CN106435909B - 一种纤维展纤装置及其展纤方法 - Google Patents

Abstract

一种纤维展纤装置及其展纤方法，包括机架，机架一端设置有分丝导纱机构，所述分丝导纱机构后的机架上设置有绷紧传动轮，绷紧传动轮后的机架上顺序设置有两组张力辊组，张力辊组之间设置有振动辊组，所述振动辊组包括振动辊及设置在振动辊上的控制振动辊振动的振动装置，所述振动辊包括芯部的可相对机架转动的主转动辊，沿主转动辊的外表面呈环形矩阵排列连接有多根展纤辊，所述张力辊组包括固定安装的定辊和可相对机架转动的动辊，定辊上连接有检测张力的张力检测装置，所述展纤辊、定辊及动辊上分别连接有加热装置，所述展纤辊、定辊及动辊的表面粗糙。该纤维展纤装置不仅可将纤维展宽、展薄及展平，且结构简单、维护便利且节省空间。

Description

一种纤维展纤装置及其展纤方法

技术领域

本发明涉及纤维预浸生产中的展纤领域，特别涉及纤维展纤装置及其展纤方法。

背景技术

目前，纤维预浸制品在生活中应用越来越广泛，对纤维预浸制品的测试表明，纤维预浸制品越薄，单位面积质量越小，其物理性能偏差越小，铺覆的操作性也越好，因此，制作纤维预浸制品的展纤工艺对纤维制品的物理性能起着至关重要的作用。

如专利2012102817766中公开的碳纤维纱线展纤机构，如图1所示，其通过导线装置20将纱线输送至加热展纤装置30，经加热展纤装置30对纱线进行首次展纤后，同步驱动装置40驱动罗拉展纤装置50运行，使纱线从加热展纤装置30传送至罗拉展纤装置50，经罗拉展纤装置50对纱线进行二次展纤，随后罗拉展纤装置50将二次展纤完毕的纱线输送至张力平衡展纤装置60，通过张力平衡展纤装置60对纱线进行最后一次展丝，从而将展纤完成的纱线输送至下一工艺，通过上述碳纤维纱线展纤机构，可使纤维被展宽、展薄及展平，然而，该种展纤机构的结构非常复杂，占据空间较大，其内部装置非常多，操作繁杂。

发明内容

本发明旨在提供一种可将纤维展宽、展薄及展平的同时，结构简单、维护便利且节省空间的纤维展纤装置及其展纤方法。

本发明所述的一种纤维展纤装置，包括机架，机架一端设置有分丝导纱机构，所述分丝导纱机构后的机架上设置有绷紧传动轮，绷紧传动轮后的机架上顺序设置有两组张力辊组，张力辊组之间设置有振动辊组，所述振动辊组包括振动辊及设置在振动辊上的控制振动辊振动的振动装置，所述振动辊包括芯部的可相对机架转动的主转动辊，沿主转动辊的外表面呈环形矩阵排列连接有多根展纤辊，所述张力辊组包括固定安装的定辊和可相对机架转动的动辊，定辊上连接有检测张力的张力检测装置，所述展纤辊、定辊及动辊上分别连接有加热装置，所述展纤辊、定辊及动辊的表面粗糙。

本发明所述的一种展纤方法，由分丝导纱机构将纤维束导入，导入的纤维束经传送依次以S型缠绕在绷紧传动轮、第一组张力辊组、振动辊组、最后一组张力辊组上，以完成展纤，第一组张力辊组中的加热装置、振动辊组中的加热装置及最后一组张力辊组中的加热装置分别对其内部的动辊、定辊、展纤辊加热，第一组张力辊组中动辊与定辊的温度范围分别为80℃~140℃，振动辊组中的展纤辊的温度范围为140℃~200℃，最后一组张力辊组中动辊与定辊的温度范围分别为200℃~260℃；展纤过程中，振动辊组中的振动装置对纤维束进行振动，将纤维束振散，振动频率范围为5KHz~20KHz。

