(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010682557.3
(22)申请日 2020.07.15
地址 215000 江苏省苏州市吴江区平望镇
中鲈科技园
(72)发明人 严兵 张可可 唐许 吴世超
张德胜 冷雪松 祁震 施刘生
(51)Int.Cl.
B32B 9/00(2006.01)
B32B 9/04(2006.01)
B32B 17/04(2006.01)
B32B 17/12(2006.01)
B32B 27/04(2006.01)
B32B 27/26(2006.01)
B32B 27/18(2006.01)
B32B 33/00(2006.01)
B29C 70/52(2006.01)B29C 70/54(2006.01) (54)发明名称
生产设备
(57)摘要
本发明公开了一种碳玻纤复合拉挤板材，
型，其中的玻璃纤维层包裹碳纤维层。本发明还
公开了该碳玻纤复合拉挤板材的生产工艺，包括
如下步骤：(1)计算所需的碳纤维和玻璃纤维用
量；(2)碳纤维和玻璃纤维依次穿过集纱板、分层
纱板，再经浸胶处理；(3)浸胶后的碳纤维进入预
成型模具；(4)玻璃纤维、经过预成型模具的碳纤
维一起进入成型模具，经拉挤成型为板材；(5)成
型后的板材再经固化、冷却降温、牵引、收卷。该
复合拉挤板材的重量远远低于纯玻璃纤维拉挤
板材，且具有较优异的力学性能，性能设计性强，
其强度和模量满足大型风机叶片大梁的材料要
求，成本较低，
有利于广泛推广和应用。权利要求书1页 说明书4页 附图2页CN 111959058 A 2020.11.20
C N 111959058
A
1.一种碳玻纤复合拉挤板材，其特征在于，该拉挤板材是利用碳纤维和玻璃纤维浸渍树脂料后拉挤成型，该拉挤板材为板状结构，其具有玻璃纤维层和碳纤维层，玻璃纤维层包裹碳纤维层。
2.根据权利要求1所述的一种碳玻纤复合拉挤板材，其特征在于，碳纤维的根数和玻璃纤维的根数之比为90～100:75～85。
3.根据权利要求1所述的一种碳玻纤复合拉挤板材，其特征在于，所述树脂料按照重量份数包括以下组分：树脂100份、固化剂60～80份、促进剂1～2份和脱模剂1～3份。
4.根据权利要求3所述的一种碳玻纤复合拉挤板材，其特征在于，所述树脂为热固性树脂或热塑性树脂，优选为环氧树脂、乙烯基树脂、酚醛树脂、不饱和聚酯树脂、聚氨酯树脂中的一种或两种及以上的组合。
5.如权利要求1至4任一项所述的一种碳玻纤复合拉挤板材的生产工艺，其特征在于，包括如下步骤：
(1)根据板材要求分别计算出所需的碳纤维和玻璃纤维用量，然后将所需的碳纤维和玻璃纤维分别置于纱架上；
(2)在牵引机的牵引作用下，碳纤维和玻璃纤维依次穿过集纱板、分层纱板，经过分层纱板的分纱后，碳纤维排布于内层，玻璃纤维排布于外层，分纱后，碳纤维和玻璃纤维进入装有树脂浸渍料的浸渍槽，以进行浸胶处理；
(3)经过浸胶处理后的碳纤维和玻璃纤维，再经挤压，去除多余的树脂浸渍料，然后，碳纤维进入预成型模具，经过预成型模具的挤压；
(4)玻璃纤维、经过预成型模具的碳纤维、位于玻璃纤维上方的上脱模布以及位于玻璃纤维下方的下脱模布一起进入成型模具，经拉挤成型为板材；
(5)成型后的板材经固化后，再经冷却降温，然后经牵引、收卷并撕去脱模布后，得到该碳玻纤复合拉挤板材。
6.根据权利要求5所述的一种碳玻纤复合拉挤板材的生产工艺，其特征在于，所述预成型模具的长度为170mm，所述成型模具的长度为1000mm。
7.根据权利要求5所述的一种碳玻纤复合拉挤板材的生产工艺，其特征在于，所述预成型模具的温度设定为60～100℃，所述成型模具分为四个温度区，该四个温度区的温度分别控制在130～180℃。
8.根据权利要求5所述的一种碳玻纤复合拉挤板材的生产工艺，其特征在于，步骤(5)中的固化温度为140～160℃。
9.一种用于生产权利要求1至4任一项所述的碳玻纤复合拉挤板材的生产设备，其特征在于，包括依次设置的纱架、集纱板、分层纱板、浸渍槽、挤胶辊、滤胶板、预成型模具、成型模具、后固化设备、牵引机和收卷装置。
10.根据权利要求9所述的碳玻纤复合拉挤板材的生产设备，其特征在于：成型模具的前方还设有上脱模布辊和下脱模布辊。
权 利 要 求 书1/1页CN 111959058 A
一种碳玻纤复合拉挤板材及其生产工艺和生产设备
技术领域
[0001]本发明属于复合材料生产技术领域，特别涉及一种碳玻纤复合拉挤板材及其生产工艺和生产设备。
背景技术
