一种高模量玻璃纤维拉挤材料及制品制造技术

本发明专利技术公开了一种高模量玻璃纤维拉挤材料，拉挤材料的单根玻璃纤维浸润树脂的过程在纤维浸胶系统中浸润；纤维浸胶系统包括浸胶槽，浸胶槽包括槽体及槽盖，浸胶槽中设置有第一分隔板，浸胶槽的第一端壁与第一分隔板之间形成浸胶区，第一分隔板与浸胶槽的第二端壁之间形成沥胶区。沥胶区中设置有若干块格栅和第一预成型板，格栅包括水平设置的多条相互平行的格栅条，相邻的格栅条之间形成栅格。相邻格栅在槽体中设置的高度不同，纤维穿过若干块格栅的栅格的轨迹呈波浪凹凸型。本申请的玻璃纤维拉挤材料和制品具有较高的拉伸模量和优良的抗疲劳性能。

【技术实现步骤摘要】
一种高模量玻璃纤维拉挤材料及制品
本专利技术涉及拉挤工艺
，尤其涉及一种高模量玻璃纤维拉挤材料及制品。
技术介绍
目前，叶片加工领域中最主要的工艺为真空灌注工艺，作为主梁的灌注部件需格外注重拉挤材料的拉伸模量和疲劳性能。拉挤成型工艺所用的增强材料主要为碳纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维等，随着风能用叶片拉挤材料和制品的需求不断增加，同时受碳纤维高昂价格的限制，开发能够满足风电叶片未来发展的性能需求的玻璃纤维拉挤材料和制品是风电领域的主要趋势。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种高模量玻璃纤维拉挤材料及制品，玻璃纤维浸润树脂后分层穿过格栅的栅格，在栅格中挤出多余树脂以挤出树脂中多余的气泡，调节玻璃纤维的行进曲线以维持玻璃纤维的直线度使得成型后的制品和材料具有良好的拉伸模量和疲劳性。根据本专利技术的一个方面，提供了一种高模量玻璃纤维拉挤材料，拉挤材料为在单根玻璃纤维上浸润有热固性树脂后固化成型的复合材料；其中，拉挤材料的单根玻璃纤维浸润树脂的过程在纤维浸胶系统中浸润。纤维浸胶系统为封闭循环式浸胶系统，包括浸胶槽，浸胶槽包括槽体以及封闭槽体的槽盖，浸胶槽中设置有第一分隔板，浸胶槽的第一端壁与第一分隔板之间形成浸胶区，第一分隔板与浸胶槽的第二端壁之间形成沥胶区，其中，第一端壁和第一分隔板为相同的穿纱孔板；沿玻璃纤维拉挤方向，沥胶区中设置有垂直于玻璃纤维拉挤方向设置的若干块格栅和第一预成型板，沥胶区底部设置有出胶口；格栅包括水平设置的多条相互平行的格栅条，相邻的格栅条之间形成栅格，格栅的栅格的排数与第一分隔板上穿纱孔的排数相同；玻璃纤维从第一端壁的穿纱孔进入浸胶区浸润树脂，从第一分隔板的穿纱孔穿入沥胶区，玻璃纤维阵列分层穿过格栅的栅格沥去玻璃纤维表面多余的树脂，再通过第一预成型板预成型后从第二端壁穿出；其中，相邻格栅在槽体中设置的高度不同，玻璃纤维穿过若干块格栅的栅格的轨迹呈波浪凹凸型。可选择地，格栅的格栅条等间距分布，栅格的纵向间距为1-3mm。可选择地，第一预成型板上开设有预定形状的若干第一预成型孔，若干玻璃纤维穿过一个第一预成型孔形成预定形状的玻璃纤维材料。可选择地，浸胶区内设置有至少一个第二分隔板将浸胶区分隔为N个浸胶单元，N≥2，每个浸胶单元底部对应设置有至少一个出胶口；浸胶时，N个浸胶单元中的至少一个浸胶单元中注满树脂且底部的出胶口关闭，其余浸胶单元底部的出胶口打开；玻璃纤维从浸胶区穿过在注满树脂的浸胶单元中浸胶。可选择地，第二分隔板为穿纱孔板，第二分隔板的穿纱孔与第一分隔板的穿纱孔相同、第二分隔板的高度低于第一分隔板。可选择地，纤维浸胶系统还包括回收罩、储胶槽和导流管，回收罩设置于浸胶槽底壁下方，回收罩与储胶槽连接，从浸胶槽的出胶口流出的树脂流入到回收罩进而回收到树脂桶中；对应每个浸胶单元，浸胶槽的槽盖上开设有至少一个树脂入口，储胶槽通过导流管与树脂入口连通将树脂注入到浸胶单元中。可选择地，拉挤材料的单根玻璃纤维浸润树脂的过程在恒温条件下进行；储胶槽的槽壁为双层槽壁，储胶槽的双层槽壁中循环流动热水以加热储胶槽中的树脂以使储胶槽树脂维持在预定温度，使得储胶槽向浸胶槽中注入的树脂温度恒定。可选择地，玻璃纤维通过供纱装置导入到纤维浸胶系统中，供纱装置包括纱架、导纱棒以及设置于纱架上的张力调节机构，张力调节结构包括张力调节弹片和张力调节器；玻璃纤维在导纱棒的引导下通过张力调节结构，张力调节弹片和张力调节器调节玻璃纤维的张力将玻璃纤维直线送入浸胶槽。可选择地，玻璃纤维为E7玻璃纤维、E8玻璃纤维或E9玻璃纤维，树脂为环氧类型的树脂。根据本专利技术的另一个方面，提供了一种高模量玻璃纤维拉挤制品，由本申请提供的高模量玻璃纤维拉挤材料制成。