生产纤维增强型热塑球拍框的工艺制造技术

生产高强度、高质量和高均匀性ＦＲＴＰ排框的方法，其步骤为：在芯棒上缠绕带状或宽ＦＲＴＰ型材制成管状预型件；带状型材包括用以供给基体树脂的热塑树脂膜和位于热塑树脂膜间的带状加强纤维束的层状件，热塑树脂膜沿层状件长度方向的边沿处熔接，宽型材包括排成一线的带状型材，相邻带状型材对相互搭接形成搭接部，在相邻带状型材对中的沿加强纤维束长度方向上加强纤维束的侧边部彼此相互靠近，相邻带状型材对在搭接部熔接并使加强纤维束有单一取向。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及生产比赛用球拍框的工艺，这些球拍包括网球拍、墙球(racquetball)球拍、软橡皮球球拍(squash rackets)和羽毛球拍。本专利技术特别涉及生产纤维增强型[垫塑以后称之为“FRTP”)球拍框的工艺。根据本专利技术，简化了缠绕FRTP型材的操作，增强纤维取向的选择具有更大自由度，即使在FETP的小区域内，即使当每束FRTP型材中有大量增强纤维的FRTP型材以较大的纤维束中心间距绕芯棒缠绕时，增强纤维的密度几乎不变，并且在增强纤维的交叉处或在其周围不会存在纤维松散或富树脂区，因此能获得高强度、高质量和高均匀性的FRTP模压材料，该工艺提出了绕芯棒缠绕带状FRTP型材或宽型FRTP型材制成预型件的步骤；带状FRTP型材包括一层状件，该层状件包括提供基体树脂的热塑树脂膜和置于热塑树脂膜之间的带状加强纤维束，热塑树脂膜在沿层状件长度方向的边沿处熔合在一起；宽型FRTP型材包括若干带状FRTP型材，它们呈一线排列使相邻的一对带状FRTP型材相互搭接形成搭接部，由此形成相邻一对带状FRTP型材中的加强纤维束的侧边部，沿加强纤维束长度方向的各侧边部相互靠近而置，相邻的一对带状FRTP型材在搭接部熔接在一起，使加强纤维的取向在同一方向上。作为传统的生产FRTP拍框的工艺，一种生产网球拍框的工艺已公知，在该工艺中将FRTP型材绕芯棒缠绕制成拍框预型件。(美国专利No.4871491等)在这类生产工艺中，使用下列型材1)每束包含大量纤维(约12000根)的纤维束，它们由混纺的加强碳纤维和基体树脂纤维构成；2)由基体树脂粉涂覆加强碳纤维并使基体树脂粉部分熔化而得到的型材；3)由加强碳纤维和基体树脂结合而形成的带状型材；4)将上述1)的混纺纤维束排成一排并通过受压下加热使其熔合在一起而得到的型材。然而，根据生产FRTP拍框的传统工艺使用上述1)类混纺纤维束时，纤维是长形的并具有几乎是圆的断面；因此尽管以高张力使纤维束绕长形体缠绕使纤维束拉伸而暂时获得纤维束的平的形状，但由于这种平的形状不在受压下加热就能维持，所以在绕芯棒缠绕混纺纤维所制成的模压拍框的小面积内加强碳纤维的密度会变化(也就是说，会出现“稀疏结构”的区域)在缠绕的纤维束之间的间隙中会出现富树脂区。另外，当混纺纤维以交叉螺旋方式缠绕使加强碳纤维相交时，加强碳纤维的交叉处变得又厚又粗。当这样的混纺碳纤维制成的预型件在受压下加热时，加强碳纤维变得松懈，或者在加强碳纤维交叉的附近会产生气泡，这样制得的预型件也较厚。此外，在缠绕的加强碳纤维束之间还会出现富树脂区。另外，使用这类混纺纤维不易获得均匀的拍框，因为很难制成加强碳纤维和基体树脂纤维均匀分布的纤维束。再者，使用这类纤维束缠绕时，夹具或类似物的磨擦引起加强碳纤维的部分磨损，从而造成起毛。这种情况下加强碳纤维会产生灰尘，加强碳纤维的强度也会下降。在使用上述2)类型材时，熔化太多的基体树脂粉使型材变硬，这样使其很难绕芯棒缠绕，另外，即使能缠绕，在纤维束的上下缠绕之间，也产生空间或在预制品的表面出现不规则的情况；因此很难获得高质量的FRTP拍框。另一方面，熔化太少的基体树脂粉，造成一些树脂粉损失，这样造成型材的基体树脂的不均匀涂覆，因此很难获得均匀的拍框。使用上述3)类或4)类型材时，由于这种型材太硬在常温下不能缠绕，因此缠绕时需加热以使其软化。另外为了将缠绕后形成的预型件放入有拍枢形状的模腔中，需将预型件弯成拍框形状，但很难将缠绕状态的型材再加热。当使用加强碳纤维作增强件在缠绕时使加强碳纤维的方向与拍框预型件中心线呈直角时，需要一种宽度大、纤维长度短和柔韧的FRTP型材；然而上述3)类型材在常温下太硬，加热会使加强碳纤维松懈或分离，另一方面，当使用上述1)类纤维束或上述2)或4)类型材时会出现纤维束分离；因此从以上1-4类材料中不能制得宽型型材。