新型碳纖維織物定型裝置及工藝的制作方法
【專利摘要】本發明提供一種新型碳纖維織物定型裝置及工藝，在碳纖維織物的上表面與下表面中的一個以上添加一層以上樹脂薄層，通過樹脂熔化后的粘附力，將碳纖維織物纖維與纖維之間相互粘結，實現碳纖維織物的定型，并通過樹脂薄層或者同時借助熱風使在鋪貼過程中碳纖維織物之間自粘。該種新型碳纖維織物定型裝置及工藝，能夠提高織物的模具鋪貼性能和效率，同時，由于是外界添加樹脂薄層，而不是直接對纖維進行處理或者使用定型纖維，保證生產簡易性，降低生產成本，可利于大批量生產。
【專利說明】
新型碳纖維織物定型裝置及工藝
技術領域
[0001]本發明涉及一種新型碳纖維織物定型裝置及工藝。【背景技術】
[0002]隨著時代的發展，碳纖維復合材料越來越廣的應用于各種領域，包括航天航空、鐵路交通、汽車、休閑體育等領域。目前，為了減少制造成本，碳纖維復合材料行業提倡使用液體成型工藝(包括RTM、VARI等)生產產品，這將會是以后碳纖維復合材料行業的主流成型工藝之一。
[0003]—般來說，液體成型工藝是直接使用碳纖維織物作為基體，然后灌注樹脂，使樹脂浸潤碳纖維織物后加熱固化。但是碳纖維織物由于碳纖維本身的柔軟性以及織物組織結構的原因，在直接使用時經常存在一定的問題，造成鋪貼操作的高難度，影響了后續產品的生產效率，比如較難保持織物的纖維平直度、以及無法直接鋪貼在模具表面(需借助噴劑)等。 因為碳纖維復合材料有著嚴格的各向異性的特性，所以上述的操作問題都導致材料無法發揮最優性能，影響了產品質量。
[0004]另外，傳統的織物定型方法都是對碳纖維進行預處理再制成織物或者混編定型纖維，這些定型方式也都存在浪費時間或者后續操作困難的問題，從另一方面影響了產品的生產效率。
[0005]因此為了在生產過程中保持織物的纖維平直度以及滿足大批量生產產品的要求， 有必要研究一種新型的碳纖維織物定型裝置及工藝。
【發明內容】
[0006]本發明的目的是提供一種新型碳纖維織物定型裝置及工藝解決現有技術中存在的生產過程中織物紋路扭曲，后續鋪貼操作困難以及無法高效率大批量生產產品的問題。
[0007]本發明的技術解決方案是:一種新型碳纖維織物定型裝置，包括依次設置樹脂薄層添加組件、加熱輥、冷卻組件和用于收到定型織物的收卷輥，樹脂薄層添加組件采用用于添加室溫下為粉狀的樹脂的撒粉輥或用于添加室溫下為液體的樹脂的噴灑器，撒粉輥包括依次排列設置的撒粉左輥和撒粉右輥，撒粉左輥和撒粉右輥的共同上方設有用于容納室溫下為粉狀的樹脂的粉末槽，加熱輥包括上下排列設置的加熱上輥和加熱下輥，冷卻組件采用冷卻板或冷卻輥。
[0008]進一步地，樹脂薄層添加組件與加熱輥間設有用于對添加樹脂薄層后的碳纖維織物進行加熱的烘箱或加熱板，加熱輥與冷卻輥間還設有保護材料放卷輥。
[0009]進一步地，新型碳纖維織物定型裝置設于織機的出料口，或新型碳纖維織物定型裝置的進料端設有放料輥。
[0010]—種新型碳纖維織物定型工藝，在碳纖維織物的上表面與下表面中的一個以上添加一層以上樹脂薄層，通過樹脂熔化后的粘附力，將碳纖維織物纖維與纖維之間相互粘結， 實現碳纖維織物的定型，并通過樹脂薄層或者同時借助熱風使在鋪貼過程中碳纖維織物之間自粘;具體為:51、設計定型織物的結構和定型織物的定型樹脂薄層的成分；52、將碳纖維織物導入上述任一項所述的新型碳纖維織物定型裝置；53、通過定型裝置在碳纖維織物的表面添加一層或兩層的樹脂薄層；54、對添加了樹脂薄層的碳纖維織物進行加熱和加壓處理;并根據樹脂薄層的粘性大小，選擇添加或不添加保護材料；55、冷卻并定型添加樹脂薄層的碳纖維織物，得到定型織物;糾偏收卷所得定型織物。
