即具有90度±5度的夾角。噴嘴1022與途經噴嘴1022附近或上方的碳纖維束202之間的最短距離D可選為1公分至2公分，較佳為1.5公分。
請參見圖2，在圖1實施例的一變化例中，碳纖維預浸材的製作設備10a包括一碳纖維線材捲繞裝置101a、一氣體電漿噴射裝置102及一濕式高分子流體含浸裝置103。第一工作平台1011上僅設置了一個第一立柱1011a及一個遠離第一立柱1011a的第二立柱1011d。碳纖維單線抽出單元1012a僅具有一個第一滾筒20，設置於第一立柱1011a上。第一碳纖維單線傳輸單元1013具有一個設置於第二立柱1011d上的第二滾筒30。第一滾筒20用以套接一碳纖維線材捲200，利用第一滾筒20及第二滾筒30的轉動，可將碳纖維線材捲200上的單根碳纖維單線201均勻拉伸出，並由第二滾筒30將單根碳纖維單線201接收後傳輸至氣體電漿噴射裝置102。本實施例中，由於僅有單根碳纖維單線201需要傳輸，故不需要碳纖維單線分離單元1014的設置。
請繼續參照圖2，相同於圖1的實施例，氣體電漿噴射裝置102固定裝設於一第二工作平台1021上，具有一噴嘴1022及一電漿產生單元1023，噴嘴1022連接至電漿產生單元1023。第二工作平台1021的設置位置遠離碳纖維單線抽出單元1012，但鄰近第一碳纖維單線傳輸單元1013，使得經由第二滾筒30傳輸的碳纖單線201可以進一步地經過噴嘴1022的上方後到達濕式高分子流體含浸裝置103的第二碳纖維單線傳輸單元1033。噴嘴1022用以對經第二滾筒30傳輸的碳纖維單線201噴射一氣體電漿，藉以活化碳纖單線201的表面，進而提高碳纖維單線201的表面黏著性。電漿產生單元1023製造並輸出氣體電漿至噴嘴1022。
請繼續參照圖2，相同於圖1的實施例，濕式高分子流體含浸裝置103固定裝設於一第三工作平台1031上，具有一高分子流體含浸單元1032、一第二碳纖維單線傳輸單元1033及一碳纖維預浸材集合單元1034，高分子流體含浸單元1032設置於第二碳纖維單線傳輸單元1033及碳纖維預浸材集合單元1034之間。第三工作平台1031鄰近第二工作平台1021設置，亦即濕式高分子流體含浸裝置103鄰近氣體電漿噴射裝置102設置。本實施例中，除了只有針對一碳纖維單線201進行含浸外，其餘配置均相同於圖1的實施例，相關細節不在此贅述。
如圖2所示的實施例中，位於第二滾筒30及第三滾筒40之間的碳纖維單線201的長度方向與氣體電漿於噴嘴1022的噴射方向實質垂直，亦即具有90度±5度的夾角。噴嘴1022與途經噴嘴1022附近或上方的碳纖維單線201之間的最短距離D可選為1公分至2公分，較佳為1.5公分。
除了圖1及圖2所示的實施例外，本創作亦可採用如圖3所示的實施例。如圖3所示，另一實施例中，碳纖維預浸材的製作設備10b同樣包括一碳纖維線材捲繞裝置101及一氣體電漿噴射裝置102，但不同於圖1及圖2所示實施例的是，以乾式高分子流體含浸裝置104取代濕式高分子流體含浸裝置103。碳纖維線材捲繞裝置101及一氣體電漿噴射裝置102均已於前面描述，以下不再贅述，僅針對乾式高分子流體含浸裝置104進行說明。
請繼續參照圖3，一實施例中，第二工作平台1021的設置位置遠離碳纖維單線抽出單元1012，但鄰近第一碳纖維單線傳輸單元1013，使得經由第二滾筒30傳輸的碳纖維單線201或碳纖維束202可以進一步地經過噴嘴1022的上方後到達乾式高分子流體含浸裝置104的第二碳纖維單線傳輸單元1043(說明於後)。由於碳纖維束202的寬度的調整可利用調整第一滾筒20的個數來達成，因此，可依所需碳纖維單線201的多寡形成不同寬度的碳纖維束202。一實施例中，碳纖維束202的寬度為1公尺。
