CN108169052B - 一种碳纤维应用工艺性测试装置及测试方法 - Google Patents
一种碳纤维应用工艺性测试装置及测试方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108169052B CN108169052B CN201711276907.0A CN201711276907A CN108169052B CN 108169052 B CN108169052 B CN 108169052B CN 201711276907 A CN201711276907 A CN 201711276907A CN 108169052 B CN108169052 B CN 108169052B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- carbon fiber
- collecting device
- broken filament
- filament collecting
- fiber bundle
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 title claims abstract description 256
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 title claims abstract description 256
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 239
- 238000012360 testing method Methods 0.000 title claims abstract description 92
- 238000005452 bending Methods 0.000 claims abstract description 42
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 18
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 41
- 238000003892 spreading Methods 0.000 claims description 38
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 33
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 12
- 238000010998 test method Methods 0.000 claims description 8
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 claims description 7
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 claims description 7
- 238000005303 weighing Methods 0.000 claims description 7
- 238000005187 foaming Methods 0.000 claims description 3
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 claims description 3
- 210000002268 wool Anatomy 0.000 abstract 6
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 12
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 3
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 2
- 239000011157 advanced composite material Substances 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 1
- 238000004513 sizing Methods 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N5/00—Analysing materials by weighing, e.g. weighing small particles separated from a gas or liquid
