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1、(10)申请公布号 CN 103741238 A (43)申请公布日 2014.04.23 CN 103741238 A (21)申请号 201410034315.8 (22)申请日 2014.01.24 D01D 7/02(2006.01) B29C 70/34(2006.01) (71)申请人 四川省新万兴碳纤维复合材料有限 公司 地址 614100 四川省乐山市夹江县新场镇星 和村 9 社 (72)发明人 刘智林 马军 石岩松 李洪升 李易红 范云星 (74)专利代理机构 成都华典专利事务所 ( 普通 合伙 ) 51223 代理人 徐丰 杨保刚 (54) 发明名称 碳纤维复合材料离心缸及。
2、其制作方法 (57) 摘要 本发明提供一种用于纺织行业的碳纤维复合 材料离心缸及其制作方法。其缸体和底座均为碳 纤维预浸料铺设在模具内进行固化成型后脱模而 成。 所制得的离心缸强度高、 刚度高、 重量轻、 抗疲 劳性能好、 耐腐蚀性强， 能在温度低于 80、 硫酸 含量 15% 环境下长期使用。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 2 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书4页 附图2页 (10)申请公布号 CN 103741238 A CN 103741238 A 1/1 页 2 1. 一种碳纤维复合材料离心缸， 。
3、包括缸体和底座， 其特征在于所述的缸体和底座均由 碳纤维复合材料制成。 2. 根据权利要求 1 所述的碳纤维复合材料离心缸， 其特征在于所述的缸体和底座均为 碳纤维预浸料铺设于模具内进行固化成型后脱模而成。 3. 根据权利要求 2 所述的碳纤维复合材料离心缸， 其特征在于所述碳纤维预浸料的树 脂基体为环氧树脂。 4. 制作权利要求 1 所述碳纤维复合材料离心缸的制作方法， 其特征包括以下内容 ： a. 制作离心缸底座 ： （a-1） . 根据实际尺寸将碳纤维预浸料裁剪成坯料 ； （a-2） . 将 （a-1） 中剪裁好的坯料铺贴在底座成型模具上， 得到预成型体 A ； （a-3） . 将 （a。
4、-2） 中的预成型体 A 经过固化、 脱模后， 即得所述的离心缸底座 ； b. 制作离心缸 ： （b-1） . 将步骤 （a-3） 中得到的离心缸底座固定在缸体成型模具上 ； （b-2） . 将剪裁好的碳纤维预浸料铺设在 （b-1） 中所得的已固定了离心缸底座的缸体 成型模具上， 得到预成型体 B ； （b-3） . 将步骤 （b-2） 中所述的预成型体 B 进行封装， 得到预成型体 C ； （b-4） . 将 （b-3） 中所述的预成型体 C 经过固化成型和脱模后， 即得所述的碳纤维复合 材料离心缸成品。 5. 根据权利要求 4 所述碳纤维复合材料离心缸的制作方法， 其特征在于所述步骤 （b。
5、-2） 中将剪裁好的碳纤维预浸料铺设在缸体成型模具上的同时， 增加压实操作 ： 每铺设 1-2mm 厚的碳纤维预浸料， 进行一次压实操作。 6. 根据权利要求 5 所述碳纤维复合材料离心缸的制作方法， 其特征在于所述压实操作 是采用真空袋进行封装后抽真空压实。 7. 根据权利要求 4 所述的碳纤维复合材料离心缸的制作方法， 其特征在于所述步骤 （b-3） 中所述的封装为用真空袋进行封装。 8. 根据权利要求 4 所述的碳纤维复合材料离心缸的制作方法， 其特征在于所述步骤 （b-4） 中的固化成型过程中一直保持真空度不低于 -0.09Mpa。 权 利 要 求 书 CN 103741238 A 2。
6、 1/4 页 3 碳纤维复合材料离心缸及其制作方法 0001 技术领域 0002 本发明涉及一种用于纺织行业的离心缸， 更具体的说， 本发明涉及一种碳纤维复 合材料离心缸及其制作方法。 背景技术 0003 离心缸是一种纺织行业用连续纤维收卷容器， 在运行过程中， 离心缸在设备上需 要承受由于高速旋转所产生的离心力， 并且需要克服一定浓度的硫酸腐蚀。 目前市面上离心缸的主流产品有两种 ： 一种是铝合金加防腐涂层为主制造而成， 其具 有良好的动平衡性， 但是在长期的酸性环境下， 缸体的腐蚀严重， 使用寿命短 ( 大概在 1 年 左右 )， 更换离心缸频率较高， 整体重量大， 能耗高 ； 另一种是采。