請繼續參照圖3，乾式高分子流體含浸裝置104固定裝設於一第四工作平台1041上，具有一高分子流體含浸單元1042、一第二碳纖維單線傳輸單元1043及一碳纖維預浸材集合單元1044，高分子流體含浸單元1042設置於第二碳纖維單線傳輸單元1043及碳纖維預浸材集合單元1044之間。第四工作平台1041鄰近第二工作平台1021設置，亦即乾式高分子流體含浸裝置104鄰近氣體電漿噴射裝置102設置。第四工作平台1041上至少設置了第七立柱1041a及1041b，用以支撐高分子流體含浸單元1042。第二碳纖維單線傳輸單元1043具有一第八立柱1041c及一固設於第八立柱1041c上的第三滾筒40，用以將經過氣體電漿噴射後的碳纖維束202集合後，傳輸至高分子流體含浸單元1042。碳纖維預浸材集合單元1044具有一第九立柱1041d及一固設於第九立柱1041d上的第五滾筒60，用以將經過高分子流體預浸的碳纖維束202收編成捲。
如圖3所示，一實施例中，高分子流體含浸單元1042具有一第一離型紙釋放滾筒10421、一高分子塗佈器10422、一支撐滾筒10423、一第一熱壓滾筒10424、一第二離型紙釋放滾筒10425、一第二熱壓滾筒10426及一離型紙回收滾筒10427。第一熱壓滾筒10424及第二熱壓滾筒10426兩者緊鄰設置且皆為加熱的滾筒，用以對經過氣體電漿噴射後的碳纖維束202、一塗佈有高分子流體10422a的第一離型紙301及一第二離型紙401進行熱壓。
第一離型紙釋放滾筒10421及支撐滾筒10423之間、支撐滾筒10423及第一熱壓滾筒10424之間、第一熱壓滾筒10424及離型紙回收滾筒10427之間均間隔一定距離，第一離型紙釋放滾筒10421的中心位置高於支撐滾筒10423的中心位置，支撐滾筒10423的中心位置高於第一熱壓滾筒10424的中心位置。第一離型紙釋放滾筒10421用以套接一離型紙捲300，使得離型紙捲300上的離型紙301自抽出後依序經過且接觸支撐滾筒10423及第一熱壓滾筒10424，最後被離型紙回收滾筒10427捲收。高分子塗佈器10422用以接觸介於支撐滾筒10423及第一離型紙釋放滾筒10421之間的離型紙301，使得高分子塗佈器10422可以釋放高分子流體10422a至離型紙301上，讓介於支撐滾筒10423及第一熱壓滾筒10424之間的離型紙301上塗佈有高分子流體10422a。另一方面，第二離型紙釋放滾筒10425及第二熱壓滾筒10426之間、第二熱壓滾筒10426及碳纖維預浸材集合單元1044的第五滾筒60之間均間隔一定距離，第一熱壓滾筒10424的中心位置高於第二熱壓滾筒10426的中心位置。第二離型紙釋放滾筒10425用以套接一離型紙捲400，使得離型紙捲400上的離型紙401自抽出後直接經過且接觸第二熱壓滾筒10426，最後被第五滾筒60捲收。
經過氣體電漿噴射後的碳纖維束202被第二碳纖維單線傳輸單元1043的滾筒40接收後直接被傳輸至第一熱壓滾筒10424及第二熱壓滾筒10426之間，同時，離型紙401及塗佈有高分子流體10422a的離型紙301也被送往第一熱壓滾筒10424及第二熱壓滾筒10426之間。藉由第一熱壓滾筒10424及第二熱壓滾筒10426同時對於經過氣體電漿噴射後的碳纖維束202、離型紙401及塗佈有高分子流體10422a的離型紙301的熱壓，高分子流體10422a因熱脫離離型紙301而含浸在碳纖維束202上，而含浸有高分子流體10422a的碳纖維束202被壓合在離型紙401上，最後被第五滾筒60所捲收。此外，通過第一熱壓滾筒10424及第二熱壓滾筒10426的離型紙301被離型紙回收滾筒10427捲收。又，當離型紙301塗佈有高分子流體10422a中時，是藉由支撐滾筒10423支撐著碳纖維束202，讓離型紙301依循著一定的軌跡前進而最後被離型紙回收滾筒10427收編。
