CN106835550B - 连续纤维束脱浆上浆一体机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种连续纤维束脱浆上浆一体机，包括上浆机和超声清洗机，该超声清洗机可滑动地安装入该上浆机内，该上浆机包括预烘干机构、第一烘干机构、第二烘干机构、上浆机构以及收卷机构，该超声清洗机包括清洗槽和受丝偏心滚轮组，工作时，碳纤维丝在该清洗槽清洗后，经过该受丝偏心滚轮组作用，从而充分清洗去原来的浆液，清洗后的原丝经过该第一烘干机构蒸发除去清洗液、经过该上浆机构浸润新的浆液、经过该预烘干机构初步定型、再经过该第二烘干机构定型，最后由该收卷机构回收。本发明的连续纤维束自动脱奖上浆一体机使用方便，具有小巧、灵活、节能，清洗、上浆效果好的有益效果。
Description
技术领域
本发明涉及新型材料研究领域，具体涉及一种连续纤维束脱浆上浆一体机。
背景技术
目前，连续碳纤维束自动上浆装置工业化大批量碳纤维生产线有应用，工业化生产碳纤维需要耗费大量的能源及大量的浆液，以及需要大量的场地，小批量研究性生产及不方便，目前市场上买的碳纤维棍表面基本上是上完浆液的产品。基于碳纤维生产线能耗极大，功能单一，传统碳纤维束生产线不适用小量应用于碳纤维束上浆剂改性研究实验应用，已具有代表性的单一上浆功能文献有；文献1专利授权号为CN 102031654 B(A)的生产连续纤维上浆机，文献2专利授权号为CN 203546417 U的上浆烘干机，文献3专利授权号为CN 103334246 B的聚丙烯睛碳纤维上浆、干燥和定型装置，文献4专利授权号为CN104593965 A的一种碳纤维和石墨纤维的上浆方法，功能单一，不适合小批量试制。为此，本发明碳纤维束改性实验应用碳纤维束自动脱奖上浆装置，具有清洗机、上浆机合二为一，体积小，去除原浆液充分，最大限度保证原丝的性能，浸润新.浆液充分均匀，保障新上浆剂的性能测试。
发明内容
本发明的目的是提供一种连续纤维束自动脱奖上浆一体机，以解决上述现有技术中存在的问题。
为了解决上述问题，根据本发明的一个方面，提供了一种连续纤维束脱浆上浆一体机，包括上浆机和超声清洗机，所述超声清洗机可滑动地安装入所述上浆机内，所述上浆机包括预烘干机构、第一烘干机构、第二烘干机构、上浆机构以及收卷机构，所述超声清洗机包括清洗槽和受丝偏心滚轮组，工作时，碳纤维丝在所述清洗槽清洗后，经过所述受丝偏心滚轮组作用，从而充分清洗去原来的浆液，清洗后的原丝经过所述第一烘干机构蒸发除去清洗液、经过所述上浆机构浸润新的浆液、经过所述预烘干机构初步定型、再经过所述第二烘干机构定型，最后由所述收卷机构回收。
较佳地，所述受丝偏心滚轮组的偏心为1～2mm。
较佳地，所述上浆机包括箱体，所述超声清洗机的底部安装有活动脚轮组，工作开始时将所述超声清洗机从所述上浆机的箱体内拉出，工作结束时将所述超声清洗机推入所述上浆机的箱体内。
较佳地，所述活动脚轮组具有锁紧功能。
较佳地，所述活动脚轮组可拆卸地安装于所述超声清洗机的底部。
较佳地，所述上浆机还包括第一展纱机构和第二展纱机构，所述第一展纱机构和所述第二展纱机构分别包括两个相互独立的设置在所述箱体的上表面的展纱桩和设置在该展纱桩上展纱轮，其中，在所述第一展纱机构的两个相互独立的展纱桩之间设置所述第一烘干机构，以及在所述第二展纱机构的两个相互独立的展纱桩之间设置所述预烘干机构。
较佳地，所述上浆机构包括上浆槽、上浆滚轮和第三过渡轮，所述上浆槽设置于所述第一展纱机构和所述第二展纱机构之间，所述上浆滚轮设置于所述上浆槽内，清洗后的原丝经过所述第三过渡轮和所述第一展纱机构到达所述上浆滚轮，在所述上浆槽中进行上浆后再进入所述第二展纱机构。
较佳地，所述上将滚轮为一对设置在所述上浆槽中的偏心滚轮。
较佳地，所述偏心滚轮的偏心为2-4毫米。
较佳地，所述偏心滚轮的偏心为3毫米。