- G01N5/02—Analysing materials by weighing, e.g. weighing small particles separated from a gas or liquid by absorbing or adsorbing components of a material and determining change of weight of the adsorbent, e.g. determining moisture content
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Treatment Of Fiber Materials (AREA)
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Abstract
一种碳纤维应用工艺性测试装置，包括放卷装置、导向辊、第一毛丝收集装置、弯折导向装置、丝束展开装置、第二毛丝收集装置、丝束张力测量装置、碳纤维收丝装置；碳纤维纱筒固定于放卷装置上，碳纤维纱筒上的碳纤维束绕过导向辊后穿过第一毛丝收集装置；穿过第一毛丝收集装置的碳纤维束依次绕过导向辊、弯折导向装置、丝束展开装置后穿过第二毛丝收集装置；穿过第二毛丝收集装置的碳纤维束依次绕过导向辊、丝束张力测量装置后固定在碳纤维收丝装置上；所述碳纤维收丝装置牵引碳纤维束运动。一种碳纤维应用工艺性测试方法，利用碳纤维应用工艺性测试装置实现。
Description
技术领域
本发明涉及一种碳纤维应用工艺性测试装置及测试方法，属于碳纤维应用工艺性评价技术领域。
背景技术
碳纤维因其优异的比强度、比模量、耐高温、耐腐蚀等性能而备受关注，碳纤维的应用需要与树脂、陶瓷、金属等基体，在特定的成型工艺下进行复合，制备为先进复合材料。以碳纤维为增强体的先进复合材料已经在航空航天、交通、风电、体育休闲等领域获得了广泛的应用。以碳纤维增强树脂基复合材料为例，碳纤维在应用时需先加工为中间体。根据成型工艺的需要，中间体通常分为预浸料和干态织物两大类，分别适用于热压罐成型工艺和液体成型工艺。
碳纤维应用过程中产生的毛丝主要来源于两个方面，一是在碳纤维生产制备过程中，由于原丝质量波动以及机械磨损等，部分碳纤维会断裂而产生一些毛丝，此部分毛丝为伴随碳纤维出厂的初始毛丝；二是在制备预浸料或织物时，由于纤维受到磨损、拉伸、弯折等作用，也会引起纤维断裂而产生毛丝，尤其弯折作用对高模量碳纤维起毛会产生显著影响，此部分毛丝体现碳纤维的加工应用工艺性。此外，碳纤维在实际应用中通常需要根据纤维面密度要求对碳纤维进行展纤处理，展纤后纤维束内部毛丝更容易暴露出，故在进行毛丝量测试时，也应测量展纤后碳纤维的毛丝量。毛丝过多会降低最终复合材料制品的性能，影响碳纤维的性能转化率。因此，评价碳纤维的工艺性成为控制及改善碳纤维质量的重要研究方向之一。
当前，定量评价碳纤维工艺性的方法较少，尚未形成统一测试标准。而碳纤维工艺性往往是多个碳纤维性能指标的综合体现，其工艺性表现受到碳纤维模量、耐弯折性、耐磨性、断头率、表面上浆剂种类及含量等众多因素影响，这更加增加了碳纤维工艺性评价和研究的难度。中国专利CN 102304843 B中公开了一种碳纤维起毛量的测试装置和测试方法，但该方法未考虑展纤对毛丝量测试结果的影响。中国专利CN 105865964 A中公开了一种碳纤维展纤后碳纤维起毛量的测试装置和测试方法，但该方法未能区分碳纤维初始毛丝量和弯折、摩擦后的起毛量；此外，该方法未能考虑到碳纤维实际应用过程中的纤维弯折情况对不同模量碳纤维起毛量的影响，并不能全面准确地反映碳纤维的应用工艺性。中国专利CN104677910 A和CN 105445131 A中公开了一种碳纤维毛丝量和耐磨性的测试方法，但该方法所测试碳纤维长度较短，难以反映纤维长程性能情况，依靠CCD相机观察并记录毛丝个数，工作效率较低，且无法检测碳纤维束内部毛丝。
发明内容
本发明的目的在于提供一种碳纤维应用工艺性测试装置，本发明提供的碳纤维应用工艺性测试装置设置了丝束展开装置、弯折导向装置、丝束张力测量装置，全面模拟碳纤维加工过程中实际工况，定量测试碳纤维的多个工艺性指标，包括初始毛丝量、开纤性及工艺起毛量。
本发明的另外一个目的在于提供一种碳纤维应用工艺性的测试方法，该方法能区分碳纤维初始毛丝和应用中的工艺起毛，并体现碳纤维模量、耐弯折性、耐磨性、幅宽、张力等因素对工艺起毛量的影响，为评价及研究碳纤维的应用工艺性提供较为全面有效的测试方法。
