CN113862859A - 一种碳纤维展纱装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种碳纤维展纱装置，将展纱的辊组上开设宽度逐渐增加的线槽，以限制其每段展纱的最大宽度，并采用吹风或电热硅胶片加热的方式进行分段加热和采用往复电机进行振动展开，对碳纤维损伤小，展开后的碳纤维纱浸润性好，展开幅度可精确控制，在本领域内有显著技术进步。

Description

一种碳纤维展纱装置
技术领域
本发明涉及碳纤维生产加工领域，特别涉及一种碳纤维展纱装置。
背景技术
碳纤维是由碳元素组成的一种特种纤维。具有耐高温、抗摩擦、导电、导热及耐腐蚀等特性，外形呈纤维状、柔软、可加工成各种织物，由于其石墨微晶结构沿纤维轴择优取向，因此沿纤维轴方向有很高的强度和模量。碳纤维的密度小，因此比强度和比模量高。碳纤维的主要用途是作为增强材料与树脂、金属、陶瓷及炭等复合，制造先进复合材料。碳纤维增强环氧树脂复合材料，其比强度及比模量在现有工程材料中是最高的，在碳纤维的生产加工中，需要进行展纱加工，即将小束的碳纤维展平展宽，CN201410361476.8提供了一种碳纤维振动展纤装置，采用加热辊对碳纤维原纱进行加热，并在展纤过程中，采用振动电机对其进行振动，以此进行展纤，然而经该种展纤装置加工后的碳纤维纱布因振动电机的振动频率高，且不规律，也并非单纯的左右摆动，存在对碳纤维损伤较大，后续浸渍不均匀，速度慢的问题，同时该种展纤装置也无法精确控制展纤后碳纤维纱的宽度。
发明内容
本发明针对现有碳纤维展纱装置存在的上述问题，提出一种碳纤维展纱装置，其结构包括：按工序由前端向后端依次设置的进纱导辊组、进纱压辊组、展纱辊组、出纱压辊组、冷却台、出纱导辊组、第一卷辊；所述展纱辊组包括上展纱辊组、下展纱辊组；上展纱辊组包括设于前、后端的前展纱辊、后展纱辊，以及两者间的中间展纱辊，所述中间展纱辊两两成对，每对中间展纱辊之间的下方设有一个下展纱辊；所述中间展纱辊及前展纱辊、后展纱辊上设有若干周向的线槽，且线槽宽度由前展纱辊向后展纱辊方向逐渐增加；中间展纱辊由往复电机带动，按垂直于进纱的方向作水平往复运动；中间展纱辊上方设有将每对中间展纱辊进行分段加热的电加热板；进纱宽度为A1，出纱宽度为An,中间展纱辊有N对，则前展纱辊线槽宽度为A1，后展纱辊线槽宽度为An，由前端向后端分布的第一中间展纱辊至第N中间展纱辊的线槽宽度a1、a2…an为等差数列，且a1=A1，an=An，其中中间展纱辊及前展纱辊、后展纱辊可更换为不同线槽宽度的辊；所述电加热板上进行加热的位置与上展纱辊组的每个线槽位置相匹配。
较佳的，还包括前支架、后支架；所述前支架两侧设有侧板，所述进纱导辊组、进纱压辊组设于前支架前端；所述展纱辊组设于前支架中段；所述前支架后端与后支架一端固定，所述后支架上由前端至后端依次设有出纱压辊组、冷却台、出纱导辊组、第一卷辊；所述第一卷辊设于所述出纱导辊组下方，所述出纱导辊组上方还设有第二卷辊。
较佳的，所述进纱压辊组为上、下设置的两个压辊，并由装于侧板上的驱动电机带动旋转；所述出纱压辊组呈品字形排列，其中，中间的压辊两端与升降机构上端固定，由其控制升降。
