一种生产丝束预浸带的制备工艺制造技术

本发明专利技术公开一种生产丝束预浸带的制备工艺，适应于碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维、超高分子聚乙烯纤维等特种纤维。本工艺是采用创新的树脂配方和独特的浸润工艺，将树脂与纤维丝束均匀浸润，形成丝束预浸带，可常温储存、粘性可控，是复合材料领域一个创新的材料形态。替代传统湿法缠绕工艺，极大提升缠绕工艺的效率、厂房洁净、产品性能与质量；替代航空常用的分切预浸带，简化了工艺流程，极大地降低了成本；采用该丝束预浸带和纺织技术制备预成型体，可以免去后续树脂注入的工序，简化工艺流程，提升复合材料制件的性能与质量。

Process for preparing tow prepreg belt

The invention discloses a preparation process of a tow prepreg belt, which is suitable for special fibers such as carbon fiber, glass fiber, aramid fiber and ultrahigh molecular polyethylene fiber. This is the process of resin formulation using innovative and unique infiltration process, the resin and fiber tow uniform infiltration, formation of tow prepreg tape, can be stored at room temperature, viscosity controllable, is an innovative composite material in the field of form. Instead of the traditional wet winding process, greatly enhance the efficiency of clean, winding process, product performance and quality; replacing aircraft commonly used cutting prepregs, simplify the process, the cost is greatly reduced; the tow prepared preform prepreg and textile technology, can follow the resin injection process removed, simplify the process, improve the performance and quality of composite parts.