较佳地，所述超声清洗机还包括清洗架，所述清洗架包括上横梁、下横梁、左竖梁和右竖梁，所述上横梁设置有滑槽，所述左竖梁和右竖梁的上端可滑动地安装于所述滑槽内，所述受丝偏心滚轮组安装于所述左竖梁和右竖梁上。
较佳地，所述清洗架可以从所述超声清洗机移出。
较佳地，所述清洗架还包括中间竖梁，纤维丝通过所述受丝偏心滚轮组一张一弛提高清洗效果，以及所述中间竖梁设置有与所述受丝偏心滚轮组配合的托辊以防上下纤维丝摩擦。
较佳地，所述超声清洗机还包括冷凝排气机构，清洗液的蒸发气体的一部分通过所述冷凝排气机构回流至所述清洗槽，清洗液的蒸发气体的另一部分通过所述冷凝排气机构排出所述超声清洗机外。
较佳地，所述冷凝排气机构包括进丝冷凝管和出丝冷凝管，通过调节所述右竖梁的上端在所述滑槽内的滑动距离，从而使得所述受丝偏心滚轮组的切点对准所述进丝冷凝管的进丝口或所述出丝冷凝管的出丝口。
较佳地，所述进丝冷凝管和出丝冷凝管的端口设置有抽风系统，从而促进废气排出室外。
较佳地，所述清洗槽设置有活动盖，所述活动盖设置有第一过渡轮和第二过渡轮，所述第一过渡轮与所述进丝冷凝管配合，以及所述第二过渡轮与所述出丝冷凝管配合，从而滚动传导纤维束。
较佳地，所述上浆机设置有过渡纱棍，所述过渡纱棍的纤维丝通过所述第一过渡轮进入所述进丝冷凝管的进丝口，从而滚动传导纤维束并预防纤维束摩擦起毛。
本发明的连续纤维束自动脱奖上浆一体机使用方便，具有小巧、灵活、节能，清洗、上浆效果好的优点，在整个工作过程全程实现滚轮过渡，避免了由于摩擦对纤维束的性能影响。
附图说明
图1为本发明连续纤维束脱浆上浆一体机的另一立体结构示意图，其示出超声清洗机的内部结构；
图2为本发明连续纤维束脱浆上浆一体机的立体结构示意图；以及
图3为本发明连续纤维束脱浆上浆一体机的再一立体结构示意图，其示出超声清洗机安装入上浆机内的状态。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明的较佳实施例进行详细说明，以便更清楚理解本发明的目的、特点和优点。应理解的是，附图所示的实施例并不是对本发明范围的限制，而只是为了说明本发明技术方案的实质精神。
术语说明
偏心滚轮组：由两个滚轮组成，该两个滚轮的轴线不在同一水平线上。
本发明的连续纤维束脱浆上浆一体机通常包括上浆机和超声清洗机，超声清洗机可滑动地安装入上浆机内，其中，上浆机包括预烘干机构、第一烘干机构、第二烘干机构、上浆机构以及收卷机构，超声清洗机包括清洗槽和受丝偏心滚轮组，工作时，碳纤维丝在清洗槽清洗后，经过受丝偏心滚轮组作用，从而充分清洗去原来的浆液，清洗后的原丝经过第一烘干机构蒸发除去清洗液、经过上浆机构浸润新的浆液、经过预烘干机构初步定型、再经过第二烘干机构定型，最后由收卷机构回收。
下面结合图1-3具体描述本发明的连续纤维束脱浆上浆一体机的较佳实施例。
图1是本发明连续纤维束脱浆上浆一体机的立体结构示意图；图1为本发明连续纤维束脱浆上浆一体机的另一立体结构示意图，其示出超声清洗机的内部结构；以及图3为本发明连续纤维束脱浆上浆一体机的再一立体结构示意图，其示出超声清洗机安装入上浆机内的状态。
如图1-3所示，连续纤维束脱浆上浆一体机包括上浆机2和超声清洗机1，超声清洗机1可滑动地安装入上浆机2内，具体地，上浆机2包括箱体20，以及设置于箱体20的上表面上的预烘干机构26、第一烘干机构25、第二烘干机构27、上浆机构23和收卷机构29。
超声清洗机1包括清洗槽12和受丝偏心滚轮组116，工作时，碳纤维丝3在清洗槽12中清洗后，经过受丝偏心滚轮组116作用(具体为通过受丝偏心滚轮组的一张一弛作用)，从而充分清洗去原来的浆液。清洗后的原丝经过第一烘干机构25蒸发除去清洗液、经过上浆机构23浸润新的浆液、经过预烘干机构26初步定型、再经过第二烘干机构27定型，最后由收卷机构29回收。
