CN109060803A - 碳纤维颜色差异检测装置及检测方法 - Google Patents

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刘贯通
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Abstract

本发明碳纤维颜色差异检测装置,包括一种定长碳纤维色差检测装置,该装置用于纤维丝锭大小一致且达定长的碳纤维,包括丝锭定位器和色差仪,所述丝锭定位器包括定位柱和底座。还包括一种非定长碳纤维色差检测装置,该装置用于纤维丝锭大小不一致或纤维丝锭直径偏小的碳纤维,包括供丝器、集纱板、导辊、限位器、缠绕平板、动力传动系统、电机、张力控制系统和限位器控制系统。本发明较好的解决了碳纤维丝锭大小不一致时,由于丝锭过小、丝锭大小不一致等造成的测试角度不一致、外界光源影响较大等问题,提高了色差仪表征纤维色差的适用性。

Description

碳纤维颜色差异检测装置及检测方法
技术领域
本发明属于复合材料制造技术领域,具体涉及碳纤维颜色差异检测装置及检测方法。
背景技术
碳纤维具有一系列优异的理化性能,是优良的复合材料增强体,广泛应用于航空航天及体育器材等领域。
碳纤维在制备过程中,由于工位差异等原因使得不同工位的纤维丝束间产生颜色差异。这种颜色差异在后续制备织物、预浸料等中间产品的过程中会引入制品色差缺陷,降低产品外观合格率。因此,碳纤维色差情况的分析表征对其应用具有重要的意义:可通过在制备中间产品之前,检出并剔除色差纤维减少由于纤维本身带来的中间产品色差缺陷。
目前,国内尚无定量测试碳纤维色差的装置,本发明提供了一种能够定量表征碳纤维色差的检测装置。
发明内容
本发明的目的是:提供一种可以定量表征碳纤维色差的检测装置,降低色差纤维造成中间产品色差缺陷的可能性。
本发明的技术方案如下:一种定长碳纤维色差检测装置,该装置用于纤维丝锭大小一致且达定长的碳纤维,包括丝锭定位器和色差仪,所述丝锭定位器包括定位柱和底座。
一种非定长碳纤维色差检测装置,该装置用于纤维丝锭大小不一致或纤维丝锭直径偏小的碳纤维,包括供丝器、集纱板、导辊、限位器、缠绕平板、动力传动系统、电机、张力控制系统和限位器控制系统。
本发明的进一步改进在于:所述底座包括带有等分刻度线的圆盘,所述色差仪置于等分刻度线上。
本发明的进一步改进在于:所述供丝器的数量为6-12个,所述集纱板上设有和所述供丝器相对应数量的限位孔,相邻两个所述限位孔之间设有间距。
本发明的进一步改进在于:所述限位孔为直径3~8mm的圆孔,相邻的两个所述限位孔的间距为5~10mm,
本发明的进一步改进在于:所述导辊直径为10~50mm,长度为50~150mm,导辊数目为3~5个,所述导辊和所述限位器的材质为316L不锈钢、316不锈钢、321不锈钢中的一种。
本发明的进一步改进在于:所述缠绕平板尺寸为:长300~400mm,宽100~200mm,厚2~4mm,其边缘为光滑曲面,材质为321不锈钢、304L不锈钢、304不锈钢中的一种。
本发明的进一步改进在于:所述缠绕平板转速由相应的动力传动系统控制,所述限位器由与动力传动系统相联动的限位器控制系统控制,所述导辊中第二个导辊由所述张力控制系统控制,所述缠绕平板每转动一周,限位器沿垂直纤维方向移动3~8mm,所述限位器设定最大移动距离20~40mm,当限位器达最大距离,限位器反向移动。
本发明的进一步改进在于:针对以上第一种装置,提供一种定长碳纤维色差检测装置的检测方法,纤维丝锭大小一致且达到定长时(如≥5000m),其色差检验方法包括如下具体步骤,
(1)将纤维丝锭安放于定位柱子上固定;
(2)将色差仪放置于丝锭定位器底盘对应的圆盘等分刻度线处,色差仪紧贴纤维丝锭,测定该位置的纤维色差数据,依次移动色差仪到不同的等分线位置,得到多次测量的色差均值即为该锭纤维色差。
本发明的进一步改进在于:针对以上第二种装置,提供一种非定长碳纤维色差检测装置的检测方法,纤维丝锭大小不一致或纤维丝锭直径偏小时(如<5000m),其色差检验方法包括如下具体步骤,