较佳的，所述下展纱辊装于升降架上，所述升降架由伸出所述侧板的手摇杆控制升降，并通过升降架一侧支出侧板的紧固件进行调位后的定位，侧板一侧开设有供所述紧固件垂直活动的镂空槽，下展纱辊的可升降设计，能控制展开宽度，保证每个区段的展纱能。
较佳的，每根所述中间展纱辊两端穿过固定板上的孔，其一端与通轴固定，所述通轴由往复电机带动作水平往复运动；中间展纱辊另一端加设有轴套；固定板上部与前支架上部固定。
较佳的，所述电加热板具有中空的用于通气的内腔，其一侧设有用于向内腔鼓风的风机，其朝向展纱辊组一面具有若干与中间展纱辊位置对应的吹风带，所述吹风带内侧设有电热丝，与每个线槽对应的位置开设有气嘴；所述吹风带的出风温度由前端向后端递增，区间为150℃-180℃。
较佳的，所述电加热板朝向展纱辊组一面设有若干与所述中间展纱辊位置对应的插线槽，所述插线槽的线孔与所述线槽位置对应，并安插有电热硅胶片，所述电热硅胶片上部设插头，内设电阻丝，外部包裹硅胶，且电热硅胶片底部为弧形，所述电热硅胶片的加热温度由前端向后端递增，区间为150℃-180℃。
较佳的，所述线槽上部做倒角加工，所述倒角底部与所述电热硅胶片底部平齐。
较佳的，所述展纱辊组经表面阳极雾化处理。
本发明将展纱的辊组上开设宽度逐渐增加的线槽，以限制其每段展纱的最大宽度，并采用吹风或电热硅胶片加热的方式进行分段加热和采用往复电机进行振动展开，对碳纤维损伤小，展开后的碳纤维纱浸润性好，展开幅度可精确控制，在本领域内有显著技术进步。
附图说明
图1为本发明立体图。
图2为本发明侧视图。
图3为本发明正视图。
图4为本发明俯视图。
图5为中间展纱辊安装示意图。
图6为上展纱辊组俯视图。
图7为一种电加热板结构示意图。
图8为另一种电加热板结构示意图。
图9为电热硅胶片及线槽放大图。
图10为碳纤维损伤检测结果图。
图中1、进纱导辊组；2、进纱压辊组；3、驱动电机；4、升降架；5、前展纱辊；6、中间展纱辊；7、固定板；8、下展纱辊；9、后展纱辊；10、侧板；11、前支架；12、升降机构；13、出纱压辊组；14、后支架；15、冷却台；16、出纱导辊组；17、第二卷辊；18、第一卷辊；19、手摇杆；20、紧固件；21、镂空槽；22、往复电机；23、电加热板；61、通轴；62、轴套；63、线槽；6a、第一中间展纱辊；6b、第二中间展纱辊；6c、第三中间展纱辊；6d、第四中间展纱辊；231、风机；232、吹风带；233、气嘴；234、插线槽；235、电热硅胶片；236、插头；631、倒角。
具体实施方式
实施例1
如图1-图7所示，本发明所述碳纤维展纱装置，包括：按工序由前端向后端依次设置的进纱导辊组1、进纱压辊组2、展纱辊组、出纱压辊组13、冷却台15、出纱导辊组16、第一卷辊18；所述展纱辊组包括上展纱辊组、下展纱辊组；上展纱辊组包括设于前、后端的前展纱辊5、后展纱辊9，以及两者间的中间展纱辊6，所述中间展纱辊6两两成对，每对中间展纱辊6之间的下方设有下展纱辊8；所述中间展纱辊6及前展纱辊5、后展纱辊9上设有若干周向的线槽63，且线槽63宽度由前展纱辊5向后展纱辊9方向逐渐增加；中间展纱辊6由往复电机22带动，按垂直于进纱的方向作水平往复运动；中间展纱辊6上方设有将每对中间展纱辊6进行分段加热的电加热板23；进纱宽度为A1，出纱宽度为4A1,中间展纱辊6有四对，则前展纱辊5的线槽63宽度为A1，后展纱辊9的线槽63宽度为4A1，由前端向后端分布的第一中间展纱辊6a、第二中间展纱辊6b、第三中间展纱辊6c、第四中间展纱辊6d的线槽63宽度为A1、2A1、3A1、4A1，其中中间展纱辊6及前展纱辊5、后展纱辊9均可拆卸，可根据不同的原纱和成品宽度更换为不同线槽宽度的辊；所述电加热板23上进行加热的位置与上展纱辊组的每个线槽63位置相匹配。
