CN105865964B - 碳纤维起毛量测试装置及测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种碳纤维起毛收集装置：一种碳纤维起毛收集装置，其特征在于：包括按照碳纤维的行进方向顺次连接的丝束放卷装置、丝束展开装置、毛丝吸附装置和收卷装置；所述丝束放卷装置上设有下坠砝码；所述丝束展开装置包含若干根展开棒；所述毛丝吸附装置包含海绵和置于海绵上表面的施压砝码。由于展开棒的特殊设置，本发明提供的装置使得碳纤维能够按照固定的角度进行展开，使得碳纤维展开过程中暴露出的碳纤维毛丝也能够被毛丝吸附装置收集，因此在计算碳纤维起毛量时能够更加准确。

Description

碳纤维起毛量测试装置及测量方法

技术领域

本发明涉及纤维技术领域，特别涉及一种碳纤维起毛收集装置及收集方法、碳纤维起毛量测试装置及测量方法。

背景技术

碳纤维以其高比强度、高比模量、耐高温、耐腐蚀、导电导热性好等一系列优异性能而受到关注，以碳纤维为增强体的先进树脂基复合材料已经广泛应用在航空航天、文体器材、土木建筑、汽车、能源等各个领域。然而，碳纤维属于脆性材料，在生产过程中易因部分纤维断裂而产生一些毛丝和毛团，在制备预浸料或复合材料时，这些毛丝与毛团会导致表面外观、质量均匀性等不符合应用要求，并引起复合材料性能的降低或性能分散性的增大，严重影响碳纤维性能的转化率和应用效果。因此碳纤维的起毛断丝情况是评价碳纤维工艺性和质量是否合格的重要内容。科学、定量地测试碳纤维丝束的断丝起毛程度，从而评价碳纤维的损伤状态，对于碳纤维的研制、生产和使用都具有重要的意义。

目前，碳纤维起毛特性采用目测、测量毛丝数目或测量毛丝质量的方法进行测定，由于毛丝质量的测试更为便捷、容易定量，因此受到更多关注。该方法通常将碳纤维丝束安装在供丝器上，在牵引装置的牵引下，纤维通过一个毛丝粘附机构，收集一定长度的碳纤维丝束中的毛丝，称量毛丝质量，作为碳纤维丝束起毛量的指标。

碳纤维丝束中毛丝的产生主要是在预氧化后期或碳化阶段纤维原丝由于自身缺陷的存在，在张力作用下缺陷位置断裂形成，也有可能是因为在原丝制备碳纤维过程中受到机械损伤等所产生的，又或者是碳纤维在其复合材料制造加工过程中由于一系列的机械摩擦所产生的。毛丝的来源较多，这意味着毛丝并非只存在于碳纤维丝束表面，碳纤维丝束内部应当也存在着一定量的毛丝。目前，已有的碳纤维丝束起毛量测试方法(如申请号为CN201110239873.4的中国专利：碳纤维丝束起毛量测试装置和测试方法)，均没有考虑丝束展宽对碳纤维起毛特性测试结果的影响，测试装置中无丝束展开环节，影响了结果的可靠性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种碳纤维起毛收集装置及收集方法、碳纤维起毛量测试装置及测量方法，本发明提供的碳纤维起毛收集装置设置了丝束展开装置，能够收集到丝束展开后暴露出的纤维束内部毛丝。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种碳纤维起毛收集装置，其特征在于：包括按照碳纤维的行进方向顺次连接的丝束放卷装置、丝束展开装置、毛丝吸附装置和收卷装置；