[0002]目前，风机叶片大梁所采用的拉挤板材产品一般为传统的玻璃纤维拉挤板材和传统的碳纤维拉挤板材；传统的玻璃纤维拉挤板材成本稍低，但是其重量较高，力学性能一般，其强度和刚度明显不足；由于叶片的长度和风机的功率成正比，叶片越长，受风面积也就越大，风机的功率也越大，从而随着叶片长度的加长，叶片的质量也会大幅度提升，这就会导致负载大幅度提升；因此，传统的玻璃纤维拉挤板材并不能满足作为风机叶片拉挤板材的理想材料的要求。而传统的碳纤维拉挤板材虽然质轻但其成本也高，所采用的碳纤维资源相对紧缺，不适合未来大批量全方位的推广与普及；此外，由于碳纤维的强度和模量较高，在一定程度上限制了技术的发展，性能可设计性不强。
发明内容
[0003]为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种碳玻纤复合拉挤板材及其生产工艺和生产设备，该复合拉挤板材采用了碳纤维和玻璃纤维复合的方式，其成品重量远远低于纯玻璃纤维拉挤板材，且具有较优异的力学性能，性能设计性强，其强度和模量满足大型风机叶片大梁的材料要求，成本较低，有利于广泛推广和应用。
[0004]为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：[0005]一种碳玻纤复合拉挤板材，该拉挤板材是利用碳纤维和玻璃纤维浸渍树脂料后拉挤成型，该拉挤板材为板状结构，其
具有玻璃纤维层和碳纤维层，玻璃纤维层包裹碳纤维层。
[0006]进一步的，其中碳纤维的根数和玻璃纤维的根数之比为90～100:75～85。[0007]进一步的，所述树脂料按照重量份数包括以下组分：树脂100份、固化剂60～80份、促进剂1～2份和脱模剂1～3份。
[0008]进一步的，所述树脂为热固性树脂或热塑性树脂，优选为环氧树脂、乙烯基树脂、酚醛树脂、不饱和聚酯树脂、聚氨酯树脂中的一种或两种及以上的组合。
[0009]本发明还提供了一种碳玻纤复合拉挤板材的生产工艺，包括如下步骤：
[0010](1)根据板材要求分别计算出所需的碳纤维和玻璃纤维用量，然后将所需的碳纤维和玻璃纤维分别置于纱架上；
[0011](2)在牵引机的牵引作用下，碳纤维和玻璃纤维依次穿过集纱板、分层纱板，经过分层纱板的分纱后，碳纤维排布于内层，玻璃纤维排布于外层，分纱后，碳纤维和玻璃纤维进入装有树脂浸渍料的浸渍槽，以进行浸胶处理；
[0012](3)经过浸胶处理后的碳纤维和玻璃纤维，再经挤压，去除多余的树脂浸渍料，然后，碳纤维进入预成型模具，经过预成型模具的挤压；
[0013](4)玻璃纤维、经过预成型模具的碳纤维、位于玻璃纤维上方的上脱模布以及位于玻璃纤维下方的下脱模布一起进入成型模具，经拉挤成型为板材；
[0014](5)成型后的板材经固化后，再经冷却降温，然后经牵引、收卷并撕去脱模布后，得到该碳玻纤复合拉挤板材。
[0015]进一步的，所述预成型模具的长度为170mm，所述成型模具的长度为1000mm。[0016]进一步的，所述预成型模具的温度设定为60～100℃，所述成型模具分为四个温度区，该四个温度区的温度分别控制在130～180℃。
[0017]进一步的，步骤(5)中的固化温度为140～160℃。
[0018]本发明进一步提供了用于生产上述碳玻纤复合拉挤板材的生产设备，其包括依次设置的纱架、集纱板、分层纱板、浸渍槽、挤胶辊、滤胶板、预成型模具、成型模具、后固化设备、牵引机和收卷装置。
[0019]进一步的，上述生产设备中的成型模具的前方还设有上脱模布辊和下脱模布辊。[0020]本发明的有益效果是：
[0021]本发明的复合拉挤板材是利用碳纤维和玻璃纤维浸渍树脂料后拉挤成型；该板状结构的拉挤板材
具有玻璃纤维层和碳纤维层，玻璃纤维层在外围包裹碳纤维层。如此设计的复合拉挤板材采用碳纤维和玻璃纤维复合的方式，其成品重量比纯碳纤维拉挤板材略高，却远远低于纯玻璃纤维拉挤板材，满足了风机叶片大梁对材料重量的要求；另外，该复合拉挤板材还具有较高的力学性能，例如：较好的韧性，这大大提高了性能可设计性等；而且，该复合拉挤板材的强度和模量也能满足大型叶片大梁的要求；再有，该复合拉挤板材采用碳纤维和玻璃纤维复合，在一定程度上降低了成本，缓解了碳纤维原材料紧缺的现状，有利于未来拉挤市场的开拓，有利于其进行广泛推广和应用。
[0022]另外，本发明采用合适的工艺步骤、工艺参数、树脂浸渍料的配方以及合适的预成型模具和成型模具，生产出为板状结构的玻璃纤维层包裹碳纤维层的碳玻纤复合拉挤板材，满足风机叶片大梁的材料要求。
附图说明