7、用玻纤湿法缠绕而成的离 心缸， 由缸体和底座构成， 底座使用玻璃纤维与不饱和树脂内嵌金属件模压成型， 缸体用玻 璃纤维浸渍不饱和树脂通过缠绕、 固化而成， 所采用的不饱和树脂基体耐酸性能较差， 腐蚀 导致分层断裂， 由此法制成的离心缸孔隙率高、 纤维含量低。 为了达到刚度要求必须增加壁 厚， 其实际重量比铝合金离心缸重， 动平衡性较差， 能耗更高， 耐酸性较差导致使用寿命与 铝合金材质的离心缸差别不大， 且无回收价值， 总体性价比不如铝合金。 发明内容 0004 为解决上述问题， 本发明提供一种碳纤维复合材料离心缸及其制作方法。制备的 离心缸重量轻、 刚度高、 耐腐蚀性强， 能在温度低于 80。
8、， 浓度为 15% 的硫酸环境中长期使 用。 0005 本发明技术方案如下 ： 一种碳纤维复合材料离心缸， 包括缸体和底座， 其特征在于所述的缸体和底座均由碳 纤维复合材料制成。 0006 优选地 ： 所述缸体和底座均为碳纤维预浸料铺设于模具上进行固化成型后脱模而 成。 0007 优选地 ： 所述碳纤维预浸料的树脂基体为环氧树脂。 0008 一种制作碳纤维复合材料离心缸的方法， 其特征在于包括以下内容 ： a. 制作离心缸底座 ： （a-1） . 将碳纤维预浸料按照实际尺寸剪裁成坯料 ； （a-2） . 将 （a-1） 中剪裁好的坯料铺贴在底座成型模具里， 得到预成型体 A ； （a-3） .。
9、 将 （a-2） 中得到预成型体 A 经过固化成型和脱模后， 即得所述离心缸底座 ； b. 制作离心缸 ： （b-1） 将步骤 （a-3） 中得到的离心缸底座固定在缸体成型模具上 ； （b-2） 将剪裁好的碳纤维预浸料铺设在 （b-1） 中所得的已固定了离心缸底座的缸体成 说 明 书 CN 103741238 A 3 2/4 页 4 型模具上 （如图 2 所示） ， 得到预成型体 B ； （b-3） 将步骤 （b-2） 中所述的预成型体 B 进行封装 （如图 3 所示） ， 得到预成型体 C ； （b-4） 将 （b-3） 中所述预成型体 C 经过固化成型和脱模后， 即得所述碳纤维复合材料离 。
10、心缸成品。 0009 优选地 ： 所述步骤 （b-2） 中将剪裁好的碳纤维预浸料铺设在缸体成型模具上的同 时， 增加压实操作 ： 每铺设 1-2mm 厚碳纤维预浸料， 即进行一次压实的操作。 0010 优选地 ： 所述压实操作是采用真空袋封装进行抽真空压实。 0011 优选地 ： 所述步骤 （b-3） 中所述的封装为用真空袋进行封装。 0012 优选地 ： 所述步骤 （b-4） 中的固化成型过程中一直保持真空度不低于 -0.09Mpa。 0013 本发明效益如下 ： 1. 本发明提供的纺织行业用离心缸， 其底座和缸体都是碳纤维复合材料材质， 与传统 的铝合金材质和玻璃钢内嵌金属件离心缸相比， 。
11、本发明提供的离心缸强度高、 刚度高、 重量 轻、 抗疲劳性能好、 耐腐蚀性强， 能在温度低于 80， 浓度为 15% 的硫酸环境下长期使用， 有 利于提高生产效率， 延长使用寿命。 0014 2. 传统中采用玻璃纤维湿法缠绕方法制备离心缸， 工艺的缺点是 ： 树脂含量不易 控制 ； 纤维体积含量一般较低 ； 容易产生孔隙， 产品质量难以控制 ； 制品力学性能相对较 低 ； 树脂浪费严重， 操作环境差。而本发明提供的碳纤维复合材料离心缸制作方法， 首先制 备碳纤维预浸料， 然后铺贴在模具上进行固化而成， 此工艺可以对树脂含量进行严格控制， 纤维含量高、 孔隙率低、 力学性能好、 树脂浪费少， 没。
12、有树脂溶剂造成的危害性气体， 作业环 境得到改善。 0015 3. 本发明提供的离心缸制作方法中， 将碳纤维预浸料铺贴在缸体成型模具上的过 程中， 增加了压实操作， 排出由铺贴带来的预浸料层间空气， 提高产品的质量稳定性 ； 本发 明提供的压实操作优选的是用真空袋封装后进行抽真空压实， 而传统的操作中一般采用碾 压轮或刮板进行手工压实， 受操作工人技能熟练程度的影响， 导致产品批次间产品质量存 在巨大差异。 0016 4. 本发明提供的离心缸制作方法中， 在步骤 （b-3） 中， 将预制件 B 进行封装， 优选 采用真空袋进行封装， 此处操作具有以下优势 ： 用真空袋封装可以固定纤维位置， 防。