本发明目的通过以下技术方案予以实现：
一种碳纤维应用工艺性测试装置，包括放卷装置、导向辊、第一毛丝收集装置、弯折导向装置、丝束展开装置、第二毛丝收集装置、丝束张力测量装置、碳纤维收丝装置；
碳纤维纱筒固定于放卷装置上，碳纤维纱筒上的碳纤维束绕过导向辊后穿过第一毛丝收集装置；穿过第一毛丝收集装置的碳纤维束依次绕过导向辊、弯折导向装置、丝束展开装置后穿过第二毛丝收集装置；穿过第二毛丝收集装置的碳纤维束依次绕过导向辊、丝束张力测量装置后固定在碳纤维收丝装置上；所述碳纤维收丝装置牵引碳纤维束运动。
上述碳纤维应用工艺性测试装置，所述碳纤维应用工艺性测试装置还包括驱动电机和转速控制系统，在转速控制系统控制下，驱动电机牵引碳纤维收丝装置运动。
上述碳纤维应用工艺性测试装置，通过调节放卷装置的转动阻力调节碳纤维束所受的张力。
上述碳纤维应用工艺性测试装置，所述第一毛丝收集装置和第二毛丝收集装置均由两块海绵和一个施压砝码组成，所述海绵的长宽尺寸与施压砝码的长宽尺寸相同，所述碳纤维束由两块海绵的中间穿过，施压砝码位于两块海绵的上方；所述第一毛丝收集装置用于测试碳纤维束的初始毛丝量，所述第二毛丝收集装置用于测试碳纤维束的工艺起毛量。
上述碳纤维应用工艺性测试装置，所述海绵材料是聚氨酯或软质发泡材料。
上述碳纤维应用工艺性测试装置，所述弯折导向装置为4～6根导向轮，所述碳纤维束在导向轮间弯折的角度为160°～180°。
上述碳纤维应用工艺性测试装置，所述丝束展开装置为3～6根展纤辊，所述碳纤维束在展纤辊间弯折的角度为50°～80°。
上述碳纤维应用工艺性测试装置，所述丝束张力测量装置上设有载荷传感器，载荷传感器测量碳纤维束的正压力，获得碳纤维束所受实际张力。
上述碳纤维应用工艺性测试装置，所述导向辊为镀铬不锈钢材料。
一种碳纤维应用工艺性测试方法，利用碳纤维应用工艺性测试装置实现，具体测试步骤如下：
步骤一、将碳纤维纱筒固定于放卷装置上，牵引碳纤维纱筒上的碳纤维束依次绕过导向辊、弯折导向装置、丝束展开装置、丝束张力测量装置后固定在碳纤维收丝装置上，测量放卷装置出口处碳纤维束的初始幅宽；
步骤二、在导向辊和弯折导向装置之间安装第一毛丝收集装置，在丝束展开装置和导向辊之间安装第二毛丝收集装置；所述第一毛丝收集装置用于测试碳纤维束的初始毛丝量，所述第二毛丝收集装置用于测试碳纤维束的工艺起毛量；
步骤三、启动碳纤维应用工艺性测试装置，设置碳纤维束的运行速度为5～20m/min，碳纤维束通过第一毛丝收集装置和第二毛丝收集装置的长度为50～100m；
步骤四、停止碳纤维应用工艺性测试装置，测量第二毛丝收集装置入口处碳纤维束的幅宽；取下第一毛丝收集装置和第二毛丝收集装置，用镊子收集附着于第一毛丝收集装置和第二毛丝收集装置上的毛丝，分别称量第一毛丝收集装置和第二毛丝收集装置上的毛丝重量；
步骤五、更换第一毛丝收集装置和第二毛丝收集装置，重复步骤一～步骤四，重复次数大于等于3次。
上述碳纤维应用工艺性测试方法，所述步骤二中第一毛丝收集装置和第二毛丝收集装置均由两块海绵和一个施压砝码组成，所述海绵的长宽尺寸与施压砝码的长宽尺寸相同，所述碳纤维束由两块海绵的中间穿过，施压砝码位于两块海绵的上方；所述第一毛丝收集装置用于测试碳纤维束的初始毛丝量，所述第二毛丝收集装置用于测试碳纤维束的工艺起毛量。
上述碳纤维应用工艺性测试方法，所述初始毛丝量为第一毛丝收集装置收集毛丝的重量，与所测试碳纤维束长度和初始幅宽的比值；所述工艺起毛量为第二毛丝收集装置收集毛丝的重量，与所测试碳纤维束长度和展纤后幅宽的比值。
本发明相比于现有技术具有如下有益效果：
(1)本发明能对测试纤维张力、弯折角度等参数进行监测与调节，能全面模拟碳纤维加工过程中的实际工况，为全面评价碳纤维工艺性提供了有效的测试方法，为碳纤维产品质量改进提供了有力的指导参数；
(2)本发明能区分碳纤维初始毛丝和应用中的工艺起毛，体现毛丝的不同来源；
(3)本发明能充分体现弯折效果对不同模量碳纤维工艺起毛的影响，对高模量碳纤维的工艺起毛评价更具有效性；
(4)本发明根据碳纤维幅宽和长度将测量的毛丝重量归一化为单位面积的测试结果，使测试结果更具可比性与参考性。
附图说明
图1是本发明碳纤维应用工艺性测试装置的结构原理示意图及碳纤维运行路线示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步详细描述。
图1为本发明碳纤维应用工艺性测试装置的结构原理示意图及碳纤维运行路线示意图。一种碳纤维应用工艺性测试装置，包括放卷装置1、导向辊2、第一毛丝收集装置3、弯折导向装置5、丝束展开装置6、第二毛丝收集装置7、丝束张力测量装置8、碳纤维收丝装置9、驱动电机和转速控制系统；