本发明所述的一种纤维展纤装置及其展纤方法，在要对纤维（如玻璃纤维或碳纤维等）进行展纤时，纤维束由分丝导纱机构导入绷紧传动轮，经绷紧传动轮将纤维束传递至第一组张力辊组处，依次沿着首端的张力辊组、振动辊组及尾端的张力辊组按S型以绷紧的状态前移，直至离开纤维展纤装置，由于张力辊组的定辊上连接有张力检测装置，在纤维束绷紧在定辊上传送时，其对定辊会产生压力，从而定辊上连接的张力检测装置可以实时检测到压力值大小，从而将检测到的压力值传送至控制系统，控制系统根据接收到的压力值判断张力是否合适，以调整动辊，使动辊与定辊之间的包角适合正在展纤的纤维束，以将纤维束展平、展宽、展薄；而通过设置振动辊组，通过振动辊组的振动，频率保持在5KHz~20KHz范围，使覆在振动辊上的纤维束被振散，从而进一步保证纤维束被展平、展宽、展薄，同时，振动辊组中的振动辊上设置多根展纤辊，通过展纤辊与相邻定辊、展纤辊与展纤辊、展纤辊与相邻定辊之间形成的不同包角，可将纤维束展宽、展平、展薄；经过振动辊组的纤维束再经过尾端的张力辊组，进行最后一次展纤后，输送而出进行预浸，由于定辊、动辊以及展纤辊表面粗糙，因此，可使纤维束展纤质量更高，而由于定辊、动辊以及展纤辊上分别设置有加热装置，且按第一组张力辊组、振动辊组及最后一组张力辊组的顺序，加热温度呈递增趋势，使纤维束受热逐渐升高，使其适应温度变化，因此，可以使纤维束在整个展纤过程中更容易被展宽、展平、展薄。该种纤维展纤装置，不仅可将纤维展的更平、更宽、更薄，同时，其结构非常简单，维护便利，节省空间，成本低。

附图说明

图1为现有技术结构示意图。

图2为本发明结构示意图。

图3为本发明中振动辊的结构示意图。

图4至图6为图3A-A方向截面图。

图7为本发明中分丝导纱机构。

图8为本发明中气穴展丝模块。

图9为气穴展丝模块的截面图。

具体实施方式

一种纤维展纤装置，如图2至图7所示，包括机架1，机架1一端设置有分丝导纱机构2，所述分丝导纱机构2后的机架1上设置有绷紧传动轮3，绷紧传动轮3后的机架1上顺序设置有两组张力辊组，张力辊组之间设置有振动辊组，所述振动辊组包括振动辊4及设置在振动辊4上的控制振动辊4振动的振动装置，所述振动辊4包括芯部的可相对机架1转动的主转动辊5，沿主转动辊5的外表面呈环形矩阵排列连接有多根展纤辊6，所述张力辊组包括固定安装的定辊7和可相对机架1转动的动辊8，定辊7上连接有检测张力的张力检测装置，所述展纤辊6、定辊7及动辊8上分别连接有加热装置，所述展纤辊6、定辊7及动辊8的表面粗糙。

如图7所示，所述分丝导纱机构2包括安装于机架1上的安装座11，安装座11上设置有凹槽12，多段分丝梳插入凹槽12内，所述分丝梳包括插座13，插座13上间隔设置有多个插孔，多根梳齿14以可插拔结构插入对应插孔内，相邻分丝梳的插座13相接触，由于梳齿14可以插拔，因此，可以根据实际需要调节梳齿14之间的距离，而由于采用多段分丝梳的拼接结构，因此，可根据实际需要调节分丝梳拼接后的总长度，以将纤维束均匀分成多束，为后续展纤提供良好的基础。

在振动辊组与尾端的张力辊组之间还设置有一组张力辊组，其包括可相对机架1转动的动辊8及固定于机架1上的定辊7，所述动辊8与定辊7表面粗糙，动辊8与定辊7上分别连接有加热装置。通过设置三组张力辊组，从而可进一步确保纤维束展纤符合要求。