[0011]進一步地，碳纖維織物采用碳纖維單向織物、平紋織物、斜紋織物、緞紋織物、經編織物、碳纖維與其它纖維混編織物中的一種，碳纖維織物的纖維面密度為75?1500gsm。
[0012]進一步地，新型碳纖維織物定型裝置中，樹脂薄層添加組件在碳纖維織物的表面添加樹脂薄層，然后加熱輥對添加樹脂薄層后的碳纖維織物進行加熱，再由冷卻組件對添加了樹脂薄層的碳纖維織物進行冷卻定型得到定型織物，再由收卷輥對所得定型織物進行收卷。
[0013]進一步地，將樹脂薄層添加到碳纖維織物表面的方式根據室溫下樹脂形態決定采用撒粉輥進行撒粉或者噴灑器進行噴灑，樹脂薄層的面密度占整個定型織物總面密度的2% ~10%〇
[0014]進一步地，樹脂薄層的面密度占整個定型織物總面密度的2.5%?4%。
[0015]進一步地，樹脂薄層中的樹脂采用環氧樹脂、雙馬來酰亞胺樹脂、酚醛樹脂中的一種。
[0016]進一步地，步驟S4中，選擇添加的保護材料為牛皮紙和PE膜中的一種或兩種組合。
[0017]該種新型碳纖維織物定型裝置及工藝，在碳纖維織物表面添加一層或兩層樹脂薄層，通過樹脂熔化后的粘附力，將纖維與纖維之間相互粘結，從而起到定型作用。同時，通過樹脂薄層的性質，使在鋪貼過程中織物之間可以自粘，或者借助熱風就能相互粘結。該工藝，設計織物表面樹脂薄層，包括層數和成分，以此確定在織物表面添加樹脂薄層的方式， 根據織物的纖維面密度和樹脂類型選擇采用單層樹脂薄層還是雙面樹脂薄層;并根據樹脂薄層的粘性大小，可選擇添加保護材料，可選擇添加的保護材料為牛皮紙和PE膜中的一種或兩種組合。
[0018]該種新型碳纖維織物定型裝置及工藝，碳纖維織物導入方式可為采取離線或在線兩種方式:第一種為直接由放料輥導入碳纖維織物成品；第二種為將定型裝置外接在織機上，將織物在收卷前進行定型處理。該種新型碳纖維織物定型裝置及工藝中，織物收卷時使用糾偏裝置保證定型織物收卷整齊，可采用主動收卷或者被動收卷。
[0019]該種新型碳纖維織物定型裝置及工藝中，添加的樹脂薄層的樹脂類型為環氧樹月旨、雙馬來酰亞胺樹脂、酚醛樹脂中的一種。樹脂在室溫下的狀態可為粉末顆粒或是樹脂溶液，由樹脂類型決定。在碳纖維織物表面添加樹脂薄層的方式采用噴灑或撒粉，具體方式根據樹脂形態決定。樹脂薄層的面密度占整個定型織物總面密度的2%?10%，優選2.5%?4%。
[0020]該種新型碳纖維織物定型裝置及工藝中，對添加了樹脂薄層的織物進行加熱的溫度可達60?200°C。具體溫度根據樹脂粉末的熔點或者樹脂溶液中溶劑種類以及生產速度決定。該種新型碳纖維織物定型裝置及工藝中，對織物加熱加壓的形式可采用先經加熱板或烘箱烘烤后再用輥輪加壓，或者直接使用加熱輥加熱加壓。
[0021]本發明的有益效果是，該種碳纖維織物定型裝置及工藝，具有如下優點:一、經過本裝置及工藝處理，織物的定型效果優異，定型處理過的織物使用過程中不會出現纖維扭曲變形的現象，保證了材料的最優性能。
[0022]二、在鋪貼過程中織物之間可以自粘，或者借助熱風就能相互粘結。減少使用過程中的操作困難，提高了生產效率。
[0023]三、定型織物中樹脂薄層含量低，且樹脂類型與后續使用樹脂相適，不會影響材料性能。[〇〇24]四、整個定型處理過程操作簡單且高效，方便進行織物的大批量處理，提高了后續的生產效率，大大減少了生產成本。【附圖說明】
