CN110106597A - 一种用于碳纤维束展纤成型的生产设备 - Google Patents

一种用于碳纤维束展纤成型的生产设备 Download PDF

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阮诗伦
王新宇
周晶晶
杨华龙
张留新
吴昕哲
李存
贾甜
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Dagong Carbon Ding Technology Luoyang Co ltd
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Zhengzhou Great Gong High And New Technologies Co ltd
Dalian University Of Technology's Grand Equipments Design And Manufacture Zhengzhou Research Institute
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    • D02JFINISHING OR DRESSING OF FILAMENTS, YARNS, THREADS, CORDS, ROPES OR THE LIKE
    • D02J1/00Modifying the structure or properties resulting from a particular structure; Modifying, retaining, or restoring the physical form or cross-sectional shape, e.g. by use of dies or squeeze rollers
    • D02J1/18Separating or spreading

Abstract

本发明提出了一种用于碳纤维束展纤成型的生产设备,包括:展纤装置,展纤装置还包括底座以及安装在底座上的两个相对的支板,在每个支板上设置有长槽,在两个长槽之间安装有入丝导向辊、预展压辊、展中压辊、展后压辊和出丝导向辊,在底座上端还设有平行滑动模组和垂直滑动模组。其有益效果是:碳纤维丝束在经过收丝机构和展纤装置中的预展压辊、展中压辊、展后压辊和两个方向上的滑动模组的综合作用下,展宽后的丝束获得很大的展宽比,较低的损伤率,已经较稳定的碳纤维展开的均匀度。