(1)将纤维丝锭依次安放于供丝器上固定,纤维束依次穿过集纱板、导辊,限位器,缠绕在缠绕平板上;
(2)设定仪器运行参数,调节碳纤维转速0.5~3.0m/min,开启仪器开关,缠板到一定的宽度和层数,取下缠绕平板,完成缠板;
(3)缠绕数层完成缠板后,剪断纤维束,将断口系于缠绕平板的固定孔上,取下缠绕平板;
(4)将色差仪测量口紧贴缠绕平板,一束纤维沿纤维轴向选取多个测试位置,测得其色差均值,并记录数据。
其中所述底座上的等分刻度线其作用是利于快捷的选取纤维锭上沿圆周均分的测量点,测量时色差仪置于等分刻度上,能够快速定位测试位置。设置多个供丝器,可同时实现多组样品同时制样,并通过调整所述集纱板、导辊、限位器实现纤维束无交叠、平行运行。所述集纱板上设置多个限位孔并设置特定的孔径和间距,利于纤维束无翻转、无交叠的平行排列。
设置多个导辊,其中第二个导辊可以上下移动,并连接张力控制系统,可限定运行过程纤维张力,避免缠绕过程中纤维松弛,利于缠绕过程中纤维紧贴缠绕板。所述限位器控制系统与动力传动系统为联动系统,所述缠绕平板每转动一周,丝束限位器沿垂直于纤维方向移动特定距离,实现缠板过程中纤维均匀分布;限位器可设定最大移动距离,当达到最大移动距离后,限位器反向移动,可实现纤维缠板宽度的定量控制。
本发明提供的一种碳纤维颜色差异检测装置,可直接测量丝锭大小一致且达到定长的碳纤维色差并通过缠绕平板的方法消除由于丝锭大小不一致带来的色差测试误差,使得不同丝锭大小的纤维间色差情况可比较。
本发明的优点是:本发明提供的一种碳纤维颜色差异检测装置,能够快速地定量表征碳纤维色差,检出并剔除色差纤维,降低碳纤维中间产品色差缺陷率。
附图说明
图1为定长碳纤维色差检测装置的正视图;
图2为定长碳纤维色差检测装置的俯视图;
图3为非定长碳纤维色差检测装置的正视图;
图4为非定长碳纤维色差检测装置的俯视图;
其中,1-定位柱,2-圆盘,3-色差仪,4-供丝器,5-集纱板,6-导辊,7-限位器,8-缠绕平板,9-动力传动系统,10-电机,11-张力控制系统,12-限位器控制系统。
具体实施方式
为了加深本发明的理解,下面将结合附图和实施例对本发明做进一步详细描述,该实施例仅用于解释本发明,并不对本发明的保护范围构成限定。
实施例1:如图1所示,一种定长碳纤维色差检测装置,该装置用于纤维丝锭大小一致且定长5000m的碳纤维色差检测方法,包括丝锭定位器和色差仪3,所述丝锭定位器包括定位柱1和底座,所述底座包括带有等分刻度线的圆2,所述色差仪3置于等分刻度线上。
该装置的检测方法,包括如下具体步骤,
(1)去试样表面受损纤维,将纤维丝锭固定于定位柱1上;
(2)将色差仪3对应放置于丝锭定位器底座的圆盘2等分刻度线处,色差仪3紧贴纤维丝锭,测定该位置的纤维色差数据,依次移动色差仪3到不同的等分线位置,得到多次测量的色差均值即为该锭纤维色差。
将色差仪3置于底座圆盘2的等分刻度线上,色差仪3竖直放置,测量口紧贴纤维表面,避免外界光源进入,测量第1个测试点色差数据ΔL1、Δa1、Δb1、ΔE1,移动色差仪3位置到下一等分刻度线,重复上述测量过程,直至测量完8个等分刻度处的色差值,将第8次测量结束后的均值ΔL、Δa、Δb 、ΔE记录为该样品的色差数据。
实施例2:一种非定长碳纤维色差检测装置,该装置用于纤维丝锭大小不一致或纤维丝锭直径偏小的碳纤维,包括供丝器4、集纱板5、导辊6、限位器7、缠绕平板8、动力传动系统9、电机10、张力控制系统11和限位器控制系统。所述供丝器的数量为6-12个,所述集纱板5上设有和所述供丝器4相对应数量的限位孔,相邻两个所述限位孔之间设有间距。所述缠绕平板8转速由相应的动力传动系统9控制,所述限位器7由与动力传动系统9相联动的限位器控制系统12控制,导辊的数量为3个,其中第二个导辊由所述张力控制系统11控制,所述缠绕平板8每转动一周,限位器7沿垂直纤维方向移动5mm,所述限位器7设定最大移动距离20~40mm,当限位器7达最大距离,限位器7反向移动。
