CN112659594B 一种玻碳纤维拉挤板材的生产工艺以及生产设备（常州达姆斯检测技术有限公司）

(12)发明专利(10)授权公告号CN112659594B(65)同一申请的已公布的文献号(43)申请公布日2021.04.16(73)专利权人常州达姆斯检测技术有限公司(74)专利代理机构常州易瑞智新专利代理事务所(普通合伙)32338专利代理师孙盼盼审查员吕若云(54)发明名称本发明公开一种玻碳纤维拉挤板材的生产后将玻碳纤维纱线经装有树脂的浸胶槽浸润，通过超声波对槽内树脂进行消泡；S3、经过浸胶处理后的玻碳纤维纱线进入预成型模具，通过负压和正压通气组件对树脂进行进一步消泡，经过预成型模具成型为毛坯板材，经固化烘箱设备固化成拉挤板材。本发明在浸胶过程中通过超声波系统对浸胶槽内的树脂进行消泡处理，通过负压和正压通气组件对后续生产中未固化的树脂进行↓王↓↓↓21.一种玻碳纤维拉挤板材的生产设备，其特征在于，包括沿玻碳纤维纱线行进方向依所述浸胶槽内设有超声波系统，所述超声波系统发出超声波；所述预成型模具包括支撑座、上模块、下模块、负压通气组件和正压通气组件；所述支撑座上依次放置有下模块和上模块；所述上模块的下表面沿其长度方向的中部留有上模块槽口，所述下模块的上表面沿其长度方向的中部留设有下模块槽口，所述上模块和下模块组合拼接上模块槽口和下模块槽口形成拉挤板材预成型的模具口；位于模具口进口处的上模块上依次设有负压通气组件和正压通气组件，浸胶后的玻碳纤维纱线在进入模具口后，先经负压通气组件进行负压处理，再经正压通气组件进行正压处理；所述预成型模具沿其模具口依次设有负压通气组件和正压通气组件；所述负压通气组件包括若干负压通孔、负压气管和负压气嘴；所述负压通孔呈矩阵排列形式设于上模块的上模块槽口上方，每个负压通孔均安装有负压气嘴，每个负压气嘴均通过负压气管通入负压，经负压气嘴喷出的负压直接作用于浸胶后的玻碳纤维纱线上；所述正压通气组件包括若干正压通孔、正压气管和正压气嘴；所述正压通孔呈矩阵排列形式设于上模块的上模块槽口上方，所述正压通孔位于负压通孔后侧，每个正压通孔均安装有正压气嘴，每个正压气嘴均通过正压气管通入正压，经正压气嘴喷出的正压直接作用于经负压处理后的玻碳纤维纱线上。2.根据权利要求1所述的玻碳纤维拉挤板材的生产设备，其特征在于，所述浸胶槽包括槽的底部下方的支撑槽上设有超声波系统，所述树脂胶槽和支撑槽之间设有支撑装置；所述树脂胶槽的底部上方设有浸胶辊，所述浸胶辊的设置高度低于树脂胶槽的外沿高度。3.根据权利要求2所述的玻碳纤维拉挤板材的生产设备，其特征在于，所述树脂胶槽的截面呈上宽下窄的梯形凹槽结构，所述梯形凹槽结构的顶部的外边缘向外延伸形成环绕树脂胶槽的帽沿。4.根据权利要求3所述的玻碳纤维拉挤板材的生产设备，其特征在于，所述浸胶辊设置有五组，沿梯形凹槽结构的中心线设置一个，以中心线为对称轴分别对称设置两个浸胶辊；距离中心线较近的一对浸胶辊的设置高度低于设于中心线位置处的浸胶辊，距离中心线较远的一对浸胶辊的设置高度高于设于中心线位置处的浸胶辊。5.一种利用权利要求1所述的玻碳纤维拉挤板材的生产设备的生产工艺，其特征在于，包括如下步骤：S1、根据挤拉板材所需玻碳纤维纱线的用量，将所需玻碳纤维纱线分别置于纱架上；S2、将置于纱架上的玻碳纤维纱线放卷，然后将玻碳纤维纱线经装有树脂的浸胶槽浸S3、经过浸胶处理后的玻碳纤维纱线，再经挤压，去除多余的树脂，然后玻碳纤维纱线进入预成型模具，经过预成型模具成型为毛坯板材，毛坯板材经固化烘箱设备固化成拉挤S4、将步骤S3成型的拉挤板材经处理后卷绕至收卷装置上。