碳纤维纱筒固定于放卷装置1上，碳纤维纱筒上的碳纤维束绕过导向辊2后穿过第一毛丝收集装置3；穿过第一毛丝收集装置3的碳纤维束依次绕过导向辊2、弯折导向装置5、丝束展开装置6后穿过第二毛丝收集装置7；穿过第二毛丝收集装置7的碳纤维束依次绕过导向辊2、丝束张力测量装置8后固定在碳纤维收丝装置9上。在转速控制系统控制下，驱动电机牵引碳纤维收丝装置9匀速运动，碳纤维收丝装置9牵引碳纤维束匀速运动。
第一毛丝收集装置3和第二毛丝收集装置7均由两块海绵和一个施压砝4码组成，海绵材料是聚氨酯或软质发泡材料；海绵的长宽尺寸与施压砝码的长宽尺寸相同，碳纤维束由两块海绵的中间穿过，施压砝码位于两块海绵的上方；第一毛丝收集装置3用于测试碳纤维束的初始毛丝量，所述第二毛丝收集装置7用于测试碳纤维束的工艺起毛量。
导向辊2为镀铬不锈钢材料。弯折导向装置5为4～6根导向轮，碳纤维束在导向轮间弯折的角度为160°～180°。丝束展开装置6为3～6根展纤辊，所述碳纤维束在展纤辊间弯折的角度为50°～80°。本实施例中碳纤维束在导向轮间弯折的角度为180°，碳纤维束在展纤辊间弯折的角度为60°。丝束张力测量装置8上设有载荷传感器，载荷传感器测量碳纤维束的正压力，能够获得碳纤维束所受实际张力。通过调节放卷装置1的转动阻力调节碳纤维束所受的张力。
一种碳纤维应用工艺性测试方法，利用碳纤维应用工艺性测试装置实现，具体测试步骤如下：
步骤一、将碳纤维纱筒固定于放卷装置1上，牵引碳纤维纱筒上的碳纤维束依次绕过导向辊2、弯折导向装置5、丝束展开装置6、丝束张力测量装置8后固定在碳纤维收丝装置9上，测量放卷装置1出口处碳纤维束的初始幅宽；
步骤二、在导向辊2和弯折导向装置5之间安装第一毛丝收集装置3，在丝束展开装置6和导向辊2之间安装第二毛丝收集装置7；所述第一毛丝收集装置3用于测试碳纤维束的初始毛丝量，所述第二毛丝收集装置7用于测试碳纤维束的工艺起毛量；
步骤三、启动碳纤维应用工艺性测试装置，设置碳纤维束的运行速度为5～20m/min，碳纤维束通过第一毛丝收集装置3和第二毛丝收集装置7的长度为50～100m；
步骤四、停止碳纤维应用工艺性测试装置，测量第二毛丝收集装置7入口处碳纤维束的幅宽；取下第一毛丝收集装置3和第二毛丝收集装置7，用镊子收集附着于第一毛丝收集装置3和第二毛丝收集装置7上的毛丝，分别称量第一毛丝收集装置3和第二毛丝收集装置7上的毛丝重量；
步骤五、更换第一毛丝收集装置3和第二毛丝收集装置7，重复步骤一～步骤四，重复次数大于等于3次。
初始毛丝量为第一毛丝收集装置收集毛丝的重量，与所测试碳纤维束长度和初始幅宽的比值；即第一毛丝收集装置收集毛丝的重量除以所测试碳纤维束的长度后，再除以初始幅宽。其中所测试碳纤维束长度就是通过第一毛丝收集装置3的碳纤维束的长度。
工艺起毛量为第二毛丝收集装置收集毛丝的重量，与所测试碳纤维束长度和展纤后幅宽的比值。即第二毛丝收集装置收集毛丝的重量除以所测试碳纤维束的长度后，再除以展纤后幅宽。其中通过第二毛丝收集装置7的碳纤维束的长度等于通过第一毛丝收集装置3的碳纤维束的长度，展纤后幅宽即为第二毛丝收集装置7入口处碳纤维束的幅宽。
本发明的实施例1：将T700SC-12K碳纤维纱筒安装在放卷装置1上，牵引碳纤维束依次绕过弯折导向装置5、丝束展开装置6、丝束张力测量装置8，并固定于碳纤维收丝装置9上，其中弯折导向装置5为5根导向轮，丝束展开装置6为5根展开辊。安装第一毛丝收集装置3和第二毛丝收集装置7，第一毛丝收集装置3和第二毛丝收集装置7结构相同，均包括两块海绵和一个施压砝码，海绵为聚氨酯材料，海绵长宽厚尺寸分别为60mm、60mm和10mm，施压砝码与海绵长宽尺寸相同，放置于海绵的上方，施压砝码重量为250g；调节第一毛丝收集装置3和第二毛丝收集装置7高度，使上下两块海绵与碳纤维束接触，同时保证碳纤维束水平。调节碳纤维收丝装置9的转速，使碳纤维束以15m/min的速率匀速运行，测试碳纤维束总长度为50m。测试开始前，用直尺测量放卷装置处碳纤维束初始幅宽；测试过程中，记录碳纤维束所受张力大小；测试结束后，用直尺测量第二毛丝收集装置7入口处碳纤维束展纤后的幅宽。取下第一毛丝收集装置3和第二毛丝收集装置7，用镊子收集附着于第一毛丝收集装置3和第二毛丝收集装置7上的毛丝，并用天平分别称量第一毛丝收集装置3和第二毛丝收集装置7上的毛丝重量。重复上述步骤，进行至少3次测试。得到T700SC-12K碳纤维束在250g砝码重量，28.9N纤维张力条件下，第一毛丝收集装置3收集的毛丝量平均值为0.1mg，归一化到单位面积的初始毛丝量为0.3mg/m2；展纤前后幅宽平均值分别为7.3mm和9.3mm，展纤比为1.27；第二毛丝收集装置7收集的起毛量平均值为0.7mg，归一化到单位面积的工艺起毛量为1.5mg/m2。