该装置的检测方法,具体包括以下步骤:
(1)除去表面受损纤维,将试样依次安放于供丝器4上,纤维丝束依次穿过集纱板5,导辊6,限位器7系于纤维牵引器上的缠绕平板8上的固定孔上;
(2)设定仪器运行参数,调节碳纤维转速1.5m/min、限位器的最大移动距离,开启仪器开关,仪器运转,纤维平行、紧密、无翻转地缠绕于缠绕平板8上,缠板到一定的宽度和层数,取下缠绕平板8,完成缠板;
(3)缠绕数层完成缠板后,剪断纤维束,将断口系于缠绕平板8的固定孔上,取下缠绕平板;
(4)采用配套的色差仪其测量口紧贴缠绕平板上标样纤维样品,沿纤维方向选取8个等分点,依次测量,沿纤维轴向选取8个等分点,依次测量其ΔL、Δa、Δb、ΔE值,将第8个等分点测量结束后的均值ΔL、Δa、Δb、ΔE记录为该样品的色差数据。
行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种定长碳纤维色差检测装置,其特征在于:该装置用于纤维丝锭大小一致且达定长的碳纤维,包括丝锭定位器和色差仪,所述丝锭定位器包括定位柱和底座。
2.一种非定长碳纤维色差检测装置,其特征在于:该装置用于纤维丝锭大小不一致或纤维丝锭直径偏小的碳纤维,包括供丝器、集纱板、导辊、限位器、缠绕平板、动力传动系统、电机、张力控制系统和限位器控制系统。
3.根据权利要求1所述的一种定长碳纤维色差检测装置,其特征在于:所述底座包括带有等分刻度线的圆盘,所述色差仪置于等分刻度线上。
4.根据权利要求2所述的一种非定长碳纤维色差检测装置,其特征在于:所述供丝器的数量为6-12个,所述集纱板上设有和所述供丝器相对应数量的限位孔,相邻两个所述限位孔之间设有间距。
5.根据权利要求4所述的一种非定长碳纤维色差检测装置,其特征在于:所述限位孔为直径3~8mm的圆孔,相邻的两个所述限位孔的间距为5~10mm。
6.根据权利要求2所述的一种非定长碳纤维色差检测装置,其特征在于:所述导辊直径为10~50mm,长度为50~150mm,导辊数目为3~5个,所述导辊和所述限位器的材质为316L不锈钢、316不锈钢、321不锈钢中的一种。
7.根据权利要求2所述的一种非定长碳纤维色差检测装置,其特征在于:所述缠绕平板尺寸为长300~400mm,宽100~200mm,厚2~4mm,其边缘为光滑曲面,材质为321不锈钢、304L不锈钢、304不锈钢中的一种。
8.根据权利要求2所述的一种非定长碳纤维色差检测装置,其特征在于:所述缠绕平板转速由相应的动力传动系统控制,所述限位器由与动力传动系统相联动的限位器控制系统控制,所述导辊中第二个导辊由所述张力控制系统控制,所述缠绕平板每转动一周,限位器沿垂直纤维方向移动3~8mm,所述限位器设定最大移动距离20~40mm,当限位器达最大距离,限位器反向移动。
9.根据权利要求1所述的一种定长碳纤维色差检测装置的检测方法,其特征在于:纤维丝锭大小一致且达到定长时,包括如下具体步骤,
(1)将纤维丝锭安放于定位柱子上固定;
(2)将色差仪放置于丝锭定位器底盘对应的圆盘等分刻度线处,色差仪紧贴纤维丝锭,测定该位置的纤维色差数据,依次移动色差仪到不同的等分线位置,得到多次测量的色差均值即为该锭纤维色差。
10.根据权利要求1所述的一种非定长碳纤维色差检测装置的检测方法,其特征在于:纤维丝锭大小不一致或纤维丝锭直径偏小时,包括如下具体步骤,
(1)将纤维丝锭依次安放于供丝器上固定,纤维束依次穿过集纱板、导辊,限位器,缠绕在缠绕平板上;
(2)设定仪器运行参数,调节碳纤维转速0.5~3.0m/min,开启仪器开关,缠板到一定的宽度和层数,取下缠绕平板,完成缠板;
(3)缠绕数层完成缠板后,剪断纤维束,将断口系于缠绕平板的固定孔上,取下缠绕平板;
(4)将色差仪测量口紧贴缠绕平板,一束纤维沿纤维轴向选取多个测试位置,测得其色差均值,并记录数据。
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