所述定辊7表面的粗糙度范围为0.05~0.4，如0.05、0.1、0.2、0.3或0.4等，所述动辊8表面的粗糙度范围为0.1~0.6，如0.1、0.3、0.4、0.5或0.6等，所述展纤辊6表面的粗糙度范围为0.05~0.4，如0.05、0.08、0.1、0.2、0.3或0.4等，且前一组张力辊组中定辊7及动辊8表面的粗糙度高于后一组张力辊组中定辊7及动辊8表面的粗糙度，振动辊组中前一根振动辊4上的展纤辊6表面的粗糙度高于后一根振动辊4上的展纤辊6表面的粗糙度，以使纤维束被展的更平、更宽且更薄，而通过粗糙度要求的梯度递减，避免纤维束被展的过薄，严格保证其厚度在实际需求范围内。

所述振动辊组包括两根振动辊4，通过两根振动辊4同时作用，从而可更进一步确保纤维束被展的更宽、更平更薄。

所述多根展纤辊6半径相同，按环形矩阵排列与芯部主转动辊5连接，形成等径多辊振动辊或者等径花边振动辊，如图4和图6所示；或者所述多根展纤辊6半径不同，按环形矩阵排列与芯部主转动辊5连接，形成渐变式花边振动辊，如图5所示。

所述振动装置为超声波振动器，通过超声波振动，以使振动辊4振动，从而将纤维束振散，便于展薄、展平、展宽。

所述张力检测装置为安装在对应定辊7的安装座15底面的压力传感器16，通过压力传感器16感应定辊受压情况，从而给出张力值，便于工作人员根据张力值调节定辊7与动辊8之间的包角。

所述加热装置加热棒、电子加热器或者红外加热器等。通过在定辊7、动辊8及每根展纤辊6上设置加热装置，从而可根据实际需要，调节每根辊的温度，对正在展纤的纤维进行不同程度的加热，便于纤维束展纤。

如图8和图9所示，处于中间的张力辊组与尾端的张力辊组之间设置有风刀开纤装置，所述风刀开纤装置包括风刀9及与风刀9相对设置的气穴展丝模块10，所述气穴展丝模块10包括安装在机架1上的模块本体17, 与风刀9相对的模块本体17端面上设置有三条内陷槽18，三条内陷槽18底部相通，形成山字形空腔19，处于中间的内陷槽宽度大于两侧的内陷槽宽度，风刀9的风口与气穴展丝模块10的中间内陷槽18相对，通过风刀9吹出热风，风由气穴展丝模块10的中间内陷槽18的槽口进入，随后由中间内陷槽18两侧的内陷槽18的槽口吹出，从而可将经过此位置的纤维束吹散、铺平、定位，为进入后续的浸渍工艺做准备。

一种展纤方法，由分丝导纱机构2将纤维束导入，导入的纤维束经传送依次以S型缠绕在绷紧传动轮3、第一组张力辊组、振动辊组、最后一组张力辊组上，以完成展纤，第一组张力辊组中的加热装置、振动辊组中的加热装置及最后一组张力辊组中的加热装置分别对其内部的动辊8、定辊7、展纤辊6加热，第一组张力辊组中动辊8与定辊7的温度范围分别为80℃~140℃，振动辊组中的展纤辊6的温度范围为140℃~200℃，最后一组张力辊组中动辊8与定辊7的温度范围分别为200℃~260℃，通过加热温度的递增，配合定辊、动辊及展纤辊的粗糙度变化，使纤维展纤质量更高；展纤过程中，振动辊组中的振动装置对纤维束进行振动，将纤维束振散，振动频率范围为5KHz~20KHz。

在振动辊组与最后一组张力辊组之间还设置有一组张力辊组，经过振动辊组的纤维束以S型缠绕在振动辊组后的两组张力辊组上，振动辊组后的两组张力辊组的加热温度一样。

在中间的张力辊组与尾端的张力辊组之间设置有风刀开纤装置，纤维束由风刀9与气穴展丝模块10之间的间隙穿过，风刀9吹出热风，热风温度为150℃~200℃。

下面通过具体实施方式来进一步说明本发明，以下实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受下述实施例的限制。