更进一步的，还包括前支架11、后支架14；所述前支架11两侧设有侧板10，所述进纱导辊组1、进纱压辊组2设于前支架11前端；所述展纱辊组设于前支架11中段；所述前支架11后端与后支架14一端固定，所述后支架14上由前端至后端依次设有出纱压辊组13、冷却台15、出纱导辊组16、第一卷辊18；所述第一卷辊18设于所述出纱导辊组16下方，所述出纱导辊组16上方还设有第二卷辊17。
更进一步的，所述进纱压辊组2为上、下设置的两个压辊，并由装于侧板10上的驱动电机3带动旋转；所述出纱压辊组13呈品字形排列，其中，中间的压辊两端与升降机构12上端固定，由其控制升降。
更进一步的，所述下展纱辊8装于升降架4上，所述升降架4由伸出所述侧板10的手摇杆19控制升降，并通过升降架4一侧支出侧板10的紧固件20进行调位后的定位，侧板10一侧开设有供所述紧固件20垂直活动的镂空槽21，紧固件20可采用紧固螺母。
更进一步的，每根所述中间展纱辊6两端穿过固定板7上的孔，其一端与通轴61固定，所述通轴61由往复电机22带动作水平往复运动；中间展纱辊6另一端加设有轴套62；固定板7上部与前支架11上部固定，需拆卸更换时，将轴套一端的固定板7及前支架11从侧向移出，再更换展纱辊组，最后将固定板7及前支架11归于原位并固定即可。
更进一步的，所述电加热板23具有中空的用于通气的内腔，其一侧设有用于向内腔鼓风的风机231，其朝向展纱辊组一面具有若干与中间展纱辊6位置对应的吹风带232，所述吹风带232内侧设有电热丝，与每个线槽63对应的位置开设有气嘴233；所述吹风带232的出风温度由前端向后端递增，区间为150℃-180℃，需要说明的是，不同吹风带232内的电热丝阻值不同，以实现不同区域的温度调控，该种电加热板23自然是包括电阻丝的电路回路。
更进一步的，所述展纱辊组经表面阳极雾化处理。
本案中所述前端指朝向进料口方向一端，后端指朝向出料口方向一端。
实施例2
如图1-图6，图8、图9所示，本发明所述碳纤维展纱装置，包括：按工序由前端向后端依次设置的进纱导辊组1、进纱压辊组2、展纱辊组、出纱压辊组13、冷却台15、出纱导辊组16、第一卷辊18；所述展纱辊组包括上展纱辊组、下展纱辊组；上展纱辊组包括设于前、后端的前展纱辊5、后展纱辊9，以及两者间的中间展纱辊6，所述中间展纱辊6两两成对，每对中间展纱辊6之间的下方设有下展纱辊8；所述中间展纱辊6及前展纱辊5、后展纱辊9上设有若干周向的线槽63，且线槽63宽度由前展纱辊5向后展纱辊9方向逐渐增加；中间展纱辊6由往复电机22带动，按垂直于进纱的方向作水平往复运动；中间展纱辊6上方设有将每对中间展纱辊6进行分段加热的电加热板23；进纱宽度为A1，出纱宽度为2A1,中间展纱辊6有四对，则前展纱辊5的线槽63宽度为A1，后展纱辊9的线槽63宽度为2A1，由前端向后端分布的第一中间展纱辊6a、第二中间展纱辊6b、第三中间展纱辊6c、第四中间展纱辊6d的线槽63宽度为A1、4/3A1、5/3A1、2A1，其中中间展纱辊6及前展纱辊5、后展纱辊9可根据不同的原纱和成品宽度更换为不同线槽宽度的辊；所述电加热板23上进行加热的位置与上展纱辊组的每个线槽63位置相匹配。