本发明的实施例2：将MT700-6K碳纤维纱筒安装在放卷装置1上，牵引碳纤维束依次绕过弯折导向装置5、丝束展开装置6、丝束张力测量装置8，并固定于碳纤维收丝装置9上，其中弯折导向装置5为5根导向轮，丝束展开装置6为5根展开辊。安装第一毛丝收集装置3和第二毛丝收集装置7，第一毛丝收集装置3和第二毛丝收集装置7结构相同，均包括两块海绵和一个施压砝码，海绵为聚氨酯材料，海绵长宽厚尺寸分别为60mm、60mm和10mm，施压砝码与海绵长宽尺寸相同，放置于海绵的上方，施压砝码重量为250g；调节第一毛丝收集装置3和第二毛丝收集装置7高度，使上下两块海绵与碳纤维束接触，同时保证碳纤维束水平。调节碳纤维收丝装置9的转速，使碳纤维束以15m/min的速率匀速运行，测试碳纤维束总长度为50m。测试开始前，用直尺测量放卷装置处碳纤维束初始幅宽；测试过程中，记录碳纤维束所受张力大小；测试结束后，用直尺测量第二毛丝收集装置7入口处碳纤维束展纤后的幅宽。取下第一毛丝收集装置3和第二毛丝收集装置7，用镊子收集附着于第一毛丝收集装置3和第二毛丝收集装置7上的毛丝，并用天平分别称量第一毛丝收集装置3和第二毛丝收集装置7上的毛丝重量。重复上述步骤，进行至少3次测试。得到MT700-6K碳纤维束在250g砝码重量，19.8N纤维张力条件下，第一毛丝收集装置3收集的毛丝量平均值为4.0mg，归一化到单位面积的初始毛丝量为21.1mg/m2；展纤前后幅宽平均值分别为3.8mm和5.0mm，展纤比为1.32；第二毛丝收集装置7收集的起毛量平均值为12.3mg，归一化到单位面积的工艺起毛量为49.2mg/m2。
本发明的实施例3：将M40J-6K碳纤维纱筒安装在放卷装置1上，牵引碳纤维束依次绕过弯折导向装置5、丝束展开装置6、丝束张力测量装置8，并固定于碳纤维收丝装置9上，其中弯折导向装置5为5根导向轮，丝束展开装置6为3根展开辊。安装第一毛丝收集装置3和第二毛丝收集装置7，第一毛丝收集装置3和第二毛丝收集装置7结构相同，均包括两块海绵和一个施压砝码，海绵为聚氨酯材料，海绵长宽厚尺寸分别为60mm、60mm和10mm，施压砝码与海绵长宽尺寸相同，放置于海绵的上方，施压砝码重量为250g；调节第一毛丝收集装置3和第二毛丝收集装置7高度，使上下两块海绵与碳纤维束接触，同时保证碳纤维束水平。调节碳纤维收丝装置9的转速，使碳纤维束以10m/min的速率匀速运行，测试碳纤维束总长度为100m。测试开始前，用直尺测量放卷装置处碳纤维束初始幅宽；测试过程中，记录碳纤维束所受张力大小；测试结束后，用直尺测量第二毛丝收集装置7入口处碳纤维束展纤后的幅宽。取下第一毛丝收集装置3和第二毛丝收集装置7，用镊子收集附着于第一毛丝收集装置3和第二毛丝收集装置7上的毛丝，并用天平分别称量第一毛丝收集装置3和第二毛丝收集装置7上的毛丝重量。重复上述步骤，进行至少3次测试。得到M40J-6K碳纤维束在250g砝码重量，12.9N纤维张力条件下，第一毛丝收集装置3收集的毛丝量平均值为0mg，归一化到单位面积的初始毛丝量为0mg/m2；展纤前后幅宽平均值分别为1.5mm和2.0mm，展纤比为1.33；第二毛丝收集装置7收集的起毛量平均值为0.2mg，归一化到单位面积的工艺起毛量为1.0mg/m2。
本发明的实施例4：将M55J-6K碳纤维纱筒安装在放卷装置1上，牵引碳纤维束依次绕过弯折导向装置5、丝束展开装置6、丝束张力测量装置8，并固定于碳纤维收丝装置9上，其中弯折导向装置5为5根导向轮，丝束展开装置6为3根展开辊。安装第一毛丝收集装置3和第二毛丝收集装置7，第一毛丝收集装置3和第二毛丝收集装置7结构相同，均包括两块海绵和一个施压砝码，海绵为聚氨酯材料，海绵长宽厚尺寸分别为60mm、60mm和10mm，施压砝码与海绵长宽尺寸相同，放置于海绵的上方，施压砝码重量为250g；调节第一毛丝收集装置3和第二毛丝收集装置7高度，使上下两块海绵与碳纤维束接触，同时保证碳纤维束水平。调节碳纤维收丝装置9的转速，使碳纤维束以8m/min的速率匀速运行，测试碳纤维束总长度为50m。测试开始前，用直尺测量放卷装置处碳纤维束初始幅宽；测试过程中，记录碳纤维束所受张力大小；测试结束后，用直尺测量第二毛丝收集装置7入口处碳纤维束展纤后的幅宽。取下第一毛丝收集装置3和第二毛丝收集装置7，用镊子收集附着于第一毛丝收集装置3和第二毛丝收集装置7上的毛丝，并用天平分别称量第一毛丝收集装置3和第二毛丝收集装置7上的毛丝重量。重复上述步骤，进行至少3次测试。得到M55J-6K碳纤维束在250g砝码重量，13.5N纤维张力条件下，第一毛丝收集装置3收集的毛丝量平均值为0mg，归一化到单位面积的初始毛丝量为0mg/m2；展纤前后幅宽平均值分别为1.2mm和2.0mm，展纤比为1.67；第二毛丝收集装置7收集的起毛量平均值为18.1mg，归一化到单位面积的工艺起毛量为181.0mg/m2。
