一种纤维增强复合材料拉挤工艺制造技术

本发明专利技术提供了一种纤维增强复合材料拉挤工艺，其生产的产品的质量得到保证。其包括如下步骤：步骤1、放纱，包含换纱步骤；步骤2、张力调整，包含张力检测；步骤3、纤维预热，经过张力调整后的纤维进行加热处理；步骤4，纤维浸胶，经过预热的纤维通过浸胶槽进行浸胶处理，胶的成分为光固化树脂和环氧树脂的混合树脂；步骤5，预成型，纤维带着树脂顺次经过后方连续排布的若干道预成型模具；步骤6，固化，固化分为先热固再紫外光固化和先紫外光固化再热固化两种组合方式；步骤7、冷却，对经过光固化和热固化完成后的产品进行降温；步骤8、切割，通过切割设备将经过冷却的产品进行切割，获得所需要长度的成品；步骤9、收卷。收卷。收卷。

【技术实现步骤摘要】
一种纤维增强复合材料拉挤工艺


[0001]本专利技术涉及风电叶片制造材料的
，具体为一种纤维增强复合材料拉挤工艺。

技术介绍

[0002]随着海上风电发展、风电平价上网，风电机组的单机容量也从最初的十几千瓦发展到现在的兆瓦级，甚至向十兆瓦级、几十兆瓦级迈进。相应的风电叶片的长度也越来越长。随着叶片的大型化，叶片的运行雷诺数、载荷和重量不断增大，设计高效、低载以及轻质的叶片成为叶片厂商和研究者们不断追求的目标。
[0003]现有风电叶片制造商使用了连续纤维拉挤板材来代替传统使用的玻璃纤维单向织物，拉挤板材优良的性能得到了风电叶片制造企业的普遍认可。而连续纤维拉挤板材的制造工艺为传统的拉挤工艺，该工艺采用高温固化方式，虽然相对其他的复合材料制造工艺而言，具有生产速度相对较快，树脂含量控制精确，纤维利用率高，纤维体积分数较高等优点，但仍存在生产效率低、容易堵模、连续化生产无法停机等缺陷。
[0004]光固化可以很好的解决这一问题，但目前缺乏与光固化树脂相匹配的玻璃纤维，使用其他体系的玻璃纤维，会导致光固化树脂与玻璃纤维的界面存在缺陷，如使用不饱和聚酯体系的玻璃纤维会导致产品疲劳性能较差，使用环氧树脂体系的玻璃纤维会导致产品的横向拉伸强度较低，从而影响产品的使用。