实施例1

由分丝导纱机构2将纤维束导入，导入的纤维束经传送依次以S型缠绕在绷紧传动轮3、第一组张力辊组、振动辊组、最后一组张力辊组上，以完成展纤，第一组张力辊组中的加热棒、振动辊组中的加热棒及最后一组张力辊组中的加热棒分别对其内部的动辊8、定辊7、展纤辊6加热，第一组张力辊组中动辊8与定辊7的温度范围分别为80℃~140℃，振动辊组中的展纤辊6的温度范围为140℃~200℃，最后一组张力辊组中动辊8与定辊7的温度范围分别为200℃~260℃，通过加热温度的递增，配合定辊、动辊及展纤辊的粗糙度变化，使纤维展纤质量更高；展纤过程中，振动辊组中的超声波振动器对纤维束进行振动，将纤维束振散，振动频率范围为15KHz，第一组张力辊组中动辊表面粗糙度为0.5，定辊表面粗糙度为0.4，振动辊组中前一根振动辊4上的展纤辊6表面的粗糙度为0.3，后一根振动辊4上的展纤辊6表面粗糙度为0.2，最后一组张力辊组中动辊表面粗糙度为0.1，定辊7表面粗糙度为0.09。

实施例2

在实施例1基础上，在振动辊组与最后一组张力辊组之间还设置有一组张力辊组，增加的该组张力辊组中，动辊的表面粗糙度为0.25，定辊表面粗糙度为0.15，由加热棒分别为增加的张力辊组中的定辊及动辊加热，加热的温度与实施例1中最后一组张力辊组中定辊与动辊的加热温度相同，其余内容均与实施例1相同。

实施例3

在实施例1基础上，在振动辊组与最后一组张力辊组之间增加一组张力辊组，在增加的张力辊组与最后一组张力辊组之间还设置有风刀开纤装置，增加的该组张力辊组中，动辊的表面粗糙度为0.25，定辊表面粗糙度为0.15，由加热棒分别为增加的张力辊组中的定辊及动辊加热，加热的温度与实施例1中最后一组张力辊组中定辊与动辊的加热温度相同，风刀开纤装置中风刀9吹出的热风温度在150℃~200℃之间，其余内容均与实施例1相同。

对上述三个实施例中展纤完成的纤维进行灰分测试（沿展纤完成的纤维宽度方向取五份样品，每份样品尺寸50mmx50mm，将每份样品放入550℃的马弗炉中高温烧20min，根据烧完后剩下的物质计算平均灰分含量，）及厚度检测（采用自动送料的接触式测量仪器测量），结果如下表所示：

	平均灰分含量	平均厚度（mm）
			实施例1	52.53%	0.33
实施例2	51.69%	0.32
			实施例3	50.75%	0.29

从实施例1至实施例3中的测试结果可见，本发明中的装置展出的纤维产品灰分含量均匀，厚度均匀。

Claims (12)

1.一种纤维展纤装置，包括机架（1），机架（1）一端设置有分丝导纱机构（2），所述分丝导纱机构（2）后的机架（1）上设置有绷紧传动轮（3），其特征在于：绷紧传动轮（3）后的机架（1）上顺序设置有两组张力辊组，张力辊组之间设置有振动辊组，所述振动辊组包括振动辊（4）及设置在振动辊（4）上的控制振动辊（4）振动的振动装置，所述振动辊（4）包括芯部的可相对机架（1）转动的主转动辊（5），沿主转动辊（5）的外表面呈环形矩阵排列连接有多根展纤辊（6），所述张力辊组包括固定安装的定辊（7）和可相对机架（1）转动的动辊（8），定辊（7）上连接有检测张力的张力检测装置，所述展纤辊（6）、定辊（7）及动辊（8）上分别连接有加热装置，所述展纤辊（6）、定辊（7）及动辊（8）的表面粗糙。

