CN113418820A - 一种检测连续纤维预浸料断丝率的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供的一种检测连续纤维预浸料断丝率的方法和装置，该方法通过取样一定面积的预浸料，采用超声溶洗方法洗净预浸料上影响预浸料断丝率计算的树脂、对多次溶洗后的有机溶剂进行多次过滤后获得纤维断丝，计算洗出的纤维断丝占纤维总重量的百分比，得到纤维断丝率；该方法可检测连续纤维预浸料的纤维断丝率，定量描述预浸料断丝缺陷，有助于分析预浸料的质量水平，为改善预浸料质量提供检测数据的支撑。
Description
技术领域
本发明涉及预浸料检测技术领域，具体涉及一种检测连续纤维预浸料断丝率的方法和装置。
背景技术
纤维增强树脂基复合材料以其强度高、重量轻、耐腐蚀等优异的性能，广泛应用于航空航天、体育休闲、汽车工业、环境能源、土木工程等领域。预浸料是制造碳纤维复合材料的中间材料，其性能质量决定了复合材料产品的性能质量。
断丝是连续纤维预浸料产品的严重缺陷，由纤维原材料的断丝缺陷带入，或者预浸料制造过程中的损伤造成，会降低复合材料产品的拉伸、压缩、弯曲等力学性能，影响产品质量及使用寿命。
目前一般采用目视检查法，观测预浸料断丝情况，在预浸料生产过程中，检测人员肉眼观察断丝缺陷，发现后标识、记录断丝点。
现有目视检查法的不足包括：1、只能观察到尺寸较大、肉眼能分辨的断丝缺陷，而微观的、或者被树脂覆盖的断丝缺陷不能被观察记录。2、检测结果只能记录预浸料的断丝缺陷数量，不能准确检测计量预浸料断丝率。
发明内容
为了精确地、定量地表征预浸料的断丝率，本发明提出一种检测连续纤维预浸料断丝率的方法和装置，该方法通过取样一定面积的预浸料，由超声溶洗、过滤后获得纤维断丝，计算洗出的纤维断丝占纤维总重量的百分比，得到纤维断丝率；该方法可检测连续纤维预浸料的纤维断丝率，定量描述预浸料断丝缺陷，有助于分析预浸料的质量水平，为改善预浸料质量提供检测数据的支撑。其具体技术方案如下：
本发明实施例提供的一种检测连续纤维预浸料断丝率的方法，包括步骤：
步骤1获取预设面积的预浸料试样，将预设长度的所述预浸料试样浸入预设体积的第一有机溶液溶解变软；
步骤2对变软的所述预浸料试样溶洗预设第一时间长度，洗掉所述预浸料试样上的树脂，并用铜丝过滤网过滤所述第一有机溶液；
步骤3重复多次，将经过溶洗的所述预浸料试样放入相同体积的第二有机溶液进行第二时间长度的溶洗，再用所述铜丝过滤网过滤所述第二有机溶液；
步骤4将经过多次过滤的所述铜丝过滤网进行多次冲洗，收集所述铜丝过滤网上的纤维断丝；
步骤5将收集的所述纤维断丝放置于铝盒中，使用烘箱在预设条件下烘干称得第一重量；
步骤6剪下所述预浸料试样被溶洗干净的纤维，使用无鼓风干燥箱在预设条件下烘干后，称量干燥后纤维重量，得第二重量；根据所述第一重量和第二重量计算断丝率。
进一步的，还包括：重复步骤1-步骤6，多次计算得到断丝率并计算平均值作为最终断丝率。
进一步的，所述预浸料试样沿纤维方向切取，长度为30-100cm；所述预浸料的表面平整。
进一步的，采用超声溶洗预浸料试样；所述预浸料试样浸入的长度为不少于20cm，所述第一时间长度为10min-30min，所述第二时间长度为30min-50min。
进一步的，所述预设条件为：温度设置为120℃-150℃，烘干时间为15-20min。
进一步的，假设所述第一重量和第二重量分别用Wbf，W1表示，则断丝率的表达式为：Rbf＝Wbf/(Wbf+W1)*100％。
进一步的，采用500-800目的铜丝过滤网对所述第一有机溶剂或所述第二有机溶剂进行过滤。
进一步的，所述第一有机溶液、所述第二有机溶液采用能够溶洗干净预浸料中树脂的低沸点溶剂。
本发明的第二方面提供一种检测连续纤维预浸料断丝率的装置，包括：用于盛放第一有机溶剂或第二有机溶剂的烧杯、切取的预设面积的预浸料试样、用于夹持所述预浸料试样的夹持件、用于固定所述夹持件的支板或支架、用于放置所述烧杯的超声池、铜丝过滤网；所述烧杯放置于所述超声池中、所述夹持件夹持所述预浸料试样一起固定在所述支板或支架的上边，所述预浸料试样进入到所述烧杯的长度不少于20cm；将切取的所述预设面积的预浸料试样浸入盛放有预设体积的第一有机溶液的烧杯，并采用所述夹持件将预浸料夹在所述支板或支架上，采用上述所述检测连续纤维预浸料断丝率的方法对所述预浸料的断丝率进行检测。