6.根据权利要求5所述的玻碳纤维拉挤板材的生产工艺，其特征在于，所述步骤S3中，玻碳纤维纱线在预成型模具内依次经过负压通气组件的负压处理和正压通气组件的正压3CN112659594B处理。4一种玻碳纤维拉挤板材的生产工艺以及生产设备技术领域[0001]本发明属于复合材料生产技术领域，具体涉及一种玻碳纤维拉挤板材的生产工艺以及生产设备。背景技术[0002]现有的利用玻碳纤维进行挤拉制造复合材料，该复合材料被称为挤拉板材，挤拉板材可被用于制造风电叶片；在挤拉板材生产工艺中，需要先将玻碳纤维纱线浸入树脂胶槽中进行浸胶处理，经浸胶处理后的玻碳纤维纱线进入预成型模具中形成毛坯板材，毛坯板材经由后续处理后，才能生产出拉挤板材，但是在拉挤板材的生产工艺中，在玻碳纤维纱线进行浸胶处理时，玻碳纤维纱线中会混有气泡，在进入后续的生产工艺中气泡不易被消除，如果气泡不能及时消除，则会使生产出来的拉挤板材具有很大地缺陷，成为不合格品，从而影响其生产效率和增加生产成本。[0003]针对现有的拉挤板材生产工艺中存在的气泡而导致拉挤板材成型质量差的缺陷，如何有效地减少甚至消除拉挤板材生产工艺中存在的气泡是急需待解决的技术问题。发明内容[0004]发明目的：本发明目的在于针对现有技术的不足，提供一种玻碳纤维拉挤板材的生产工艺以及生产设备。[0005]实现本发明的技术方案是：[0006]本发明所述一种玻碳纤维拉挤板材的生产工艺，包括如下步骤：[0007]S1、根据挤拉板材所需玻碳纤维纱线的用量，将所需玻碳纤维纱线分别置于纱架[0008]S2、将置于纱架上的玻碳纤维纱线放卷，然后将玻碳纤维纱线经装有树脂的浸胶槽浸润，以进行浸胶处理；玻碳纤维纱线在浸胶过程中，通过超声波系统发出超声波对槽内树脂进行消泡；[0009]S3、经过浸胶处理后的玻碳纤维纱线，再经挤压，去除多余的树脂，然后玻碳纤维纱线进入预成型模具，经过预成型模具成型为毛坯板材，毛坯板材经固化烘箱设备固化成拉挤板材；[0010]S4、朝向已经成型的拉挤板材的正反面喷射高速粒子，使得拉挤板材表面形成粗[0011]S5、卷绕形成粗糙面的拉挤板材至收卷装置上。[0012]本发明进一步优选地技术方案为，所述步骤S3中，玻碳纤维纱线在预成型模具内依次经过负压通气组件的负压处理和正压通气组件的正压处理。[0013]一种用于上述的玻碳纤维拉挤板材的生产工艺的生产设备，包括沿玻碳纤维纱线置和收卷装置；5[0014]所述浸胶槽内设有超声波系统；[0015]所述预成型模具沿其模具口依次设有负压通气组件和正压通气组件；[0016]所述压缩空气喷丸装置，设置在所述牵引装置后侧，所述压缩空气喷丸装置具有朝向拉挤板材的正反两面喷射高速粒子的喷头；[0017]所述收卷装置，设置在所述压缩空气喷丸装置后侧，用于拉挤板材的收卷。下方设有支撑槽，位于所述树脂胶槽的底部下方的支撑槽上设有超声波系统，所述树脂胶槽和支撑槽之间设有支撑装置；所述树脂胶槽的底部上方设有浸胶辊，所述浸胶辊的设置高度低于树脂胶槽的外沿高度；本发明中的超声波系统发出的超声波正对着处于浸胶辊中的玻碳纤维纱线，使玻碳纤维纱线能够更好地浸润和槽内树脂的消泡。