Description

一种用于碳纤维束展纤成型的生产设备
技术领域
本发明涉及一种碳纤维束的展纤装置,特别是指一种用于碳纤维束展纤成型的生产设备。
背景技术
随着科技的发展,对结构轻量化的要求越来越高,故以力学结构性能优良的非金属材料碳纤维材料在汽车和工程机械等领域得到广泛的应用,在碳纤维束展开工艺的优劣直接关系着碳纤维预浸布预浸效果,目前碳纤维束的展纤工艺主要有机械展纤法,热展纤法,气流喷射展纤法等,不管是采用何种展开工艺,其目的都是增加展宽比,碳纤维束展开的越薄越均匀、单位面积质量越小断丝率越低,越有利于树脂基体的预浸,得到的预浸布的物理性能就越优良。
针对以上各种展纤工艺在碳纤维束展开中各有优缺点。机械展纤法是将原丝纤维通过机械碾压的方式将大丝束碳纤维碾压成型,该展纤扩宽后的碳纤维层的蓬松度低,影响后期碳纤维的浸润处理。热展纤法是将碳纤维线束经过加热后,去除纤维层表面的浆料,在导砂辊轮以及压轮的挤压作用下使得纤维束变薄、变平。目前对辊轮的加热方式主要是电加热,通常的做法是在辊轮的内部套有电加热棒,对辊轮进行加热,但是采用这种方法会导致整个辊轮体的温度不一致、温升慢,加热棒附近的温度大于辊轮其他区域的温度,使得碳纤维线束接触区域的温度不一致,纤维层表面的浆料去除可能不彻底,会导致后期碳纤维展开成型质量低,影响碳纤维预浸带的预浸效果。气流喷射展纤法,是将碳纤维束穿过一个特定气流出口方向的机械结构,然而这种工艺对气流的要求比较高,气流过大会使碳纤维束展开的比较紊乱,碳纤维束与丝之间相互缠绕,展开效果和展开质量比较低,展开丝束的薄厚不一,控制性能差。
发明内容
本发明为解决现有技术中存在的问题,提出一种用于碳纤维束展纤成型的生产设备。
本发明的技术方案是这样实现的:一种用于碳纤维束展纤成型的生产设备,其组成包括:展纤装置和收丝装置,所述展纤装置还包括底座以及安装在所述底座上的两个相对的支板,在每个所述支板上设置有长槽,在两个所述长槽之间安装有入丝导向辊、预展压辊、展中压辊、展后压辊和出丝导向辊,在所述底座上端还设有平行滑动模组和垂直滑动模组,在所述展纤装置中碳纤维束依次通过所述入丝导向辊、所述预展压辊、运动方向与碳纤维束运动方向平行的所述平行滑动模组、所述展中压辊、运动方向与碳纤维束运动方向垂直的所述垂直滑动模组、所述展后压辊和所述出丝导向辊后进入到所述收丝装置中的收丝盘上。
所述收丝装置主要包括台座、所述收丝盘,在所述台座上部设置有所述收丝盘,所述收丝盘由力矩电机带动。
在所述入丝导向辊上还设有若干定位卡箍,所述定位卡箍用于限定纤维束的在所述定位卡箍上的位置。
所述平行滑动模组包括水平滑轨、水平光杆架、光杆和电机,所述水平滑轨固定在所述底座上,在所述水平滑轨上设置有沿所述水平滑轨移动的水平光杆架,所述水平光杆架的两端为带有调整长孔的立板,所述光杆安装在两个所述立板的调整长孔上,所述电机通过丝杠带动所述水平光杆架移动。
所述垂直滑动模组包括垂直滑轨、垂直光杆架、所述光杆和所述电机,所述垂直滑轨固定在所述底座上,所述垂直光杆架的中部带有调整孔的立板,所述光杆安装所述立板的调整孔上,所述电机通过丝杠带动所述垂直光杆架在所述垂直滑轨上移动。
本发明的有益效果是:
1.碳纤维丝束在经过收丝机构和展纤装置中的预展压辊、展中压辊、展后压辊和两个方向上的滑动模组的综合作用下,展宽后的丝束获得很大的展宽比,较低的损伤率,已经较稳定的碳纤维展开的均匀度;
2.展开后的碳纤维丝束较大的展宽比,表明了展开后碳纤维丝束变得更薄,更有利于后期PP、PA等预浸料的预浸,可以使预浸料更好的包裹内部与表面的碳纤维丝,可达到很好的浸渍效果,有利于提高后期碳纤维制品的力学性能;
3.较低的展开丝束的损伤率表明了展开后的碳纤维丝束表面质量高,丝束中的断丝少,表面平整光亮不起毛,有利于提高后期碳纤维预浸料的力学性能;
4.展开后较均匀的碳纤维丝束,可以使碳纤维丝束得到很好的预浸宽度,有利于碳纤维带的铺层或者编织,可以进一步的提高碳纤维制品的力学性能;
5.收丝装置使在力矩电机的作用下在保证了在展纤过程中张力的一致,有利于展宽比的稳定和整条碳纤维丝束的展开质量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的结构示意图;
图2为平行滑动模组和垂直滑动模组的结构示意图;
图3为本发明的原理图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