如圖3所示的實施例中，位於第二滾筒30及第三滾筒40之間的碳纖維束202的長度方向與氣體電漿於噴嘴1022的噴射方向實質垂直，亦即具有90度±5度的夾角。噴嘴1022與途經噴嘴1022附近或上方的碳纖維束202之間的最短距離D可選為1公分至2公分，較佳為1.5公分。此外，噴嘴1022的個數可以大於一，例如是二個，一個由下往上噴射，另一個由上往下噴射，使得碳纖維束202的上表面及下表面均受到氣體電漿的噴射。本創作不對噴嘴1022的個數及其配置方式設限。
綜上所述，依照本創作實施例的碳纖維預浸材的製作設備，利用氣體電漿噴射裝置對將來形成碳纖維預浸材的碳纖維線材施以一氣體電漿噴射處理，藉以活化碳纖維的表面，提高碳纖維的表面黏著性。這樣一來，當經過氣體電漿噴射的碳纖維將來含浸於濕式製程或乾式製程的高分子流體時，含浸均勻度可以被提昇而具有最佳的高分子含浸效果，使得後來固化成型的碳纖維預浸材中不再具有孔洞或者僅有極少數孔洞，進而相對地提昇了碳纖維預浸材的整體強度。依據實驗數據顯示，依此方式獲得的固化成型的碳纖維預浸材的孔洞率小於1%。
雖然本創作已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本創作，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本創作的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本創作的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
１０、１０ａ、１０ｂ‧‧‧碳纖維預浸材的製作設備
１０１、１０１ａ‧‧‧碳纖維線材捲繞裝置
１０１１‧‧‧第一工作平台
１０１１ａ～１０１１ｃ‧‧‧第一立柱
１０１１ｄ‧‧‧第二立柱
１０１１ｅ‧‧‧第三立柱
１０１２、１０１２ａ‧‧‧碳纖維單線抽出單元
１０１３‧‧‧第一碳纖維單線傳輸單元
１０１４‧‧‧碳纖維單線分離單元
１０１４ａ～１０１４ｃ‧‧‧孔洞
１０２‧‧‧氣體電漿噴射裝置
１０２１‧‧‧第二工作平台
１０２２‧‧‧噴嘴
１０２３‧‧‧電漿產生單元
１０３‧‧‧濕式高分子流體含浸裝置
１０３１‧‧‧第三工作平台
１０３１ａ～１０３１ｂ‧‧‧第四立柱
１０３１ｃ‧‧‧第五立柱
１０３１ｄ‧‧‧第六立柱
１０３２‧‧‧高分子流體含浸單元
１０３２ａ‧‧‧高分子流體
１０３２ｂ‧‧‧高分子流體含浸槽
１０３２ｃ‧‧‧滾動杆
１０３３‧‧‧第二碳纖維單線傳輸單元
１０３４‧‧‧碳纖維預浸材集合單元
１０４‧‧‧乾式高分子流體含浸裝置
１０４１‧‧‧第四工作平台
１０４１ａ～１０４１ｂ‧‧‧第七立柱
１０４１ｃ‧‧‧第八立柱
１０４１ｄ‧‧‧第九立柱
１０４２‧‧‧高分子流體含浸單元
１０４２１‧‧‧第一離型紙釋放滾筒
１０４２２‧‧‧高分子塗佈器
１０４２２ａ‧‧‧高分子流體
１０４２３‧‧‧支撐滾筒
１０４２４‧‧‧第一熱壓滾筒
１０４２５‧‧‧第二離型紙釋放滾筒
１０４２６‧‧‧第二熱壓滾筒
１０４２７‧‧‧離型紙回收滾筒
１０４３‧‧‧第二碳纖維單線傳輸單元
１０４４‧‧‧碳纖維預浸材集合單元
２０‧‧‧第一滾筒
３０‧‧‧第二滾筒
４０‧‧‧第三滾筒
５０‧‧‧第四滾筒
６０‧‧‧第五滾筒
２００‧‧‧碳纖維線材捲
２０１‧‧‧碳纖維單線
２０２‧‧‧碳纖維束
３００、４００、５００‧‧‧離型紙捲
３０１、４０１、５０１‧‧‧離型紙
D‧‧‧距離
為了更清楚地說明本創作實施例的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本創作中記載的一些實施例，對於所屬技術領域的技術人員來講，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。 圖1是根據本創作一第一實施例的碳纖維預浸材製作設備的示意圖。 圖2是根據本創作一第二實施例的碳纖維預浸材製作設備的示意圖。 圖3是根據本創作一第三實施例的碳纖維預浸材製作設備的示意圖。

