專利名稱：復合材料兼具拉擠及纏繞的成型裝置的制作方法
技術領域：
本發明是有關于一種復合材料兼具拉擠及纏繞的成型裝置，特別是指一種管材中含有多種方向交錯的復合材料長纖維束，使該復合材料管材具有高應力強度且制造省成本的成型裝置。
背景技術：
現有的復合材料管材的成型裝置，如圖1所示，是將多數道的復合材料長纖維束10集束后經過一樹脂含浸槽11含浸并經一長纖維束分配器12作預成型的分配、再經一成型器13作成型一管狀半成品、并經一密閉固定模頭14作加熱硬化，整個制作過程各復合材料長纖維束10端是受一拉引器15拉引位移，最后以切斷器16切斷成預定長度的管材，所制出復合材料管材的缺點為剪力強度(橫截面強度)差，因為長纖維束10是以彼此平行方向被拉擠方式成型所致，因此使用的范圍受到限制，有些為了橫截面強度，會在上述的分配器12與成型器13之間，加作一道連續席或布17的喂入來作為補強，但是還是會有缺點，其喂入的是被切斷的纖維或是薄薄的一層布，所增加的強度有限，且加工過的連續席或布17比原來的長纖維束10價格高出許多，增加很多成本，因此，如何構思制造出一種管材中含有縱橫交錯的復合材料長纖維束，使該復合材料管材具有高應力強度且制造省成本的成型裝置，是一重要的課題。
發明內容
本發明的目的在于提供一種管材中含有多種方向的長纖維束，使該復合材料管材具有高應力強度且制造省成本的成型裝置。
于是，本發明復合材料兼具拉擠及纏繞的成型裝置，是配置在一成型管材的后道工程之前，該后道工程為依序的對管材半成品作樹脂含浸、成型加熱、拉引及切斷成一管材，其特征在于該成型裝置包括呈依序排置的至少一斜向放紗器、至少一平行放紗器及一導紗軸組，該至少一平行放紗器各可放紗于各斜向放紗器之前、之間或之后，該導紗軸組，對應于各放紗器后端部各連設一穿紗器，各穿紗器不同半徑且呈同心的配置，該導紗軸組的軸心并設有一靜置成型管。連設于各組斜向放紗器的穿紗器作旋轉呈斜向的放紗，連設于各平行放紗器的穿紗器是靜置作平行向的放紗，使成型于成型管上的管材中，含有多種方向交錯的長纖維束。
本發明的功效能提供一復合材料管材具有高應力強度且制造省成本。
下面通過最佳實施例及附圖對本發明進行詳細說明，附圖中圖1是現有復合材料成型裝置成型過程示意圖。
圖2是本發明復合材料兼具拉擠及纏繞的成型裝置第一實施例示意圖。
圖3是本發明復合材料兼具拉擠及纏繞的成型裝置的導紗軸組的示意圖。
圖4是本發明復合材料兼具拉擠及纏繞的成型裝置所制出管形半成品示意圖。
圖5是本發明復合材料兼具拉擠及纏繞的成型裝置的導紗軸組導紗體另一種態樣示意圖。
圖6是本發明復合材料兼具拉擠及纏繞的成型裝置第二實施例示意圖。
圖7是圖6所制出管形半成品示意圖。
圖8是本發明復合材料兼具拉擠及纏繞的成型裝置第三實施例示意圖。
圖9是本發明復合材料兼具拉擠及纏繞的成型裝置的斜向放紗器的另一種配置示意圖。
具體實施例方式
有關本發明的前述及其它技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式的四個較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的明白。