本发明实施例提供的一种检测连续纤维预浸料断丝率的方法和装置，该方法通过取样一定面积的预浸料，采用超声溶洗方法洗净预浸料上影响预浸料断丝率计算的树脂、对多次溶洗后的有机溶剂进行多次过滤后获得纤维断丝，计算洗出的纤维断丝占纤维总重量的百分比，得到纤维断丝率；该方法可检测连续纤维预浸料的纤维断丝率，定量描述预浸料断丝缺陷，有助于分析预浸料的质量水平，为改善预浸料质量提供检测数据的支撑。
附图说明
图1是本发明一种检测连续纤维预浸料断丝率的方法流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明进行说明，但不用来限制本发明的范围。图1是本发明一种检测连续纤维预浸料断丝率的方法流程图，包括：步骤1获取预设面积的预浸料试样，将预设长度的所述预浸料试样浸入预设体积的第一有机溶液溶解变软。为了保证制样过程中不会产生断丝、影响测试结果，本发明上述预浸料试样的切取沿着纤维方向切取，切取长度大小范围为30-100cm。取样时，预浸料的表面需要平整，避免人为扭曲、变形、损伤等情况发生。将该预浸料试样放入上方有支架的烧杯中，该烧杯中倒入有有机溶剂，该有机溶剂能够将预浸料试样中的树脂溶洗干净，将预浸料缓慢浸入溶剂，溶解变软，至剩余长度刚好悬挂于支架上。浸入溶剂部分试样长度不少于20cm。
步骤2对变软的所述预浸料试样溶洗预设第一时间长度，洗掉所述预浸料试样上的树脂，并用铜丝过滤网过滤所述第一有机溶液。
采用超声溶洗变软后的预浸料试样10min-30min，优选的，在本发明实施例中溶洗10分钟，充分洗去树脂，然后使用500-800目的铜丝过滤网有机溶剂(即第一有机溶剂)。在本发明实施例中，由于断丝很细小，为了保证第一有机溶剂和第二有机溶剂中的断丝能够不遗漏的过滤出来，本发明优选采用500目钢丝过滤网。
步骤3重复多次，将经过溶洗的所述预浸料试样放入相同体积的第二有机溶液进行第二时间长度的溶洗，再用所述铜丝过滤网过滤所述第二有机溶液。
将第一有机溶剂通过铜丝过滤网过滤后，再在烧杯中加入相同体积的溶剂(以保证每次溶洗试样长度一致)，超声溶洗预浸料第二时间长度，用同一个过滤网过滤溶洗液。在本发明实施例中，第二时间长度优选为30min。重复步骤3多次，在本发明实施例中，至少为2次。
步骤4将经过多次过滤的所述铜丝过滤网进行多次冲洗，收集所述铜丝过滤网上的纤维断丝。
用溶剂冲洗过滤网上的纤维至少3次，充分洗净纤维上的树脂残余。
步骤5将收集的所述纤维断丝放置于铝盒中，使用无鼓风干燥箱在预设条件下烘干称得第一重量。将纤维断丝置于干净铝盒中，使用烘箱烘干并称重为Wbf。烘箱温度设置为120℃，烘干时间为15min。
步骤6剪下所述预浸料试样被溶洗干净的纤维，使用无鼓风干燥箱在预设条件下烘干后，称量干燥后纤维重量，得第二重量；根据所述第一重量和第二重量计算断丝率。烘箱温度设置为120℃-150℃，由于120℃的干燥箱温度能够最大限度地对预浸料试样快速烘干，且不会导致预浸料断丝，因此干燥箱地温度优选设置在120℃，烘干时间为15-20min。
步骤7假设所述第一重量和第二重量分别用Wbf，W1表示，则断丝率的表达式为：Rbf＝Wbf/(Wbf+W1)*100％。
为了保证断丝率的准确性，本发明采用步骤1-步骤7通过多次断丝率的计算，并求取平均值，作为最终的断丝率。
需要说明的是，上述第一有机溶剂、第二有机溶剂均是是能够完全溶洗掉预浸料中的树脂的低沸点有机溶剂。
将切取的所述预设面积的预浸料试样浸入盛放有预设体积的第一有机溶液的烧杯，并采用所述夹持件将预浸料夹在所述支板或支架上，采用上述所述的检测连续纤维预浸料断丝率的方法对所述预浸料的断丝率进行检测。
下面举例对本发明提供的一种检测连续纤维预浸料断丝率的方法进行说明。
实施例:
试样：CCF300/BA9916-Ⅱ预浸料
溶剂：二氯乙烷(分析纯)
方法：取宽度为6.35cm,长为100cm的CCF300/BA9916-Ⅱ预浸料。在上方装有支架的烧杯中倒入二氯乙烷，将预浸料缓慢浸入溶剂，浸入溶剂部分试样长度为90cm。用超声溶洗预浸料10min，充分洗去树脂并用500目铜丝过滤网过滤溶剂。重新加入相同体积(400ml)的溶剂，超声溶洗预浸料30min，用同一个过滤网过滤溶洗液。再重复超声溶洗30min及过滤溶洗液步骤两次，随后用二氯乙烷冲洗过滤网上的纤维3次，充分洗净纤维上的树脂残余。收集过滤网上的纤维断丝，将纤维断丝置于干净铝盒中，使用烘箱烘干并称重为Wbf。烘箱温度设置为125℃，烘干时间为15min。剪下所述预浸料试样被溶洗干净的纤维，使用无鼓风干燥箱在预设条件下烘干后，称量干燥后纤维重量W1。烘箱温度设置为125℃，烘干时间为15min。按公式计算纤维断丝率Rbf＝Wbf/(Wbf+W1)*100％。重复2次上述试验，取3次结果平均值为该预浸料的断丝率。