[0019]优选地，所述树脂胶槽的截面呈上宽下窄的梯形凹槽结构，所述梯形凹槽结构的顶部的外边缘向外延伸形成环绕树脂胶槽的帽沿；树脂胶槽设置斜坡面，斜坡面的设置便于玻碳纤维纱线的进出，使玻碳纤维纱线的进出更加方便、顺畅。[0020]优选地，所述浸胶辊设置有五组，沿梯形凹槽结构的中心线设置一个，以中心线为对称轴分别对称设置两个浸胶辊；距离中心线较近的一对浸胶辊的设置高度低于设于中心线位置处的浸胶辊，距离中心线较远的一对浸胶辊的设置高度高于设于中心线位置处的浸胶辊；本发明中玻碳纤维纱线从位于最边缘处的浸胶辊的下方穿过，再依次穿过位于最下方的浸胶辊的上方、位于中心线处的浸胶辊的下方并对称穿过浸胶辊，使玻碳纤维纱线完[0021]优选地，所述预成型模具包括支撑座、上模块、下模块、负压通气组件和正压通气组件；所述支撑座上依次放置有下模块和上模块；所述上模块的下表面沿其长度方向的中部留有上模块槽口，所述下模块的上表面沿其长度方向的中部留设有下模块槽口，所述上模块和下模块组合拼接上模块槽口和下模块槽口形成拉挤板材预成型的模具口；位于模具口进口处的上模块上依次设有负压通气组件和正压通气组件，浸胶后未固化含树脂的玻碳纤维纱线在进入模具口后，先经负压通气组件进行负压处理，再经正压通气组件进行正压处理。[0022]优选地，所述负压通气组件包括若干负压通孔、负压气管和负压气嘴；所述负压通孔呈矩阵排列形式设于上模块的上模块槽口上方，每个负压通孔均安装有负压气嘴，每个负压气嘴均通过负压气管通入负压，经负压气嘴喷出的负压直接作用于浸胶后的玻碳纤维纱线上。[0023]本发明中的负压通孔呈矩阵排列形式设置两组在上模块槽口上方，矩阵排列形式横跨上模块槽口的宽度方向，使位于模具口内的玻碳纤维纱线均能处于负压喷射范围内，保证了负压喷射的均匀性，又能均匀地消除含有的气泡。[0024]优选地，所述正压通气组件包括若干正压通孔、正压气管和正压气嘴；所述正压通孔呈矩阵排列形式设于上模块的上模块槽口上方，所述正压通孔位于负压通孔后侧，每个正压通孔均安装有正压气嘴，每个正压气嘴均通过正压气管通入正压，经正压气嘴喷出的正压直接作用于经负压处理后的玻碳纤维纱线上。[0025]本实施例中的正压通孔呈矩阵排列形式设置两组在上模块槽口上方，矩阵排列形式横跨上模块槽口的宽度方向，使位于模具口内的玻碳纤维纱线均能处于正压喷射范围6内，保证了正压喷射的均匀性，又能均匀地消除[0026]优选地，所述压缩空气喷丸装置的喷头朝向拉挤板材的行进方向倾斜设置。[0027]采用了上述技术方案，本发明具有以下的有益效果：[0028](1)本发明公开的玻碳纤维拉挤板材的生产工艺中，对处于浸胶槽内的玻碳纤维纱线采用超声波系统发出超声波进行消泡处理，经超声波处理后的玻碳纤维纱线有助于浸润和槽内树脂的消泡，减少后续生产过程中混有的气泡量，以便能生产出缺陷较小的拉挤板材产品。[0029](2)本发明中玻碳纤维拉挤板材的生产工艺中，在浸胶过程中通过超声波系统发出的超声波对槽内树脂进行消泡，并且在后续预成型模具处理中，使用负压通气组件和正压通气组件对处于预成型模具中的玻碳纤维纱线中树脂进行再次消泡处理，彻底消除生产拉挤板材过程中所混有的气泡，保证生产出的拉挤板材具有较少的缺陷和优良的质量。