CN113789623A

CN113789623A - 一步法制浸胶纱装置

Info

Publication number: CN113789623A
Application number: CN202111161761.1A
Authority: CN
Inventors: 谈源; 李春惠; 吴超; 马晓伟
Original assignee: Changzhou New Intelligent Technology Co Ltd
Current assignee: Changzhou New Intelligent Technology Co Ltd
Priority date: 2021-09-30
Filing date: 2021-09-30
Publication date: 2021-12-14
Anticipated expiration: 2041-09-30
Also published as: CN113789623B

Abstract

本发明涉及碳纤维浸胶技术领域，尤其涉及一步法制浸胶纱装置，包括：恒张力放卷机构、无捻定位机构、展纤机构、纱线张力传感器、浸胶机构、挤胶定型机构、烘箱、牵引机构和切割机构，纱线通过恒张力放卷机构从纱筒上放出，通过展纤机构来将放出的纱线展成片状的纱线，紧接着，纱线进入到浸胶机构中浸渍上树脂，浸渍后的纱线通过挤胶定型机构来挤掉多余树脂并定型，定型后的纱线通过烘箱进行热固化成棒状的纱线，采用牵引机构对棒状的纱线进行牵拉，并采用切割机构来将固化后的纱线切割成段，完成整个碳纤维浸胶过程，本发明的浸胶过程一步完成，具有效率高，且固化后内部无气孔，产品品质高。

Description

一步法制浸胶纱装置

技术领域

本发明涉及碳纤维浸胶技术领域，尤其涉及一步法制浸胶纱装置。

背景技术

浸胶纱是由纤维丝束经过浸渍液态树脂并固化后制成的类圆柱体丝束状复合材料，这种材料一般用来作为检测试样测试其拉伸性能，一根标准的浸胶纱试样，外表平直、浸胶均匀、样品表面无毛刺、无气孔、断纱、无挂树脂胶体、无纤维错位，周身呈集束状，色泽圆润光亮。

目前常用于制作浸胶纱的工艺为真空灌注工艺，浸胶纱用的树脂为真空灌注类树脂，此类树脂具有粘度低、固化时间长、含有挥发性溶剂，采用真空灌注工艺制备的浸胶纱由于溶剂无法挥发出去，导致样品的表面会存在气孔，而且真空灌注工艺无法保证浸胶纱在恒定张力下进行固化，所以采用此种工艺制成的浸胶纱样品成品差，拉伸测试效果不理想。

鉴于上述问题的存在，本设计人基于从事此类产品工程应用多年丰富的实务经验及专业知识，积极加以研究创新，以期创设一步法制浸胶纱装置，使其更具有实用性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一步法制浸胶纱装置，从而解决背景技术中的问题。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一步法制浸胶纱装置，包括：

恒张力放卷机构，对纱筒上的纱线进行恒张力放卷操作；

无捻定位机构，对纱线的行进路径进行导向；

展纤机构，对纱线进行展纤操作；

纱线张力传感器，检测纱线的张力；

浸胶机构，进一步包括浸胶槽、涂胶轮和纱线导轮，所述浸胶槽内部盛放有树脂，所述涂胶轮安装于所述浸胶槽上方，所述涂胶轮部分低于树脂的液面高度，两个纱线导轮分别安装于所述涂胶轮两侧且均高于树脂的液面高度，纱线分别从纱线导轮底部以及涂胶轮顶部绕过，与涂胶轮表面的树脂接触实现浸胶；

挤胶定型机构，进一步包括多对挤胶轮和定型板，每对所述挤胶轮均上下错位安装，每对所述挤胶轮之间形成有供浸胶后纱线通过的定型通道，所述定型板上排布有多个圆形通孔，纱线依次穿过多个所述定型通道后再穿过所述圆形通孔；

烘箱，内部设置有加热通道，所述加热通道对挤胶定型后的纱线进行烘干操作；

牵引机构，牵引烘干后的浸胶纱线；

切割机构，将浸胶纱线切割成段。

进一步地，还包括废丝收绕机构，所述废丝收绕机构设置于所述切割机构后，所述废丝收绕机构进一步包括电机架、收绕电机、转动轴和废料筒，所述收绕电机安装于所述电机架上，所述转动轴与所述收绕电机的输出轴连接，所述废料筒套设于所述转动轴上，所述收绕电机输出动力驱动所述废料筒周向旋转。

