一种碳纤包覆玻纤拉挤板材生产工艺及生产设备制造技术

本发明专利技术公开了一种碳纤包覆玻纤拉挤板材生产工艺及生产设备，包括集纱板、分纱板、胶槽中双压胶杆、多级刮胶板等，工艺包括：(1)根据目标性能，计算出一定制品截面碳纤维纱与玻纤纱所占的体积含量，再推算所需碳纤维纱与玻纤纱的数量；(2)设计碳纤维纱和玻纤纱在集纱板和分纱板排布形式；(3)碳纤维纱和玻纤纱穿过集纱板、分纱板、在胶槽浸渍树脂胶液后，再经过刮胶杆、多级刮胶板；(4)碳纤维纱和玻纤纱与脱模布一起进入成型模具，经拉挤工艺得到板材；(5)板材再经过后固化箱、冷却、记米、牵引、切割、收卷。本发明专利技术的该碳纤包覆玻纤结构更容易拉挤成型，更容易配合防雷体系，将雷电传导到地下，降低了叶片的雷击损伤风险。降低了叶片的雷击损伤风险。降低了叶片的雷击损伤风险。

【技术实现步骤摘要】
一种碳纤包覆玻纤拉挤板材生产工艺及生产设备


[0001]本专利技术属于纤维板材
，具体涉及一种碳纤包覆玻纤拉挤板材生产工艺及生产设备。

技术介绍

[0002]现有的风电叶片大梁主要是由玻璃纤维或碳纤维通过拉挤成型工艺的板材，经过后处理、脱模布撕除、再按照一定顺序铺设而得到。目前玻璃纤维拉挤板材模量做到67GPa以上比较困难，而碳纤维拉挤板的拉压平均模量虽然可达到145GPa以上，但成本高昂。碳纤维和玻璃纤维的混合拉挤板材能做到兼顾成本和性能，在风电叶片大梁中有着广阔的应用前景。
[0003]中国专利公开号：CN111959058A，公开了一种玻纤包覆碳纤的复合拉挤板材，该板材中碳纤维被绝缘的玻纤层所隔绝，会导致叶片避雷系统建立难，容易被雷电击穿。而中国专利公开号：CN111959058A，为了使板材更容易与叶片防雷系统配合，解决被雷电击穿风险，公开了另一种结构的碳玻混平板，其中板材的碳纤区连通玻纤区的表面。但该种碳玻混结构比较复杂，在拉挤成型工艺中得到理想规整的结构比较困难，容易导致板材性能的不均匀性，碳纤维分布的不均匀性，对拉挤板材的直线度等性能产生影响。