[0030](3)本发明浸胶槽中通过在树脂胶槽的底部设置超声波系统，超声波系统发出的超声波有助于树脂胶槽内的玻碳纤维纱线的浸润和槽内树脂的消泡，提高玻碳纤维纱线的浸润效果并消除其内的气泡，提高拉挤板材的成型质量，生产出缺陷很少的拉挤板材产品。[0031](4)本发明浸胶槽中设有浸胶辊，浸胶辊的设置高度低于树脂胶槽的外沿高度，这样的高度设计能够使树脂胶槽内的树脂完全覆盖住浸胶辊，浸胶辊设有五组，根据浸胶辊的不同位置将五组浸胶辊设置于不同的高度，优化浸胶辊的结构布置，保证处于浸胶辊处的玻碳纤维纱线能够完全浸泡于树脂中，保证其浸润效果。[0032](5)本发明通过在预成型模具的上模块上设置负压通气组件和正压通气组件，浸胶后未固化含树脂的玻碳纤维纱线在进入模具口后，先经负压通气组件进行负压处理，再经正压通气组件进行正压处理；通过负压和正压的处理能够有效消除未固化含树脂的玻碳纤维纱线中树脂混有的气泡，从而减少拉挤板材成品存在的缺陷，保证拉挤板材的成型质量和经济效益。[0033](6)本发明预成型模具中的上模块的负压通气组件和正压通气组件呈矩阵排列形式设于上模块上，每个负压或正压气嘴均通过单独的负压或正压通孔进行通气，保证了通气的均匀性，能够使玻碳纤维纱线混有气泡消除，又不会使玻碳纤维纱线承受较大地压力而影响板材的拉挤预成型，保证拉挤板材的质量，形成缺陷很少的拉挤板材。附图说明[0034]为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对[0035]图1为本发明所述玻碳纤维拉挤板材的生产设备流程图；[0036]图2为本发明所述浸胶槽的结构示意图；[0037]图3为本发明所述预成型模具的结构示意图；[0038]图4为本发明所述预成型模具中上模块的结构示意图；[0039]图5为本发明所述预成型模具中下模块的结构示意图。上模块槽口，222-负压通孔，223-负压气管，7具体实施方式[0041]下面通过附图对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。[0042]实施例：本实施例中所指的玻碳纤维拉挤板材可以是碳纤维板材、或者是玻璃纤维板材、或者是碳纤维和玻璃纤维的复合板材；本实施例中公开的一种玻碳纤维拉挤板材[0043]S1、根据挤拉板材所需玻碳纤维纱线的用量，将所需玻碳纤维纱线分别置于纱架[0044]S2、将置于纱架上的玻碳纤维纱线放卷，然后将玻碳纤维纱线经装有树脂的浸胶槽浸润，以进行浸胶处理；玻碳纤维纱线在浸胶过程中，通过超声波系统发出超声波对槽内树脂进行消泡；[0045]S3、经过浸胶处理后的玻碳纤维纱线，再经挤压，去除多余的树脂，然后玻碳纤维纱线进入预成型模具，玻碳纤维纱线在预成型模具内依次经过负压通气组件的负压处理和正压通气组件的正压处理；经过预成型模具成型为毛坯板材，毛坯板材经固化烘箱设备固化成拉挤板材；[0046]S4、朝向已经成型的拉挤板材的正反面喷射高速粒子，使得拉挤板材表面形成粗[0047]S5、卷绕形成粗糙面的拉挤板材至收卷装置上。[0048]本实施例公开的玻碳纤维拉挤板材的生产工艺中，对处于浸胶槽内的玻碳纤维纱线采用超声波系统发出超声波进行槽内树脂消泡处理，经超声波处理后的玻碳纤维纱线有助于浸润和槽内树脂的消泡，减少后续生产过程中混有的气泡量，以便能生产出缺陷较少的拉挤板材产品；并且在后续预成型模具处理中，使用负压通气组件和正压通气组件对处于预成型模具中的玻碳纤维纱线中的树脂进行再次消泡处理，彻底消除生产拉挤板材过程中所混有的气泡，保证生产出的拉挤板材具有较少的缺陷和优良的质量。