CN113933154A - 一种电子级玻璃纤维脆性测试装置及测试方法 - Google Patents

一种电子级玻璃纤维脆性测试装置及测试方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种电子级玻璃纤维脆性测试装置及测试方法，属于玻璃纤维测试装置技术领域，包括玻璃纤维纱线、卷纱轴、无摩擦导纱杆和导纱轮，所述玻璃纤维纱线一端通过固纱器进行固定缠绕在卷纱轴上，经无摩擦导纱杆、导纱轮交叉缠绕，玻璃纤维纱线的另一端连接有砝码，通过砝码进行张力控制，所述卷纱轴的外侧连接有电机，电机连接有控制器，所述装置的外侧还设有红外感应器，红外感应器用于感应断裂的玻璃纤维纱线，红外感应器电气连接计数器，计数器连接控制器。实现了玻璃纤维纱线的脆性检测以及评价，本装置可通过改变组件，实现卷绕圈数和断裂强度变化的两种方式对纱线脆性的评价。解决了现有技术中存在的问题。

Description

一种电子级玻璃纤维脆性测试装置及测试方法
技术领域
本发明涉及一种电子级玻璃纤维脆性测试装置及测试方法，属于玻璃纤维测试装置技术领域。
背景技术
玻璃纤维织纱线作为增强材料近年来得到了迅速发展，尤其是航空航天、电子、机械等领域得到了越来越广泛的应用。纱线在后序加工过程中会不断发生绕曲甚至断裂，影响下游客户产品品质及生产效率，因此评价纤维的脆性对纱线的应用和开发出更加绕曲的纱线结构有着相当重要的意义。
传统的纱线脆性测试只能通过纱线打小结圈断裂时的直径评价纱线的脆性，该方法需要人工读取直径，试验结果误差较大，基于此，本发明公开了一种电子级低介电玻璃纤维脆性装置及测试方法，可以快速、直观地评价纱线的脆性。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种电子级玻璃纤维脆性测试装置及测试方法，解决了现有技术中出现的问题。
本发明所述的电子级玻璃纤维脆性测试装置，包括玻璃纤维纱线、卷纱轴、无摩擦导纱杆和导纱轮，所述玻璃纤维纱线一端通过固纱器进行固定缠绕在卷纱轴上，经无摩擦导纱杆、导纱轮交叉缠绕，玻璃纤维纱线的另一端连接有张力器，通过张力器进行张力控制，所述卷纱轴的外侧连接有电机，电机连接有控制器，所述装置的外侧还设有红外感应器，红外感应器用于感应断裂的玻璃纤维纱线，红外感应器电气连接计数器，计数器连接控制器。
进一步的，张力器为砝码，砝码通过调节大小控制玻璃纤维纱线张力。
进一步的，卷纱轴为硬橡胶材料、不锈钢材料、陶瓷材料或硬塑料材料，评价纱线在不同材质上卷绕的脆性。
进一步的，卷纱轴包括两部分，一部分为实心结构，排列多个固纱器固定纱线，另一侧为空心结构。
进一步的，电机为正反转电机。
进一步的，砝码包括内部和外部两部分，内部为实心S型结构，通过两端螺丝将两部分固定在一起。
本发明所述的电子级玻璃纤维脆性测试装置的测试方法，包括测试阶段一和测试阶段二，所述测试阶段一包括以下步骤：
S1：将管纱放在装置的最左端，沿管纱切线方向抽取纱线，先用手捏住纱线的一端，将纱线经导纱轮、无摩擦导纱杆穿入，并将玻璃纤维纱线的一端固定在卷绕轴的固纱器上；
S2：纱线固定后将纱线的另一端连接砝码，再将纱线剪断，防止纱线退捻；
S3：启动控制器，调整合适的自转运动速度，启动电机开始转动；
S4：当所有纱线试样全部断掉后，红外感应器将断裂信号传输到控制电机转动系统，电机停止转动；
S5：计数器记录玻璃纤维纱线断掉时电机累计的转动周数，通过转动周数对比纱线的脆性。
所述的测试阶段二包括以下步骤：
