CN108582816A - 一种纤维织物浸润装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种纤维织物浸润装置，包括：贮备釜(2)，浸胶槽(9，20)和模蕊(19)，所述贮备釜(2)存储有浸胶材料并与所述浸胶槽(9，20)连通；所述浸胶槽(9，20)上设有环板(11)，所述环板(11)上开有一个环板槽，所述环板槽内设有与环板槽适配的橡胶环(21)；所述模蕊(19)从所述橡胶环(21)中穿过并贯穿所述浸胶槽(9，20)，纤维织物(10)从所述模蕊(19)表面被牵引运动以进行连续正压方式浸胶。

Description

一种纤维织物浸润装置和方法

技术领域

本发明涉及化工工业技术领域，具体涉及了一种纤维织物浸润装置和方法。

背景技术

在纤维增强树脂基复合材料生产中，特别是在拉挤成型工艺中对预排布好的连续纤维织物进行浸润，通常是通过工业技术方法对纤维进行充分浸胶，并通过模具固化成型得到高性能的产品。在纤维预排布及浸胶与固化过程中，对已排布好的纤维尽可能的减少纤维与纤维、纤维与浸胶***、纤维与模具间的刮擦以保证纤维的完整性从而最大限度的得到复合材料强度。对纤维预排布的方式有：编织、缠绕、穿刺、钩连等将单束纤维排布成一定形状的纤维织物。对于等横截面产品如空心的管材、杆材、方管等可采用编织、缠绕、穿刺、钩连中的一种或多种方法组合并用得到连续的纤维织物，以连续不断的方式排布好纤维织物，进行连续浸胶并通过模具固化成型。

对纤维进行预浸胶时保证织物的完整性及纤维的充分浸润是产品质量的关键，现有的工艺方法是将预排布好的纤维织物连续通过密封的浸胶槽，以真空负压方法让液体树脂对纤维织物中的每根纤维进行浸润。

本申请发明人在研究中发现，采用负压浸胶方法的缺点是负压会使液体树脂中的固化剂、交联剂等小分子混合物被真空泵抽出，这将影响有效成分的作用，同时小分子材料会被排放到大气中污染环境而增加环保压力。

发明内容

本发明提供一种克服上述负压浸胶方法的缺点的纤维织物浸润装置及方法，能够保证纤维织物的有效浸润。

本发明提供一种纤维织物浸润装置，包括：

贮备釜，浸胶槽和模蕊，

所述贮备釜存储有浸胶材料并与所述浸胶槽连通；

所述浸胶槽上设有环板，所述环板上开有一个环板槽，所述环板槽内设有与环板槽适配的橡胶环；

所述模蕊从所述橡胶环中穿过并贯穿所述浸胶槽，纤维织物从所述模蕊表面被牵引运动以进行连续正压方式浸胶。

进一步地，所述环板由带有自润滑作用的材料制成，所述橡胶环固定在所述环板上，所述纤维织物的外径比所述橡胶环的内径大。

进一步地，所述浸胶槽由上下两部分构成，上下两部分通过上下法兰，以及密封用的橡胶法兰圈7连接。

进一步地，所述浸胶槽上安装有管道，所述管道由所述浸胶槽底部引出，由所述浸胶槽的顶部引入。

进一步地，所述管道中间接有气动常开电磁阀，电磁阀由时间继电器控制，电磁阀时开时关频繁自动启动，树脂在电磁阀关闭时积聚压力，开放时树脂由管道通过单向阀流进到槽内。

进一步地，所述浸胶槽内安装有压力阀、浮球以及排放阀，当浸胶材料液面下降时，浮球下落，压力阀关闭，同时排放阀打开，从而使所述贮备釜内的浸胶材料进入所述浸胶槽内，当浸胶材料液面升高到所需液面时排放阀关闭，同时压力阀打开以保持所述浸胶槽内的压力。

进一步地，还包括正压力源，用于对所述贮备釜和所述浸胶槽进行加压。

进一步地，所述浸胶槽有两个，位于上游的浸胶槽还包括安装于其底部的超声波发生器。

进一步地，所述橡胶环采用硅橡胶、氯丁橡胶、天然橡胶或丁基橡胶制备，所述橡胶环比所制备产品截面直径小5-10％。

另一方面，本申请实施例还提供一种根据上述纤维织物浸润装置进行纤维正压浸润的方法，包括：

将已配好固化剂、交联剂、填料及其他助剂的浸胶材料装入贮备釜内，并升温至50-70℃；

在模蕊上采用编织或缠绕方式预先排布纤维织物，启动超声波发生器和电磁阀，纤维织物向前运动进入浸胶槽；

启动正压力源，压力通过管道对贮备釜和浸胶槽进行加压，受压后的浸胶材料经过贮备釜注入浸胶槽内；

纤维织物从橡胶环中穿过，橡胶环对纤维织物进行挤压，橡胶环在纤维织物带动下旋转。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例提供的一种纤维织物浸润装置的结构示意图；