如圖2，本發明復合材料兼具拉擠及纏繞的成型裝置，是配置在一成型管材的后道工程之前，該后道工程為依序的對管材半成品作樹脂含浸、成型加熱、拉引及切斷成一管材，其特征在于該成型裝置包括呈依序排置的至少一斜向放紗器2、至少一平行放紗器3及一導紗軸組4。該至少一平行放紗器3各可放紗于各組斜向放紗器2之前、之間或之后，該導紗軸組4，對應于各放紗器后端部各連設一穿紗器40，各穿紗器是不同半徑但是呈同心的配置，該導紗軸組4的軸心并設有一靜置成型管41。連設于各組斜向放紗器2的穿紗器400作旋轉呈斜向的放紗，連設于各平行放紗器2的穿紗器401是靜置作平行向的放紗，使成型于成型管41上的管材5中，含有多種方向交錯的長纖維束，更詳細的說明該至少一斜向放紗器2，在本實施例只采用兩個，并作同心內、外架設，其是在一第一機架20向后橫向凸設且呈同心配置的略呈圓筒狀內、外導紗架21、22，各導紗架21、22、貫穿該第一機架20向前凸設有轉軸210、220，各轉軸210、220并獨自被一馬達211、221所驅動作獨立的旋轉，各導紗架21、22是在兩平行且直立相對應放置的左圓盤212、222與右圓架213、223間，呈圈圍狀的布設有多數只紗架桿23、24，各紗架桿23、24并穿設有至少一個的復合材料長纖維管紗25、26，各導紗架外圍另設有對應的穿紗桿27、28，各穿紗桿27、28上設有穿紗眼270，280，各右圓架213、223，配合圖3，是由垂直面呈輻設狀布設的架桿上以同心圓布設有穿紗圈27’、28’，各穿紗圈27’、28’并設有對應的穿紗眼270’，280’，將上述各長纖維管紗25、26紗頭250、260拉出并先分別穿過穿紗眼270，280再穿過穿紗眼270’，280’而匯集于右圓架213、223近中央部位處214、224。
該至少一平行放紗器3，是可放紗于各斜向放紗器2之前、之間或之后，因本實施例斜向放紗器2只采用一組且呈同心圓配置，所以是放紗于該斜向放紗器2之后，其是在架設較高的機架上平行設有多數只的紗架桿31與穿紗桿32，各穿紗桿32設有穿紗眼，各紗架桿31穿設有至少一個的復合材料長纖維管紗33，將各長纖維管紗33紗頭330拉出并分別穿過各穿紗桿32穿紗眼。
該導紗軸組4，是對應于上述各種放紗器2、3的放紗處后端部各連設一穿紗器40，各穿紗器是不同半徑但是呈同心的配置，在該導紗軸組4的軸心并設有一靜置成型管41，詳述如圖3，其是在一位在軸心并呈靜置的一成型管41的外圍，同心套設有可各自獨立旋轉的內、外穿紗器，穿紗器40的只數與上述放紗器2、3的總數目相等，在本實施例是3只，便于說明將其分別稱為第一穿紗器、第二穿紗器與第三穿紗器，各穿紗器具有一穿紗管及一設于該穿紗管上的多數導紗體，第一穿紗管400的一端是連設于右圓架213的中央部位214，第二穿紗管401的同一端是連設于右圓架223的中央部位224，且分別與對應連結的右圓架213、223同步旋轉，即第一穿紗管400與右圓架213、第二穿紗管401與右圓架223作同步旋轉，但是右圓架213、223可獨自旋轉相不影響，在該第二穿紗管401的外圍，所同心套設的第三穿紗管402是靜置，是架設在一與上述第一機架呈平行且位于右圓架213、223之后適當距離的第三機架上，在該第三穿紗管402及第一穿紗管400與第二穿紗管401的各穿紗器的外壁，沿其周壁等間距定位設有該多數導紗體42、43、44，在本實施例各導紗體42、43、44結構相同，是呈圈環狀，各分別圈套定位于第一穿紗管400、第二穿紗管401與第三穿紗管402的外壁，各導紗體42、43、44，設有導紗孔420、430、440，本實施例以導紗體42作解說，其是沿其周環也呈等間距貫穿設有導紗孔420，且各導紗體42的同位置導紗孔420，以水平向視之是在同一水平線。