2.根据权利要求1所述的一种纤维展纤装置，其特征在于：所述分丝导纱机构（2）包括安装于机架（1）上的安装座（11），安装座（11）上设置有凹槽（12），多段分丝梳插入凹槽（12）内，所述分丝梳包括插座（13），插座（13）上间隔设置有多个插孔，多根梳齿（14）以可插拔结构插入对应插孔内，相邻分丝梳的插座（13）相接触。

3.根据权利要求1或2所述的一种纤维展纤装置，其特征在于：在振动辊组与尾端的张力辊组之间还设置有一组张力辊组。

4.根据权利要求3所述的一种纤维展纤装置，其特征在于：所述定辊（7）表面的粗糙度范围为0.05~0.4，所述动辊（8）表面的粗糙度范围为0.1~0.6，所述展纤辊（6）表面的粗糙度范围为0.05~0.4，且前一组张力辊组中定辊（7）及动辊（8）表面的粗糙度高于后一组张力辊组中定辊（7）及动辊（8）表面的粗糙度，振动辊组中前一根振动辊（4）上的展纤辊（6）表面的粗糙度高于后一根振动辊（4）上的展纤辊（6）表面的粗糙度。

5.根据权利要求1或2所述的一种纤维展纤装置，其特征在于：所述多根展纤辊（6）半径相同，按环形矩阵排列与芯部主转动辊（5）连接，形成等径多辊振动辊或者等径花边振动辊；或者所述多根展纤辊（6）半径不同，按环形矩阵排列与芯部主转动辊（5）连接，形成渐变式花边振动辊。

6.根据权利要求1或2所述的一种纤维展纤装置，其特征在于：所述振动装置为超声波振动器。

7.根据权利要求1或2所述的一种纤维展纤装置，其特征在于：所述张力检测装置为安装在对应定辊（7）的安装座（15）底面的压力传感器（16）。

8.根据权利要求1或2所述的一种纤维展纤装置，其特征在于：所述加热装置为加热棒、电子加热器或者红外加热器。

9.根据权利要求3所述的一种纤维展纤装置，其特征在于：处于中间的张力辊组与尾端的张力辊组之间设置有风刀开纤装置，所述风刀开纤装置包括风刀（9）及与风刀（9）相对设置的气穴展丝模块（10），所述气穴展丝模块（10）包括安装在机架（1）上的模块本体（17）,与风刀（9）相对的模块本体（17）端面上设置有三条内陷槽（18），三条内陷槽（18）底部相通，形成山字形空腔（19），处于中间的内陷槽（18）宽度大于两侧的内陷槽（18）宽度，风刀（9）的风口与气穴展丝模块（10）的中间内陷槽（18）的槽口相对。

10.一种展纤方法，其特征在于：由分丝导纱机构（2）将纤维束导入，导入的纤维束经传送依次以S型缠绕在绷紧传动轮（3）、第一组张力辊组、振动辊组、最后一组张力辊组上，以完成展纤，第一组张力辊组中的加热装置、振动辊组中的加热装置及最后一组张力辊组中的加热装置分别对其内部的动辊（8）、定辊（7）、展纤辊（6）加热，第一组张力辊组中动辊（8）与定辊（7）的温度范围分别为80℃~140℃，振动辊组中的展纤辊（6）的温度范围为140℃~200℃，最后一组张力辊组中动辊（8）与定辊（7）的温度范围分别为200℃~260℃；展纤过程中，振动辊组中的振动装置对纤维束进行振动，将纤维束振散，振动频率范围为5KHz~20KHz。

11.根据权利要求10所述的一种展纤方法，其特征在于：在振动辊组与最后一组张力辊组之间还设置有一组张力辊组，经过振动辊组的纤维束以S型缠绕在振动辊组后的两组张力辊组上，振动辊组后的两组张力辊组的加热温度一样。

12.根据权利要求11所述的一种展纤方法，其特征在于：在中间的张力辊组与尾端的张力辊组之间设置有风刀开纤装置，纤维束由风刀（9）与气穴展丝模块（10）之间的间隙穿过，风刀（9）吹出热风，热风温度为150℃~200℃。