技术实现思路

[0004]鉴于现有技术中碳玻混平板中碳纤维连通复杂结构在拉挤成型工艺上较难形成规整结构的问题，本专利技术提出一种碳纤包覆玻纤拉挤板材生产工艺及生产设备，该碳纤包覆玻纤结构更容易拉挤成型，更容易配合防雷体系，将雷电传导到地下，降低了叶片的雷击损伤风险。
[0005]实现本专利技术目的的技术解决方案为：
[0006]一种碳纤包覆玻纤拉挤板材，所述板材包括碳纤维区域和玻璃纤维区域，所述碳纤维区域完全包覆玻璃纤维区域。
[0007]进一步地，碳纤维体积与玻璃纤维体积比为24:45～29:40。
[0008]根据上述的碳纤包覆玻纤拉挤板材的应用，将所述碳纤包覆玻纤拉挤板材应用于风电叶片大梁。
[0009]一种碳纤包覆玻纤拉挤板材生产设备，包括碳纤与玻纤混合纱架、碳纤维张力调节装置、玻璃纤维张力调节装置、集纱板、分纱板、胶槽中双压胶杆、第一纱梳、挤胶杆、抬纱杆、第二纱梳、多级刮胶板、成型模具、后固化箱、计米装置、牵引设备、切割装置、收卷装置，
[0010]在牵引设备作用下，碳纤维和玻璃纤维分别经过碳纤维张力调节装置和玻璃纤维张力调节装置后被送至集纱板，所述集纱板、分纱板、胶槽中双压胶杆、第一纱梳、挤胶杆、抬纱杆、第二纱梳、多级刮胶板、成型模具、后固化箱、计米装置、牵引设备、切割装置、收卷装置依次设置。
[0011]进一步地，所述多级刮胶板包括依次设置的第一块刮胶板、第二块刮胶板和第三
块刮胶板，所述第一块刮胶板开设有上下排布的四个条形孔和位于四个条形孔左右两侧的各三个圆孔，四个条形孔中最上面和最下面的条形孔比中间两个条形孔宽；第二块刮胶板开设有上下排布的三个条形孔和分布在三个条形孔左右两侧的各三个圆孔，三个条形孔中最上面和最下面的条形孔比中间条形孔宽；第三块刮胶板开设有上下排布的三个条形孔和分布在三个条形孔左右两侧的各一个矩形孔。
[0012]进一步地，所述成型模具入口处设有金属加热圆棒，被金属加热圆棒除湿后的脱模布进入成型模具。
[0013]进一步地，所述成型模具分为三个温度区，该三个温度区的温度分别控制在130～200℃，所述固化箱包括三段温设逐渐降低的后固化箱，温度控制在130～190℃。
[0014]采用上述的碳纤包覆玻纤拉挤板材生产设备生产所述的碳纤包覆玻纤拉挤板材的生产工艺，包括以下步骤：
[0015]步骤1：根据想要达到的目标性能，计算出设定截面大小的拉挤板材所需要碳纤维纱与玻纤纱的数量；
[0016]步骤2：根据理想的拉挤板材截面上碳纤维与玻纤分布形式，设计出碳纤维纱和玻纤纱在集纱板和分纱板排布形式；
[0017]步骤3：按照预设的排布形式，在牵引设备的牵引下，经过张力调节后碳纤维纱和玻纤纱从碳纤与玻纤混合纱架上出来，穿过集纱板、分纱板、在胶槽中双压胶杆作用下浸渍树脂胶液后，将纤维分为四层，从上到下依次为碳纤维层、玻璃纤维层、玻璃纤维层、碳纤维层，其中玻璃纤维两侧分布一定数量的碳纤维，经过第一纱梳梳理纤维、挤胶杆初步挤出多余的树脂、抬纱杆、第二纱梳均匀收缩纤维分布宽度、多级刮胶板进行多级刮胶，其中第一块刮胶板最上面和最下面的条形孔只允许穿过最上面和最下面的碳纤维层，两侧圆孔只允许穿过来自玻璃纤维两侧的碳纤维，中间两个条形孔只允许玻璃纤维层穿过，使玻纤体积含量控制在玻纤和树脂胶液总体体积的50
‑
55％；第二块刮胶板最上面和最下面的条形孔只允许穿过来自第一块刮胶板最上面和最下面条形孔的碳纤维层，两侧圆孔只允许穿过来自第一块刮胶板两侧对应圆孔的碳纤维，中间条形孔只允许玻纤穿过，使玻纤体积含量控制在玻纤和树脂胶液总体体积的60
‑
65％；第三块刮胶板最上面和最下面的条形孔只允许穿过来自第二块刮胶板最上面和最下面条形孔的碳纤维层，两侧矩形孔各自汇合来自刮胶板对应侧三个圆孔的碳纤维，中间条形孔只允许玻纤穿过，使玻纤体积含量控制在玻纤和树脂胶液总体体积的65
‑
69％；
[0018]步骤4：经过多级刮胶的碳纤维纱和玻纤纱再与脱模布一起进入成型模具，经过拉挤工艺，得到板材；
[0019]步骤5：板材再经过后固化箱经冷却、经计米装置记米、经过牵引设备、经过切割装置1切割、经过收卷装置收卷，得到碳纤包覆玻纤拉挤板材。