為便于解說，再如圖2，上述的后道工程，即所謂的樹脂含浸、成型加熱、拉引及切斷成一管材工程，是借由一呈依序排列于該導紗軸組4后端部的樹脂旋環含浸組5，成型加熱模組6，拉引器7，切斷器8來完成，于此一并作概述該樹脂旋環含浸組5，是設于該導紗軸組4之后，是在一機座50上設有一樹脂收集槽51及一樹脂浸漬槽52，另以導管53連設一樹脂泵54，前述的靜置成型管41是含浸于該樹脂浸漬槽52中，該樹脂泵53并可對該成型管41噴灑樹脂，噴灑后殘余樹脂可滴回樹脂收集槽51回收循環使用。
該成型加熱模組6，是設于該樹脂旋環含浸組5之后，且被該成型管41并貫穿過該拉引器7，是設于該成型加熱模組6之后，是由上下兩對轉輥70、71所構成，各對轉輥間設有傳動帶72、73，上下傳動帶72、73間隔以間距74。
該切斷器8，是設于該拉引器7之后。
第一次使用本裝置制造一復合材料管形物時，再配合圖3，將前述穿過穿紗桿32穿紗眼放紗端的紗頭330繼續拉出并分別穿過第三穿紗管402的各導紗體44的導紗孔440一直到第三穿紗管402的后端部45即樹脂旋環含浸組5的前方，另，分別將穿過穿紗眼270’且匯集于右圓架213近央部位處214的放紗端的紗頭250繼續拉出并分別穿過第一穿紗管400的各導紗體42導紗孔420一直到樹脂旋環含浸組5的前方，再分別將穿過穿紗眼280’且匯集于右圓架223近中央部位處224的放紗端的紗頭260繼續拉出并分別穿過第二穿紗管401的各導紗體43導紗孔430一直到樹脂旋環含浸組5的前方，將該三紗頭330、250、260匯集后并還是包覆在成型管41的外圍，一起被拉動作開機運轉。
在本實施例是設定內導紗架21正轉，外導紗架22反轉，也就是第一穿紗管400正轉，第二穿紗管401反轉，而成型管41、第三穿紗管402是靜止的，因此由接近樹脂旋環含浸組5的前方所拉擠出來的管材半成品，是如圖4所示，包覆在該成型管41周圍的一具有上平行向纖維層330、中斜向上纖維層260及下斜向下纖維層250的一管材半成品90，然后再經該樹脂旋環含浸組5含浸樹脂、成型加熱模組6加熱成型及切斷器8切斷成預定長度的管材成品。
當第一次生產且經由成型加熱模組6加熱成型后的管形半成品90一端，進入拉引器7的上、下傳動帶72、73間的間距74被夾持住后，自然的一直被往引前推送，除非停機才停止拉引，該上、下傳動帶72、73的速度可被調快或調慢，作為上平行向纖維層330、中斜向上纖維層260及下斜向下纖維層250的纖維牽伸比的調整。
前述的導紗體42、43、44并不限定為圈環狀，如圖5，也可制成為一長條形的細管91、92、93，且是呈等間距布設于第一穿紗管400、第二穿紗管401與第三穿紗管402的外壁周圍，將上述該紗頭250、260、330分別對應穿過各細管中央導紗道910、920、930，一樣可制出同樣的成品。
