[发明专利]碳纤维复合绳芯成型工艺及复合绳芯制造装置

权利要求书

1.一种碳纤维复合绳芯成型工艺的复合绳芯制造装置，用来实施碳纤维复合绳芯成型工艺，该工艺包括如下步骤：

a.将碳纤维从纤维纱架上匀速牵出，然后将牵出的碳纤维引入纤维预热/刻蚀装置中进行预热并除水分，同时对纤维表面进行刻蚀，控制含水量不超过2％；

b.将经过上述步骤a中预热并刻蚀过的碳纤维送入树脂浸渍槽内旋转浸渍，然后使纤维分成7股进入可绕轴旋转的单股预成型模具中进行纤维芯预成型，控制纤维芯预成型的温度设置为100-130℃，得到7股纤维芯，再按照5-15^°的缠绕角度将7股纤维芯经缠绕成型，初步制得碳纤维绳芯；

c.将在上述步骤b中初步制得碳纤维绳芯进行初步固化，然后对初步固化后的碳纤维绳芯的表面进行绝缘层包覆，然后再进行深度固化定型，得到碳纤维复合绳芯；

d.将在上述步骤c中得到的碳纤维复合绳芯通过牵引装置进行牵引，牵引速度控制为300-1200mm/min，最后用卷绕装置对碳纤维复合绳芯进行收集；其特征在于：按顺序依次由纤维纱架(1)、纤维预热/刻蚀装置(2)、树脂浸渍槽(3)、单股预成型模具(4)、绳芯预成型模具(5)、初步固化装置(6)、表面绝缘层包覆装置(7)、深度固化装置、牵引装置(10)及卷绕装置(11)组成，实现对固化效果的实时对比观察，其中所述深度固化装置至少由第一深度固化装置(8)和第二深度固化装置(9)组成深度固化系统，将纤维从所述纤维纱架(1)上匀速牵出，然后使牵出的纤维进入所述纤维预热/刻蚀装置(2)中进行预热并除水分，同时对通过所述纤维预热/刻蚀装置(2)的纤维表面进行刻蚀，将经过预热并刻蚀过的纤维送入具有加热功能的所述树脂浸渍槽(3)内浸渍，然后使纤维分股进入所述单股预成型模具(4)中进行纤维芯预成型，得到分股的纤维芯(12)，再由一系列分股的纤维芯(12)通过所述绳芯预成型模具(5)进行缠绕成型，初步制得碳纤维绳芯，再将通过预成型初步制得碳纤维绳芯引入所述初步固化装置(6)中进行初步固化，然后在所述表面绝缘层包覆装置(7)中进行绝缘层包覆，得到在碳纤维绳芯表面结合绝缘材料层(13)复合形成的碳纤维复合绳芯，再将碳纤维复合绳芯依次引入所述第一深度固化装置(8)和第二深度固化装置(9)中进行深度固化，深度固化后的碳纤维复合绳芯通过牵引装置(10)进行牵引，最后用卷绕装置(11)对碳纤维复合绳芯进行收集；

所述树脂浸渍槽(3)的纤维进口和纤维出口处设有可旋转的带开孔的转盘，转盘的旋转角速度和方向与所述纤维纱架(1)的旋转角速度和方向相同。

2.根据权利要求1所述复合绳芯制造装置，其特征在于：所述纤维纱架(1)可绕轴旋转，所述纤维纱架(1)设有集束孔，使纤维从所述纤维纱架(1)的集束孔中牵出；所述纤维预 热/刻蚀装置(2)使用紫外烘箱，所述烘箱温度设置范围为150-300℃。

3.根据权利要求1所述复合绳芯制造装置，其特征在于：对于所述单股预成型模具(4)，其长度为10-15cm，其孔径为1-3mm，其旋转角速度和方向与纱架的相同；对于所述绳芯预成型模具(5)采用聚四氟乙烯制成，其长度5-10cm，其孔径为5-9mm。

4.根据权利要求1所述复合绳芯制造装置，其特征在于：所述初步固化装置(6)的长度50-70cm，设置初步固化温度为140-180℃。

5.根据权利要求1所述复合绳芯制造装置，其特征在于：在所述表面绝缘层包覆装置(7)中复合形成的碳纤维复合绳芯时，对初步固化的碳纤维绳芯表面缠绕绝缘层材料形成绝缘材料层(13)，控制在碳纤维绳芯表面结合的绝缘材料层(13)的厚度为0.5-1.5mm。

6.根据权利要求1所述复合绳芯制造装置，其特征在于：所述第一深度固化装置(8)的长度50-70cm，所述第二深度固化装置(9)的长度为50-90cm，各深度固化装置所设置的固化温度皆为160-200℃。

7.根据权利要求1所述复合绳芯制造装置，其特征在于：通过智能控制装置，所述牵引装置(10)根据纤维与成型模具壁之间的摩擦力大小，来自动调节输出牵引力的大小。

8.根据权利要求2所述复合绳芯制造装置，其特征在于：所述卷绕装置(11)的卷盘直径为碳纤维复合绳芯直径的45-80倍。