所述丝束放卷装置上设有下坠砝码；

所述丝束展开装置包含若干根展开棒；

所述毛丝吸附装置包含海绵和置于海绵上表面的施压砝码。

优选的，所述若干根展开棒的设置位置使碳纤维折线前进，所述折线弯折的角度为110～130°。

优选的，所述若干根展开棒为4～6根展开棒；

所述折线弯折的角度为120°。

优选的，所述海绵为上下两层，分别为上层海绵和下层海绵；

所述施压砝码置于上层海绵的上表面。

优选的，所述下坠砝码的总重量为50～200g；

所述施压砝码的总重量为100～400g。

本发明提供了所述碳纤维起毛收集装置收集碳纤维毛丝的方法，包括以下步骤：

将碳纤维卷筒固定在所述丝束放卷装置上；

将碳纤维的始端依次绕过所述展开棒、穿过所述海绵，将碳纤维的始端固定在收卷装置上，通过收卷装置的缠绕力进行牵伸和收卷。

优选的，所述牵伸的速度为10～50m/min。

本发明提供了一种碳纤维起毛量测试装置，包括所述碳纤维起毛收集装置，以及称量装置。

本发明还提供了一种使用所述碳纤维起毛量测试装置测量碳纤维起毛量的方法，包括以下步骤：

用称量装置对所述碳纤维起毛收集装置收集的碳纤维毛丝进行称量；

碳纤维毛丝的重量与碳纤维长度的比值即为碳纤维起毛量。

本发明提供了一种碳纤维起毛收集装置：一种碳纤维起毛收集装置，其特征在于：包括按照碳纤维的行进方向顺次连接的丝束放卷装置、丝束展开装置、毛丝吸附装置和收卷装置；所述丝束放卷装置上设有下坠砝码；所述丝束展开装置包含若干根展开棒；所述毛丝吸附装置包含海绵和置于海绵上表面的施压砝码。由于展开棒的特殊设置，本发明提供的装置使得碳纤维能够按照固定的角度进行展开，使得碳纤维展开过程产生的碳纤维毛丝也能够被毛丝吸附装置收集，因此在计算碳纤维起毛量时能够更加准确。

附图说明

图1为本发明一个实施例的碳纤维起毛收集装置的结构示意图。

图2为本发明一个实施例的丝束放卷装置组装示意图；

图3为本发明一个实施例的丝束展开装置的展开棒结构图；

图4为本发明一个实施例的丝束展开装置展开过程中的展开模型；

图5为本发明一个实施例的海绵结构示意图。

图中：1-放卷装置、2-下坠砝码、3-展开棒、4-海绵、5-施压砝码、6-收卷装置。

具体实施方式

本发明提供了一种碳纤维起毛收集装置，其特征在于：包括按照碳纤维的行进方向顺次连接的丝束放卷装置、丝束展开装置、毛丝吸附装置和收卷装置；

所述丝束放卷装置上设有下坠砝码；

所述丝束展开装置包含若干根展开棒；

所述毛丝吸附装置包含海绵和置于海绵上表面的施压砝码。

本发明提供一种碳纤维起毛收集装置，包括按照碳纤维的行进方向顺次连接的丝束放卷装置、丝束展开装置、毛丝吸附装置和收卷装置。

如图1所示，图1为本发明一个实施例的碳纤维起毛收集装置的结构示意图，其中，1为放卷装置、2为下坠砝码、3为展开棒、4为海绵、5为施压砝码、6为收卷装置。

在本发明中，所述丝束放卷装置是用于将碳纤维筒固定放置的装置。作为一种优选的实施方式，所述丝束放卷装置包括一根两端带有螺纹的旋转棒和两个带有轴承的旋转限位块，旋转限位块与旋转棒螺纹连接，旋转棒穿过碳纤维筒的筒芯，碳纤维筒和旋转限位块在轴承作用下可以实现旋转，保证碳纤维在收卷装置的牵伸作用下能够旋转前进。在本发明的实施例中，所述旋转棒的材质可以为不锈钢；所述旋转限位块的材质可以为塑料。

图2为本发明一个实施例的丝束放卷装置组装示意图。如图2所示，所述丝束放卷装置包含一根两端带有螺纹的旋转棒和和两个带有轴承的旋转限位块，所述带有轴承的旋转限位块包含限位块、轴承和轴承盖三部分。

在本发明中，所述丝束放卷装置上设有下坠砝码，具体的所述下坠砝码设置在所述旋转限位块的端部，所述下坠砝码提供碳纤维在收卷过程中的退绕张力。在本发明中，所述下坠砝码可以为若干个砝码的组合，所述下坠砝码的总重量优选为50～200g，更优选为60～150g，最优选为100～130g。

在本发明中，所述丝束展开装置包含若干根展开棒，对碳纤维丝束进行展开，所述丝束展开装置与丝束放卷装置离体设置。在本发明中，所述若干根展开棒间隔设置。在本发明一个实施例中，所述展开棒结构如图3所示。如图3所示，所述展开棒呈圆柱状，一端设有螺纹，通过螺纹固定在支架上。本发明优选利用螺母将展开棒固定在支架上，所述若干根展开棒的设置位置使碳纤维折线前进，所述折线每次弯折的角度均为110～130°。作为一种优选的实施方式，所述若干根展开棒为4～6根展开棒；所述折线弯折的优选角度为120°。作为一种优选的实施方式，所述展开棒为不锈钢材质，表面镀铬，不仅能够增加展开棒的光滑度还能够减少碳纤维经过展开棒时对展开棒造成的磨损。

在本发明中，所述丝束展开装置展开过程中的展开模型如图4所示，碳纤维在经过展开棒时，在展开棒的旋转作用下沿着展开棒的轴向向展开棒两端进行展开，其中，d为碳纤维在展开棒上的展开宽度，H为两根展开棒之间的高度差，L为碳纤维在展开棒之间的长度，α为碳纤维与竖直方向之间的角度。在本发明中，所述展开棒之间的位置可以改变，能够保证碳纤维按照设定的角度牵引即可，展开棒排列位置的改变可以改变碳纤维的展宽。

