一种芳纶纤维增强热塑性树脂复合丝材成形方法及装备技术

本发明专利技术涉及一种芳纶纤维增强热塑性树脂复合丝材成形方法及装备，属于复合材料和增材制造的交叉领域，解决芳纶纤维复合丝材成形过程浸润效果差的问题。本发明专利技术将芳纶纤维进行表面去浆提高了纤维表面结合性能，通过多级加热展纤增大了纤维束的宽度为振动落粉和熔融挤出浸润提供了有利支撑，采用热塑性树脂对芳纶纤维进行两次浸润，使纤维浸润效果有效提升。本发明专利技术成形装备包括：纤维放卷机构、纤维去浆机构、多级加热展纤机构、振动落粉机构、加热熔融机构、熔融挤出机构、冷却干燥机构、复合丝材收卷机构和控制系统。本发明专利技术适用于芳纶纤维增强热塑性树脂复合丝材，用于提升热塑性树脂对芳纶纤维浸润效果，为增材制造复合材料成形奠定基础。

A forming method and equipment for aramid fiber reinforced thermoplastic resin composite wire

【技术实现步骤摘要】
一种芳纶纤维增强热塑性树脂复合丝材成形方法及装备
本专利技术涉及一种芳纶纤维增强热塑性树脂复合丝材成形方法及装备，属于复合材料与增材制造的交叉

技术介绍
芳纶纤维具有的高强度、高弹性模量、耐高温、耐磨、阻燃等性能，可在航天航空材料、头盔、轮胎骨架等方面应用。连续纤维增强复合材料增材制造是一种复合材料成形的新方法，芳纶纤维增强复合材料具有广泛的应用前景。芳纶纤维表面具有水溶性上浆剂，在其成形复合丝材过程中树脂无法浸润到纤维束内部，易导致浸润效果差或不足的问题，严重制约了连续纤维增强复合材料增材制造构件的成形质量和构件力学性能。
技术实现思路
针对芳纶纤维增强热塑性树脂复合丝材浸润效果不足且直接影响增材制造复合材料结构力学性能等问题，提出的一种芳纶纤维增强热塑性树脂复合丝材成形方法及装备，提高了芳纶纤维增强热塑性树脂复合丝材的浸润效果和成形质量，解决了纤维表面上浆剂对树脂浸润过程的阻碍、纤维丝束宽度不足无法提升浸润效果和单次浸润效果不佳等问题，从而实现芳纶纤维增强热塑性树脂复合丝材高效、高性能、高质量成形，为提升复合材料构件的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种芳纶纤维增强热塑性树脂复合丝材成形装备，其特征在于，包括：/n纤维放卷机构(10)、纤维去浆机构(20)、多级加热展纤机构(30)、振动落粉机构(40)、加热熔融机构(50)、熔融挤出机构(60)、冷却干燥机构(70)、复合丝材收卷机构(80)和控制系统(90)；/n所述纤维放卷机构(10)，用于安装芳纶纤维丝卷，单束芳纶纤维依次经过纤维去浆机构(20)、多级加热展纤机构(30)、振动落粉机构(40)、加热熔融机构(50)、熔融挤出机构(60)、冷却干燥机构(70)。/n所述纤维去浆机构(20)，去除芳纶纤维束中单丝表面的上浆剂，获得表面结合性能更优的纤维束；/n所述多级加热展纤机构(...

【技术特征摘要】
1.一种芳纶纤维增强热塑性树脂复合丝材成形装备，其特征在于，包括：
纤维放卷机构(10)、纤维去浆机构(20)、多级加热展纤机构(30)、振动落粉机构(40)、加热熔融机构(50)、熔融挤出机构(60)、冷却干燥机构(70)、复合丝材收卷机构(80)和控制系统(90)；
所述纤维放卷机构(10)，用于安装芳纶纤维丝卷，单束芳纶纤维依次经过纤维去浆机构(20)、多级加热展纤机构(30)、振动落粉机构(40)、加热熔融机构(50)、熔融挤出机构(60)、冷却干燥机构(70)。
所述纤维去浆机构(20)，去除芳纶纤维束中单丝表面的上浆剂，获得表面结合性能更优的纤维束；
所述多级加热展纤机构(30)，对去浆后芳纶纤维剩余的水分进行去除和多级展纤，使芳纶纤维束宽度增大，提高了芳纶纤维束与树脂的接触面积；
所述振动落粉机构(40)，树脂粉末振落于展纤后的芳纶纤维束，通过防静电压实辊(44)将粉末树脂与芳纶纤维束再次压实，提升了树脂粉末对芳纶纤维束接触与包裹效果；
所述加热熔融机构(50)，将包裹芳纶纤维束的树脂粉末加热熔融，使其包裹纤维丝束，对其进行一次浸润；
所述干燥冷却机构(70)，对两次浸润树脂后的复合丝材进行干燥和冷却，便于后续收卷；
所述复合丝材收卷机构(80)，将成形的芳纶纤维增强热塑性树脂复合丝材进行收卷；
所述控制系统(90)，实时调节与控制该复合丝材成形装备运行过程中多个参数，如牵引速度、去浆温度、加热温度、振幅和振动频率、进料速度、螺杆转速和冷却风速。


2.根据权利要求1所述的一种芳纶纤维增强热塑性树脂复合丝材成形装备，其特征在于，所述纤维去浆机构(20)，包括：
恒温水浴(21)，将纯净水加热到一定温度并进行温度保持；
多级过丝机构(22)，用于在恒温水浴(21)中传递芳纶纤维，增加芳纶纤维在恒温水浴(21)中的路径长度，充分去除芳纶纤维表面上浆剂；
挤压脱水机构(23)，用于挤压减少芳纶纤维粘附的温水。


3.根据权利要求2所述的一种芳纶纤维增强热塑性树脂复合丝材成形装备，其特征在于，所述挤压脱水机构(23)具有一对无动力树脂包胶辊，通过调节两个辊接触表面之间的距离，去除较多的芳纶纤维粘附温水且不限制纤维的运动，并将挤压出的水分回落于恒温水浴(21)中。


4.根据权利要求1所述一种芳纶纤维增强热塑性树脂复合丝材成形装备，其特征在于，所述多级加热展纤机构(30)由多个固定的镜面加热辊(31)和导线轮组成；所述镜面加热辊(31)，由云母管、电加热线圈、镜面套管和云母隔板和辊安装座组成，可进行温度调节，并保持表面温度不低于100℃，同时镜面加热辊(31)所需组数，依据纤维的展纤宽度而定，不少于两组。


5.根据权利要求1所述的一种芳纶纤维增强热塑性树脂复合丝材成形装备，其特征在于，所述振动落粉机构(40)包括：
落粉腔室(41)，用于限制粉末向四周扩散；
粉末收集盒(42)，用于收集未与纤维结合的粉末；<...

【专利技术属性】
技术研发人员：单忠德，邹爱玲，战丽，梁美芹，刘晓军，宋亚星，李军，
申请(专利权)人：北京机科国创轻量化科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11