一種紫外固化快速拉擠制備玻璃纖維復(fù)合材料Z-pin的設(shè)備及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及材料加工技術(shù)領(lǐng)域,特別是涉及一種紫外固化快速拉擠制備玻璃纖維復(fù)合材料ζ-pin的設(shè)備及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]復(fù)合材料Z-pin拉擠技術(shù)是指玻璃纖維、碳纖維等增強(qiáng)材料通過浸膠后在模具中凝膠定型,而后通過烘道固化的一種連續(xù)生產(chǎn)復(fù)合材料針狀型材的技術(shù)。復(fù)合材料Z-pin技術(shù)是指將細(xì)桿針狀Z-pin復(fù)合材料植入到鋪迭好的預(yù)浸料中形成三維增強(qiáng),經(jīng)共固化形成的整體結(jié)構(gòu)。Z-pin能顯著增強(qiáng)復(fù)合材料層合板的層間韌性、損傷容限以及膠連強(qiáng)度等性能,并具有操作簡(jiǎn)單,可設(shè)計(jì)性強(qiáng)及易于整體成型的特點(diǎn),應(yīng)用前景廣泛。在傳統(tǒng)Z-pin制造過程中,一般采用電阻加熱的方法實(shí)現(xiàn)樹脂的凝膠定型及固化,且拉擠過程中存在拉擠速度慢,能源消耗高,生產(chǎn)效率較低。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的現(xiàn)狀,而提供結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔、固化速度快、拉擠速度高,并且其制備工藝流程少,效率高,產(chǎn)品成型質(zhì)量好的一種紫外固化快速拉擠制備玻璃纖維復(fù)合材料Z-pin的設(shè)備及其制備方法。
[0004]本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為:一種紫外固化快速拉擠制備玻璃纖維復(fù)合材料Z-pin的設(shè)備,該設(shè)備包括依次設(shè)置的放料機(jī)構(gòu)、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)、浸膠槽、固化裝置、牽引裝置以及卷收機(jī)構(gòu),固化裝置包括對(duì)經(jīng)過浸膠槽浸膠后的纖維材料進(jìn)行含膠量調(diào)節(jié)的調(diào)節(jié)模具以及使調(diào)節(jié)后的浸膠纖維材料凝膠定型的熱固化單元和使凝膠定型的纖維材料快速凝膠固化的紫外線固化單元;調(diào)節(jié)模具中設(shè)有至少一條使浸膠后纖維材料拉擠通過用以濾除纖維材料表面多余膠液的調(diào)節(jié)模腔,熱固化單元中設(shè)有與調(diào)節(jié)模具中調(diào)節(jié)模腔口徑一一相對(duì)應(yīng)的成型模腔。
[0005]為優(yōu)化上述技術(shù)方案,采取的措施還包括:
上述的調(diào)節(jié)模具由上下配合的上模具和下模具組成;上模具的底面制有多條上模凹腔,相應(yīng)地下模具的頂面制有多條與上模凹腔一一對(duì)應(yīng)相配合構(gòu)成完整調(diào)節(jié)模腔的下模凹腔。
[0006]上述的調(diào)節(jié)模具中并排設(shè)有多條調(diào)節(jié)模腔,并且多條調(diào)節(jié)模腔按口徑依次呈遞增的方式排列設(shè)置或按口徑依次呈遞減的方式排列設(shè)置。
[0007]上述的上模具上和下模具上相對(duì)應(yīng)開有螺紋孔,該上模具和下模具合模后通過鎖緊螺栓與螺紋孔螺旋配合鎖緊固定。
[0008]上述的下模具的頂面固定安裝有定位凸塊,相應(yīng)地上模具制有與定位凸塊定位配合的定位凹槽;或上模具的頂面固定安裝有定位凸塊,相應(yīng)地下模具制有與定位凸塊定位配合的定位凹槽。
[0009]上述的熱固化單元中設(shè)置有陶瓷成型模具,成型模腔形成在陶瓷成型模具中。
[0010]上述的紫外線固化單元內(nèi)設(shè)有對(duì)稱的通風(fēng)扇以及用于發(fā)生紫外線的紫外燈。
[0011]上述的調(diào)節(jié)模具的兩側(cè)用于承載該調(diào)節(jié)模具的面板上固定安裝有用于確定調(diào)節(jié)模具對(duì)中位置的第一刻度尺;陶瓷成型模具的兩側(cè)用于承載該陶瓷模具的面板上固定安裝有用于確定該陶瓷成型模具對(duì)中位置的第二刻度尺;所述的第一刻度尺上和第二對(duì)中刻度尺上均標(biāo)有刻度線。
[0012]一種紫外固化快速拉擠制備玻璃纖維復(fù)合材料Z-pin的設(shè)備的制備方法,其特征是:該方法包括以下步驟:
a):裝料,將纖維材料卷安裝在放料機(jī)構(gòu)上,并拉出一段蘸取酒精后進(jìn)行加捻,將加捻好的纖維材料先拉直鋪放在調(diào)節(jié)模具的下模具下模凹腔中,然后合上調(diào)節(jié)模具的上模具,使上模具的上模凹腔與下模凹腔相對(duì)構(gòu)成完整的調(diào)節(jié)模腔,然后通過鎖緊螺栓將上模具和下模具鎖緊,再將進(jìn)入調(diào)節(jié)模具調(diào)節(jié)模腔之前的纖維材料段通過導(dǎo)向機(jī)構(gòu)穿過浸膠槽,然后將從調(diào)節(jié)模具調(diào)節(jié)模腔出來后的纖維材料段依次穿過熱固化單元中陶瓷模具的成型模腔、紫外線固化單元、牽引裝置,最終連接到卷收機(jī)構(gòu)上,并使放料機(jī)構(gòu)、卷收機(jī)構(gòu)之間的纖維材料保持一定張力;
b):裝料完成后,向浸膠槽中加入配置好的膠液并預(yù)熱熱固化單元中的陶瓷模具;
c):根據(jù)纖維材料和膠液的性質(zhì)設(shè)定牽引裝置牽引的走料速度,調(diào)試好紫外線固化單元內(nèi)的紫外燈,開啟紫外線固化單元;
d):啟動(dòng)牽引裝置,干燥的纖維材料在牽引裝置的牽引力作用下進(jìn)入浸膠槽中完成浸膠,浸膠后的纖維材料通過調(diào)節(jié)模具調(diào)節(jié)模腔的拉擠作用濾掉表面多余膠液,通過熱固化單元中陶瓷模具成型模腔的熱拉擠作用凝膠定型成為半成品玻璃纖維復(fù)合材料Z-pin,半成品玻璃纖維復(fù)合材料Z-pin在紫外線固化單元中被完全固化,最終由卷收機(jī)構(gòu)收卷獲得玻璃纖維復(fù)合材料Z-pin。
[0013]上述的步驟a中調(diào)節(jié)模具調(diào)節(jié)模腔的口徑與熱固化單元中陶瓷模具成型模腔的口徑一致。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明一種紫外固化快速拉擠制備玻璃纖維復(fù)合材料Z-pin的設(shè)備,該設(shè)備包括依次設(shè)置的放料機(jī)構(gòu)、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)、浸膠槽、固化裝置、牽引裝置以及卷收機(jī)構(gòu),固化裝置包括對(duì)經(jīng)過浸膠槽浸膠后的纖維材料進(jìn)行含膠量調(diào)節(jié)的調(diào)節(jié)模具以及使調(diào)節(jié)后的浸膠纖維材料凝膠定型的熱固化單元和使凝膠定型的纖維材料快速凝膠固化的紫外線固化單元;調(diào)節(jié)模具中設(shè)有至少一條使浸膠后纖維材料拉擠通過用以濾除纖維材料表面多余膠液的調(diào)節(jié)模腔,熱固化單元中設(shè)有與調(diào)節(jié)模具中調(diào)節(jié)模腔口徑一一相對(duì)應(yīng)的成型模腔。本發(fā)明利用紫外線固化單元取代了傳統(tǒng)電阻絲加熱烘箱,實(shí)現(xiàn)了膠液的快速固化,并且本發(fā)明配合含膠量調(diào)節(jié)模具使用后,能進(jìn)一步避免余膠因發(fā)生凝膠固化易堵塞模腔口的問題,因而能顯著提高生產(chǎn)效率。
[0015]本發(fā)明的有益效果是:
1、通過紫外線固化取代傳統(tǒng)電阻絲加熱,固化速度快,有效縮短固化時(shí)間,提高拉擠速度,方便快捷;
2、纖維材料浸膠后表面富含膠液,通過能調(diào)節(jié)含膠量的調(diào)節(jié)模具,能有效避免成型模具口囤積的多余膠液被加熱凝膠甚至固化,隨著時(shí)間積累發(fā)生成型模具口被固體膠堵塞的情況。省略了給模具除膠的工序,配合紫外線固化單元使用,顯著提高生產(chǎn)效率。
[0016]3、調(diào)節(jié)模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理,容易生產(chǎn)制造,且安裝和拆卸方便。
【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖;
圖2為圖1中調(diào)節(jié)模具上模具的主視結(jié)構(gòu)示意圖;
圖3為圖2的仰視結(jié)構(gòu)不意圖;
圖4為圖2的左視結(jié)構(gòu)不意圖;
圖5為調(diào)節(jié)模具下模具的主視結(jié)構(gòu)示意圖;
圖6為圖5的俯視結(jié)構(gòu)不意圖;
圖7為圖5的左視結(jié)構(gòu)不意圖;
圖8為圖1中紫外線固化單元的主視結(jié)構(gòu)示意圖;
圖9為圖8的左視結(jié)構(gòu)不意圖;