Claims (10)

  1. 一種碳纖維預浸材製作設備(10、10a、10b)，包含： 　　一碳纖維線材捲繞裝置(101、101a)，具一碳纖維單線抽出單元(1012、1012a)及一遠離該碳纖維單線抽出單元(1012、1012a)設置的第一碳纖維單線傳輸單元(1013)，該碳纖維單線抽出單元(1012、1012a)具有至少一第一滾筒(20)，各個該第一滾筒(20)上套接一碳纖維線材捲(200)，該第一碳纖維單線傳輸單元(1013)具有一第二滾筒(30)，該碳纖維線材捲(200)拉伸出的一碳纖維單線(201)由該第二滾筒(30)接收後傳輸； 　　一氣體電漿噴射裝置(102)，鄰近該第一碳纖維單線傳輸單元(1013)設置，具有一噴嘴(1022)及一與該噴嘴(1022)連接的電漿產生單元(1023)，該電漿產生單元製造並輸出氣體電漿至該噴嘴(1022)，該噴嘴(1022)用以對由該第二滾筒(30)接收的該碳纖維單線(201)噴射一氣體電漿；及 　　一高分子流體含浸裝置(103、104)，鄰近該氣體電漿噴射裝置(102)設置，具有一高分子流體含浸單元(1032、1042)、一第二碳纖維單線傳輸單元(1033、1043)及一碳纖維預浸材集合單元(1034、1044)，該高分子流體含浸單元(1032、1042)設置於該第二碳纖維單線傳輸單元(1033、1043)及該碳纖維預浸材集合單元(1034、1044)之間，該第二碳纖維單線傳輸單元(1033、1043)具有一第三滾筒(40)，用以將經過該氣體電漿噴射後的該碳纖維單線(201)傳輸至該高分子流體含浸單元(1032、1042)，該高分子流體含浸單元(1032、1042)用以接收來自該第三滾筒(40)且經過該氣體電漿噴射的該碳纖維單線(201)，俾該碳纖維單線(201)含浸於一高分子流體(1032a、10422a)中，該碳纖維預浸材集合單元(1034、1044)用以將貼附有經過該高分子流體(1032a、10422a)含浸的該碳纖維單線(201)的一離型紙(501、401)收編成捲； 　　其中，途經該噴嘴(1022)附近的該碳纖維單線(201)的長度方向與該氣體電漿於該噴嘴(1021)的噴射方向實質垂直，且該噴嘴(1022)距離該碳纖維單線(201)的最短距離為1公分至2公分，且經固化成型的該碳纖維預浸材的孔洞率小於1%。
  2. 根據申請專利範圍第1項所述的碳纖維預浸材製作設備(10、10a、10b)，其中該噴嘴(1022)距離該碳纖維單線(201)的最短距離為1.5公分。
  3. 根據申請專利範圍第1項所述的碳纖維預浸材製作設備(10、10a、10b)，其中該氣體電漿為空氣電漿、氧氣電漿、氫氣電漿、氬氣電漿、氦氣電漿及氮氣電漿其中之一。
  4. 根據申請專利範圍第1項所述的碳纖維預浸材製作設備(10、10a)，其中，該高分子流體含浸單元(1032)具有一內盛有該高分子流體(1032a)的高分子流體含浸槽(1032b)，該高分子流體含浸槽(1032b)的槽體側壁上凸設有複數個滾動杆(1032c)，用以供該碳纖維單線(201)含浸於該高分子流體含浸槽(1032b)時抵靠。
  5. 根據申請專利範圍第4項所述的碳纖維預浸材製作設備(10、10a)，其中，該碳纖維預浸材集合單元(1034)具有一第四滾筒(50)，該第四滾筒(50)套設一提供該離型紙(501)的離型紙捲(500)，該離型紙(501)上具有黏著劑，該第四滾筒(50)用以將經過該高分子流體(1032a)預浸的該碳纖維單線(201)收編在該離型紙(501)上成捲。
