[发明专利]一种单向连续性纤维热塑性增强带的制备工艺

权利要求书

1.一种单向连续性纤维热塑性增强带的制备工艺，其特征在于：包括以下步骤：

(1)放纤与开纤处理：

将连续性纤维卷安放在纱架之上，连续性纤维通过纱架上的小导丝孔牵引导出，所述的连续性纤维穿过导丝孔板架与开纤装置均匀平行排布成带状，所述的连续性纤维再经张紧辊组施加100～500N的张力；

(2)薄膜卷放卷：

将聚合物材料薄膜卷放置在放卷电机上，所述的聚合物材料薄膜经导向辊导出，并与连续性纤维汇集至一处，所述的聚合物材料薄膜位于连续性纤维正下方的一面，然后调节两个压合辊之间高度，使连续性纤维与聚合物材料薄膜贴合在一起；

(3)加热处理：

将连续性纤维与聚合物材料薄膜共同经过工作平台区域的加热装置，加热温度控制在聚合物材料薄膜所用聚合物熔点之上的10～60℃，使薄膜熔融软化但不发生垂滴为准；

(4)打印浸渍：

利用3D打印机上的3D打印机头将聚合物树脂熔条打印在连续性纤维的正上方的一面，所述3D打印机头的加热温度为180～380℃，具体温度可根据所选用的聚合物树脂材料而定，所述3D打印机通过滑杆导轨与3台电机调节控制3D打印机头可以沿带材平行的平面前后、左右移动，又可以调节上下高度，通过预先编制好的程序，输入连续性纤维行进速度和3D打印机头的行进速度后程序自动计算出3D打印机头的行进路径，最终使得3D打印机头打印的聚合物树脂熔条轨迹在连续性纤维的上表面呈S型；

(5)热压粘合：

将打印的上层聚合物树脂熔条与下层聚合物薄膜通过上、下热压辊压合，得到预浸带，所述的上、下热压辊的表面温度控制在聚合物树脂熔条和聚合物薄膜所用聚合物熔点以下20～60℃；

(6)冷压定形：

将步骤(5)所得预浸带导入冷却辊组冷却，所述的冷却辊组内通冷凝水作为冷却介质，冷却的同时调节冷却辊组的上下辊组间距，控制预浸带带材厚度，所述的冷却辊组压力控制在1～5MPa，最终得到厚度为0.1～5mm的单向连续性纤维热塑性增强带；

(7)收卷：

通过牵引辊将制好的单向连续性纤维热塑性增强带带材缠绕到收卷装置上。

2.根据权利要求1所述的单向连续性纤维热塑性增强带的制备工艺，其特征在于：所述的3D打印机头行进速率0.1～5m/min。

3.根据权利要求1或2所述的单向连续性纤维热塑性增强带的制备工艺，其特征在于：所述步骤(1)中的开纤装置采用空气开纤、超声波开纤、机械压辊开纤中的一种。

4.根据权利要求1或2所述的单向连续性纤维热塑性增强带的制备工艺，其特征在于：所述步骤(3)中加热装置的加热方式为激光加热、红外加热、远红外加热、电阻丝加热、微波加热中的一种。

5.根据权利要求1或2所述的单向连续性纤维热塑性增强带的制备工艺，其特征在于：所述的聚合物树脂熔条和聚合物薄膜所用聚合物材料是聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺、聚偏氟乙烯、聚醚醚酮、聚苯硫醚、聚酰亚胺中的一种或几种。

6.根据权利要求5所述的单向连续性纤维热塑性增强带的制备工艺，其特征在于：所述的聚合物材料有薄膜和丝状两种，丝状的聚合物材料进入3D打印机头中融化挤出聚合物树脂熔条。

7.根据权利要求1或2所述的单向连续性纤维热塑性增强带的制备工艺，其特征在于：连续性纤维是玻璃纤维、硼纤维、芳纶纤维、玄武岩纤维、碳纤维中的一种或几种。