本文使用以下定义圈缠绕FRTP型材的装置的FRTP型材进给机构的一个完整来回。束未铰在一起的连续的纤维束。股缠绕型材装置上的一个单程，其中带状FRTP型材与芯棒的轴呈一个方向缠绕。层以2股闭合图形的方式形成的一系列缠绕圈，一股呈+α°角，另一股呈-α°角。从以上情况看出，本专利技术的目的是提供一种生产FRTP拍框的工艺，根据本工艺，缠绕FRTP型材的操作变得容易了，加强纤维取向的选择具有大的自由度，即使在FRTP的小区域内，即使当每束FRTP型材中有大量加热纤维的FRTP型材以较大的纤维束中心间距绕芯棒缠绕时，加强纤维的密度几乎不变，并且在加强纤维的交叉处或在其周围不会出现纤维松懈或富树脂区，这样能获得高强度高质量和高均匀性的FRTP模压制品。本专利技术在总体上通过提供一种生产纤维增强型热塑品的工艺而达到上述目的，该工艺包括以下步骤制备一绕管作为预型件，该预型件限定一内空间，该预型件由绕芯棒缠绕带状纤维加强型热塑型材而制成，上述带状纤维加强型热塑型材包括一层状件，该层状件包括一些供给基体树脂的膜和位于膜之间的带状加强纤维束，上述膜比加强纤维束宽并且在沿层状物长度方向的边沿处熔接在一起；将芯棒从预型件中取出；将预型件放入具有由内壁限定的空腔的模具中；加热预型件使热塑树脂熔化，同时从预型件的内空间向空腔的内壁加压；冷却预型件；将纤维加强型热塑物从模具中取出。更具体地说，根据本专利技术的第一种情况，通过提供一种生产FRTP拍框的工艺而达到上述目的，该工艺包括以下步骤制备一绕管作为预型件，该预型件限定一内空间，该预型件由绕芯棒缠绕带状FRTP型材而制成，上述带状FRTP型材包括一层状件，该层状件包括一些供给基体树脂的膜和位于膜之间的带状加强纤维束，每层膜由具有某种熔点的热塑树脂构成，膜比加强纤维束宽并且在沿层状物长度方向的边沿处熔接在一起；将芯棒从预型件中取出；将预型件放入具有拍框形状的内壁限定的空腔的模具中；在至少是热塑树脂熔点的温度下加热预型件，同时从预型件的内空间向空腔的内壁加压；冷却预型件使其变硬以获得FRTP拍框；将FRTP拍框从模具中取出。根据本专利技术的第二种情况，通过提供一种生产FRTP拍框的工艺而达到上述目的，该工艺包括以下步骤制备一绕管作为预型件，该预型件限定一内空间，该预型件由绕芯棒缠绕宽型FRTP型材而制成，宽形FRTP型材包括若干带状FRTP型材，每个带状FRTP型材包括一层状物，上述层状物包括一些供给基体树脂的膜和位于膜之间的带状加强纤维束，每层膜由具有某种熔点的热塑树脂构成，膜比加强纤维束宽并且在沿层状物长度方向的边沿处熔接在一起；上述若干带状FRTP型材排成一线使相邻的一对带状FRTP型材相互搭接以形成搭接部并由此形成在相邻的一对带状FRTP型材中加强纤维束的侧边部，各侧边部沿加强纤维束的长度方向靠近布置，相邻的一对带状FRTP型材在搭接部熔接在一起，使加强纤维的取向在单一方向；从预型件中取出芯棒；将预型件放入由具有拍框形状的内壁限定的空腔的模具中；在至少是热塑树脂熔点的温度下加热预型件，同时从预型件的内空间向空腔的内壁加压；冷却预型件使其变硬以获得FRTP拍框；将FRTP拍框从模具中取出。在本专利技术的上述第一种情况中，FRTP型材可绕与芯棒长轴倾斜的芯棒缠绕。本专利技术的上述第一种情况和第二种情况还可包括这样的步骤在将预型件放入模具中之前绕本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生产纤维加强型热塑制品的工艺，包括以下步骤：制备一绕管作为预型件，该预型件限定一内空间，该预型件由绕芯棒缠绕带状纤维加强型热塑型材制成，上述带状纤维加强型热塑型材包括一层状件，该层状件包括一些供给基体树脂的膜和位于膜之间的带状加强纤 维束，每层膜由热塑树脂构成，上述膜比加强纤维束宽并且在沿层状物长度方向的边沿处熔接在一起；将芯棒从预型件中取出；将预型件放入具有由内壁限定的空腔的模具中；加热预型件使热塑树脂熔化，同时从预型件的内空间向空腔的内壁加压；冷却预 型件；将纤维加强型热塑制品从模具中取出。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：室井国昌，
申请(专利权)人：雅马哈株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]