玻璃纤维的张力以及玻璃纤维的排列影响拉挤材料的模量和疲劳性能，玻璃纤维为弹性线体，玻璃纤维拉断之前服从虎克定律，即伸长和拉力成正比，应力与应变关系基本上是直线，无屈服点，拉挤制品应用过程中，拉挤材料中的玻璃纤维共同受力，拉挤制品中一旦出现玻璃纤维断裂，会引起拉挤材料中的玻璃纤维受力不一致而加快逐步断裂。拉挤制品的纤维直径也影响拉挤材料的拉伸模量。拉挤制品中玻璃纤维的直线度越高，玻璃纤维均匀受力，拉挤材料的模量越高。本申请通过使用更高模量的E7\E8\E9等玻璃纤维结合改进玻璃纤维浸润树脂的过程，玻璃纤维浸润完成后从格栅的栅格中行进沥去玻璃纤维表面多余的树脂，保证玻璃纤维充分浸润的同时减少树脂中的气泡对产品性能的影响。本申请通过调节格栅的高低差使得格栅的任意一排栅格的横截面呈波浪凹凸状，纤维浸润树脂后分层进入格栅的栅格，纤维从格栅的栅格中行进的轨迹为曲面凹凸型，维持纱线在产品的直线度并挤出浸树脂中多余的气泡，保留了玻璃纤维纱本身的拉伸性能，成型后的制品和材料具有良好的拉伸模量和疲劳性能。格栅的栅格间距为1-3mm时，玻璃纤维能够从栅格中穿过以沥除玻璃纤维表面上多余的树脂。优选地，格栅的栅格间距为2mm，在此条件下，从栅格中穿出的玻璃纤维的张力平均、直线度最高，拉挤材料的模量更高。本专利技术在不提高玻纤体积含量的前提下，改进了纤维的浸润装置，优化了纤维的浸润过程，通过本申请的纤维浸润系统浸润后的玻璃纤维拉挤材料具有良好的拉伸模量和抗疲劳性能。本专利技术对玻璃纤维拉挤材料的浸胶工艺方面进行改进，改变现有拉挤工艺中单纯靠提高玻纤含量来提高材料或制品拉伸模量等力学性能的现状，解决了提高玻璃纤维拉挤材料玻纤纤维含量造成疲劳性能下降的问题。附图说明构成本专利技术的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1是本申请的高模量玻璃纤维拉挤材料的纤维浸胶系统的结构示意图；图2是纤维浸胶系统的沥胶区的结构示意图；图3是实施例中玻璃纤维从格栅穿过的轨迹线型图；图4是实施例中玻璃纤维拉挤材料的玻纤含量-模量曲线图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征向量可以相互任意组合。现有的叶片制作工艺最主要是真空灌注工艺，作为主梁的灌注部件需注重拉伸模量及其疲劳性能，真空灌注的玻纤纤维体积含量只能做到60％以下，而这种情况下，采用E6玻纤，其拉伸模量在47-48GPa。这在普通叶型上可以得到应用，但随着叶片的大型化及工艺的改进，需要更高的模量及疲劳性能的材料支撑。拉挤工艺生产的材料和制品，拉伸模量随着纤维含量的提高基本上呈线性增长，随着玻纤含量的提高，其工艺性会逐步变差，拉挤过程中的阻力增大，生产的连续性不稳定，材料或制品的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高模量玻璃纤维拉挤材料，其特征在于，所述拉挤材料为在单根玻璃纤维上浸润有热固性树脂后固化成型的复合材料；其中，所述拉挤材料的单根玻璃纤维浸润树脂的过程在纤维浸胶系统中浸润；/n所述纤维浸胶系统为封闭循环式浸胶系统，包括浸胶槽(100)，所述浸胶槽(100)包括槽体(10)以及封闭所述槽体(10)的槽盖(20)，所述浸胶槽(100)中设置有第一分隔板(13)，所述浸胶槽(100)的第一端壁(11)与所述第一分隔板(13)之间形成浸胶区(50)，所述第一分隔板(13)与所述浸胶槽(100)的第二端壁(12)之间形成沥胶区(60)，其中，所述第一端壁(11)和所述第一分隔板(13)为相同的穿纱孔板；/n沿玻璃纤维拉挤方向，所述沥胶区(60)中设置有垂直于玻璃纤维拉挤方向设置的若干块格栅(30)和第一预成型板(14)，所述沥胶区(60)底部设置有出胶口(17)；/n所述格栅(30)包括水平设置的多条相互平行的格栅条(32)，相邻的所述格栅条(32)之间形成栅格(33)，所述格栅(30)的栅格(33)的排数与所述第一分隔板(13)的穿纱孔的排数相同；/n玻璃纤维从所述第一端壁(11)的穿纱孔进入所述浸胶区(50)浸润树脂，从所述第一分隔板(13)的穿纱孔穿入所述沥胶区(60)，玻璃纤维阵列分层穿过所述格栅(30)的栅格(33)沥去玻璃纤维表面多余的树脂，再通过所述第一预成型板(14)预成型后从所述第二端壁(12)穿出；/n其中，相邻所述格栅(30)在所述槽体(10)中设置的高度不同，玻璃纤维穿过若干块所述格栅(30)的所述栅格(33)的轨迹呈波浪凹凸型。/n...