圖10為本發(fā)明調(diào)節(jié)模具兩側(cè)添加有對(duì)中刻度尺后對(duì)中示意圖;
圖11為本發(fā)明陶瓷成型模具兩側(cè)添加有對(duì)中刻度尺后對(duì)中示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0019]圖1和圖11為本發(fā)明的工藝原理示意圖。
[0020]其中的附圖標(biāo)記為:放料機(jī)構(gòu)1、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)2、浸膠槽3、調(diào)節(jié)模具4、調(diào)節(jié)模腔4a、螺紋孔4b、定位凸塊4c、定位凹槽4d、上模具41、上模凹腔41a、下模具42、下模凹腔42a、熱固化單元5、陶瓷成型模具51、成型模腔51a、紫外線固化單元6、通風(fēng)扇61、紫外燈62、牽引裝置7、卷收機(jī)構(gòu)8、第一對(duì)中刻度尺91、第二對(duì)中刻度尺92。
[0021]如圖1至圖11所示,本發(fā)明的一種紫外固化快速拉擠制備玻璃纖維復(fù)合材料Z-pin的設(shè)備,該設(shè)備包括依次設(shè)置的放料機(jī)構(gòu)1、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)2、浸膠槽3、固化裝置、牽引裝置7以及卷收機(jī)構(gòu)8,固化裝置包括對(duì)經(jīng)過浸膠槽3浸膠后的纖維材料進(jìn)行含膠量調(diào)節(jié)的調(diào)節(jié)模具4以及使調(diào)節(jié)后的浸膠纖維材料凝膠定型的熱固化單元5和使凝膠定型的纖維材料快速凝膠固化的紫外線固化單元6 ;調(diào)節(jié)模具4中設(shè)有至少一條使浸膠后纖維材料拉擠通過用以濾除纖維材料表面多余膠液的調(diào)節(jié)模腔4a,熱固化單元5中設(shè)有與調(diào)節(jié)模具4中調(diào)節(jié)模腔4a 口徑一一相對(duì)應(yīng)的成型模腔51a。本發(fā)明利用紫外線固化單元6取代了傳統(tǒng)電阻絲加熱烘箱,實(shí)現(xiàn)了膠液的快速固化,并且本發(fā)明配合調(diào)節(jié)模具4使用后,能進(jìn)一步避免余膠因發(fā)生凝膠固化易堵塞模腔口的問題,因而能顯著提高生產(chǎn)效率。
[0022]實(shí)施例中請(qǐng)結(jié)合圖2至圖7和圖10,本發(fā)明的調(diào)節(jié)模具4由上下配合的上模具41和下模具42組成;上模具41的底面制有多條上模凹腔41a,相應(yīng)地下模具42的頂面制有多條與上模凹腔41a—一對(duì)應(yīng)相配合構(gòu)成完整調(diào)節(jié)模腔4a的下模凹腔42a。如圖10所示,本發(fā)明的調(diào)節(jié)模腔4a由上模具41的上模凹腔41a和下模具42的下模凹腔42a相配組合構(gòu)成。
[0023]實(shí)施例中如圖2和圖5所示,調(diào)節(jié)模具4中并排設(shè)有多條調(diào)節(jié)模腔4a,并且多條調(diào)節(jié)模腔4a按口徑依次呈遞增的方式排列設(shè)置或按口徑依次呈遞減的方式排列設(shè)置。圖2和圖5分別只顯示了調(diào)節(jié)模腔4a的一半,從圖中可以看出每一條調(diào)節(jié)模腔4a的孔徑均不同,這樣就可以根據(jù)需要制備多種規(guī)格的玻璃纖維復(fù)合材料Z-pin,從而提高了調(diào)節(jié)模具4的利用效率。
[0024]實(shí)施例中,上模具41上和下模具42上相對(duì)應(yīng)開有螺紋孔4b,該上模具41和下模具42合模后通過鎖緊螺栓與螺紋孔4b螺旋配合鎖緊固定。調(diào)節(jié)模具4由上模具41和下模具42合模組成,合模后為了保證整個(gè)調(diào)節(jié)模具4的穩(wěn)定性,上模具41和下模具42通過鎖緊螺栓固定鎖緊。
[0025]實(shí)施例中,下模具42的頂面固定安裝有定位凸塊4c,相應(yīng)地上模具41制有與定位凸塊4c定位配合的定位凹槽4d ;或上模具41的頂面固定安裝有定位凸塊4c,相應(yīng)地下模具42制有與定位凸塊4c定位配合的定位凹槽4d。本發(fā)明優(yōu)選為下模具42的頂面固定安裝有定位凸塊4c的技術(shù)方案,下模具42的頂面還制有用于固定定位凸塊4c的定位凸塊安裝槽。本發(fā)明制有定位凹槽4d和定位凸塊4c是為了提高合模的精度和速度。
[0026]實(shí)施例中,熱固化單元5中設(shè)置有陶瓷成型模具51,成型模腔51a形成在陶瓷成型模具51中。本發(fā)明的多條調(diào)節(jié)模腔4a按口徑依次呈遞增的