(1)试验数据及结果如下表。
(2)通过上述实施例，证明该专利方法能够有效表征预浸料的断丝率。
本发明的第二方面提供一种检测连续纤维预浸料断丝率的装置，包括：用于盛放第一有机溶剂或第二有机溶剂的烧杯、切取的预设面积的预浸料试样、用于夹持所述预浸料试样的夹持件、用于固定所述夹持件的支板或支架、用于放置所述烧杯的超声池、铜丝过滤网；所述烧杯放置于所述超声池中、所述夹持件夹持所述预浸料试样一起固定在所述支板的上边，所述预浸料试样进入到所述烧杯的长度不少于20cm；将切取的所述预设面积的预浸料试样浸入盛放有预设体积的第一有机溶液的烧杯，并采用所述夹持件将预浸料夹在所述支板或支架上，采用检测连续纤维预浸料断丝率的方法对所述预浸料的断丝率进行检测。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (9)
1.一种检测连续纤维预浸料断丝率的方法，其特征在于，包括步骤：
步骤1获取预设面积的预浸料试样，将预设长度的所述预浸料试样浸入预设体积的第一有机溶液溶解变软；
步骤2对变软的所述预浸料试样溶洗预设第一时间长度，洗掉所述预浸料试样上的树脂，并用铜丝过滤网过滤所述第一有机溶液；
步骤3重复多次，将经过溶洗的所述预浸料试样放入相同体积的第二有机溶液进行第二时间长度的溶洗，再用所述铜丝过滤网过滤所述第二有机溶液；
步骤4将经过多次过滤的所述铜丝过滤网进行多次冲洗，收集所述铜丝过滤网上的纤维断丝；
步骤5将收集的所述纤维断丝放置于铝盒中，使用无鼓风干燥箱在预设条件下烘干称得第一重量；
步骤6剪下所述预浸料试样被溶洗干净的纤维，使用无鼓风干燥箱在预设条件下烘干后，称量干燥后纤维重量，得第二重量；根据所述第一重量和第二重量计算断丝率。
2.根据权利要求1所述的检测连续纤维预浸料断丝率的方法，其特征在于，还包括：重复步骤1-步骤6，多次计算得到断丝率并计算平均值作为最终断丝率。
3.根据权利要求1所述的检测连续纤维预浸料断丝率的方法，其特征在于，所述预浸料试样沿纤维方向切取，长度为30-100cm；所述预浸料的表面平整。
4.根据权利要求1所述的检测连续纤维预浸料断丝率的方法，其特征在于，采用超声溶洗预浸料试样；所述预浸料试样浸入的长度为不少于20cm，所述第一时间长度为10min-30min，所述第二时间长度为30min-50min。
5.根据权利要求1所述的检测连续纤维预浸料断丝率的方法，其特征在于，所述预设条件为：温度设置为120℃-150℃，烘干时间为15-20min。
6.根据权利要求1所述的检测连续纤维预浸料断丝率的方法，其特征在于，假设所述第一重量和第二重量分别用Wbf，W1表示，则断丝率的表达式为：Rbf＝Wbf/(Wbf+W1)*100％。
7.根据权利要求1所述的检测连续纤维预浸料断丝率的方法，其特征在于，采用500-800目的铜丝过滤网对所述第一有机溶剂或所述第二有机溶剂进行过滤。
8.根据权利要求1所述的检测连续纤维预浸料断丝率的方法，其特征在于，所述第一有机溶液、所述第二有机溶液采用能够溶洗干净预浸料中树脂的低沸点溶剂。
9.一种检测连续纤维预浸料断丝率的装置，其特征在于，包括：用于盛放第一有机溶剂或第二有机溶剂的烧杯、切取的预设面积的预浸料试样、用于夹持所述预浸料试样的夹持件、用于固定所述夹持件的支板或支架、用于放置所述烧杯的超声池、铜丝过滤网；所述烧杯放置于所述超声池中、所述夹持件夹持所述预浸料试样一起固定在所述支板的上边，所述预浸料试样进入到所述烧杯的长度不少于20cm；
将切取的所述预设面积的预浸料试样浸入盛放有预设体积的第一有机溶液的烧杯，并采用所述夹持件将预浸料夹在所述支板或支架上，采用所述权利要求1-8任一所述的检测连续纤维预浸料断丝率的方法对所述预浸料的断丝率进行检测。
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Non-Patent Citations (3)
| Title |
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