超声清洗机1的底部安装有活动脚轮组17，工作开始时将超声清洗机1从上浆机2的箱体20内拉出，工作结束时将超声清洗机1推入上浆机2的箱体20内。
在本实施例中，超声清洗机1的底部一共安装4组活动脚轮组17，且活动脚轮组17具有锁紧功能。较佳地，活动脚轮组17可拆卸地安装于超声清洗机1的底部，从而超声清洗机1与上浆机2可以根据需要自由分合并锁紧，节省空间，使用方便。
如图1-2所示，上浆机2还包括第三过渡轮21、第一展纱机构22和第二展纱机构24，上浆机构23包括上浆槽231和上浆滚轮232(以及优选地还包括压紧轮233)，上浆滚轮232设置于上浆槽231内，清洗后的原丝经过第三过渡轮21和第一展纱机构22到达上浆滚轮232，在上浆槽231中进行上浆后再进入第二展纱机构24。第一展纱机构22包括两个相互独立的设置在箱体20的上表面的展纱桩221和设置在展纱桩221上的展纱轮222，在本实施例中，展纱桩221上设置有三个展纱轮222，其中位于最左侧的展纱轮222的表面是向内凹陷的，中间的展纱轮222的表面上外凸的，以及最右侧的展纱轮222的表面是平的，从而纤维丝3先经过左侧的表面凹陷的展纱轮222，在经过中间的表面外凸的展纱轮222，最后再到达右侧的表面是平的展纱轮222。第二展纱机构24两个相互独立的设置在箱体20的上表面的展纱桩241和设置在展纱桩241上的展纱轮242，展纱轮242与展纱轮222类似，在此不再详细描述。在第一展纱机构22的两个相互独立的展纱桩221之间设置第一烘干机构25，以及在第二展纱机构24的两个相互独立的展纱桩241之间设置预烘干机构26。
较佳地，上将滚轮232为一对分别设置在上浆槽231两端的偏心滚轮。较佳地，第一烘干机构25设置在第一展纱机构22的中间，预烘干机构26设置在第二展纱机构24的中间，和/或第二烘干机构27设置在第二展纱机构24之后。
发明人经过深入研究发现，将上浆滚轮232的偏心设置成等于3mm，在滚动过程中纤维束产生一张一弛效果，可以最大程度地浸润新的浆液。
超声清洗机1还包括清洗架11，清洗架11包括上横梁111、下横梁112、左竖梁113和右竖梁114，上横梁111设置有滑槽1111，左竖梁113和右竖梁114的上端可滑动地安装于滑槽1111内，受丝偏心滚轮组116安装于左竖梁113和右竖梁114上，较佳地，清洗架11可以从超声清洗机1中移出。
超声清洗机1还包括冷凝排气机构13，清洗液的蒸发气体的一部分通过冷凝排气机构13回流至清洗槽12，清洗液的蒸发气体的另一部分通过冷凝排气机构13排出超声清洗机1外。具体地，冷凝排气机构13包括进丝冷凝管131和出丝冷凝管132，通过调节右竖梁114的上端在滑槽1111内的滑动距离，使得最下方的受丝偏心滚轮组116的切点对准进丝冷凝管131的进丝口，以及最下方的受丝偏心滚轮组116的切点对准出丝冷凝管132的出丝口。
如图2所示，进丝冷凝管131和出丝冷凝管132的上端口设置有抽风系统16，通过抽风系统16的运行帮助将废气排出室外。
如图1所示,清洗架11还包括中间竖梁115，纤维丝通过受丝偏心滚轮组116一张一弛的作用提高清洗效果，同时中间竖梁设置有与受丝偏心滚轮组116配合的托辊以防上下纤维丝摩擦。
如图1-3所示，清洗槽11上设置有活动盖18，活动盖18上设置有第一过渡轮14和第二过渡轮15，第一过渡轮14与进丝冷凝管131配合，第二过渡轮15与出丝冷凝管132配合，从而滚动传导纤维束。
在本实施例中，上浆机2的箱体20的上表面上还设置有原丝纱棍31，原丝纱棍31的纤维丝3通过第一过渡轮14进入进丝冷凝管131的进丝口，从而滚动传导纤维束并预防摩擦起毛。
箱体20设置有门201，通过打开门201可以清楚地观察到推入箱体20内的超声清洗机1。
在本实施例中，左竖梁113和右竖梁114上设置多组受丝偏心滚轮组116，较佳地，左竖梁113和右竖梁114上设置4-10组受丝偏心滚轮组116，更佳地，设置5-8组受丝偏心滚轮组，最佳地，设置6组受丝偏心滚轮组。