S11：将管纱放在装置的最左端，沿管纱切线方向抽取纱线，先用手捏住纱线的一端，将纱线经限位导纱轮、无摩擦导纱杆穿入，并将玻璃纤维纱线的一端固定在卷绕轴的固纱器上；
S12：纱线固定时，先固纱器的螺丝拧松，将纱线缠绕在圆柱体上，旋紧螺丝，使垫片压住并固定纱线；
S13：启动控制器，调整合适的自转运动速度，启动电机开始转动；
S14：待纱线卷曲设置的参数米数时，信号传输到控制电机转动系统，电机停止转动；
S15：取下卷绕后的纱线，使用强力机进行拉伸断裂强度测试，对比卷绕前后纱线的拉伸断裂强度。
所述的电机控制卷绕轴的速度可以调节，范围0.1-20m/min。
所述的综合评价玻璃纤维纱线的脆性中采用的评价参数包括：
M＝A*D
其中表示A表示纱线断裂时卷绕轴往复卷绕的次数，通过测试方法可以直接得到，D表示纱线的直径系数，也即是不同样品纱线的直径，由于纱线的断裂强度与纱线的直径相关联，因此，采用M代表不同纱线直径下纱线断裂时卷绕轴往复卷绕的次数；
N＝C/tex
其中N：单位tex拉伸断裂强度。
本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：
本发明所述的电子级玻璃纤维脆性测试装置及测试方法，实现了玻璃纤维纱线的脆性检测以及评价，本装置可通过改变组件，实现卷绕圈数和断裂强度变化的两种方式对纱线脆性的评价。解决了现有技术中存在的问题。
附图说明
图1为本发明实施例的结构示意图；
图2为本发明实施例的第一种工作状态图；
图3为本发明实施例的第二种工作状态图；
图4为本发明实施例中无摩擦导纱杆的结构图；
图5为本发明实施例中导纱轮的结构图；
图6为本发明实施例的砝码的结构图；
图7为本发明实施例中控制器的电气连接图；
图中：1、卷纱轴；2、无摩擦导纱杆；3、导纱轮；4、砝码；5、张力器；6、管纱；7、红外感应器；8、控制器；9、电机；201、限位槽；301、限位块；401、固定螺丝。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明：
实施例1：
如图1-7所示，本发明所述的一种电子级玻璃纤维脆性测试装置，包括玻璃纤维纱线、卷纱轴1、无摩擦导纱杆2和导纱轮3，所述玻璃纤维纱线一端通过固纱器进行固定缠绕在卷纱轴1上，经无摩擦导纱杆2、导纱轮3交叉缠绕，玻璃纤维纱线的另一端连接有张力器5，通过张力器5进行张力控制，所述卷纱轴1的外侧连接有电机9，电机9连接有控制器8，所述装置的外侧还设有红外感应器7，红外感应器7用于感应断裂的玻璃纤维纱线，红外感应器7电气连接计数器，计数器连接控制器8。
张力器5为砝码4，砝码4通过调节大小控制玻璃纤维纱线张力。
卷纱轴1为硬橡胶材料、不锈钢材料、陶瓷材料或硬塑料材料，评价纱线在不同材质上卷绕的脆性。
卷纱轴1包括两部分，一部分为实心结构，排列多个固纱器固定纱线，另一侧为空心结构。
电机9为正反转电机。
砝码4包括内部和外部两部分，内部为实心S型结构，通过两端螺丝将两部分固定在一起。
本实施例的工作原理为：本装置可通过改变组件，实现卷绕圈数和断裂强度变化的两种方式对纱线脆性的评价。
本装置可通过改变组件，实现卷绕圈数和断裂强度变化的两种方式对纱线脆性的评价。
卷绕轴由中间打开分为两部分，一部分为实心结构，排列20个固纱器固定纱线，另一侧为空心结构。
卷绕轴上的卷绕轮可为硬橡胶材料、不锈钢材料、陶瓷材料、硬塑料材料，不仅限于这些材料，可以评价纱线在不同材质上卷绕的脆性，卷绕轮的直径范围0.5cm-5cm，可以根据不同规格的纱线用途选择不同材质及规格的卷绕轴。