如图1~图3所示一种用于碳纤维束展纤成型的生产设备,其组成包括:展纤装置1和收丝装置2,展纤装置1还包括底座3以及安装在底座3上的两个相对的支板4,在每个支板4上设置有长槽5,在两个长槽5之间安装有入丝导向辊6、预展压辊7、展中压辊8、展后压辊9和出丝导向辊10,在底座3上端还设有平行滑动模组11和垂直滑动模组12,在展纤装置1中碳纤维束13依次通过入丝导向辊6、预展压辊7、运动方向与碳纤维束13运动方向平行的平行滑动模组11、展中压辊8、运动方向与碳纤维束13运动方向垂直的垂直滑动模组12、展后压辊9和出丝导向辊10后进入到收丝装置2中的收丝盘15上。
展纤装置1的两侧固定用的支板4分层镂空,并在镂空的长槽5处将上述的压辊予以固定,可根据展纤的工艺需求,将预展压辊7、展中压辊8、展后压辊9的位置及数量在支板4中予以调整。
收丝装置2主要包括台座14、收丝盘15,在台座14上部设置有收丝盘15,收丝盘15由力矩电机带动,力矩电机上带有力矩电机控制器和张紧调整组件,通过力矩控制器实现收丝中整条碳纤维束带的张力和线速度保持一致,进而保证在展纤的成型质量。
在入丝导向辊6上还设有若干定位卡箍16,定位卡箍16用于限定纤维束的在定位卡箍16上的位置,在入丝导向辊6上可根据展开丝束的数目和预展宽度,选择合适的定位卡箍16的数量及位置,使碳纤维束13在整条设备生产线中做到精确地定位。
平行滑动模组11包括水平滑轨17、水平光杆架18、光杆19和电机20,水平滑轨17固定在底座3上,在水平滑轨17上设置有沿水平滑轨17移动的水平光杆架18,水平光杆架18的两端为带有调整长孔22的立板23,光杆19安装在两个立板23的调整长孔22上,电机20通过丝杠21带动水平光杆架18移动;在平行于展纤运动方向的平行滑动模组11的水平往复运动的作用下,碳纤维束13在水平方向上得到均匀移动往复挤压,碳纤维束13展开均匀,展丝宽度明显增大。
垂直滑动模组12包括垂直滑轨24、垂直光杆架25、光杆19和电机20,垂直滑轨24固定在底座3上,垂直光杆架25的中部带有调整孔26的立板23,光杆19安装立板23的调整孔26上,电机20通过丝杠21带动垂直光杆架25在垂直滑轨24上移动;在经过展中压辊8后,经过初步展纤后具有一定宽度的碳纤维束13,在垂直滑动模组12的垂直往复运动作用下,碳纤维束13受到两个往复方向的张开力,碳纤维束13展开的进一步的变宽。
平行滑动模组11和垂直滑动模组12中的光杆19可沿调整孔26和调整长孔22上下调节,这样可根据工艺需求调整碳纤维带与滑动光杆19包覆角的大小。
在展纤装置1中,可根据碳纤维展纤生产的实际需求,两种滑动模组平行滑动模组11和垂直滑动模组12可根据碳纤维展开的需求组合使用。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种用于碳纤维束展纤成型的生产设备,其组成包括:展纤装置和收丝装置,其特征在于:所述展纤装置还包括底座以及安装在所述底座上的两个相对的支板,在每个所述支板上设置有长槽,在两个所述长槽之间安装有入丝导向辊、预展压辊、展中压辊、展后压辊和出丝导向辊,在所述底座上端还设有平行滑动模组和垂直滑动模组,在所述展纤装置中碳纤维束依次通过所述入丝导向辊、所述预展压辊、运动方向与碳纤维束运动方向平行的所述平行滑动模组、所述展中压辊、运动方向与碳纤维束运动方向垂直的所述垂直滑动模组、所述展后压辊和所述出丝导向辊后进入到所述收丝装置中的收丝盘上。
2.根据权利要求1所述的用于碳纤维束展纤成型的生产设备,其特征在于:所述收丝装置主要包括台座、所述收丝盘,在所述台座上部设置有所述收丝盘,所述收丝盘由力矩电机带动。
3.根据权利要求1所述的用于碳纤维束展纤成型的生产设备,其特征在于:在所述入丝导向辊上还设有若干定位卡箍,所述定位卡箍用于限定纤维束的在所述定位卡箍上的位置。
4.根据权利要求1所述的用于碳纤维束展纤成型的生产设备,其特征在于:所述平行滑动模组包括水平滑轨、水平光杆架、光杆和电机,所述水平滑轨固定在所述底座上,在所述水平滑轨上设置有沿所述水平滑轨移动的水平光杆架,所述水平光杆架的两端为带有调整长孔的立板,所述光杆安装在两个所述立板的所述调整长孔上,所述电机通过丝杠带动所述水平光杆架移动。
5.根据权利要求1所述的用于碳纤维束展纤成型的生产设备,其特征在于:所述垂直滑动模组包括垂直滑轨、垂直光杆架、所述光杆和所述电机,所述垂直滑轨固定在所述底座上,所述垂直光杆架的中部带有调整孔的立板,所述光杆安装所述立板的调整孔上,所述电机通过丝杠带动所述垂直光杆架在所述垂直滑轨上移动。
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