更进一步的，还包括前支架11、后支架14；所述前支架11两侧设有侧板10，所述进纱导辊组1、进纱压辊组2设于前支架11前端；所述展纱辊组设于前支架11中段；所述前支架11后端与后支架14一端固定，所述后支架14上由前端至后端依次设有出纱压辊组13、冷却台15、出纱导辊组16、第一卷辊18；所述第一卷辊18设于所述出纱导辊组16下方，所述出纱导辊组16上方还设有第二卷辊17。
更进一步的，所述进纱压辊组2为上、下设置的两个压辊，并由装于侧板10上的驱动电机3带动旋转；所述出纱压辊组13呈品字形排列，其中，中间的压辊两端与升降机构12上端固定，由其控制升降。
更进一步的，所述下展纱辊8装于升降架4上，所述升降架4由伸出所述侧板10的手摇杆19控制升降，并通过升降架4一侧支出侧板10的紧固件20进行调位后的定位，侧板10一侧开设有供所述紧固件20垂直活动的镂空槽21。
更进一步的，每根所述中间展纱辊6两端穿过固定板7上的孔，其一端与通轴61固定，所述通轴61由往复电机22带动作水平往复运动；中间展纱辊6另一端加设有轴套62；固定板7上部与前支架11上部固定。
更进一步的，所述电加热板23朝向展纱辊组一面设有若干与所述中间展纱辊6位置对应的插线槽234，所述插线槽234的线孔与所述线槽63位置对应，并安插有电热硅胶片235，所述电热硅胶片235上部设插头236，内设电阻丝，外部包裹硅胶，且电热硅胶片235底部为弧形,所述电热硅胶片235的加热温度由前端向后端递增，区间为150℃-180℃。
更进一步的，所述线槽63上部做倒角631加工，所述倒角631底部与所述电热硅胶片235底部平齐。
更进一步的，所述展纱辊组经表面阳极雾化处理。
本发明所加工碳纤维纱线由前端即进纱导辊组处进入，由后端即出纱导辊组出料，并收卷于第二卷辊，第一卷辊设有与碳纤维纱线共同收卷的隔膜，第二卷辊为主动辊，由电机驱动。
实施例3
将经某展纱装置进行展纱后的碳纤维纱、经本展纱装置进行展纱后的碳纤维纱分别作为对照组1、对照组2，对不同规格的原纱展纱后进行浸润性试验试验，其展纱后的碳纤维纱线浸润性如下表：
Figure 762295DEST_PATH_IMAGE002
由上表可知经本展纱装置展纱加工后的碳纤维纱，其浸润速率和浸润高度均有明显提升，证明本展纱装置所加工后的碳纤维纱具有更好的浸润性。
再对对照组1、对照组2分别进行碳纤维纱损伤检测，经热风吹处理后的碳纤维纱（采用24K原纱），毛羽效果如图10所示，左侧为对照组1，右侧为对照组2，由图可知本展纱装置的展纱加工对碳纤维的损伤更小。
本发明创造点在于：
1.采用往复电机以替代振动电机，其作用于碳纤维束的展平效果更好；
2.于展纱辊组上开设逐渐加宽的线槽以限制每区段碳纤维纱线的最大展开宽度，使其展开过程循序渐进并可精确控制；
3.将加热温度与每对中间展纱辊构成的展开区段相适配，使其展开过程温升平滑，并且每部分加热温度可通过不同阻值的电阻丝精确控制；