进一步地，所述废料筒周向表面等距排布有多个切割槽。

进一步地，还包括计米器，所述计米器设置于所述烘箱和所述牵引机构之间，且用于计算烘干后的浸胶纱线长度。

进一步地，所述浸胶槽两侧分别设置有两个相邻的第一滚动轴承，所述涂胶轮轴向两侧设置有第二滚动轴承，所述第二滚动轴承架设在两个相邻的所述第一滚动轴承之间。

进一步地，所述纱线导轮通过调节座固定安装于所述浸胶槽上，所述调节座用于调节所述纱线导轮的安装高度。

进一步地，所述浸胶槽内还设置有超声波发生器。

进一步地，相邻对所述挤胶轮安装位置有一定高度差。

进一步地，所述挤胶轮表面设置有一道环形凹槽，所述环形凹槽的横截面为圆弧形。

进一步地，所述烘箱由多个独立的烘箱单元前后顺次连接而成，每个烘箱单元的长度一致。

本发明的有益效果为：本发明中提供的一步法制浸胶纱装置，通过设置恒张力放卷机构对纱筒上的纱线进行恒张力放纱，采用牵引机构来牵引烘干后的浸胶纱线，从而保证纱线整个固化过程保持恒张力状态，本发明还通过烘箱对浸渍有树脂的纱线进行烘干，烘箱在烘干过程中能够保证挥发性溶剂在加热通道两侧挥发走，从而避免固化后的纱线表面生成气孔，具备实用性。

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中记载的一些实施例，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1A为本发明实施例中一步法制浸胶纱装置前半段的结构示意图；

图1B为本发明实施例中一步法制浸胶纱装置后半段的结构示意图；

图2为本发明实施例中挤胶定型机构的结构示意图；

图3A为本发明实施例中一步法制浸胶纱装置前半段的主视图；

图3B为本发明实施例中一步法制浸胶纱装置后半段的主视图；

图4为本发明实施例中废丝收绕机构的结构示意图；

图5为本发明实施例中浸胶机构的结构示意图；

图6为本发明实施例中浸胶机构的另一视角的结构示意图；

图7为本发明实施例中挤胶轮的结构示意图。

附图标记：1、恒张力放卷机构；2、无捻定位机构；3、展纤机构；4、纱线张力传感器；5、浸胶槽；6、涂胶轮；7、纱线导轮；8、挤胶轮；9、定型板；10、烘箱；11、牵引机构；12、切割机构；13、废丝收绕机构；14、电机架；15、收绕电机；16、转动轴；17、废料筒；18、切割槽；19、计米器；20、第一滚动轴承；21、第二滚动轴承；22、调节座；23、超声波发生器；24、环形凹槽；25、树脂挡环；26、控制器；27、牵引轮；28、机架；29、机柜。

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。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1至图3所示的一步法制浸胶纱装置，包括：

恒张力放卷机构1，对纱筒上的纱线进行恒张力放卷操作；

无捻定位机构2，对纱线的行进路径进行导向；

展纤机构3，对纱线进行展纤操作；

纱线张力传感器4，检测纱线的张力；

浸胶机构，进一步包括浸胶槽5、涂胶轮6和纱线导轮7，浸胶槽5内部盛放有树脂，涂胶轮6安装于浸胶槽5上方，涂胶轮6部分低于树脂的液面高度，两个纱线导轮7分别安装于涂胶轮6两侧且均高于树脂的液面高度，纱线分别从纱线导轮7底部以及涂胶轮6顶部绕过，与涂胶轮6表面的树脂接触实现浸胶；

挤胶定型机构，进一步包括多对挤胶轮8和定型板9，每对挤胶轮8均上下错位安装，每对挤胶轮8之间形成有供浸胶后纱线通过的定型通道，定型板9上排布有多个圆形通孔，纱线依次穿过多个定型通道后再穿过圆形通孔；

