一種碳纖維產(chǎn)品的制備方法及其系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種碳纖維產(chǎn)品的制備方法和系統(tǒng)，該方法包括對(duì)預(yù)浸料的加熱、裝模、去除模腔內(nèi)的空氣、對(duì)模具進(jìn)行快速加熱和冷卻，將產(chǎn)品取出；該系統(tǒng)包括合模部件、加料模塊、液壓模塊、真空罩、快速熱循環(huán)模塊、抽真空模塊、控制模塊。該制備方法能夠提升產(chǎn)品的表面質(zhì)量、提高韌性，并且還可以加工復(fù)雜曲面變化的產(chǎn)品，同時(shí)還可以降低成本、提高工作效率。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種碳纖維產(chǎn)品的制備方法及其系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于熱塑性材料的加工生產(chǎn)領(lǐng)域，尤其涉及碳纖維產(chǎn)品的加工生產(chǎn)領(lǐng)域。 【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的針對(duì)碳纖維的加工方法只能成型板材類(lèi)，對(duì)于復(fù)雜形變類(lèi)的產(chǎn)品的加工效果并不理想，現(xiàn)有的加工方法加工出的產(chǎn)品表面粗糙，需要技術(shù)修整，并且現(xiàn)有的加工工藝中一般使用的是熱壓罐成型工藝，熱壓罐價(jià)格昂貴，且耗能大，并且加工周期長(zhǎng)。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明公開(kāi)了一種碳纖維產(chǎn)品的制備系統(tǒng)和方法，所采用的技術(shù)方案為:
[0004]—種碳纖維熱塑性預(yù)浸料產(chǎn)品的制備方法，包括以下步驟:
[0005]對(duì)連續(xù)纖維長(zhǎng)絲、碳纖維二維織物和三維織物增強(qiáng)的熱塑性預(yù)浸料進(jìn)行加熱，連續(xù)碳纖維長(zhǎng)絲、碳纖維二維織物和三維織物增強(qiáng)的熱塑性預(yù)浸料的增強(qiáng)體為續(xù)碳纖維長(zhǎng)絲、碳纖維二維織物和三維織物，基體為熱塑性樹(shù)脂粉末為聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、聚碳酸酯(PC)、聚酰胺(PA)、聚苯硫醚(PPS)、聚醚醚酮(PEEK)、聚苯醚、ABS、聚醚酮以及聚砜中的一種或多種，加熱溫度要高于塑料熔融溫度10_30°C ;
[0006]將預(yù)熱后的連續(xù)纖維長(zhǎng)絲、碳纖維二維織物和三維織物增強(qiáng)的熱塑性預(yù)浸料的料坯置于模具中；
[0007]模具合模，合模后去除模腔內(nèi)的空氣，然后對(duì)模具加壓，壓力控制在10-20MPa，保持模具的緊密閉合狀態(tài)以及模腔的真空狀態(tài)；
[0008]然后對(duì)模具進(jìn)行快速加熱2—3min，加熱的溫度要高于塑料熔融溫度10-80°C，然后模具進(jìn)入快速冷卻階段，冷卻1.5—2min，冷卻溫度要低于塑料熔融溫度60°C以上；
[0009]模具啟模，并將模具內(nèi)產(chǎn)品取出。
[0010]進(jìn)一步的，優(yōu)選快速冷卻階段的冷卻溫度為40-80°C。
[0011]—種碳纖維熱塑性預(yù)浸料產(chǎn)品的制備系統(tǒng)，該制備系統(tǒng)包括機(jī)身，機(jī)身上還裝有合模部件，加料模塊，合模部件帶有模具、合模裝置、調(diào)模裝置，加料模塊還帶有物料自動(dòng)投放裝置、物料預(yù)熔加熱裝置，該制備系統(tǒng)的機(jī)身上還帶有:
[0012]—液壓模塊，用于為模具加壓，保持模具的緊密閉合狀態(tài)；
[0013]—真空罩，用于罩住模具，保持模具模腔內(nèi)以及罩內(nèi)的真空狀態(tài)；
[0014]—快速熱循環(huán)模塊，用于快速加熱和快速冷卻模具；
[0015]—抽真空模塊，用于除去模具模腔內(nèi)以及真空罩內(nèi)的空氣；
[0016]—控制模塊，用于控制合模部件的閉模、合模、啟模;加料模塊給物料加熱、加熱溫度以及自動(dòng)加料的動(dòng)作;液壓模塊提供壓力以及所提供的壓力大?。豢焖贌嵫h(huán)模塊對(duì)模具進(jìn)行的加熱和冷卻以及加熱和冷卻時(shí)的溫度、時(shí)間；抽真空模塊的工作;此外控制模塊還對(duì)產(chǎn)品制造系統(tǒng)進(jìn)行故障檢測(cè)，若發(fā)現(xiàn)故障則會(huì)給出提示以及安全保障。
[0017]進(jìn)一步的，限定所述的合模部件還帶有將產(chǎn)品頂出的裝置，并且該裝置在控制模塊控制下工作。
[0018]本發(fā)明通過(guò)使用在模腔真空條件下進(jìn)行快速熱循環(huán)的成型技術(shù)，解決產(chǎn)品表面出現(xiàn)的熔接痕、流痕、銀紋、浮纖等缺陷，提升產(chǎn)品表面質(zhì)量，消除打磨、噴涂等二次加工工序有效縮短產(chǎn)品的生產(chǎn)流程，降低生產(chǎn)成本和能耗，減少環(huán)境污染;使用液壓系統(tǒng)給壓的方式比熱壓罐成型的方式大大降低了生產(chǎn)成本和生產(chǎn)時(shí)間，不僅提高了生產(chǎn)效率，降低了能耗； 還使碳纖維熱塑性產(chǎn)品的韌性較碳纖維熱固性產(chǎn)品的韌性有較大提升?！靖綀D說(shuō)明】
[0019]圖1為制備方法示意圖
[0020]圖2為制備系統(tǒng)示意圖【具體實(shí)施方式】
[0021]本發(fā)明公開(kāi)了一種碳纖維產(chǎn)品的制備方法，如圖1所示包括以下步驟:首先對(duì)連續(xù)纖維長(zhǎng)絲、碳纖維二維織物和三維織物增強(qiáng)的熱塑性預(yù)浸料進(jìn)行加熱，連續(xù)碳纖維長(zhǎng)絲、碳纖維二維織物和三維織物增強(qiáng)的熱塑性預(yù)浸料的增強(qiáng)體為續(xù)碳纖維長(zhǎng)絲、碳纖維二維織物和三維織物，基體為熱塑性樹(shù)脂粉末為聚丙烯(PP)、聚氯乙稀(PVC)、聚碳酸酯(PC)、聚酰胺 (PA)、聚苯硫醚(PPS)、聚醚醚酮(PEEK)、聚苯醚、ABS、聚醚酮以及聚砜中的一種或多種，加熱溫度要高于塑料熔融溫度10_30°C ;[〇〇22]然后將預(yù)熱后的連續(xù)纖維長(zhǎng)絲、碳纖維二維織物和三維織物增強(qiáng)的熱塑性預(yù)浸料的料坯置于模具中；
[0023]然后模具合模，合模后去除模腔內(nèi)的空氣，進(jìn)一步的對(duì)模具加壓，壓力控制在10-20MPa，保持模具的緊密閉合狀態(tài)以及模腔的真空狀態(tài)；[〇〇24]然后對(duì)模具進(jìn)行快速加熱2—3min，加熱的溫度要高于塑料熔融溫度10-80°C，然后模具進(jìn)入快速冷卻階段，冷卻1.5—2min，冷卻溫度要低于塑料熔融溫度60°C以上，優(yōu)選快速冷卻階段的冷卻溫度為40-80°C。
[0025]然后模具啟模，將模具內(nèi)成型的產(chǎn)品取出。
[0026]如圖2所示的一種碳纖維熱塑性預(yù)浸料產(chǎn)品的制備系統(tǒng)，該制備系統(tǒng)包括機(jī)身，機(jī)身上還裝有合模部件，加料模塊，合模部件帶有模具、合模裝置、調(diào)模裝置，合模部件還帶有將產(chǎn)品頂出的裝置，并且該裝置在控制模塊控制下工作。加料模塊還帶有物料自動(dòng)投放裝置、物料預(yù)熔加熱裝置，該制備系統(tǒng)的機(jī)身上還帶有:
[0027]—液壓模塊，用于為模具加壓，保持模具的緊密閉合狀態(tài)；
[0028]—真空罩，用于罩住模具，保持模具模腔內(nèi)以及罩內(nèi)的真空狀態(tài)；
[0029]—快速熱循環(huán)模塊，用于快速加熱和快速冷卻模具；
[0030]—抽真空模塊，用于除去模具模腔內(nèi)以及真空罩內(nèi)的空氣；[0031 ] —控制模塊，用于控制合模部件的閉模、合模、啟模;加料模塊給物料加熱、加熱溫度以及自動(dòng)加料的動(dòng)作;液壓模塊提供壓力以及所提供的壓力大??；快速熱循環(huán)模塊對(duì)模具進(jìn)行的加熱和冷卻以及加熱和冷卻時(shí)的溫度、時(shí)間；抽真空模塊的工作;此外控制模塊還對(duì)產(chǎn)品制造系統(tǒng)進(jìn)行故障檢測(cè)，若發(fā)現(xiàn)故障則會(huì)給出提示以及安全保障。
[0032]此外合模部件還可以帶有將產(chǎn)品頂出的裝置，并且該裝置在控制模塊控制下工作。
[0033]具體工作過(guò)程中，在控制系統(tǒng)的控制下首先由加料模塊中的物料預(yù)熔加熱裝置給物料加熱，設(shè)定此時(shí)的加熱溫度高于塑料熔融溫度10-30 °C，材料加熱完成后由物料自動(dòng)投放裝置將材料入模，材料入模之后在合模裝置作用下模具閉合，需要時(shí)可以通過(guò)調(diào)模裝置調(diào)整模具閉合狀態(tài)，但此時(shí)的閉合狀態(tài)并不緊密，進(jìn)一步的用真空罩將模具罩住，然后在抽真空模塊的作用下抽出真空罩內(nèi)以及模具模腔內(nèi)的空氣，此時(shí)真空罩內(nèi)的氣壓要小于負(fù) 700毫米汞柱，然后通過(guò)液壓模塊，為模具加壓，保持模具的緊密閉合狀態(tài)以及模腔內(nèi)的氣壓值，然后通過(guò)快速熱循環(huán)模塊對(duì)模具以高于塑料熔融溫度10-80°C的溫度進(jìn)行快速加熱 2—3min，加熱完成之后再通過(guò)快速熱循環(huán)模塊以低于塑料熔融溫度60°C以的溫度對(duì)模具進(jìn)行快速冷卻，冷卻1.5—2min，此時(shí)的冷卻溫度優(yōu)選為40-80°C。冷卻結(jié)束后打開(kāi)模具，在產(chǎn)品頂出裝置的作用下，將產(chǎn)品頂出，或者直接取出產(chǎn)品。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種碳纖維熱塑性預(yù)浸料產(chǎn)品的制備方法，其特征在于，包括以下步驟:對(duì)連續(xù)纖維長(zhǎng)絲、碳纖維二維織物和三維織物增強(qiáng)的熱塑性預(yù)浸料進(jìn)行加熱，連續(xù)碳 纖維長(zhǎng)絲、碳纖維二維織物和三維織物增強(qiáng)的熱塑性預(yù)浸料的增強(qiáng)體為續(xù)碳纖維長(zhǎng)絲、碳 纖維二維織物和三維織物，基體為熱塑性樹(shù)脂粉末為聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、聚碳酸 酯(PC)、聚酰胺(PA)、聚苯硫醚(PPS)、聚醚醚酮(PEEK)、聚苯醚、ABS、聚醚酮以及聚砜中的 一種或多種，加熱溫度要高于塑料熔融溫度10_30°C;將預(yù)熱后的連續(xù)纖維長(zhǎng)絲、碳纖維二維織物和三維織物增強(qiáng)的熱塑性預(yù)浸料的料坯置 于模具中；模具合模，合模后去除模腔內(nèi)的空氣，然后對(duì)模具加壓，壓力控制在l〇-20MPa，保持模 具的緊密閉合狀態(tài)以及模腔的真空狀態(tài)；然后對(duì)模具進(jìn)行快速加熱2—3min，加熱的溫度要高于塑料熔融溫度10-8(TC，然后模 具進(jìn)入快速冷卻階段，冷卻1.5—2min，冷卻溫度要低于塑料熔融溫度60°C以上；模具啟模，并將模具內(nèi)產(chǎn)品取出。2.如權(quán)利要求1所述的一種碳纖維產(chǎn)品的制備方法，其特征在于，快速冷卻階段的冷卻 溫度為40-80 °C。3.—種碳纖維熱塑性預(yù)浸料產(chǎn)品的制備系統(tǒng)，該制備系統(tǒng)包括機(jī)身，機(jī)身上還裝有合 模部件，加料模塊，合模部件帶有模具、合模裝置、調(diào)模裝置，加料模塊還帶有物料自動(dòng)投放 裝置、物料預(yù)熔加熱裝置，其特征在于，該制備系統(tǒng)的機(jī)身上還帶有:一液壓模塊，用于為模具加壓，保持模具的緊密閉合狀態(tài)；一真空罩，用于罩住模具，保持模具模腔內(nèi)以及罩內(nèi)的真空狀態(tài)；一快速熱循環(huán)模塊，用于快速加熱和快速冷卻模具；一抽真空模塊，用于除去模具模腔內(nèi)以及真空罩內(nèi)的空氣；一控制模塊，用于控制合模部件的閉模、合模、啟模;加料模塊給物料加熱、加熱溫度以 及自動(dòng)加料的動(dòng)作;液壓模塊提供壓力以及所提供的壓力大?。豢焖贌嵫h(huán)模塊對(duì)模具進(jìn) 行的加熱和冷卻以及加熱和冷卻時(shí)的溫度、時(shí)間；抽真空模塊的工作;此外控制模塊還對(duì)產(chǎn) 品制造系統(tǒng)進(jìn)行故障檢測(cè)，若發(fā)現(xiàn)故障則會(huì)給出提示以及安全保障。4.如權(quán)利要求1所述的一種碳纖維產(chǎn)品的制備系統(tǒng)，其特征在于所述的合模部件還帶 有將產(chǎn)品頂出的裝置，并且該裝置在控制模塊控制下工作。
【文檔編號(hào)】B29C70/44GK106079480SQ201610453983
【公開(kāi)日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年6月21日
【發(fā)明人】張蒙蒙, 杜立坤, 郭瑜
【申請(qǐng)人】青島志卓通力新材料有限公司