发明人经过大量实验发现，将受丝偏心滚轮组116的偏心量设置成等于1～2mm，纤维丝通过受丝偏心滚轮组116进行一张一弛作用时具有较好的清洗效果。
在本发明中，由于中间竖梁115设置有与各受丝偏心滚轮组116配合的托辊117，从而可以防上下丝束摩擦，其中，右竖梁114上的最下端的受丝偏心滚轮组116的切点对应于进丝冷凝管131的进丝口，右竖梁114上的最上端的受丝偏心滚轮组116的切点对应出丝冷凝管的进丝口。
在一优选实施例中，清洗槽11的右端壁上设置有进液口191和出液口192，清洗液从进液口191流入，从出液口192流出。
在本发明中，由于各组受丝偏心滚轮组116在左竖梁113和右竖梁114上竖式布局，原丝走向为从底向高，而清洗液从清洗槽11上端的进液口191进入，出液口192流出，从而超声槽11内的清洗液始终从上到下流动，使上部的清洗液纯度始终大于下部，避免了清洗后的原丝由于原浆污染清洗液造成二次污染。
在另一实施例中，清洗槽11的顶部设置有密封槽181，活动盖182安装于密封槽181中。在本发明的连续纤维束脱浆上浆一体机中，由于活动盖182设置有第一过渡轮14和第二过渡轮15，分别对应于进丝冷凝管131和出丝冷凝管132，过渡纱棍31的纤维丝3通过第一过渡轮14的切点对应于进丝冷凝管131的进丝口，进丝冷凝管131的出丝口(即进丝冷凝管131的下端的开口)对应于安装在右竖梁114的最下的受丝偏心滚轮组116的切点，纤维通过多组受丝偏心滚轮组116由下向上缠绕，经过安装在右竖梁114的最上方的受丝偏心滚轮组116的切点进入出丝冷凝管132的进丝口(即出丝冷凝管132的下端的开口)，并通过第二过度轮15与第三过度轮21衔接，整个过程由于滚动设置，最大限度的预防纤维丝摩擦起毛现象。
在本发明中，如图1所示，一部分清洗液的废气通过进丝冷凝管131和出丝冷凝管132冷凝成清洗液回流至清洗槽11中，另一部分通过进丝冷凝管131和出丝冷凝管132的上端口处设置的抽风系统72排出室外。
上浆机2的工作过程为：
如图1所示，清洗烘干后的纤维束通过上浆滚轮232在上浆槽231中浸润新的浆液，浸润后的纤维束通过第二展纱机构24以及设置在第二展纱机构24中间的预烘干机构26预定型，此时纤维束为预固化状态，第二展纱机构24与张力辊28的中间设置有第二烘干机构27，纤维束经过第二烘干机构27最后烘干固化，在本发明中，由于预烘干机构26和第二烘干机构27的中间设置第二展纱机构24，缩短了第二展纱机构24与张力琨28之间的间距，从而预防第二展纱机构24之间的间距过大造成纤维收缩，影响展纱效果，达到充分展纱和烘干目的。
烘干定型后的纤维束通过张力琨32并由安装在箱体20的尾端的收卷机构29回收。
如图1所示，收卷机构29安装在箱体20尾端，并包括收卷纱棍291和往复轴292，往复轴292通过螺母固定，电机驱动往复轴292做往复运动同时驱动收卷纱棍291旋转，同时实现收卷纱棍291的旋转收卷往复缠绕。
本台设备使用方便具有小巧、灵活、节能，清洗、上浆效果好，整个过程全程实现滚轮过渡，避免了由于摩擦对纤维束的性能影响。
以上已详细描述了本发明的较佳实施例，但应理解到，在阅读了本发明的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改。这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
Claims (15)
1.一种连续纤维束脱浆上浆一体机，其特征在于，包括上浆机和超声清洗机，所述超声清洗机可滑动地安装入所述上浆机内，所述超声清洗机与所述上浆机可以根据需要自由分合并锁紧，所述上浆机包括预烘干机构、第一烘干机构、第二烘干机构、上浆机构以及收卷机构，所述超声清洗机包括清洗槽和多组受丝偏心滚轮组，工作时，碳纤维丝在所述清洗槽清洗后，经过多组所述受丝偏心滚轮组作用，从而充分清洗去原来的浆液，清洗后的原丝经过所述第一烘干机构蒸发除去清洗液、经过所述上浆机构浸润新的浆液、经过所述预烘干机构初步定型、再经过所述第二烘干机构定型，最后由所述收卷机构回收；