技术实现思路

[0005]针对上述问题，本专利技术提供了一种纤维增强复合材料拉挤工艺，其连续生产速度快，且可以随时停机减少不合格品的产生、同时降低堵模风险；其生产的产品的性能良好。
[0006]一种纤维增强复合材料拉挤工艺，其特征在于，其包括如下步骤：
[0007]步骤1、放纱，将若干根纤维分别从纱架独立释放，并通过过线支架的过线孔引导排布输出；
[0008]步骤2、张力调整，每根纤维通过纱架引导后进行独立张力调整，使得每根纤维的张力达到设定值；
[0009]步骤3、纤维预热，经过张力调整后的纤维进行加热处理；
[0010]步骤4，纤维浸胶，经过预热的纤维通过浸胶槽进行浸胶处理，胶的成分为光固化树脂和环氧树脂的混合树脂，纤维浸胶过程中，树脂经过预热后进入浸胶槽，且纤维在通过浸胶槽时每根纤维分开、弯折通过；
[0011]步骤5，预成型，纤维带着树脂顺次经过后方连续排布的若干道预成型模具，每道预成型模具尺寸变化在
‑
10％～10％，直至纤维带着树脂经过最后一道预成型模具；
[0012]步骤6，固化，通过加热和紫外光固化的方式进行固化，可细分为两种组合的固化方式；使得树脂与纤维结合；
[0013]步骤7、冷却，经过固化完成后的产品进行降温；
[0014]步骤8、切割，通过切割设备将经过冷却的产品进行切割，获得所需要长度的成品；
[0015]步骤9、收卷，采用收卷设备按长度进行收卷包装。
[0016]其进一步特征在于：
[0017]优选地，步骤6中，将出最后一道预成型模具后的预制品先进行紫外光固化、再进行热固化；紫外光固化中、出最后一道预成型模具后的预制品，经过紫外光光源进行照射，使光固化树脂进行固化，紫外光光源照射到预制品各个点上的能量强度根据产品的形状设置、使得预制品上各个点的照射强度一致；热固化中、经过紫外光固化后的产品使用热源进行加热使环氧树脂固化，从而使得混合树脂体系基本固化；
[0018]所述热固化采用无接触式加热；
[0019]优选地，步骤6中，将除最后一道预成型模具后的预制品先进行热固化、再进行紫外光固化；热固化中、出最后一道预成型模具后的预制品经过加热模具，使得树脂中的环氧树脂固化，并与纤维结合；紫外光固化中、热固化完成的预制品出加热模具后，经过紫外光光源进行照射，使光固化树脂进行固化，紫外光光源照射到预制品各个点上的能量强度根据产品的形状设置、使得预制品上各个点的照射强度一致；
[0020]所述热固化采用接触式加热；
[0021]所述步骤1放纱进行时保证纤维自身、纤维与纤维之间不发生交叉、缠绕现象；
[0022]所述步骤1中在单卷纤维纱放纱完成时，通过打结器直接将另一卷纤维和前卷纤维进行连接从而进行快速换纱作业，其捻接强度不小于张力设定值的2倍，打结器的使用，可提高纤维的利用率至99％以上；
[0023]所述步骤2中纤维通过弯折、压紧的方式，调整每根纤维的张力在设定值的
±
5％的范围之内，且不超过纤维断裂强度的30％；
[0024]所述步骤3，纤维通过加热板加热或红外加热的方式进行热处理，一方面去除纤维中的可能存在水分，另一方面对纤维进行预热，提高树脂对其的浸润性，其热处理的温度为80℃～120℃；
[0025]步骤3中，同时增加风机，收集纤维毛羽，减少毛羽进入浸胶槽；
[0026]步骤4中，树脂经过预热后进入浸胶槽，进入浸胶槽的树脂的温度为 40℃～60℃，纤维在通过浸胶槽时每根纤维分开、经过5～10次弯折后通过；
[0027]步骤4中，树脂采用循环和补料系统，带走浸胶槽中遗留的纤维毛羽，并通过过滤措施保证再次进入浸胶槽的树脂的洁净；
[0028]步骤5中，预成型模具的道次为1～6次，每道预成型模具尺寸变化在
ꢀ‑
10％～10％；
[0029]步骤6中，紫外光光源能量剂量为0.5～10J/cm2；
[0030]步骤7中，通过梯度降温的方式进行降温冷却，具体采用不同温度的空气强制风冷进行、避免急冷导致热应力残留甚至发生裂纹。
[0031]采用上述技术方案后，其相比于传统的拉挤工艺，具有如下优势：
[0032]1、由于光固化树脂在混合树脂体系中占据主导地位，在光固化树脂未固化而环氧树脂完全固化时，树脂体系呈液态，在光固化树脂完全固化而环氧树脂未固化时，树脂体系呈固态。光固化树脂固化速度快，树脂可在10ms内固化完成，而环氧树脂虽然固化速度相对较慢，但对于先紫外光固化后热固化的工艺路线，由于热固化为无接触式加热，可通过增加
长度，解决环氧树脂固化速度慢的问题，对于先热固化后紫外光固化的工艺路线，由于树脂体系在环氧树脂完全固化时仍为液态，因此，可通过提升温度和加长加热模具的方式解决环氧树脂固化慢的问题，而不存在传统拉挤中堵模的问题。因此可提高生产速度至传统拉挤10倍以上(5mm厚度产品，连续生产速度5m/min 以上，1mm厚度产品可以到80m/min)，与全光固化无差异，从而大幅度的降低人工成本；
[0033]2由于光固化树脂粘附在纤维上后，在不照射紫外光光的情况下，可保持粘附液态较长时间，而光固化树脂在混合树脂体系中占据主导地位，在光固化树脂未固化而环氧树脂完全固化时，树脂体系呈液态。故可随时停机，减少不合格品的产生，同时降低堵模风险；
[0034]3、光固化树脂在不接触光源导致引发的情况下操作时间远高于高温固化树脂，操作时间超过30天以上，而光固化树脂在混合树脂体系中占据主导地位，环氧树脂的部分固化对树脂的粘度影响较小，因此相对于传统的拉挤树脂而言，该工艺中树脂的可本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种纤维增强复合材料拉挤工艺，其特征在于，其包括如下步骤：步骤1、放纱，将若干根纤维分别从纱架独立释放，并通过过线支架的过线孔引导排布输出；步骤2、张力调整，每根纤维通过纱架引导后进行独立张力调整，使得每根纤维的张力达到设定值；步骤3、纤维预热，经过张力调整后的纤维进行加热处理；步骤4，纤维浸胶，经过预热的纤维通过浸胶槽进行浸胶处理，胶的成分为光固化树脂和环氧树脂的混合树脂，纤维浸胶过程中，树脂经过预热后进入浸胶槽，且纤维在通过浸胶槽时每根纤维分开、弯折通过；步骤5，预成型，纤维带着树脂顺次经过后方连续排布的若干道预成型模具，每道预成型模具尺寸变化在
‑
10％～10％，直至纤维带着树脂经过最后一道预成型模具；步骤6，固化，通过加热和紫外光固化的方式进行固化，可细分为两种组合的固化方式；步骤7、冷却，经过固化完成后的产品进行降温；步骤8、切割，通过切割设备将经过冷却的产品进行切割，获得所需要长度的成品；步骤9、收卷，采用收卷设备按长度进行收卷包装。2.如权利要求1所述的一种纤维增强复合材料拉挤工艺，其特征在于：步骤6中，组合方式一：将出最后一道预成型模具后的预制品先进行紫外光固化、再进行热固化；紫外光固化中、出最后一道预成型模具后的预制品，经过紫外光光源进行照射，使光固化树脂进行固化，紫外光光源照射到预制品各个点上的能量强度根据产品的形状设置、使得预制品上各个点的照射强度一致；热固化中、经过紫外光固化后的产品使用热源进行加热使环氧树脂固化，从而使得混合树脂体系基本固化。3.如权利要求1所述的一种纤维增强复合材料拉挤工艺，其特征在于：步骤6中，组合方式二：将除最后一道预成型模具后的预制品先进行热固化、再进行紫外光固化；热固化中、出最后一...

【专利技术属性】
技术研发人员：史兵振，姚建华，魏明，王文，张保平，何枫，
申请(专利权)人：江苏德晴新材股份有限公司，
类型：发明
国别省市：