  6. 根據申請專利範圍第5項所述的碳纖維預浸材製作設備(10、10a)，其中，遠離該第四滾筒(50)的該些滾動杆(1033c)的彼此間距大於鄰近該第四滾筒(50)的該些滾動杆(1033c)的彼此間距。
  7. 根據申請專利範圍第1項所述的碳纖維預浸材製作設備(10、10b)，其中，該碳纖維單線抽出單元(1012)具有兩個以上彼此間隔一定距離的該第一滾筒(20)，所有該第一滾筒(20)的該碳纖維線材捲(200)拉伸出的該碳纖維單線(201)由該第二滾筒(30)接收後形成一碳纖維束(202)。
  8. 根據申請專利範圍第7項所述的碳纖維預浸材製作設備(10b)，其中，該高分子流體含浸單元(1042)具有緊鄰設置的一第一熱壓滾筒(10424)及一第二熱壓滾筒(10426)，該第一熱壓滾筒(10424)的中心位置高於該第二熱壓滾筒(10426)的中心位置，用以對經過該氣體電漿噴射後的該碳纖維束(202)、該離型紙(401)及一塗佈有該高分子流體(10422a)的另一離型紙(301)進行熱壓。
  9. 根據申請專利範圍第8項所述的碳纖維預浸材製作設備(10b)，其中，該碳纖維預浸材集合單元(1044)具有一第五滾筒(60)，用以將經過熱壓的該碳纖維束(202)及該離型紙(401)收編成捲。
  10. 根據申請專利範圍第8項所述的碳纖維預浸材製作設備(10b)，其中，該高分子流體含浸單元(1042)還具有一第一離型紙釋放滾筒(10421)、一高分子塗佈器(10422)、一支撐滾筒(10423)、一第二離型紙釋放滾筒(10425)及一離型紙回收滾筒(10427)，該第一離型紙釋放滾筒(10421)及該支撐滾筒(10423)之間、該支撐滾筒(10423)及該第一熱壓滾筒(10424)之間、該第一熱壓滾筒(10424)及該離型紙回收滾筒(10427)之間均間隔一定距離，該第一離型紙釋放滾筒(10421)的中心位置高於該支撐滾筒(10423)的中心位置，該支撐滾筒(10423)的中心位置高於該第一熱壓滾筒(10424)的中心位置，該第一離型紙釋放滾筒(10421)用以釋放該另一離型紙(301)，俾該另一離型紙(301)被釋放後依序經過且接觸該支撐滾筒(10423)及該第一熱壓滾筒(10424)，最後被該離型紙回收滾筒(10427)捲收，且該高分子塗佈器(10422)用以接觸介於該支撐滾筒(10423)及該第一離型紙釋放滾筒(10421)之間的該另一離型紙(301)，俾該高分子塗佈器(10422)釋放該高分子流體(10422a)至該另一離型紙(301)上。
TW107206585U 2018-05-18 2018-05-18 碳纖維預浸材製作設備 TWM567260U (zh)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW107206585U TWM567260U (zh) 2018-05-18 2018-05-18 碳纖維預浸材製作設備
CN201821112561.0U CN208497399U (zh) 2018-05-18 2018-07-13 一种碳纤维预浸材制作设备
DE102018221759.9A DE102018221759B4 (de) 2018-05-18 2018-12-14 Anlage zur produktion von kohlefaser-prepreg-materialien