本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。
Claims (9)
1.一种碳纤维应用工艺性测试方法，其特征在于：利用碳纤维应用工艺性测试装置实现，具体测试步骤如下：
步骤一、将碳纤维纱筒固定于放卷装置(1)上，牵引碳纤维纱筒上的碳纤维束依次绕过导向辊(2)、弯折导向装置(5)、丝束展开装置(6)、丝束张力测量装置(8)后固定在碳纤维收丝装置(9)上，测量放卷装置(1)出口处碳纤维束的初始幅宽；
步骤二、在导向辊(2)和弯折导向装置(5)之间安装第一毛丝收集装置(3)，在丝束展开装置(6)和导向辊(2)之间安装第二毛丝收集装置(7)；所述第一毛丝收集装置(3)用于测试碳纤维束的初始毛丝量，所述第二毛丝收集装置(7)用于测试碳纤维束的工艺起毛量；所述初始毛丝量为第一毛丝收集装置收集毛丝的重量，与所测试碳纤维束长度和初始幅宽的比值；所述工艺起毛量为第二毛丝收集装置收集毛丝的重量，与所测试碳纤维束长度和展纤后幅宽的比值；
步骤三、启动碳纤维应用工艺性测试装置，设置碳纤维束的运行速度为5～20m/min，碳纤维束通过第一毛丝收集装置(3)和第二毛丝收集装置(7)的长度为50～100m；
步骤四、停止碳纤维应用工艺性测试装置，测量第二毛丝收集装置(7)入口处碳纤维束的幅宽；取下第一毛丝收集装置(3)和第二毛丝收集装置(7)，用镊子收集附着于第一毛丝收集装置(3)和第二毛丝收集装置(7)上的毛丝，分别称量第一毛丝收集装置(3)和第二毛丝收集装置(7)上的毛丝重量；
步骤五、更换第一毛丝收集装置(3)和第二毛丝收集装置(7)，重复步骤一～步骤四，重复次数大于等于3次。
2.根据权利要求1所述的一种碳纤维应用工艺性测试方法，其特征在于：所述步骤二中第一毛丝收集装置(3)和第二毛丝收集装置(7)均由两块海绵和一个施压砝码(4)组成，所述海绵的长宽尺寸与施压砝码的长宽尺寸相同，所述碳纤维束由两块海绵的中间穿过，施压砝码位于两块海绵的上方；所述第一毛丝收集装置(3)用于测试碳纤维束的初始毛丝量，所述第二毛丝收集装置(7)用于测试碳纤维束的工艺起毛量。
3.一种碳纤维应用工艺性测试装置，其特征在于：包括放卷装置(1)、导向辊(2)、第一毛丝收集装置(3)、弯折导向装置(5)、丝束展开装置(6)、第二毛丝收集装置(7)、丝束张力测量装置(8)、碳纤维收丝装置(9)；
碳纤维纱筒固定于放卷装置(1)上，碳纤维纱筒上的碳纤维束绕过导向辊(2)后穿过第一毛丝收集装置(3)；穿过第一毛丝收集装置(3)的碳纤维束依次绕过导向辊(2)、弯折导向装置(5)、丝束展开装置(6)后穿过第二毛丝收集装置(7)；穿过第二毛丝收集装置(7)的碳纤维束依次绕过导向辊(2)、丝束张力测量装置(8)后固定在碳纤维收丝装置(9)上；所述碳纤维应用工艺性测试装置还包括驱动电机和转速控制系统，在转速控制系统控制下，驱动电机牵引碳纤维收丝装置(9)运动，所述碳纤维收丝装置(9)牵引碳纤维束运动；通过调节放卷装置(1)的转动阻力调节碳纤维束所受的张力；
所述碳纤维应用工艺性测试装置采用权利要求1所述的测试方法完成测试。
4.根据权利要求3所述的一种碳纤维应用工艺性测试装置，其特征在于：所述第一毛丝收集装置(3)和第二毛丝收集装置(7)均由两块海绵和一个施压砝码(4)组成，所述海绵的长宽尺寸与施压砝码的长宽尺寸相同，所述碳纤维束由两块海绵的中间穿过，施压砝码位于两块海绵的上方；所述第一毛丝收集装置(3)用于测试碳纤维束的初始毛丝量，所述第二毛丝收集装置(7)用于测试碳纤维束的工艺起毛量。
5.根据权利要求4所述的一种碳纤维应用工艺性测试装置，其特征在于：所述海绵材料是聚氨酯或软质发泡材料。
6.根据权利要求3所述的一种碳纤维应用工艺性测试装置，其特征在于：所述弯折导向装置(5)为4～6根导向轮，所述碳纤维束在导向轮间弯折的角度为160°～180°。
7.根据权利要求3所述的一种碳纤维应用工艺性测试装置，其特征在于：所述丝束展开装置(6)为3～6根展纤辊，所述碳纤维束在展纤辊间弯折的角度为50°～80°。
8.根据权利要求3所述的一种碳纤维应用工艺性测试装置，其特征在于：所述丝束张力测量装置(8)上设有载荷传感器，载荷传感器测量碳纤维束的正压力，获得碳纤维束所受实际张力。
