一種碳纖維預(yù)浸料卷筒的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種碳纖維預(yù)浸料卷筒的制備方法；用浮雕法制造表面具有凹凸卷芯，在卷芯的軸向兩端，按照預(yù)浸料卷筒幅寬，加工穿過卷芯直徑的栓孔；對以熱固性樹脂或熱塑性樹脂為基體，并且碳纖維模量至少為2×104kgf/mm2的碳纖維預(yù)浸料施加張力，將單向或者編織物碳纖維預(yù)浸料呈卷狀纏繞在卷芯上，獲得卷幅和卷徑比小于1的碳纖維預(yù)浸料筒；在卷芯的軸向兩端，選擇適合的栓孔，根據(jù)預(yù)浸料卷筒徑的大小，選擇合適長度的栓插入栓孔，確保和預(yù)浸料卷緊密配合，保證碳纖維預(yù)浸料筒體沿著幅寬方向不變形；本方法能夠使得高彈性、高彎曲強度的碳纖維預(yù)浸料卷筒保持良好的形狀，防止碳纖維預(yù)浸料卷筒變形。
【專利說明】一種碳纖維預(yù)浸料卷筒的制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種碳纖維預(yù)浸料卷筒的制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002]以環(huán)氧樹脂為基體的碳纖維單向預(yù)浸料、碳纖維織物預(yù)浸料，通常卷在紙筒上形成卷狀保存、運輸。但是，利用拉伸彈性模量高的碳纖維制備的碳纖維預(yù)浸料，碳纖維的彎曲強度高，所以，把這樣的碳纖維預(yù)浸料制作成筒狀時，碳纖維預(yù)浸料和卷筒的密著性低，導(dǎo)致碳纖維預(yù)浸料卷筒的形狀不好，嚴重時，碳纖維預(yù)浸料無法形成卷狀，卷芯從卷筒中脫出。為了增加預(yù)浸料和卷芯之間的密著性，通常在預(yù)浸料成卷時，增加對預(yù)浸料施加的張力。為了使高彈性、高彎曲強度碳纖維預(yù)浸料保持良好的成卷形狀和防止預(yù)浸料卷筒變形，特開1994-298461闡述了表面凹凸不平的卷芯，這種卷芯增加了碳纖維預(yù)浸料和卷芯之間的密著性，在一定程度上可保證高彈性、高彎曲強度的碳纖維預(yù)浸料保持良好的成卷形狀。可是在預(yù)浸料使用和搬運以及裝箱過程中，不可避免會產(chǎn)生預(yù)浸料卷筒幅寬方向的外力，使預(yù)浸料沿著幅寬方向發(fā)生變形。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種碳纖維預(yù)浸料卷筒的制備方法。本方法是利用浮雕加工技術(shù)，制備一種表面呈規(guī)則凹凸狀，沿軸向兩端設(shè)置有突起栓的卷芯，利用該卷芯制造碳纖維預(yù)浸料卷筒的方法。卷芯表面呈現(xiàn)凹凸不平狀，卷芯沿著軸向按照一定間距設(shè)有帶栓的小孔，以確保碳纖維預(yù)浸料卷沿著徑向和幅寬方向保持良好形狀。具體地說，利用浮雕加工技術(shù)，將卷芯表面加工為凹凸狀，然后卷芯表面沿軸向打開直徑一定的小孔，并專門設(shè)有和小孔配合的栓。將拉伸彈性模量至少為20 X 103kgf/mm2碳纖維預(yù)浸料，纏繞在該卷芯上，獲得卷筒幅寬和卷筒直徑比小于I的預(yù)浸料卷筒。最后根據(jù)預(yù)浸料的幅寬，在卷芯軸向確定合適的小孔，插入長度適合的栓。
[0004]本發(fā)明所述的碳纖維預(yù)浸料卷筒的方法，具體步驟如下:
[0005](I)用浮雕法制造表面具有凹凸狀特征的碳纖維預(yù)浸料卷芯，卷芯表面的凹凸面積0.2-lcm，凹凸狀沿著卷芯表面縱橫方向規(guī)則分布，凹陷部分的深度在0.2-3mm之間；
[0006](2)在卷芯的軸向兩端，按照預(yù)浸料卷筒幅寬，加工穿過卷芯直徑的栓孔；
[0007](3)根據(jù)預(yù)浸料卷筒徑的大小，加工和栓孔緊密配合的紙栓或塑料栓；
[0008](4)對以熱固性樹脂或熱塑性樹脂為基體，并且碳纖維模量至少為2X 104kgf/mm2的碳纖維預(yù)浸料施加張力，將單向或者編織物碳纖維預(yù)浸料呈卷狀纏繞在卷芯上，獲得卷幅和卷徑比小于I的碳纖維預(yù)浸料筒；
[0009](5)在卷芯的軸向兩端，選擇適合的栓孔，根據(jù)預(yù)浸料卷筒徑的大小，選擇合適長度的栓插入栓孔，確保和預(yù)浸料卷緊密配合，保證碳纖維預(yù)浸料筒體沿著幅寬方向不變形。
[0010]該發(fā)明適用于碳纖維增強熱固性樹脂或者碳纖維強化熱塑性樹脂的碳纖維預(yù)浸料成型時利用的卷芯和利用該卷芯成卷的碳纖維預(yù)浸料筒。
[0011]加工成的栓的長度不同，以適合不同幅寬和預(yù)浸料卷筒的厚度，栓的材質(zhì)可以是紙，也可以是塑料。
[0012]該發(fā)明中的卷芯，可以是紙管、塑料管。為了降低成本，紙管較為理想。紙管卷芯由吸濕度低的紙構(gòu)成，也可以在紙管表面放置防濕膜，保證紙管的尺寸安定，同時防止碳纖維預(yù)浸料吸濕。
[0013]卷芯的表面加工成凹凸不平狀，是為了增加碳纖維預(yù)浸料和卷芯摩擦力，防止預(yù)浸料卷筒中的卷芯脫出；卷芯沿軸向打孔并有栓固定預(yù)浸料，主要防止碳纖維預(yù)浸料在搬運或裝箱過程中沿著幅寬方向變形。
[0014]利用浮雕法對卷芯表面進行凹凸狀加工，具體加工方法是:在紙管或塑料管的表面放上金屬網(wǎng)，放入模具中加壓成型，獲得表面凹凸不平的芯管。
[0015]本卷芯表面的凹陷或凸起為確保碳纖維預(yù)浸料和卷芯間的摩擦力適宜。
[0016]本碳纖維預(yù)浸料卷筒適合自動鋪層機。
[0017]本預(yù)浸料卷筒，其卷幅和卷徑比小于I時，使預(yù)浸料卷筒能保持良好的形狀。
[0018]本發(fā)明所利用的碳纖維包括單向碳纖維和碳纖維編織物。
[0019]本發(fā)明所利用的樹脂基體包括不飽和的聚酯樹脂、乙烯酯樹脂、環(huán)氧樹脂等熱固性樹脂。同時，也包括聚碳酸酯樹脂、尼龍樹脂、聚丙烯樹脂、聚醚酰亞胺樹脂等熱塑性樹脂。
[0020]本發(fā)明中的碳纖維預(yù)浸料可以利用網(wǎng)格布或離型紙覆蓋。
[0021]本發(fā)明提供的卷芯，由于表面呈凹凸不平狀且沿著軸向兩端有固定預(yù)浸料位置突起的栓，能夠使得高彈性、高彎曲強度的碳纖維預(yù)浸料卷筒保持良好的形狀，防止碳纖維預(yù)浸料卷筒變形。另外，沿著軸向用栓固定，有利于防止預(yù)浸料沿著幅寬方向變形。本發(fā)明提供了制備高質(zhì)量預(yù)浸料卷筒的方法，對于獲得高端碳纖維復(fù)合材料制品具有重要意義。

【具體實施方式】
[0022]實施例1
[0023](I)碳纖維的拉伸彈性模量為29.5X 103kgf/mm2，拉伸強度565kgf/mm2,碳纖維預(yù)浸料的碳纖維體積含量為55%，利用180°C固化的環(huán)氧樹脂，其體積含量為45%，碳纖維預(yù)浸料的幅寬為150mm。