[0020]进一步地，碳纤维和玻纤所浸渍的树脂胶液按照重量份数包括以下组分：树脂100份、固化剂80～106份、促进剂0～2份、脱模剂1～2份、填料0～8份。
[0021]进一步地，所述树脂为热固性树脂或热塑性树脂。
[0022]本专利技术与现有技术相比，其显著优点在于：
[0023](1)本专利技术的碳纤包覆玻纤拉挤板材是将按一定形式排布(碳纤维纱围绕玻纤纱对称排布)的纤维浸渍树脂胶液后，经拉挤成型；碳纤包覆玻纤拉挤板材可应用于风电叶片
大梁，相比于纯玻纤拉挤板材密度低、力学性能更优异，兼顾成本和性能，由于板材的碳纤维全包覆结构，更容易配合防雷体系，将雷电传导到地下，降低了叶片的雷击损伤风险，在风电叶片大梁中有着广阔的应用前景；
[0024](2)本专利技术采用专门设计的多级刮胶板，在每一级刮胶板上中间和两侧开设孔，能够使得碳纤和玻纤经过多级刮胶板后除去多的胶液并形成碳纤包覆玻纤的形式。
附图说明
[0025]图1为本专利技术的碳纤包覆玻纤拉挤板材的结构示意图。
[0026]图2为本专利技术用于生产碳纤包覆玻纤拉挤板材生产设备的组成示意图。
[0027]图3为多级刮胶板的结构示意图。
具体实施方式
[0028]如图1所示，一种应用于风电叶片大梁的碳纤包覆玻纤拉挤板材，该拉挤板材在截面上，由一定规则排布碳纤和玻纤浸渍树脂胶液后，分别经过多级刮胶后，再拉挤固化成型，该板材由两个区域组成，包括碳纤维区域1和玻璃本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种碳纤包覆玻纤拉挤板材，所述板材包括碳纤维区域(1)和玻璃纤维区域(2)，其特征在于，所述碳纤维区域(1)完全包覆玻璃纤维区域(2)。2.根据权利要求1所述的碳纤包覆玻纤拉挤板材，其特征在于，碳纤维体积与玻璃纤维体积比为24:45～29:40。3.根据权利要求1或2所述的碳纤包覆玻纤拉挤板材的应用，其特征在于，将所述碳纤包覆玻纤拉挤板材应用于风电叶片大梁。4.一种碳纤包覆玻纤拉挤板材生产设备，其特征在于，包括碳纤与玻纤混合纱架(3)、碳纤维张力调节装置(4)、玻璃纤维张力调节装置(5)、集纱板(6)、分纱板(7)、胶槽中双压胶杆(8)、第一纱梳(91)、挤胶杆(10)、抬纱杆(11)、第二纱梳(92)、多级刮胶板(12)、成型模具(15)、后固化箱(16)、计米装置(17)、牵引设备(18)、切割装置(19)、收卷装置(20)，在牵引设备(18)作用下，碳纤维(22)和玻璃纤维(21)分别经过碳纤维张力调节装置(4)和玻璃纤维张力调节装置(5)后被送至集纱板(6)，所述集纱板(6)、分纱板(7)、胶槽中双压胶杆(8)、第一纱梳(91)、挤胶杆(10)、抬纱杆(11)、第二纱梳(92)、多级刮胶板(12)、成型模具(15)、后固化箱(16)、计米装置(17)、牵引设备(18)、切割装置(19)、收卷装置(20)依次设置。5.根据权利要求4所述的碳纤包覆玻纤拉挤板材生产设备，其特征在于，所述多级刮胶板(12)包括依次设置的第一块刮胶板(121)、第二块刮胶板(122)和第三块刮胶板(123)，所述第一块刮胶板(121)开设有上下排布的四个条形孔和位于四个条形孔左右两侧的各三个圆孔，四个条形孔中最上面和最下面的条形孔比中间两个条形孔宽；第二块刮胶板(122)开设有上下排布的三个条形孔和分布在三个条形孔左右两侧的各三个圆孔，三个条形孔中最上面和最下面的条形孔比中间条形孔宽；第三块刮胶板(123)开设有上下排布的三个条形孔和分布在三个条形孔左右两侧的各一个矩形孔。6.根据权利要求5所述的碳纤包覆玻纤拉挤板材生产设备，其特征在于，所述成型模具(15)入口处设有金属加热圆棒(14)，被金属加热圆棒(14)除湿后的脱模布(13)进入成型模具(15)。7.根据权利要求6所述的碳纤包覆玻纤拉挤板材生产设备，其特征在于，所述成型模具(15)分为三个温度区，该三个温度区的温度分别控制在130～200℃，所述固化箱(16)包括三段温设逐渐降低的后固化箱，温度控制在130～190℃。8.采用权利要求6或7所述的碳纤包覆玻纤拉挤板材生产设备...

【专利技术属性】
技术研发人员：任桂芳，徐俊，王志伟，杨威，刘传瑞，阿卜杜喀哈尔，
申请(专利权)人：中复碳芯电缆科技有限公司，
类型：发明
国别省市：