9.根据权利要求3所述的一种碳纤维应用工艺性测试装置，其特征在于：所述导向辊(2)为镀铬不锈钢材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201711276907.0A CN108169052B (zh) | 2017-12-06 | 2017-12-06 | 一种碳纤维应用工艺性测试装置及测试方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201711276907.0A CN108169052B (zh) | 2017-12-06 | 2017-12-06 | 一种碳纤维应用工艺性测试装置及测试方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN108169052A CN108169052A (zh) | 2018-06-15 |
| CN108169052B true CN108169052B (zh) | 2021-02-09 |
Family
ID=62525323
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201711276907.0A Active CN108169052B (zh) | 2017-12-06 | 2017-12-06 | 一种碳纤维应用工艺性测试装置及测试方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN108169052B (zh) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112540018B (zh) * | 2019-09-20 | 2024-06-14 | 核工业理化工程研究院 | 纤维毛丝收集装置及其使用方法 |
| CN110715874A (zh) * | 2019-10-29 | 2020-01-21 | 兰州蓝星纤维有限公司 | 一种碳纤维丝束毛丝量的测定方法及测定装置 |
| CN110763591B (zh) * | 2019-12-02 | 2024-08-13 | 核工业理化工程研究院 | 纤维浸胶起毛量的测试方法及测试装置 |
| CN112462039B (zh) * | 2020-10-15 | 2022-12-27 | 航天材料及工艺研究所 | 一种碳纤维弯折应用工艺性能的评价方法 |
| CN114720467B (zh) * | 2022-03-15 | 2024-09-20 | 航天材料及工艺研究所 | 一种碳纤维集束性测试装置及测试、评价方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102304843A (zh) * | 2011-08-22 | 2012-01-04 | 中国航空工业集团公司北京航空材料研究院 | 碳纤维丝束起毛量测试装置和测试方法 |
| CN104677910A (zh) * | 2015-03-12 | 2015-06-03 | 江苏恒神股份有限公司 | 碳纤维毛丝量的测试装置 |
| CN105445131A (zh) * | 2015-12-17 | 2016-03-30 | 江苏恒神股份有限公司 | 一种纤维丝束耐磨性能的测试装置和测试方法 |
| CN105865964A (zh) * | 2016-06-25 | 2016-08-17 | 北京航空航天大学 | 碳纤维起毛量测试装置及测量方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106769545B (zh) * | 2017-02-24 | 2019-06-14 | 北京航空航天大学 | 碳纤维丝束可展开性测试装置及测量方法 |
-
2017
- 2017-12-06 CN CN201711276907.0A patent/CN108169052B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102304843A (zh) * | 2011-08-22 | 2012-01-04 | 中国航空工业集团公司北京航空材料研究院 | 碳纤维丝束起毛量测试装置和测试方法 |
| CN104677910A (zh) * | 2015-03-12 | 2015-06-03 | 江苏恒神股份有限公司 | 碳纤维毛丝量的测试装置 |