13、止纤维 在固化初期随树脂移动 ； 保证制件在后期固化过程中各点受到均匀的压力， 有利于空气、 挥 发份排出， 降低孔隙率。 0017 5. 本发明提供的离心缸制作方法中， 在步骤 （b-4） 中， 固化成型过程中一直保持 真空度高于 -0.09Mpa， 有利于固化过程中制件的各个方向受力均匀， 利于空气和低分子气 体排出， 可进一步降低成品的孔隙率。 0018 6. 比强度和比模量作为衡量材料轻质高强、 高承载能力的重要指标。本发明采用 碳纤维预浸料制作的离心缸刚度高、 重量轻， 碳纤维复合材料的比强度是铝合金的 9 倍以 上， 是玻璃钢的 2.9 倍 ； 比模量是铝合金的 2.7 倍， 是玻。
14、璃钢的 3.7 倍。本发明选用碳纤维 复合材料可以同等程度上提高离心缸的性能， 且环氧树脂相对于不饱和树脂具有较强的耐 腐蚀性。 附图说明 说 明 书 CN 103741238 A 4 3/4 页 5 0019 图 1 为离心缸底座铺贴示意图， 其中 1 表示底座成型模具的阳模 ； 2 表示底座成型 模具的阴模 ； 3 表示离心缸底座 ； 图 2 为离心缸缸体铺贴示意图， 其中 4 表示缸体成型模具 ； 5 表示碳纤维预浸料 ； 图 3 为离心缸的封装示意图， 其中 6 表示真空袋 ； 7 表示隔离膜 ； 8 表示固化平台 ； 9 表 示离心缸缸体 ； 10 表示抽真空接口 ； 11 表示密封。
15、胶条 ； 图 4 表示离心缸成品的剖面图， 其中 12 表示离心缸成品。 具体实施方式 0020 下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。 以下实施例将有助于本领域的技术 人员进一步理解本发明， 但不以任何形式限制本发明。 应当指出的是， 对本领域的普通技术 人员来说， 在不脱离本发明构思的前提下， 还可以做出若干变形和改进， 这些都属于本发明 的保护范围。 0021 一种碳纤维复合材料离心缸， 包括缸体和底座， 所述的缸体和底座均为碳纤维预 浸料铺贴在模具上进行固化而成， 具体采用如下的制作方法 ： a. 离心缸底座的制作方法 ： （a-1） . 将碳纤维预浸料按照实际尺寸剪裁成坯料 ； （。
16、a-2） . 如图 1 所示， 将 （a-1） 中剪裁好的坯料铺贴在底座成型模具 （由阴模 2 和阳模 1 构成） 上制作成预成型体 A。所述底座成型模具是根据产品外形特点以及尺寸要求进行设 计 ； （a-3） . 将上面得到的预成型体 A 经过固化成型和脱模后， 即得所述的离心缸底座 3。 所述固化成型时的温度和压力是根据预浸料的成型工艺而定， 例如， 选用中温环氧树脂体 系制成的预浸料， 可采用的固化温度为 120130， 压力为 0.61.5Mpa ； b. 离心缸的制作方法 ： （b-1） . 将步骤 （a-3） 中得到的离心缸底座固定在缸体成型模具上 ； （b-2） . 如图2所示，。
17、 将剪裁好的碳纤维预浸料5铺设在缸体成型模具4上， 每铺设35 层或铺设到 0.51mm 时用真空袋进行一次压实操作， 制成离心缸缸体预成型体 B ； （b-3） . 如图 3 所示， 用真空袋将所述离心缸底座 3 和所述离心缸缸体 9 的预成型体 B 进行封装， 封装时采用真空袋6、 导气材料和脱模材料7、 密封胶条10、 真空嘴11等辅助材料 进行封装， 封装后得到预成型体 C ； （b-4） . 将上面得到的预成型体 C 固化成型， 固化成型过程中一直保持真空状态， 此处 的固化成型温度、 压力和真空度是根据预浸料成型工艺而定， 例如， 选用中温环氧树脂体系 制成的预浸料， 可采用温度为。
18、 110 135， 压力 00.5Mpa， 真空 -0.09Mpa ； 固化成型后， 通过脱模即得碳纤维复合材料离心缸成品 12（如图 4 所示） ， 图 4 为离心 缸成品剖面图。 0022 上所述制得的碳纤维复合材料离心缸， 其缸体和底座均由碳纤维复合材料制成， 具有优异的耐腐蚀性能， 能在温度低于 80， 浓度为 15% 硫酸的环境中长期使用 ； 强度好、 刚度高、 优异的耐疲劳性能 ； 重量轻， 利于提高转速、 减小惯性、 提高生产效率、 延长使用寿 命。 0023 由表1数据可以看出， 碳纤维复合材料的比强度是铝合金的9倍以上， 是玻璃钢的 说 明 书 CN 103741238 A 5 4/4 页 6 2.9 倍 ； 比模量是铝合金的 2.7 倍， 是玻璃钢的 3.7 倍。本发明选用碳纤维复合材料可以同 等程度上提高离心缸的性能， 且环氧树脂相对于不饱和树脂具有较强的耐腐蚀性。 0024 材料性能对比表 （表 1） 说 明 书 CN 103741238 A 6 1/2 页 7 图 1 图 2 图 3 说 明 书 附 图 CN 103741238 A 7 2/2 页 8 图 4 说 明 书 附 图 CN 103741238 A 8 。