所述受丝偏心滚轮组的偏心为1~2mm；
所述超声清洗机还包括清洗架，所述清洗架包括上横梁、下横梁、左竖梁和右竖梁，所述上横梁设置有滑槽，所述左竖梁和右竖梁的上端可滑动地安装于所述滑槽内，多组所述受丝偏心滚轮组安装于所述左竖梁和右竖梁上；
所述超声清洗机还包括冷凝排气机构，清洗液的蒸发气体的一部分通过所述冷凝排气机构回流至所述清洗槽，清洗液的蒸发气体的另一部分通过所述冷凝排气机构排出所述超声清洗机外。
2.根据权利要求1所述的连续纤维束脱浆上浆一体机，其特征在于，所述上浆机包括箱体，所述超声清洗机的底部安装有活动脚轮组，工作开始时将所述超声清洗机从所述上浆机的箱体内拉出，工作结束时将所述超声清洗机推入所述上浆机的箱体内。
3.根据权利要求2所述的连续纤维束脱浆上浆一体机，其特征在于，所述活动脚轮组具有锁紧功能。
4.根据权利要求2所述的连续纤维束脱浆上浆一体机，其特征在于，所述活动脚轮组可拆卸地安装于所述超声清洗机的底部。
5.根据权利要求2所述的连续纤维束脱浆上浆一体机，其特征在于，所述上浆机还包括第一展纱机构和第二展纱机构，所述第一展纱机构和所述第二展纱机构分别包括两个相互独立的设置在所述箱体的上表面的展纱桩和设置在该展纱桩上展纱轮，其中，在所述第一展纱机构的两个相互独立的展纱桩之间设置所述第一烘干机构，以及在所述第二展纱机构的两个相互独立的展纱桩之间设置所述预烘干机构。
6.根据权利要求5所述的连续纤维束脱浆上浆一体机，其特征在于，所述上浆机构包括上浆槽、上浆滚轮和第三过渡轮，所述上浆槽设置于所述第一展纱机构和所述第二展纱机构之间，所述上浆滚轮设置于所述上浆槽内，清洗后的原丝经过所述第三过渡轮和所述第一展纱机构到达所述上浆滚轮，在所述上浆槽中进行上浆后再进入所述第二展纱机构。
7.根据权利要求6所述的连续纤维束脱浆上浆一体机，其特征在于，所述上浆滚轮为一对设置在所述上浆槽中的偏心滚轮。
8.根据权利要求7所述的连续纤维束脱浆上浆一体机，其特征在于，所述上浆槽中的偏心滚轮的偏心为1-4毫米。
9.根据权利要求7所述的连续纤维束脱浆上浆一体机，其特征在于，所述上浆槽中的偏心滚轮的偏心为3毫米。
10.根据权利要求1所述的连续纤维束脱浆上浆一体机，其特征在于，所述清洗架可以从所述超声清洗机移出。
11.根据权利要求10所述的连续纤维束脱浆上浆一体机，其特征在于，所述清洗架还包括中间竖梁，纤维丝通过所述受丝偏心滚轮组一张一弛提高清洗效果，以及所述中间竖梁设置有与所述受丝偏心滚轮组配合的托辊以防上下纤维丝摩擦。
12.根据权利要求1所述的连续纤维束脱浆上浆一体机，其特征在于，所述冷凝排气机构包括进丝冷凝管和出丝冷凝管，通过调节所述右竖梁的上端在所述滑槽内的滑动距离，从而使得所述受丝偏心滚轮组的切点对准所述进丝冷凝管的进丝口或所述出丝冷凝管的出丝口。
13.根据权利要求12所述的连续纤维束脱浆上浆一体机，其特征在于，所述进丝冷凝管和出丝冷凝管的端口设置有抽风系统，从而促进废气排出室外。
14.根据权利要求12所述的连续纤维束脱浆上浆一体机，其特征在于，所述清洗槽设置有活动盖，所述活动盖设置有第一过渡轮和第二过渡轮，所述第一过渡轮与所述进丝冷凝管配合，以及所述第二过渡轮与所述出丝冷凝管配合，从而滚动传导纤维束。
15.根据权利要求14所述的连续纤维束脱浆上浆一体机，其特征在于，所述上浆机设置有过渡纱棍，所述过渡纱棍的纤维丝通过所述第一过渡轮进入所述进丝冷凝管的进丝口，从而滚动传导纤维束并预防纤维束摩擦起毛。
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