[0024](2)碳纖維預(yù)浸料卷芯的外徑是260mm的紙筒，并且該紙筒沿軸向有加工的小孔，并備有和其配合的不同長度的栓，其表面根據(jù)浮雕技術(shù)加工而成的凹凸不平狀，凹陷或凸起部分的面積為0.5cm2,深度為1mm。
[0025](3)將上述碳纖維預(yù)浸料施加1kgf的張力，收卷與上述表面凹凸不平的紙卷芯上，預(yù)浸料卷的厚度為100mm，最后，根據(jù)預(yù)浸料的幅寬和厚度，在卷芯合適的位置找到孔。插入適合的栓，確保碳纖維預(yù)浸料沿軸向不松動。在整個預(yù)浸料收卷的過程中，沒有發(fā)生預(yù)浸料在幅寬方向的變形；手指按紙卷芯時，沒有出現(xiàn)預(yù)浸料松動，紙卷芯脫出現(xiàn)象，同時，預(yù)浸料卷筒整體也沒有出現(xiàn)變形現(xiàn)象。
[0026]實施例2
[0027](I)碳纖維預(yù)浸料卷芯的外徑是260mm的塑料筒，該塑料筒沿軸向有加工的小孔，并備有和其配合的不同長度的塑料栓，其表面根據(jù)浮雕技術(shù)加工成凹凸不平狀，凹陷或凸起部分的面積為0.5cm2,深度為1mm。
[0028](2)對實施例1中的碳纖維預(yù)浸料施加1kgf的張力，收卷于塑料卷芯上，預(yù)浸料卷的厚度為100_。根據(jù)預(yù)浸料的幅寬和厚度，在塑料卷芯合適的位置找到孔，插入適合的塑料栓，確保碳纖維預(yù)浸料沿軸向不松動。在整個預(yù)浸料收卷的過程中，沒有發(fā)生預(yù)浸料在幅寬方向的變形；手指按塑料卷芯時，沒有出現(xiàn)預(yù)浸料松動及塑料卷芯脫出現(xiàn)象，同時，預(yù)浸料卷筒整體也沒有出現(xiàn)變形現(xiàn)象。
[0029]實施例3
[0030](I)為了比較，利用表面凹凸不平的紙卷芯，其沿著軸向沒有加工小孔。對實施例1中的碳纖維預(yù)浸料施加1kgf的張力，收卷于紙卷芯上，整體的碳纖維預(yù)浸料卷筒能保持很好形狀，可是，在搬動的或裝箱時，預(yù)浸料卷筒沿著軸向松動變形。
【權(quán)利要求】
1.一種碳纖維預(yù)浸料卷筒的制備方法，其特征在于:具體步驟如下:(1)用浮雕法制造表面具有凹凸狀特征的碳纖維預(yù)浸料卷芯，卷芯表面的凹凸面積0.2-lcm，凹凸狀沿著卷芯表面縱橫方向規(guī)則分布，凹陷部分的深度在0.2-3mm之間； (2)在卷芯的軸向兩端，按照預(yù)浸料卷筒幅寬，加工穿過卷芯直徑的栓孔； (3)根據(jù)預(yù)浸料卷筒徑的大小，加工和栓孔緊密配合的紙栓或塑料栓； (4)對以熱固性樹脂或熱塑性樹脂為基體，并且碳纖維模量至少為2X104kgf/mm2的碳纖維預(yù)浸料施加張力，將單向或者編織物碳纖維預(yù)浸料呈卷狀纏繞在卷芯上，獲得卷幅和卷徑比小于I的碳纖維預(yù)浸料筒； (5)在卷芯的軸向兩端，選擇適合的栓孔，根據(jù)預(yù)浸料卷筒徑的大小，選擇合適長度的栓插入栓孔，確保和預(yù)浸料卷緊密配合，保證碳纖維預(yù)浸料筒體沿著幅寬方向不變形。
【文檔編號】B29C70/30GK104416914SQ201310397747
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2013年9月4日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月4日
【發(fā)明者】張東杰, 馬曉坤, 楊曉峰, 俆永田, 石大川 申請人:中國石油天然氣股份有限公司