图2是本申请实施例提供的一种纤维织物浸润装置的橡胶环位置的局部放大图；

图3是本申请实施例提供的一种纤维织物浸润装置的橡胶环位置的局部放大图的侧视图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

针对真空负压浸润纤维的缺点，本申请实施例提供了一种纤维织物浸润装置，支持正压的方式浸胶，如图1、图2和图3所示，包括：贮备釜2，前浸胶槽9，后浸胶槽20和模蕊19，所述贮备釜2存储有浸胶材料并与所述前浸胶槽9和后浸胶槽20连通，浸胶材料为树脂，该树脂可以为热固性不饱和聚酯树脂、环氧乙烯基树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂、聚酰胺树脂等，贮备釜2可进行加热，加热温度可在50-70℃内调节，一般热固性树脂会在固化剂分解温度100-200℃左右开始产生交联反应，树脂开始固化。加热的目的一方面是降低树脂黏度更利于树脂纤维的浸润，另一方面对树脂进行预热在后续固化时缩短固化时间提高成型速度。

所述前浸胶槽9，后浸胶槽20上设有环板11，所述环板11上开有一个环板槽，所述环板槽内设有与环板槽适配的橡胶环21，使得环板槽刚好能卡住橡胶环21；所述模蕊19从所述橡胶环21中穿过并贯穿所述前浸胶槽9，后浸胶槽20，纤维织物10从所述模蕊19表面被牵引运动以进行连续正压方式浸胶。优选地，模蕊19与浸胶槽9之间通过密封垫12密封。

所述环板11由带有自润滑作用的材料制成，如聚四氟乙烯板或者超高分子量聚乙烯板，所述橡胶环21固定在所述环板11上，所述纤维织物10的外径比所述橡胶环21的内径大，例如，空心橡胶环21的横截面尺寸比纤维织物截面尺寸小5-10％，以达到挤压树脂的作用。

本发明采用正压的方式浸胶，当织物从橡胶环21中穿过时，橡胶环21对织物进行挤压，橡胶环21在运动纤维织物10带动下进行翻转，由于卡住它的环板槽摩擦力小而能够自由旋转。橡胶环21的旋转对纤维只有挤压，但能够挡住树脂在正压的作用下向外溢出，摩擦力很小因而能更大程度保证纤维不被折断。所用纤维织物10可以是玻璃纤维、芳纶纤维、棉麻纤维、碳纤维、玄武岩纤维、不锈钢纤维及合金纤维中两种或以上的混纺纤维。

所述前浸胶槽9和后浸胶槽20由上下两部分构成，上部分5与下部分通过上下法兰6，8，以及密封用的橡胶法兰圈7通过螺栓连接，运动的纤维织物10从上游的前浸润槽9出来后进入下游的后浸润槽20，使用第二个树脂浸润槽的目的是消除槽9出来的纤维可能含有的气泡及纤维进一步浸润。位于上游的前浸胶槽9还包括安装于其底部的超声波发生器13，后浸胶槽20的结构和前浸胶槽9除超声波发生器13外其他结构相同。

所述前浸胶槽9和后浸胶槽20上安装有管道15，所述管道15由所述浸胶槽的底部引出，由浸胶槽的顶部引入。所述管道15中间接有气动常开电磁阀14，电磁阀14由时间继电器控制，电磁阀14时开时关频繁自动启动，树脂在电磁阀关闭时积聚压力，开放时树脂由管道通过单向阀16流进到槽内。安装管道15的目的是使树脂在压力作用下利用虹吸原理快速循环，以尽快移除纤维表面的气泡，同时也在有限的时间内利用树脂的流动加速对纤维的浸润。单向阀16不会对流出的树脂产生阻力，而当压力反向进入时会闭合从而使压力进不去。

所述前浸胶槽9和后浸胶槽20内安装有压力阀3，18、浮球以及排放阀4，17，当浸胶材料液面下降时，浮球下落，压力阀3，18关闭，同时排放阀4，17打开，从而使所述贮备釜2内的浸胶材料进入所述前浸胶槽9，后浸胶槽20内，当浸胶材料液面升高到所需液面时排放阀4，17关闭，同时压力阀3，18打开以保持所述前浸胶槽9，后浸胶槽20内的压力。通过该装置纤维织物能被