4.加工出的碳纤维产品其浸润性好，对碳纤维的损伤小。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种碳纤维展纱装置，其特征在于：包括：按工序由前端向后端依次设置的进纱导辊组、进纱压辊组、展纱辊组、出纱压辊组、冷却台、出纱导辊组、第一卷辊；所述展纱辊组包括上展纱辊组、下展纱辊组；上展纱辊组包括设于前、后端的前展纱辊、后展纱辊，以及两者间的中间展纱辊，所述中间展纱辊两两成对，每对中间展纱辊之间的下方设有一个下展纱辊；所述中间展纱辊及前展纱辊、后展纱辊上设有若干周向的线槽，且线槽宽度由前展纱辊向后展纱辊方向逐渐增加；中间展纱辊由往复电机带动，按垂直于进纱的方向作水平往复运动；中间展纱辊上方设有将每对中间展纱辊进行分段加热的电加热板；进纱宽度为A1，出纱宽度为An,中间展纱辊有N对，则前展纱辊线槽宽度为A1，后展纱辊线槽宽度为An，由前端向后端分布的第一中间展纱辊至第N中间展纱辊的线槽宽度a1、a2…an为等差数列，且a1=A1，an=An，其中中间展纱辊及前展纱辊、后展纱辊可更换为不同线槽宽度的辊；所述电加热板上进行加热的位置与上展纱辊组的每个线槽位置相匹配。
2.根据权利要求1所述碳纤维展纱装置，其特征在于：还包括前支架、后支架；所述前支架两侧设有侧板，所述进纱导辊组、进纱压辊组设于前支架前端；所述展纱辊组设于前支架中段；所述前支架后端与后支架一端固定，所述后支架上由前端至后端依次设有出纱压辊组、冷却台、出纱导辊组、第一卷辊；所述第一卷辊设于所述出纱导辊组下方，所述出纱导辊组上方还设有第二卷辊。
3.根据权利要求2所述碳纤维展纱装置，其特征在于：所述进纱压辊组为上、下设置的两个压辊，并由装于侧板上的驱动电机带动旋转；所述出纱压辊组呈品字形排列，其中，中间的压辊两端与升降机构上端固定，由其控制升降。
4.根据权利要求3所述碳纤维展纱装置，其特征在于：所述下展纱辊装于升降架上，所述升降架由伸出所述侧板的手摇杆控制升降，并通过升降架一侧支出侧板的紧固件进行调位后的定位，侧板一侧开设有供所述紧固件垂直活动的镂空槽。
5.根据权利要求4所述碳纤维展纱装置，其特征在于：每根所述中间展纱辊两端穿过固定板上的孔，其一端与通轴固定，所述通轴由往复电机带动作水平往复运动；中间展纱辊另一端加设有轴套；固定板上部与前支架上部固定。
6.根据权利要求5所述碳纤维展纱装置，其特征在于：所述电加热板具有中空的用于通气的内腔，其一侧设有用于向内腔鼓风的风机，其朝向展纱辊组一面具有若干与中间展纱辊位置对应的吹风带，所述吹风带内侧设有电热丝，与每个线槽对应的位置开设有气嘴；所述吹风带的出风温度由前端向后端递增，区间为150℃-180℃。
7.根据权利要求5所述碳纤维展纱装置，其特征在于：所述电加热板朝向展纱辊组一面设有若干与所述中间展纱辊位置对应的插线槽，所述插线槽的线孔与所述线槽位置对应，并安插有电热硅胶片，所述电热硅胶片上部设插头，内设电阻丝，外部包裹硅胶，且电热硅胶片底部为弧形，所述电热硅胶片的加热温度由前端向后端递增，区间为150℃-180℃。
8.根据权利要求7所述碳纤维展纱装置，其特征在于：所述线槽上部做倒角加工，所述倒角底部与所述电热硅胶片底部平齐。
9.根据权利要求1-8任一项所述碳纤维展纱装置，其特征在于：所述展纱辊组经表面阳极雾化处理。
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