【技术特征摘要】
1.一种高模量玻璃纤维拉挤材料，其特征在于，所述拉挤材料为在单根玻璃纤维上浸润有热固性树脂后固化成型的复合材料；其中，所述拉挤材料的单根玻璃纤维浸润树脂的过程在纤维浸胶系统中浸润；
所述纤维浸胶系统为封闭循环式浸胶系统，包括浸胶槽(100)，所述浸胶槽(100)包括槽体(10)以及封闭所述槽体(10)的槽盖(20)，所述浸胶槽(100)中设置有第一分隔板(13)，所述浸胶槽(100)的第一端壁(11)与所述第一分隔板(13)之间形成浸胶区(50)，所述第一分隔板(13)与所述浸胶槽(100)的第二端壁(12)之间形成沥胶区(60)，其中，所述第一端壁(11)和所述第一分隔板(13)为相同的穿纱孔板；
沿玻璃纤维拉挤方向，所述沥胶区(60)中设置有垂直于玻璃纤维拉挤方向设置的若干块格栅(30)和第一预成型板(14)，所述沥胶区(60)底部设置有出胶口(17)；
所述格栅(30)包括水平设置的多条相互平行的格栅条(32)，相邻的所述格栅条(32)之间形成栅格(33)，所述格栅(30)的栅格(33)的排数与所述第一分隔板(13)的穿纱孔的排数相同；
玻璃纤维从所述第一端壁(11)的穿纱孔进入所述浸胶区(50)浸润树脂，从所述第一分隔板(13)的穿纱孔穿入所述沥胶区(60)，玻璃纤维阵列分层穿过所述格栅(30)的栅格(33)沥去玻璃纤维表面多余的树脂，再通过所述第一预成型板(14)预成型后从所述第二端壁(12)穿出；
其中，相邻所述格栅(30)在所述槽体(10)中设置的高度不同，玻璃纤维穿过若干块所述格栅(30)的所述栅格(33)的轨迹呈波浪凹凸型。


2.如权利要求1所述的高模量玻璃纤维拉挤材料，其特征在于，所述格栅(30)的所述格栅条(32)等间距分布，所述栅格(33)的纵向间距为1-3mm。


3.如权利要求1所述的高模量玻璃纤维拉挤材料，其特征在于，所述第一预成型板(14)上开设有预定形状的若干第一预成型孔，若干玻璃纤维穿过一个所述第一预成型孔形成预定形状的玻璃纤维材料。


4.如权利要求1所述的高模量玻璃纤维拉挤材料，其特征在于，所述浸胶区(50)内设置有至少一个第二分隔板(16)将所述浸胶区分隔为N个浸胶单元(55)，N≥2，每个所述浸胶单元(55)底部对应设置有至少一个出胶口(17)；
浸胶时，N个所述浸胶单元(55...

【专利技术属性】
技术研发人员：王运明，赵峰，张岩，
申请(专利权)人：振石控股集团有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33