[0025]圖1是本發明實施例一中雙面定型織物的結構示意圖。
[0026]圖2是實施例一中雙面定型織物的生產裝置及過程示意圖。
[0027]圖3是實施例二中單面定型織物的結構示意圖。
[0028]圖4是實施例二中單面定型織物的生產裝置及過程示意圖。
[0029]其中:11、第一層樹脂薄層;12、碳纖維經編織物;13、第二層樹脂薄層。[〇〇3〇] 21、放料輥;22、粉末槽;23、撒粉輯;24、加熱輯;25、冷卻板;26、收卷輥。
[0031]31、牛皮紙;32、環氧樹脂薄層;33、碳纖維單向織物。
[0032]41、織機;42、裝有環氧樹脂溶液的噴灑器;43、烘箱;44、加熱輥;45、牛皮紙放卷輥;46、冷卻輥;47、收卷輥。【具體實施方式】[〇〇33]下面結合附圖詳細說明本發明的優選實施例。
[0034]—種新型碳纖維織物定型裝置，如圖2、圖4,包括依次設置樹脂薄層添加組件、加熱輥24、44、冷卻組件和用于收到定型織物的收卷輥26、47,樹脂薄層添加組件采用用于添加室溫下為粉狀的樹脂的撒粉輥23或用于添加室溫下為液體的樹脂的噴灑器42,撒粉輥42 包括依次排列設置的撒粉左輥和撒粉右輥，撒粉左輥和撒粉右輥的共同上方設有用于容納室溫下為粉狀的樹脂的粉末槽22，加熱輥24、44包括上下排列設置的加熱上輥和加熱下輥， 冷卻組件采用冷卻板25或冷卻輥46。
[0035]樹脂薄層添加組件與加熱輥44間設有用于對添加樹脂薄層后的碳纖維織物進行加熱的烘箱43,加熱輥44與冷卻輥46間還設有保護材料放卷輥。新型碳纖維織物定型裝置設于織機的出料口，或新型碳纖維織物定型裝置的進料端設有放料輥。
[0036]該種新型碳纖維織物定型裝置，通過使用樹脂薄層添加組件，能夠實現在碳纖維織物外添加樹脂薄層，并通過加熱輥24、44或烘箱43對添加樹脂薄層后的碳纖維織物進行加熱，從而使添加后的樹脂在熔化后相互之間的粘附力，將纖維與纖維之間相互粘結，從而起到定型作用。該裝置能夠借助樹脂薄層的性質，使鋪貼過程中織物之間可以自粘，或是借助熱風就可以起到相互粘結的作用，提高織物的模具鋪貼性能和效率。該種新型碳纖維織物定型裝置，結構設計合理，成本低，能夠解決現有的定型裝置中結構復雜、成本高的問題， 同時解決現有的定型裝置中存在的定型效率低、定型效果不明顯的問題。
[0037]實施例的碳纖維織物定型裝置及工藝，處理過的織物具有至少兩層結構，在織物的表面覆蓋一層或兩層樹脂薄層，通過該樹脂在熔化后相互之間的粘附力，將纖維與纖維之間相互粘結，從而起到定型作用。此方法借助樹脂薄層的性質，使鋪貼過程中織物之間可以自粘，或是借助熱風就可以起到相互粘結的作用，提高織物的模具鋪貼性能和效率。同時，由于是外界添加樹脂薄層，而不是直接對纖維進行處理或者使用定型纖維，保證生產簡易性， 降低生產成本，可利于大批量生產。
[0038]實施例1根據定型織物結構示意圖，如圖1，詳細說明實施例1。[〇〇39]根據設計，為了保證定型效果，定型碳纖維經編織物12,需要按照如圖1所示的三層結構進行定型處理，包括第一層樹脂薄層11、碳纖維經編織物12和第二層樹脂薄層13。
[0040]其中，碳纖維織物12是纖維面密度900 gsm的碳纖維經編織物。