树脂完全浸润，同时保证树脂含量保持在刚好浸润的平衡含量，也完全保证预浸渍纤维制品无气泡、同时对纤维损伤最小、效率高。

在本申请的纤维织物浸润装置还包括正压力源1，用于对所述贮备釜2和所述前浸胶槽9，后浸胶槽20进行加压。

利用本申请的纤维织物浸润装置进行纤维正压浸润的方法，包括以下步骤：

将已配好固化剂、交联剂、填料及其他助剂的浸胶材料装入贮备釜2内，并升温至50-70℃；

在模蕊19上采用编织或缠绕方式预先排布纤维织物10，启动超声波发生器13和电磁阀14，纤维织物向前运动进入前浸胶槽9和后浸胶槽20；

启动正压力源1，压力通过管道对贮备釜2和前浸胶槽9和后浸胶槽20进行加压，受压后的浸胶材料经过贮备釜2注入前浸胶槽9和后浸胶槽20内；

纤维织物从橡胶环21中穿过，橡胶环21对纤维织物进行挤压，橡胶环21在纤维织物10带动下旋转。浸润好的纤维织物进入到模具内进行固化。

实例一：直径为300mm圆管的制作

1、树脂储存釜及浸润槽：树脂贮备釜为50升球形釜，由上下两瓣组成，上下两瓣通过法兰连接；浸润槽2套，长筒状大小为φ500mm*1000mm，密封圈为橡胶密封圈大小为直径φ285mm，压板采用聚四氟乙烯板制成，在筒上安装有超声波发生器、电磁阀、浮球阀，按图1连接装配。

2、胶的浸润及固化：将已配好固化剂、交联剂、填料及其他助剂的树脂装入釜内，并升温至70℃，在芯模上采用编织方式在芯模预先排布纤维形成纤维织物，纤维织物向前运动进入浸胶槽；启动正压力源，压力通过管道对树脂贮备釜，前浸胶槽，后浸胶槽进行加压。受压后树脂经过树脂贮备釜注入前后浸胶槽内，树脂开始对纤维进行浸润。浸润好的纤维进入到模具内进行固化。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种纤维织物浸润装置，其特征在于，包括：

贮备釜(2)，浸胶槽(9，20)和模蕊(19)，

所述贮备釜(2)存储有浸胶材料并与所述浸胶槽(9，20)连通；

所述浸胶槽(9，20)上设有环板(11)，所述环板(11)上开有一个环板槽，所述环板槽内设有与环板槽适配的橡胶环(21)；

所述模蕊(19)从所述橡胶环(21)中穿过并贯穿所述浸胶槽(9，20)，纤维织物(10)从所述模蕊(19)表面被牵引运动以进行连续正压方式浸胶。

2.根据权利要求1所述的纤维织物浸润装置，其特征在于，所述环板(11)由带有自润滑作用的材料制成，所述橡胶环(21)固定在所述环板(11)上，所述纤维织物(10)的外径比所述橡胶环(21)的内径大。

3.根据权利要求1或2所述的纤维织物浸润装置，其特征在于，所述浸胶槽(9，20)由上下两部分构成，上下两部分通过上下法兰(6，8)，以及密封用的橡胶法兰圈7连接。

4.根据权利要求1-3之一所述的纤维织物浸润装置，其特征在于，所述浸胶槽(9，20)上安装有管道(15)，所述管道(15)由所述浸胶槽(9，20)底部引出，由所述浸胶槽(9，20)的顶部引入。

5.根据权利要求1-4之一所述的纤维织物浸润装置，其特征在于，所述管道(15)中间接有气动常开电磁阀(14)，电磁阀(14)由时间继电器控制，电磁阀(14)时开时关频繁自动启动，树脂在电磁阀关闭时积聚压力，开放时树脂由管道通过单向阀16流进到槽内。

6.根据权利要求1-5之一所述的纤维织物浸润装置，其特征在于，所述浸胶槽(9，20)内安装有压力阀(3，18)、浮球以及排放阀(4，17)，当浸胶材料液面下降时，浮球下落，压力阀(3，18)关闭，同时排放阀(4，17)打开，从而使所述贮备釜(2)内的浸胶材料进入所述浸胶槽(9，20)内，当浸胶材料液面升高到所需液面时排放阀(4，17)关闭，同时压力阀(3，18)打开以保持所述浸胶槽(9，20)内的压力。

7.根据权利要求1-6之一所述的纤维织物浸润装置，其特征在于，还包括正压力源(1)，用于对所述贮备釜(2)和所述浸胶槽(9，20)进行加压。

8.根据权利要求1-7之一所述的纤维织物浸润装置，其特征在于，所述浸胶槽(9，20)有两个，位于上游的浸胶槽(9)还包括安装于其底部的超声波发生器(13)。

9.根据权利要求1-8之一所述的纤维织物浸润装置，其特征在于，所述橡胶环(21)采用硅橡胶、氯丁橡胶、天然橡胶或丁基橡胶制备，所述橡胶环(21)比所制备产品截面直径小5-10％。

10.根据权利要求1-9之一所述的纤维织物浸润装置进行纤维正压浸润的方法，其特征在于，包括：

将已配好固化剂、交联剂、填料及其他助剂的浸胶材料装入贮备釜(2)内，并升温至50-70℃；

在模蕊(19)上采用编织或缠绕方式预先排布纤维织物(10)，启动超声波发生器(13)和电磁阀(14)，纤维织物向前运动进入浸胶槽(9，20)；

启动正压力源(1)，压力通过管道对贮备釜(2)和浸胶槽(9，20)进行加压，受压后的浸胶材料经过贮备釜(2)注入浸胶槽(9，20)内；

纤维织物从橡胶环(21)中穿过，橡胶环(21)对纤维织物进行挤压，橡胶环(21)在纤维织物(10)带动下旋转。