又，第一穿紗管400的正轉速度與第二穿紗管401的反轉速度搭配被拉引的速度，可決定纖維斜向的角度，當正轉、反轉速度慢時則斜向角度小，快則愈增大，因此如圖6，在上述的樹脂旋環含浸組5前再加設有一直向放紗器2’，是為一與前述的斜向放紗器2結構相同，且采用單個，其是在一第四機架94側部橫向配置的略呈圓筒狀導紗架95，導紗架95貫穿機架94向另一側部940凸設有轉軸941，轉軸941并獨自被一馬達942所驅動作獨立的旋轉，導紗架95是在兩平行放置的左圓盤950與右圓架951間上呈圈圍狀的布設有紗架桿952，各紗架桿952穿設有至少一個的復合材料長纖維管紗953，各導紗架外圍另設有穿紗桿954，各穿紗桿954設有穿紗眼955及在各右圓架951同心圓布設的穿紗圈設有穿紗眼956，將各長纖維管紗953紗頭957拉出并先分別穿過穿紗眼955再穿過穿紗眼956而匯集于右圓架951近中央部位處958，而于上述的第三穿紗管402的外圍套設有一第四穿紗管403，該第四穿紗管403的外壁沿其周壁也等間距定位設有多數個導紗體49形成一第四穿紗器，導紗體49與導紗體42、43、44結構相同，是呈圈環狀，導紗體49沿其周環也等間距貫穿設有導紗孔，將匯集于右圓架近央部位處958的放紗端的紗頭957繼續拉出并分別穿過各導紗體49導紗孔一直到接近樹脂旋環含浸組5的前方，與上述的三紗頭匯集成四紗線作制造，以本實施例其順序，是為斜向放紗器2所拉出的紗頭的最里層，由平行放紗器3所拉出的紗頭為中間層，直向放紗器2’所拉出的紗頭為最外層，在制作過程中將該直向放紗器2’作快速旋轉，則在上述的圖4所示包覆在該成型管41周圍的，在一具有上平行向纖維層300、中斜向上纖維層260及下斜向下纖維層250的一管形半成品90的上平行向層300上，如圖7再鋪設一層幾近乎呈垂直向纖維層957。
如圖8，若再加設另一由兩個斜向放紗器呈同心圓配置的斜向放紗器2”，則又再外包鋪設一斜向交叉的纖維層，因原理、作法、構造都與上述相同，就不再詳細說明。
上述經由本案裝置所制出的成品，因除了具有至少一層平行方向的長纖維層以外，會加鋪設有至少一層斜向交叉的長纖維層或至少一層的垂直向的長纖維層，因此確實可達成所述的具有相當高的剪力強度(橫截面強度)且是一貫作業可省成本。
上述的平行放紗器3可再加設一個，并放紗于斜向放紗器2、直向放紗器2’之間，則可制出具有由外向內，呈斜向、平行、垂直、平行、斜向多層長纖維層的管材。
上述的斜向放紗器2或2”，都是采兩個一組且呈同心圓的配置，如圖9，若采用一小、一大且呈一前一后的配置，也可實施，只是位在前方所連設的穿紗器，以斜向放紗器2為例，位在前方的且連設于右圓架213的中央部位214的第一穿紗管404會較長，而同心套設于其外圍的第二穿紗管405’會較短，其余的構造及作動模式完全一樣，也不再詳細說明，又斜向放紗器2或2”，不是采兩個一組，若只采用單個，也可實施，于此也不再詳細說明。
上述的斜向、直向、平行放紗器的配置位置，若采單個，則可位在單個彼此之間或之前或之后，若采用兩個呈同心圓配置為一組，則可為在組與組彼此之間或之前或之后，因此并沒有限定何者在前、何者在后或何者在中間，只要是呈依序排列配置，都可使最后的成型管材中，具有多種方向交錯的長纖維束。
權利要求