[0041]其中，第一層樹脂薄層11和第二層樹脂薄層13是雙馬來酰亞胺樹脂。在110°C下樹脂的粘度為5000 Pa.s。每層薄層的面密度為12gsm。[〇〇42] 具體實現過程如下:將放料輥21收卷好的碳纖維經編織物12會經過裝有雙馬酰亞胺樹脂粉末的粉末槽22 的底部，經過撒粉輥23的旋轉作用，將粉末均勻的撒在碳纖維經編織物12的表面。通過加熱輥24提供的溫度60?200 °C，優選130 °C和壓力如200N，將樹脂薄層牢牢的固定在碳纖維經編織物12的表面。然后通過離型紙放卷和一組壓合輥將離型紙添加在織物表面。最后經過冷卻板25后由糾偏裝置糾偏后，由收卷輥26收卷兩層結構的定型織物。生產速度為4m/min。 [〇〇43]為了保證雙面定型，將收卷好的兩層結構定型織物重新放卷，在反面添加樹脂薄層，參數與上述一致。
[0044]經檢測，實施例一所得定型織物表面粘性較小，定型織物中纖維的準直度偏差為 1%。鋪貼定型織物在平板模具的過程中，將定型織物鋪層好后用電吹風吹30s后，用手按壓后，織物即可黏貼在模具表面。使用RTM工藝固化后經檢驗無明顯孔隙，力學性能達到要求。
[0045]實施例2根據定型織物結構示意圖，如圖3,詳細說明實施例2。
[0046]根據設計，為了保證定型效果，定型碳纖維單向織物，需要按照如圖3所示的三層結構進行定型處理，包括牛皮紙31、樹脂薄層32和碳纖維單向織物33。
[0047]其中，碳纖維單向織物33是纖維面密度160 gsm的碳纖維單向織物。
[0048]其中，樹脂薄層32是環氧樹脂，在90°C下樹脂的粘度為50 Pa.s。樹脂薄層的面密度為5gsm具體實現過程如下:將定型裝置外接織機41，剛編織好的碳纖維單向織物33就會經過裝有環氧樹脂溶液的噴灑器42的底部，通過噴灑器將樹脂溶液均勻的灑在碳纖維單向織物33表面。通過烘箱43 提供的溫度如80°C，將溶液中的溶劑揮發掉，使樹脂薄層32黏貼在織物表面。經過加熱輥44 提供的溫度如40°C和壓力250N將樹脂薄層進一步均勻固定在碳纖維單向織物33表面。然后牛皮紙放卷輥45放出牛皮紙31，在碳纖維單向織物33覆蓋上牛皮紙31，經過冷卻輥46冷卻定型，最后由收卷輯47收卷。生產速度為3m/min。
[0049]經檢測，實施例二所得定型織物表面粘性大，通過牛皮紙31的隔離，織物之間不會相互粘結，方便使用。織物中纖維的準直度偏差為1%。鋪貼定型織物在平板模具的過程中， 可直接將織物鋪覆在模具表面。使用RTM工藝固化后經檢驗無明顯孔隙，力學性能達到要求。
[0050]實施例一、二的新型定型織物生產工藝，關鍵點在于摒棄了傳統定型工藝對纖維進行預處理或混編定型纖維的做法，創新性的外覆樹脂薄層33,通過樹脂之間的粘合力保證織物纖維的平直度。生產時，先根據設計的定型織物結構來選擇添加樹脂薄層33數量及方式，然后將織物表面添加樹脂薄層33,再加熱加壓處理，最后得到需要的定型織物。同時為了保證定型織物表面的潔凈度，消除織物之間粘結的現象，以及保證使用時的鋪貼性能， 在織物收卷之前為定型織物覆加上保護材料。
[0051]實施例一、二的工藝適用于碳纖維織物的定型處理，解決了現有直接使用碳纖維織物中發生的纖維變形、鋪貼操作繁瑣和復雜模具鋪貼困難的問題，同時也解決了無法大批量進行碳纖維織物定型處理的問題。[〇〇52]以上所述的具體實例只是為了詳細說明本發明，但是在不損害本發明的宗旨和范圍的情況下，可以進行各種變更、修改。這些變更和改進都落入要求保護本發明范圍內本發明要求保護范圍所附權利要求書及其等效物界定。
【主權項】