在本发明中，所述毛丝吸附装置与丝束展开装置离体设置，所述毛丝吸附装置包含海绵和置于海绵上表面的施压砝码，用于收集碳纤维上的毛丝。图5为本发明一个实施例中海绵的结构示意图，如图5所示，所述海绵为上下两层，分别为上层海绵和下层海绵，所述上层海绵和下层海绵之间留有一条刚好使得碳纤维穿过的缝隙，所述碳纤维从所述上层海绵和下层海绵之间的缝隙穿过。作为一种优选的实施方式，所述海绵为聚氨酯海绵，所述海绵的尺寸为64mm×64mm×10mm。在本发明中，所述施压砝码可以为若干个砝码的组合，所述施压砝码的总重量优选为100～400g，更优选为150～350g，最优选为200～300g。

在本发明中，所述收卷装置与所述毛丝吸附装置离体设置，所述收卷装置对碳纤维进行牵伸。

本发明还提供了一种使用所述碳纤维起毛收集装置收集碳纤维毛丝的方法，包括以下步骤：

将碳纤维卷筒固定在所述丝束放卷装置上；

将碳纤维的始端依次绕过所述展开棒、穿过所述海绵，将碳纤维的始端固定在收卷装置上，通过收卷装置的缠绕力进行牵伸和收卷。

在本发明中，所述牵伸的速度优选为10～50m/min，更优选为20～40m/min，最优选为25～35m/min。在一个实施例中，本发明用镊子对海绵上吸附的碳纤维毛丝进行收集。

本发明还提供了一种碳纤维起毛量测试装置，包括上述技术方案所述的碳纤维起毛收集装置，以及称量装置。在本发明中，所述碳纤维起毛收集装置与称量装置离体设置；所述称量装置可以为任意的称量装置，例如天平或电子秤。

本发明还提供了一种使用所述碳纤维起毛量测试装置测量碳纤维起毛量的方法，包括以下步骤：

用称量装置对所述碳纤维起毛收集装置收集的碳纤维毛丝进行称量；

碳纤维毛丝的重量与碳纤维长度的比值即为碳纤维起毛量。

作为一种优选的实施方式，在收卷装置上设置一个自动控制系统，设置每次收卷长度达到某一固定长度后停止收集，进行起毛量的测量。在本发明一个实施例中，所述固定长度具体为50m。

本发明提供了一种碳纤维起毛收集装置：一种碳纤维起毛收集装置，其特征在于：包括按照碳纤维的行进方向顺次连接的丝束放卷装置、丝束展开装置、毛丝吸附装置和收卷装置；所述丝束放卷装置上设有下坠砝码；所述丝束展开装置包含若干根展开棒；所述毛丝吸附装置包含海绵和置于海绵上表面的施压砝码。本发明由于展开棒的特殊设置，使得碳纤维能够按照固定的角度进行展开，使其内部毛丝充分暴露，并使其吸附下来，从而提高测试值的准确性。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种碳纤维起毛收集装置，其特征在于：包括按照碳纤维的行进方向顺次连接的丝束放卷装置、丝束展开装置、毛丝吸附装置和收卷装置；

所述丝束放卷装置上设有下坠砝码；

所述丝束展开装置包含若干根展开棒；所述若干根展开棒的设置位置使碳纤维折线前进，所述折线弯折的角度为110～130°；

所述毛丝吸附装置包含海绵和置于海绵上表面的施压砝码。

2.根据权利要求1所述的碳纤维起毛收集装置，其特征在于，所述若干根展开棒为4～6根展开棒；

所述折线弯折的角度为120°。

3.根据权利要求1或2所述的碳纤维起毛收集装置，其特征在于，所述海绵为上下两层，分别为上层海绵和下层海绵；

所述施压砝码置于上层海绵的上表面。

4.根据权利要求1或2所述的碳纤维起毛收集装置，其特征在于，

所述下坠砝码的总重量为50～200g；

所述施压砝码的总重量为100～400g。

5.一种使用权利要求1～4任意一项所述碳纤维起毛收集装置收集碳纤维毛丝的方法，包括以下步骤：

将碳纤维卷筒固定在所述丝束放卷装置上；

将碳纤维的始端依次绕过所述展开棒、穿过所述海绵，将碳纤维的始端固定在收卷装置上，通过收卷装置的缠绕力进行牵伸和收卷。

6.根据权利要求5所述的收集碳纤维毛丝的方法，其特征在于，所述牵伸的速度为10～50m/min。

7.一种碳纤维起毛量测试装置，包括权利要求1～4任意一项所述的碳纤维起毛收集装置，以及称量装置。

8.一种使用权利要求7所述碳纤维起毛量测试装置测量碳纤维起毛量的方法，包括以下步骤：

用称量装置对所述碳纤维起毛收集装置收集的碳纤维毛丝进行称量；

碳纤维毛丝的重量与碳纤维长度的比值即为碳纤维起毛量。