烘箱10，内部设置有加热通道，加热通道对挤胶定型后的纱线进行烘干操作；

牵引机构11，牵引烘干后的浸胶纱线，内部设置有多对牵引轮27，每对牵引轮27上下设置，热固化后的纱线从牵引轮27之间穿过，被牵引轮27带动前进；

切割机构12，将浸胶纱线切割成段；

控制器26，按照设定参数，控制以上机构的运行。

通过附图1A和1B获知，本发明提供的恒张力放卷机构1安装在图中最左侧的机架28上，机柜29上方从左至右依次安装有无捻定位机构2、展纤机构3、纱线张力传感器4、浸胶机构、挤胶定型机构、烘箱10、牵引机构11、切割机构12，纱线通过恒张力放卷机构1从纱筒上恒张力放出，之后进入到无捻定位机构2中，无捻定位机构2由多根并列的导向柱构成，纱线穿过导向柱之间的缝隙从而改变行进路径，保证纱线接下来始终处于机柜29中心线的位置前进，接下来，纱线进入到展纤机构3进行展纤操作，展纤机构3把纱线展成片状的纱线，展纤好的纱线经过纱线张力传感器4来实时监测纱线张力值，通过该张力值来反馈是否为设定张力标准放纱，若需调节张力值，再次设定恒张力放卷机构1的放卷张力参数即可，测试过张力后的纱线接下来依次从纱线导轮7底部以及涂胶轮6顶部绕过，纱线与涂胶轮6表面粘附的树脂进行接触，树脂从而粘附到纱线上实现浸胶，浸胶完成的纱线依次穿过由多对挤胶轮8构成的定型通道，其中靠近浸胶机构的一对挤胶轮8形成的定型通道截面积最大，之后越来越小，浸渍有树脂的纱线通过不断缩小的定型通道来挤掉多余的树脂，而且片状的纱线也随着定型通道的缩小而逐渐变成截面为圆形的纱线，之后再穿过定型板9上的圆形通孔完成最终的定型，定型好的纱线进入到烘箱中进行烘干，由于烘箱内部设置有气体挥发通道，在固化过程中，树脂中的挥发性物质会随着加热过程而挥发掉，从而保证固化后的纱线和树脂表面无气孔，烘干后的纱线变成棒状结构，通过牵引机构11进行牵拉前进，最终采用切割机构12将棒状结构的纱线切割成小段，完成整个生产过程。

如图1B和图4所示，还包括废丝收绕机构13，废丝收绕机构13设置于切割机构12后，废丝收绕机构13进一步包括电机架14、收绕电机15、转动轴16和废料筒17，收绕电机15安装于电机架14上，转动轴16与收绕电机15的输出轴连接，废料筒17套设于转动轴16上，收绕电机15输出动力驱动废料筒17周向旋转。由于纱线的起头没有浸渍树脂或未固化，无法使用牵引机构11进行牵拉，故，本发明配置了废丝收绕机构13来对纱线的起头进行牵拉，通过收绕电机15输出动力驱动废料筒17周向旋转来使纱线缠绕在废料筒17上。

如图4所示，为了便于取下收绕在废料筒17上纱线，废料筒17周向表面等距排布有多个切割槽18，通过刀具对着切割槽18进行切割来将纱线切断，从而取下废纱线。

如图1B和图3B所示，还包括计米器19，计米器19设置于烘箱10和牵引机构11之间，且用于计算烘干后的浸胶纱线长度，切割机构12根据计米器19设定的长度进行切割，从而实现定长切断。

如图5和图6所示，浸胶槽5两侧分别设置有两个相邻的第一滚动轴承20，涂胶轮6轴向两侧设置有第二滚动轴承21，第二滚动轴承21架设在两个相邻的第一滚动轴承20之间，第二轴承21上设置有供第一滚动轴承20进入的环槽，从而在滚动过程中防止两者相互错位，而由于树脂黏度很大，每次使用后，涂胶轮6都需要清洗，所以采用以上结构有利于取下涂胶轮6进行清洗，涂胶轮6轴线方向两侧还设置有树脂挡环25，树脂挡环25和涂胶轮6为一体式结构，树脂挡环25用于防止涂胶轮6上的树脂流到第二滚动轴承21上，防止树脂影响第二滚动轴承21的转动。

如图5和图6所示，为了能够控制纱线在涂胶轮6上的包覆角度，纱线导轮7通过调节座22固定安装于浸胶槽5上，调节座22用于调节纱线导轮7的安装高度，纱线导轮7在调节座22的固定下可根据包覆角度上下调节高度，当纱线导轮7向上调节时，从图5中可以看出，纱线与涂胶轮6的接触面积变小，从而导致浸胶量变小，反之亦然，调节需要根据具体工艺而定。