[0049]本实施例还公开了一种用于上述的玻碳纤维拉挤板材的生产工艺的生产设备，如附图1所示，本实施例中的生产设备包括沿玻碳纤维纱线行进方向依次设置的纱架、浸胶玻碳纤维纱线放卷，然后经浸胶槽浸胶，在过程中通过设置在浸胶槽内的超声波系统发出超声波进行槽内树脂的消泡处理；浸胶后未固化含树脂的玻碳纤维纱线进入预成型模具中，玻碳纤维纱线在预成型模具内依次经过负压通气组件的负压处理和正压通气组件的正压处理，通过多个渐变的模板使得玻碳纤维纱线在横截面方向形成预定的形状即毛坯板材，再经固化烘箱设备进行固化成拉挤板材，最终在牵引装置的牵引下，往远离纱架的方向移动；在移动过程中，会经过设置在牵引装置后面的压缩空气喷丸装置，压缩空气喷丸装置具有朝向拉挤板材的正反两面喷射高速粒子的喷头，本实施例中压缩空气喷丸装置的喷头朝向拉挤板材的行进方向倾斜设置，由于在纤维的长度方向上抗拉伸强度比抗剪切强度要好，因此沿着拉挤板材行进方向进行压缩空气喷丸设置，可以减少在剪切方向上对纤维的影响，提高拉挤板材的整体强度；使用压缩空气喷丸装置使拉挤板材形成凹凸不平的表面，8达到拉挤板材表面粗糙化的效果，最后将拉挤板材通过卷绕的方式在收卷装置上进行收[0050]如附图2所示，浸胶槽1包括盛放树脂的树脂胶槽11、支撑槽12、超声波系统16、浸胶辊17;树脂胶槽11的截面呈上宽下窄的梯形凹槽结构，梯形凹槽结构的顶部的外边缘向外延伸形成环绕树脂胶槽11的帽沿；本实施例浸胶槽1的树脂胶槽11设置斜坡面，斜坡面的设置便于玻碳纤维纱线13的进出，使玻碳纤维纱线13的进出更加方便、顺畅。[0051]本实施例浸胶槽1中在树脂胶槽11的下方设有支撑槽12,位于树脂胶槽1的底部下方的支撑槽12上设有超声波系统16,树脂胶槽11和支撑槽12之间设有支撑装置；本实施例中支撑槽12设于树脂胶槽11的下方，支撑槽12的结构与树脂胶槽11的结构相适配，树脂胶槽11的底面、斜坡面和帽沿均与平行于支撑槽12的各个部件；超声波系统16位于树脂胶槽11的底部下方的中部位置；本实施例浸胶槽1中的超声波系统16发出的超声波正对着处于浸胶辊17中的玻碳纤维纱线13,使玻碳纤维纱线13能够更好地浸润和实现槽内树脂的消泡；本实施例中的支撑装置包括支撑弹簧13、限位槽131、支撑轴14和法兰直线轴承15;支撑弹簧13设于树脂胶槽11底部下表面和支撑槽12底部上表面之间，支撑弹簧3的两端分别设有限位槽131对其限位；法兰直线轴承15设于树脂胶槽11的帽沿上，其穿设于支撑轴14上，支撑轴14的底部固定于支撑槽12上，该支撑装置为支撑弹簧13以及支撑轴14和法兰直线轴承15组成的滑动支撑，保证树脂胶槽11和支撑槽12之间的稳定支撑；本实施例中设置的支撑装置，在树脂胶槽11内的树脂量减少时，支撑弹簧13所承受的压力减少并将树脂胶槽11向上顶升，在法兰直线轴承15和支撑轴14的组合下，树脂胶槽11整体向上提升，使浸胶辊17相对于树脂胶槽11向下位移，保证浸胶辊17依然处于树脂胶槽11的树脂中，提高树脂胶槽11的适应性。