1.一種復合材料兼具拉擠及纏繞的成型裝置，是配置在一成型管材的后道工程之前，該后道工程為依序的對管材半成品作樹脂含浸、成型加熱、拉引及切斷成一管材，其特征在于該成型裝置包括有呈依序排置的至少一斜向放紗器、至少一平行放紗器及一導紗軸組，該至少一平行放紗器各可放紗于各斜向放紗器之前、之間或之后，該導紗軸組，對應于各放紗器后端部各連設一穿紗器，各穿紗器是不同半徑但是呈同心的配置，該導紗軸組的軸心并設有一靜置成型管；連設于各組斜向放紗器的穿紗器作旋轉呈斜向的放紗，連設于各平行放紗器的穿紗器是靜置作平行向的放紗，使成型于成型管上的管材成品中，含有至少一層斜向與平行方向交錯的長纖維束，使該管材具有高應力強度，且制造省成本。
2.如權利要求1所述的復合材料兼具拉擠及纏繞的成型裝置，其特征在于該至少一斜向放紗器，是各采用兩個為一組，且呈同心內、外的架設。
3.如權利要求2所述的復合材料兼具拉擠及纏繞的成型裝置，其特征在于該水平放紗器是放紗于兩組之間。
4.如權利要求2所述的復合材料兼具拉擠及纏繞的成型裝置，其特征在于該水平放紗器是放紗于該斜向放紗器之前。
5.如權利要求2所述的復合材料兼具拉擠及纏繞的成型裝置，其特征在于該水平放紗器是放紗于該斜向放紗器之后。
6.如權利要求1所述的復合材料兼具拉擠及纏繞的成型裝置，其特征在于該至少一斜向放紗器，采用兩個為一組，可為呈前、后的配置。
7.如權利要求6所述的復合材料兼具拉擠及纏繞的成型裝置，其特征在于該水平放紗器是放紗于前斜向放紗器之前。
8.如權利要求6所述的復合材料兼具拉擠及纏繞的成型裝置，其特征在于該水平放紗器是放紗于前、后斜向放紗器之間。
9.如權利要求6所述的復合材料兼具拉擠及纏繞的成型裝置，其特征在于該水平放紗器是放紗于該后斜向放紗器之后。
10.如權利要求1所述的復合材料兼具拉擠及纏繞的成型裝置，其特征在于進一步的加設有一直向放紗器，于該導紗軸組并對應同心加設有一穿紗器。
11.如權利要求10所述的復合材料兼具拉擠及纏繞的成型裝置，其特征在于該直向放紗器是與斜向放紗器相同構造，作快速旋轉呈直向放紗。
12.如權利要求1至11中任一項所述的復合材料兼具拉擠及纏繞的成型裝置，其特征在于各穿紗器，具有一穿紗管及一設于該穿紗管上的多數導紗體。
13.如權利要求12所述的復合材料兼具拉擠及纏繞的成型裝置，其特征在于該多數導紗體，各是呈圈環狀，并分別等間距圈套定位各穿紗管的外壁，各導紗體沿其周環分別等間距貫穿設有導紗孔，且各導紗體的同位置導紗孔，以水平向視之是在同一水平線。
14.如權利要求12所述的復合材料兼具拉擠及纏繞的成型裝置，其特征在于該多數導紗體，各是一細長管，并分別等間距設置定位各穿紗管的外壁。
全文摘要
本發明公開了一種復合材料兼具拉擠及纏繞的成型裝置，是配置在一成型管材的后道工程之前，該后道工程為依序的對管材半成品作樹脂含浸、成型加熱、拉引及切斷成一管材，其特征在于該成型裝置包括有呈依序排置的至少一斜向放紗器、至少一平行放紗器及一導紗軸組，該至少一平行放紗器各可放紗于各斜向放紗器之前、之間或之后，該導紗軸組，對應于各放紗器后端部各連設一穿紗器，各穿紗器不同半徑但是呈同心的配置，該導紗軸組的軸心并設有一靜置成型管，連設于各組斜向放紗器的穿紗器作旋轉呈斜向的放紗，連設于各平行放紗器的穿紗器是靜置作平行向的放紗，使成型于成型管上的管材中，含有多種方向交錯的復合材料長纖維束，使該管材具有高應力強度，且制造省成本。
文檔編號B29C70/06GK1814432SQ20051000163
公開日2006年8月9日 申請日期2005年2月3日 優先權日2005年2月3日
發明者游忠雄 申請人:游忠雄