【技术实现步骤摘要】
一种生产丝束预浸带的制备工艺
本专利技术属于复合材料领域，是纤维增强树脂复合材料的新的材料形态，对现有的复合材料形态替代，可以完成效率更高，性能更优秀，成本更低的复合材料制件。
技术介绍
纤维增强复合材料是复合材料中最大的一项，纤维与树脂共同构成复合材料，从人类发展的技术看，目前纤维与树脂结合形成复合材料和制件主要有四类：第一类是非连续材料，纤维短切后，直接或通过毡的方式与树脂结合，形成非连续基础复合材料；第二类是预浸料，连续纤维或织物与树脂结合，形成片状预浸料；第三类是缠绕拉挤工艺，纤维通过树脂槽，浸润树脂，然后通过缠绕或模腔，一步完成复合材料的制备与制件工艺；第四类是液体成型工艺，将纤维利用纺织技术织造成预成型体，然后铺放到模具中，泵入树脂，完成材料复合和制件工艺。上述纤维与树脂的复合及成型工艺，各有优劣，整合各工艺优点，去除缺点，是复合材料创新的重要空间。非连续材料的成型工艺简单，可以批量生产，但是纤维短切后，不能体现连续纤维复合材料优越的力学性能。预浸料的制备，经典的制备分两步工序，第一是制备树脂膜，把树脂均匀涂敷在离型纸上，第二步是浸润工艺，将上下两层带树脂膜的离型纸覆盖在多根丝束的纤维面或织物上，通过多对精密轧辊把树脂压到纤维中，确保每根微纤维被树脂充分“湿润”。如果要制备比较复杂型面的航空制件，需要把上面的单向预浸料做分切成6.35毫米宽的窄带，采用自动铺纤机铺放材料在模具上，工艺路线很繁琐，分切的预浸带成本非常高。缠绕工艺是一个纤维到制件的直接工艺，是一种低成本复合材料制造工艺，传统的工艺是采用湿法工艺，把纤维导入到液体的树脂槽中，浸润树脂后，利用挤压辊把多余树脂挤掉，然后在制件模芯上完成缠绕，工作环境差，模芯转快后树脂摔出，树脂分布不均匀，纤维性能发挥小。液体成型工艺也是一个纤维到制件的直接工艺，为了提升制件的力学性能，纤维含量就要大，织物就需要制得紧密，这个为后面液体树脂的充分、均匀浸润形成矛盾。
技术实现思路
本专利技术就是要整合上述工艺的优势，去除劣势，制备出一种新型的纤维增强复合材料，替代传统材料与工艺，提升制件性能，提高工作效率，降低复合材料成本，解决复合材料制件低成本、批量生产的问题，为复合材料领域提供创新的解决方案。本专利技术要解决的问题是通过以下的技术方案来实现的：研发特殊的热固性树脂，这些树脂主要是指环氧树脂，也包括酚醛、双马来等树脂，这些树脂都要实现常温储存时间长(大于7天)，便于热熔胶法浸润，对各类纤维丝束的微纤维完全、充分浸润；对碳纤维、玻璃纤维、芳纶、超高分子量聚乙烯纤维纱锭，通过恒张力切向放卷，把多根纤维丝束送到树脂浸润装置中，树脂对每根丝束做独立的浸润工艺，相互不影响，浸润后的丝束预浸带通过多辊驱动，牵引到卷绕机上，用精密交错或平行卷绕方式把丝束预浸带卷绕成纱锭，或不卷绕，在线短切。本专利技术的有益效果：短切丝束预浸带，对比其他的非连续复合材料，力学性能优越，同时还具备非连续复合材料成型工艺的简单和批量生产的优势；对比自动铺纤机使用的分切预浸带，丝束预浸带的制备工艺大大缩减，分切必然会切断部分纤维，导致纤维的力学性能不能充分发挥，丝束预浸带没有这个缺陷；分切丝束预浸带由于复杂的工艺，复杂工艺中的耗材，成本非常高，丝束预浸带工艺简单，没有或极少耗材，成本低；分切预浸带的工艺决定了带子的长度很短，不能有效地保证自动铺纤机长时间的工作，丝束预浸带源自原始纤维纱锭，可以做到原始纤维纱锭一样的长度，保证了自动铺纤机长时间工作，不用换纱锭；分切预浸带必须通过冷库储存，丝束预浸带可长时间常温储存。传统的湿法缠绕有很多弊端，树脂需要临时配制，工作环境差，现场脏乱，缠绕机速度上不去，湿法缠绕的产品外观差，缠绕过程纤维会滑动，固化过程需要旋转制件，由于树脂的不均与，只能发挥纤维的部分力学性能，制件的力学性能离散大，设计时取的安全系数高，这些弊端，在采用丝束预浸带之后，全部可以改变。对于液体成型，获取高的纤维含量，就需要把织物织造地非常密实，这又给后期的树脂浸润带来困难，采用丝束预浸带直接做密实织造，既可以得到密实的织物和很高的纤维含量，又可保证均匀、高效浸润。总之，丝束预浸带，这个创新的材料形态，可以集成现有纤维增强复合材料各类形态和工艺的优势，去除各形态和工艺的劣势，是一个革命性的技术进步。附图说明图中，1.纱架；2.浸润；3.驱动；4.卷绕(或在线短切)。具体实施方式下面结合附图对本专利技术进一步说明，但本专利技术的实施方式不限于此。实施例本专利技术一种生产丝束预浸带的制备工艺，如图所示。当纤维丝束通过恒张力切向放卷纱架(1)出来，把多根纤维丝束送到树脂浸润装置(2)，树脂对每根丝束做独立的预浸工艺，相互不影响，浸润后的丝束预浸润带通过多棍驱动(3)，牵引到卷绕机(4)上，用精密交错或平行卷绕方式把丝束预浸润带卷绕成纱锭，或不卷绕，在线短切。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生产丝束预浸带的制备工艺，其特征在于：直接将碳纤维、玻璃纤维、芳纶及超高分子量聚乙烯等特种纤维纱锭放卷，直接并对每根丝束独立的热熔法浸润树脂，并把制备好的丝束预浸带，按照精密交错或平行卷绕的方式卷绕成纱锭形状，或者在线短切，常温储存大于7天，材料粘性可调。

【技术特征摘要】
1.一种生产丝束预浸带的制备工艺，其特征在于：直接将碳纤维、玻璃纤维、芳纶及超高分子量聚乙烯等特种纤维纱锭放卷，直接并对每根丝束独立的热熔法浸润树脂，并把制备好的丝束预浸带，按照精密交错或平行卷绕的方式卷绕成纱锭形状，或者在线短切，常温储存大于7天，材料粘性可调。2.根据权利要求1所述的一种生产丝束预浸带的制备工艺，其特征在于：对放卷出来的单根丝束或多根丝束的每一根独立做树脂浸润，而且是采用热熔胶法的。3.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：林刚，陈雯娜，张永福，乔荫春，冯军，
申请(专利权)人：广州赛奥碳纤维技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44