[0052]如附图2所示，为了便于玻碳纤维纱线13的浸润，在树脂胶槽11的底部上方设有浸胶辊17,浸胶辊17的设置高度低于树脂胶槽11的外沿高度；本实施例浸胶槽1中的浸胶辊17设置有五组，沿梯形凹槽结构的中心线设置一个，以中心线为对称轴分别对称设置两个浸胶辊17;距离中心线较近的一对浸胶辊17的设置高度低于设于中心线位置处的浸胶辊17,距离中心线较远的一对浸胶辊17的设置高度高于设于中心线位置处的浸胶辊17.本实施例浸胶槽1中的玻碳纤维纱线13从位于最边缘处的浸胶辊17的下方穿过，再依次穿过位于最下方的浸胶辊17的上方、位于中心线处的浸胶辊17的下方并对称穿过浸胶辊17,使玻碳纤维纱线13完全浸润在树脂中，保证浸润效果。[0053]本实施例中浸胶槽1通过在树脂胶槽11的底部设置超声波系统16,超声波系统16发出的超声波有助于树脂胶槽11内的玻碳纤维纱线13的浸润和实现槽内树脂的消泡，提高玻碳纤维纱线13的浸润效果并消除其内的气泡，提高拉挤板材的成型质量，生产出缺陷很少的拉挤板材产品；本实施例中设有浸胶辊17,浸胶辊17的设置高度低于树脂胶槽11的外沿高度，这样的高度设计能够使树脂胶槽11内的树脂完全覆盖住浸胶辊17;浸胶辊17设有五组，根据浸胶辊17的不同位置将五组浸胶辊17设置于不同的高度，优化浸胶辊17的结构布置，保证处于浸胶辊17处的玻碳纤维纱线13能够完全浸泡于树脂中，保证其浸润效果。[0054]本实施例中的预成型模具2沿其模具口依次设有负压通气组件和正压通气组件；如附图3所示，预成型模具2包括支撑座21、上模块22、下模块23、负压通气组件和正压通气组件；支撑座21上依次放置有下模块23和上模块22;上模块22的下表面沿其长度方向的中9部留有上模块槽口221,下模块23的上表面沿其长度方向的中部留设有下模块槽口231,上模块22和下模块23组合拼接上模块槽口221和下模块槽口231形成拉挤板材预成型的模具口；位于模具口进口处的上模块22上依次设有负压通气组件和正压通气组件，浸胶后未固化含树脂的玻碳纤维纱线在进入模具口后，先经负压通气组件进行负压处理，再经正压通气组件进行正压处理。[0055]如附图4所示，本实施例预成型模具2中的负压通气组件包括若干负压通孔222、负压气管223和负压气嘴224;负压通孔222呈矩阵排列形式设于上模块22的上模块槽口221上方，每个负压通孔222均安装有负压气嘴224,每个负压气嘴224均通过负压气管223通入负压，经负压气嘴224喷出的负压直接作用于浸胶后的玻碳纤维纱线上；本实施例中的负压通孔222呈矩阵排列形式设置两组在上模块槽口221上方，矩阵排列形式横跨上模块槽口221的宽度方向，使位于模具口内的玻碳纤维纱线均能处于负压喷射范围内，保证了负压喷射的均匀性，又能均匀地消除含有的气泡。[0056]如附图4所示，本实施例预成型模具2中的正压通气组件包括若干正压通孔225、正压气管226和正压气嘴227;正压通孔225呈矩阵排列形式设于上模块22的上模块槽口221上方，正压通孔225位于负压通孔222后侧，每个正压通孔225均安装有正压气嘴227,每个正压气嘴227均通过正压气管226通入正压，经正压气嘴227喷出的正压直接作用于经负压处理后的玻碳纤维纱线上；本实施例中的正压通孔225呈矩阵排列形式设置两组在上模块槽口221上方，矩阵排列形式横跨上模块槽口221的宽度方向，使位于模具口内的玻碳纤维纱线均能处于正压喷射范围内，保证了正压喷射的均匀性，又能均匀地消除树脂内含有的气泡。[0057