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW107206585U TWM567260U (zh) 2018-05-18 2018-05-18 碳纖維預浸材製作設備

Publications (1)

Publication Number Publication Date
TWM567260U true TWM567260U (zh) 2018-09-21

Family

ID=64399812

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW107206585U TWM567260U (zh) 2018-05-18 2018-05-18 碳纖維預浸材製作設備

Country Status (3)

Country Link
CN (1) CN208497399U (zh)
DE (1) DE102018221759B4 (zh)
TW (1) TWM567260U (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110777526A (zh) * 2019-11-28 2020-02-11 北京化工大学 一种碳纤维表面处理装置

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6261675B1 (en) 1999-03-23 2001-07-17 Hexcel Corporation Core-crush resistant fabric and prepreg for fiber reinforced composite sandwich structures
US8227051B1 (en) 2004-06-24 2012-07-24 UT-Battle, LLC Apparatus and method for carbon fiber surface treatment
US8696965B2 (en) 2008-10-20 2014-04-15 Cytec Technology Corp. Prepregs with improved processing
WO2015168360A1 (en) 2014-04-30 2015-11-05 3M Innovative Properties Company Methods for treating reinforcing fiber and treated reinforcing fibers

Also Published As

Publication number Publication date
CN208497399U (zh) 2019-02-15
DE102018221759B4 (de) 2022-01-05
DE102018221759A1 (de) 2019-11-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104924487B (zh) 一种热塑性碳纤维预浸料的制备系统和制备方法
KR101449204B1 (ko) 연속 탄소섬유 강화 열가소성 프리프레그의 제조 방법
JP2007509250A (ja) 交番静電界を用いて繊維ウェブに粉末を含浸するための方法
CN109940959A (zh) 柔性复合材料体系和方法
TWM567260U (zh) 碳纖維預浸材製作設備
WO2005091715A2 (en) Improved pre-impregnated materials and apparatus and methods for manufacture thereof
JP2011516752A (ja) 繊維プリフォームの製造方法
WO2017028421A1 (zh) 一种基于纳米纤维堆积体的防水透气面料生产设备
KR101452411B1 (ko) 브이에이알티엠에 의한 수지복합체 제조방법 및 이에 의하여 제조된 수지복합체
CN103492165A (zh) 经树脂涂布的圆角填充物及其制造系统及方法
JP2013199011A5 (zh)
CN110126126A (zh) 一种连续碳纤维热塑性预浸料制备系统
KR20160014588A (ko) 카본나노튜브시트 및 카본나노튜브시트의 제조방법
CN102582095A (zh) 弧形连续纤维复合材料板的干法成型工艺
CN101492573A (zh) 真空成型大型制品用预浸料
CN105583961A (zh) 一种撒粉工艺制备碳纤维增强热塑性预浸料的方法
KR20130085163A (ko) 연속상 탄소섬유가 함침된 열가소성 수지 테이프의 성형방법
CN103286962A (zh) 碳纳米管垂直于纤维方向单向增强复合材料的成型方法
JPH0325540B2 (zh)
JP5301132B2 (ja) プリプレグの製造装置
CN101563196A (zh) 制备预浸渍坯的方法
JP2019509199A (ja) 炭素繊維シートモールディングコンパウンドの製造方法及び製造装置
KR102497365B1 (ko) 정렬 및 배향된 섬유 강화 중합체 복합물 생성
CN104589743B (zh) 导电可设计的增韧用无纺布及复合材料
TWI541397B (zh) 連續性纖維絲束之處理設備及方法