1.一種新型碳纖維織物定型裝置，其特征在于:包括依次設置樹脂薄層添加組件、加熱 輥、冷卻組件和用于收卷定型織物的收卷輥，樹脂薄層添加組件采用用于添加室溫下為粉 狀的樹脂的撒粉輥或用于添加室溫下為液體的樹脂的噴灑器，撒粉輥包括依次排列設置的 撒粉左輥和撒粉右輥，撒粉左輥和撒粉右輥的共同上方設有用于容納室溫下為粉狀的樹脂 的粉末槽，加熱輥包括上下排列設置的加熱上輥和加熱下輥，冷卻組件采用冷卻板或冷卻 輥。2.如權利要求1所述的新型碳纖維織物定型裝置，其特征在于:樹脂薄層添加組件與加 熱輥間設有用于對添加樹脂薄層后的碳纖維織物進行加熱的烘箱或加熱板，加熱輥與冷卻 輥間還設有保護材料放卷輥。3.如權利要求1或2所述的新型碳纖維織物定型裝置，其特征在于:所述新型碳纖維織 物定型裝置設于織機的出料口，或新型碳纖維織物定型裝置的進料端設有放料輥。4.一種新型碳纖維織物定型工藝，其特征在于:在碳纖維織物的上表面與下表面中的 一個以上添加一層以上樹脂薄層，通過樹脂熔化后的粘附力，將碳纖維織物纖維與纖維之 間相互粘結，實現碳纖維織物的定型，并通過樹脂薄層或者同時借助熱風使在鋪貼過程中 碳纖維織物之間自粘;具體為:51、設計定型織物的結構和定型織物的定型樹脂薄層的成分；52、將碳纖維織物導入如權利要求1-3任一項所述的新型碳纖維織物定型裝置；53、通過定型裝置在碳纖維織物的表面添加一層或兩層的樹脂薄層；54、對添加了樹脂薄層的碳纖維織物進行加熱和加壓處理;并根據樹脂薄層的粘性大 小，選擇添加或不添加保護材料；55、冷卻并定型添加樹脂薄層的碳纖維織物，得到定型織物;糾偏收卷所得定型織物。5.如權利要求4所述的新型碳纖維織物定型工藝，其特征在于:碳纖維織物采用碳纖維 單向織物、平紋織物、斜紋織物、緞紋織物、經編織物、碳纖維與其它纖維混編織物中的一 種，碳纖維織物的纖維面密度為75?1500gsm。6.如權利要求4或5所述的新型碳纖維織物定型工藝，其特征在于:新型碳纖維織物定 型裝置中，樹脂薄層添加組件在碳纖維織物的表面添加樹脂薄層，然后加熱輥對添加樹脂 薄層后的碳纖維織物進行加熱，再由冷卻組件對添加了樹脂薄層的碳纖維織物進行冷卻定 型得到定型織物，再由收卷輥對所得定型織物進行收卷。7.如權利要求4所述的新型碳纖維織物定型工藝，其特征在于:將樹脂薄層添加到碳纖 維織物表面的方式根據室溫下樹脂形態決定采用撒粉輥進行撒粉或者噴灑器進行噴灑，樹 脂薄層的面密度占整個定型織物總面密度的2%?10%。8.如權利要求7所述的新型碳纖維織物定型工藝，其特征在于:樹脂薄層的面密度占整 個定型織物總面密度的2.5%?4%。9.如權利要求4所述的新型碳纖維織物定型工藝，其特征在于:樹脂薄層中的樹脂采用 環氧樹脂、雙馬來酰亞胺樹脂、酚醛樹脂中的一種。10.如權利要求4所述的新型碳纖維織物定型工藝，其特征在于:步驟S4中，選擇添加的 保護材料為牛皮紙和PE膜中的一種或兩種組合。
【文檔編號】B29C70/54GK106079485SQ201610598203
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年7月27日 公開號201610598203.4, CN 106079485 A, CN 106079485A, CN 201610598203, CN-A-106079485, CN106079485 A, CN106079485A, CN201610598203, CN201610598203.4
【發明人】呂偉, 王怡敏, 高志成, 燕春云
【申請人】江蘇恒神股份有限公司