如图3A所示，为了消减树脂气泡，浸胶槽5内还设置有超声波发生器23。

如图2所示，相邻对挤胶轮8安装位置有一定高度差，从而来实现更好的挤胶。

如图2所示，挤胶轮8表面设置有一道环形凹槽24，环形凹槽24的横截面为圆弧形，通过一对挤胶轮8上的环形凹槽24来形成定型通道。

如图1A和1B所示，烘箱10由多个独立的烘箱单元前后顺次连接而成，每个烘箱单元的长度一致，每次工艺中对纱线的烘干时间均不同，通过具体的工艺参数来确认具体使用的烘箱单元个数，易于调节，容易搭建。

本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

1.一步法制浸胶纱装置，其特征在于，包括：

恒张力放卷机构（1），对纱筒上的纱线进行恒张力放卷操作；

无捻定位机构（2），对纱线的行进路径进行导向；

展纤机构（3），对纱线进行展纤操作；

纱线张力传感器（4），检测纱线的张力；

浸胶机构，进一步包括浸胶槽（5）、涂胶轮（6）和纱线导轮（7），所述浸胶槽（5）内部盛放有树脂，所述涂胶轮（6）安装于所述浸胶槽（5）上方，所述涂胶轮（6）部分低于树脂的液面高度，两个纱线导轮（7）分别安装于所述涂胶轮（6）两侧且均高于树脂的液面高度，纱线分别从纱线导轮（7）底部以及涂胶轮（6）顶部绕过，与涂胶轮（6）表面的树脂接触实现浸胶；

挤胶定型机构，进一步包括多对挤胶轮（8）和定型板（9），每对所述挤胶轮（8）均上下错位安装，每对所述挤胶轮（8）之间形成有供浸胶后纱线通过的定型通道，所述定型板（9）上排布有多个圆形通孔，纱线依次穿过多个所述定型通道后再穿过所述圆形通孔；

烘箱（10），内部设置有加热通道，所述加热通道对挤胶定型后的纱线进行烘干操作；

牵引机构（11），牵引烘干后的浸胶纱线；

切割机构（12），将浸胶纱线切割成段。

2.根据权利要求1所述的一步法制浸胶纱装置，其特征在于，还包括废丝收绕机构（13），所述废丝收绕机构（13）设置于所述切割机构（12）后，所述废丝收绕机构（13）进一步包括电机架（14）、收绕电机（15）、转动轴（16）和废料筒（17），所述收绕电机（15）安装于所述电机架（14）上，所述转动轴（16）与所述收绕电机（15）的输出轴连接，所述废料筒（17）套设于所述转动轴（16）上，所述收绕电机（15）输出动力驱动所述废料筒（17）周向旋转。

3.根据权利要求2所述的一步法制浸胶纱装置，其特征在于，所述废料筒（17）周向表面等距排布有多个切割槽（18）。

4.根据权利要求1所述的一步法制浸胶纱装置，其特征在于，还包括计米器（19），所述计米器（19）设置于所述烘箱（10）和所述牵引机构（11）之间，且用于计算烘干后的浸胶纱线长度。

5.根据权利要求1-4任一项所述的一步法制浸胶纱装置，其特征在于，所述浸胶槽（5）两侧分别设置有两个相邻的第一滚动轴承（20），所述涂胶轮（6）轴向两侧设置有第二滚动轴承（21），所述第二滚动轴承（21）架设在两个相邻的所述第一滚动轴承（20）之间。

6.根据权利要求1-4任一项所述的一步法制浸胶纱装置，其特征在于，所述纱线导轮（7）通过调节座（22）固定安装于所述浸胶槽（5）上，所述调节座（22）用于调节所述纱线导轮（7）的安装高度。

7.根据权利要求1-4任一项所述的一步法制浸胶纱装置，其特征在于，所述浸胶槽（5）内还设置有超声波发生器（23）。

8.根据权利要求1-4任一项所述的一步法制浸胶纱装置，其特征在于，相邻对所述挤胶轮（8）安装位置有一定高度差。

9.根据权利要求1所述的一步法制浸胶纱装置，其特征在于，所述挤胶轮（8）表面设置有一道环形凹槽（24），所述环形凹槽（24）的横截面为圆弧形。

10.根据权利要求1所述的一步法制浸胶纱装置，其特征在于，所述烘箱（10）由多个独立的烘箱单元前后顺次连接而成，每个烘箱单元的长度一致。