| CN105445131A (zh) * | 2015-12-17 | 2016-03-30 | 江苏恒神股份有限公司 | 一种纤维丝束耐磨性能的测试装置和测试方法 |
| CN105865964A (zh) * | 2016-06-25 | 2016-08-17 | 北京航空航天大学 | 碳纤维起毛量测试装置及测量方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN108169052A (zh) | 2018-06-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108169052B (zh) | 一种碳纤维应用工艺性测试装置及测试方法 | |
| Goswami et al. | Textile sizing | |
| CN106769545A (zh) | 碳纤维丝束可展开性测试装置及测量方法 | |
| CN109594163A (zh) | 石墨烯锦纶和棉混纺纱的生产方法 | |
| CN115389358B (zh) | 基于毛羽测试仪的纱线多性能指标同步检测装置及检测方法 | |
| CN106592042A (zh) | 一种以胶原纤维束作为皮层的包芯纱及其加工方法 | |
| CN107904814B (zh) | 亚麻纱线及其浆纱工艺、整经浆纱工艺和织物 | |
| Kovačević et al. | Impact of sizing on physico-mechanical properties of yarn | |
| Chakrabortty et al. | Study on the effect of air suction pressure on the quality of compact yarn by changing the frequency of inverter | |
| TW202134492A (zh) | 生產萊賽爾短纖維的方法 | |
| EP4212660B1 (en) | Carbon fiber bundle for filament winding, preparation method therefor and use thereof | |
| Maatoug et al. | Evaluation of the weavability of sized cotton warps | |
| Konda et al. | Effect of suction air pressure in friction spinning on yarn properties | |
| CN100593046C (zh) | 加宽非织造布及其制造方法和用于其生产的机器 | |
| DE69116739T2 (de) | Verfahren zum Ausbreiten von gekräuselten Multifilamentkabeln und dadurch erhaltenes Produkt | |
| CN213121479U (zh) | 一种碳纤维耐磨性评价装置 | |
| Farag et al. | Tensile properties of cotton fibers | |
| WO2020088036A1 (zh) | 一种油毡基布及其制备方法 | |
| CN109667083A (zh) | 一种特种强力纱线的染色、强力提升加工设备 | |
| CN109483912B (zh) | 一种热塑性树脂超薄预浸带的制备方法和制备装置 | |
| CN116752263B (zh) | 一种增加棉纤维长度降低棉纤维细度的棉纱线加工方法 | |
| CN102704073B (zh) | 分束长丝同轴双向展丝器及应用 | |
| Özdemir et al. | Effect of chenille yarn parameters on yarn shrinkage behavior | |
| JP2936472B2 (ja) | 偏平光沢生糸、同糸の製造方法及び装置 | |
| Ahmed et al. | Structural mass irregularities and fiber volume influence on morphology and mechanical properties of unsaturated polyester resin in matrix composites |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |