[发明专利]一种紫外固化快速拉挤制备玻璃纤维复合材料Z‑pin的设备及其制备方法

摘要

本发明公开了一种紫外固化快速拉挤制备玻璃纤维复合材料Z‑pin的设备及其制备方法，该设备包括放料机构、导向机构、浸胶槽、固化装置、牵引装置以及卷收机构，固化装置包括调节模具以及热固化单元和紫外线固化单元；调节模具中设有至少一条调节模腔，热固化单元中设有与调节模具中调节模腔口径一一相对应的成型模腔。其制备方法主要包括有装料、加入胶液、设置走料速度和启动牵引装置并收卷获得玻璃纤维复合材料Z‑pin。本发明利用紫外线固化单元取代了传统电阻丝加热烘箱，实现了胶液的快速固化，采用调节模具使用后，能进一步避免余胶因发生凝胶固化易堵塞模腔口的问题，因而能显著提高生产效率。

主权项

一种紫外固化快速拉挤制备玻璃纤维复合材料Z‑pin的制备方法，其中，紫外固化快速拉挤制备玻璃纤维复合材料Z‑pin的设备包括依次设置的放料机构(1)、导向机构(2)、浸胶槽(3)、固化装置、牵引装置(7)以及卷收机构(8)，其特征是：所述的固化装置包括对经过浸胶槽(3)浸胶后的纤维材料进行含胶量调节的调节模具(4)以及使调节后的浸胶纤维材料凝胶定型的热固化单元(5)和使凝胶定型的纤维材料快速凝胶固化的紫外线固化单元(6)；所述的调节模具(4)中设有至少一条使浸胶后纤维材料拉挤通过用以滤除纤维材料表面多余胶液的调节模腔(4a)，所述的热固化单元(5)中设有与调节模具(4)中调节模腔(4a)口径一一相对应的成型模腔(51a)，所述的调节模具(4)由上下配合的上模具(41)和下模具(42)组成；所述的上模具(41)的底面制有多条上模凹腔(41a)，相应地所述的下模具(42)的顶面制有多条与上模凹腔(41a)一一对应相配合构成完整调节模腔(4a)的下模凹腔(42a)，所述的调节模具(4)中并排设有多条调节模腔(4a)，并且多条调节模腔(4a)按口径依次呈递增的方式排列设置或按口径依次呈递减的方式排列设置，所述的上模具(41)上和下模具(42)上相对应开有螺纹孔(4b)，该上模具(41)和下模具(42)合模后通过锁紧螺栓与螺纹孔(4b)螺旋配合锁紧固定，所述的下模具(42)的顶面固定安装有定位凸块(4c)，相应地所述的上模具(41)制有与定位凸块(4c)定位配合的定位凹槽(4d)；或所述的上模具(41)的顶面固定安装有定位凸块(4c)，相应地所述的下模具(42)制有与定位凸块(4c)定位配合的定位凹槽(4d)，所述的调节模具(4)的两侧用于承载该调节模具(4)的面板上固定安装有用于确定调节模具(4)对中位置的第一刻度尺(91)；所述的热固化单元(5)中设置有陶瓷成型模具(51)，所述的陶瓷成型模具(51)的两侧用于承载该陶瓷成型模具(51)的面板上固定安装有用于确定该陶瓷成型模具(51)对中位置的第二刻度尺(92)；所述的第一刻度尺(91)上和第二刻度尺(92)上均标有刻度线；紫外固化快速拉挤制备玻璃纤维复合材料Z‑pin的制备方法包括以下步骤：a)：装料，将纤维材料卷安装在放料机构(1)上，并拉出一段蘸取酒精后进行加捻，将加捻好的纤维材料先拉直铺放在调节模具(4)的下模具(42)下模凹腔(42a)中，然后合上调节模具(4)的上模具(41)，使上模具(41)的上模凹腔(41a)与下模凹腔(42a)相对构成完整的调节模腔(4a)，然后通过锁紧螺栓将上模具(41)和下模具(42)锁紧，再将进入调节模具(4)调节模腔(4a)之前的纤维材料段通过导向机构(2)穿过浸胶槽(3)，然后将从调节模具(4)调节模腔(4a)出来后的纤维材料段依次穿过热固化单元(5)中陶瓷成型模具(51)的成型模腔(51a)、紫外线固化单元(6)、牵引装置(7)，最终连接到卷收机构(8)上，并使放料机构(1)、卷收机构(8)之间的纤维材料保持一定张力；b）：装料完成后，向浸胶槽(3)中加入配置好的胶液并预热热固化单元(5)中的陶瓷成型模具(51)；c）：根据纤维材料和胶液的性质设定牵引装置(7)牵引的走料速度，调试好紫外线固化单元(6)内的紫外灯(62)，开启紫外线固化单元(6)；d）：启动牵引装置(7)，干燥的纤维材料在牵引装置(7)的牵引力作用下进入浸胶槽(3)中完成浸胶，浸胶后的纤维材料通过调节模具(4)调节模腔(4a)的拉挤作用滤掉表面多余胶液，通过热固化单元(5)中陶瓷成型模具(51)成型模腔(51a)的热拉挤作用凝胶定型成为半成品玻璃纤维复合材料Z‑pin，半成品玻璃纤维复合材料Z‑pin在紫外线固化单元(6)中被完全固化，最终由卷收机构(8)收卷获得玻璃纤维复合材料Z‑pin。