[0023]图1为本发明的一种碳玻纤复合拉挤板材的结构示意图。
[0024]图2为本发明用于生产碳玻纤复合拉挤板材的生产设备的结构示意图。
具体实施方式
[0025]下面将结合附图和具体实施例对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实
施例仅仅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做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。
[0026]一种碳玻纤复合拉挤板材，该拉挤板材是利用碳纤维和玻璃纤维浸渍树脂料后拉挤成型，该拉挤板材为板状结构，其具有玻璃纤维层和碳纤维层，玻璃纤维层包裹碳纤维层。
[0027]其中，碳纤维的根数和玻璃纤维的根数之比为90～100:75～85。
[0028]其中，树脂料按照重量份数包括以下组分：树脂100份、固化剂60～80份、促进剂1
～2份和脱模剂1～3份。
[0029]其中的树脂为热固性树脂或热塑性树脂，优选为环氧树脂、乙烯基树脂、酚醛树脂、不饱和聚酯树脂、聚氨酯树脂中的一种或两种及以上的组合。
[0030]实施例
[0031]如图1所示的一种碳玻纤复合拉挤板材，该拉挤板材是利用碳纤维和玻璃纤维浸渍树脂料后拉挤成型，该拉挤板材1为板状结构，其具有玻璃纤维层11和碳纤维层12，玻璃纤维层11包裹碳纤维层12。
[0032]在该实施例中，碳纤维的根数和玻璃纤维的根数之比为96:81。在该拉挤板材中，碳纤维的体积含量为40％，玻璃纤维的体积含量为30％。
[0033]其中，树脂料按照重量份数包括以下组分：树脂100份、固化剂80份、促进剂1份和脱模剂2份。该实施例的树脂为环氧树脂。
[0034]生产碳玻纤复合拉挤板材的生产设备如图2所示，该生产设备包括从前至后依次设置的纱架21、集纱板22、分层纱板23、浸渍槽24、挤胶辊25、滤胶板26、预成型模具27、成型模具28、后固化设备29、牵引机30和收卷装置31。其中，成型模具的前方还设有上脱模布辊32和下脱模布辊33，以用于提供上脱模布和下脱模布。
[0035]结合图2所示的生产设备说明该实施例的碳玻纤复合拉挤板材的生产工艺；该生产工艺包括如下步骤：
[0036](1)根据板材要求分别计算出所需的碳纤维和玻璃纤维用量，在该实施例中，碳纤维的根数设计为96根，玻璃纤维的根数设计为81根，然后将具有96根碳纤维的纱筒和81根玻璃纤维的纱筒分别置于纱架上；
[0037](2)在牵引机30的牵引作用下，碳纤维211和玻璃纤维212依次穿过集纱板22、分层纱板23，经过
分层纱板的分纱后，碳纤维211排布于内层，玻璃纤维212排布于外层，具体分层结构从上至下依次为：玻璃纤维层、碳纤维层、碳纤维层、玻璃纤维层，且在碳纤维层的左右两侧也分别均匀设置玻璃纤维，分纱后，碳纤维和玻璃纤维进入装有树脂浸渍料的浸渍槽24，以进行浸胶处理；其中，浸渍槽24中的树脂浸渍料的配方为：树脂100重量份、固化剂80重量份、促进剂1重量份和脱模剂2重量份。
[0038](3)经过浸胶处理后的碳纤维和玻璃纤维，再经挤胶辊25挤压以及滤胶板26的过滤，去除多余的树脂浸渍料和杂质，然后，浸胶后的碳纤维211进入预成型模具27，经过预成型模具27的挤压；预成型模具的长度为170mm，预成型模具的温度设定为100℃；
[0039](4)浸胶后的玻璃纤维212、浸胶后且经过预成型模具的碳纤维211、位于玻璃纤维上方的上脱模布以及位于玻璃纤维下方的下脱模布一起进入成型模具28，经拉挤成型为板材；成型模具28的长度为1000mm；成型模具28分为四个温度区，该四个温度区的温度分别为135℃、160℃、170℃、180℃；
[0040](5)成型后的板材进入后固化装置29，后固化装置29的固化温度为140℃，成型后的板材经固化后，再经冷却风箱冷却降温，然后进入牵引机30和收卷装置31，依次经牵引、收卷并撕去脱模布后，得到该碳玻纤复合拉挤板材；其中的牵引机采用履带式牵引机来保证板材拉挤连续平稳；在该实施例中，拉挤速度为0.4m/min。
[0041]以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图
内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技
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