卷绕轴的速度可以调节，范围0.1-20m/min。
砝码分为两部分，内部为实心防滑材料，S型结构，通过两端螺丝将两部分固定在一起，既防止纱线断裂，又防止纱线打滑。
同时测20组纱线，节约时间，减少试验环境误差。
设有红外感应系统，传感器感应到纱线断裂后，显示器记录卷绕轴自转的圈数，避免人工漏记、错记。待纱线全部断裂后，将断裂信号传输到控制电机转动系统，电机停止转动，计数器停止计数，防止机器的空转，对设备造成损坏。
卷绕长度可以控制，0.1-10m，长度可精确至0.1m。
纱线的末端设砝码，可通过调节砝码个数，改变张力大小，调节范围1-50g，可以根据纱线的性能选择合适的砝码质量，减少因砝码个数多导致的试验误差，避免因砝码个数少导致的测试效率低。
固定纱线的固纱器采用橡胶材质，卷绕直径大，不仅可以避免因纱线脆性大导致的断纱现象，同时防止因纱线退捻造成的测试误差。
卷绕轴左侧的无摩擦导纱杆可以根据需要上下调节，调整角度大小控制纱线在磨辊上的压力。
实施例2：
本发明所述的电子级玻璃纤维脆性测试装置的测试方法，包括测试阶段一和测试阶段二，所述测试阶段一包括以下步骤：
S1：将管纱放在装置的最左端，沿管纱切线方向抽取纱线，先用手捏住纱线的一端，将纱线经导纱轮3、无摩擦导纱杆2穿入，并将玻璃纤维纱线的一端固定在卷绕轴的固纱器上；
S2：纱线固定后将纱线的另一端连接砝码，再将纱线剪断，防止纱线退捻；
S3：启动控制器，调整合适的自转运动速度，启动电机开始转动，控制器控制电机循环进行正传和反转；
S4：当所有纱线试样全部断掉后，红外感应器将断裂信号传输到控制电机转动系统，电机停止转动；
S5：计数器记录玻璃纤维纱线断掉时电机累计的转动周数，通过转动周数对比纱线的脆性。
测试阶段二包括以下步骤：
S11：将管纱放在装置的最左端，沿管纱切线方向抽取纱线，先用手捏住纱线的一端，将纱线经限位导纱轮3、无摩擦导纱杆2穿入，并将玻璃纤维纱线的一端固定在卷绕轴的固纱器上；
S12：纱线固定时，先固纱器的螺丝拧松，将纱线缠绕在圆柱体上，旋紧螺丝，使垫片压住并固定纱线；
S13：启动控制器，调整合适的自转运动速度，启动电机开始转动；
S14：待纱线卷曲设置的参数米数时，信号传输到控制电机转动系统，电机停止转动；
S15：取下卷绕后的纱线，使用强力机进行拉伸断裂强度测试，对比卷绕前后纱线的拉伸断裂强度。
综合评价玻璃纤维纱线的脆性中采用的评价参数包括：
M＝A*D
其中表示A表示纱线断裂时卷绕轴往复卷绕的次数，通过测试方法可以直接得到，D表示纱线的直径系数，也即是不同样品纱线的直径，由于纱线的断裂强度与纱线的直径相关联，因此，采用M代表不同纱线直径下纱线断裂时卷绕轴往复卷绕的次数；
N＝C/tex
其中N：单位tex拉伸断裂强度。
电机控制卷绕轴的速度可以调节，范围0.1-20m/min。
本实施例的工作原理为：
表1：样品评价表
Figure BDA0003299470210000061
实例1：G75产品，经过75次往复卷绕后断裂，将样品经过卷绕轴卷绕2m后，对比卷绕前后拉伸断裂强度变化，拉伸断裂强度损失率为0.50。
实例2：BC1500产品，经过194次往复卷绕后断裂，将样品经过卷绕轴卷绕2m后，对比卷绕前后拉伸断裂强度变化，拉伸断裂强度损失率为0.44。
实例3：G37产品，经过86次往复卷绕后断裂，将样品经过卷绕轴卷绕2m后，对比卷绕前后拉伸断裂强度变化，拉伸断裂强度损失率为0.48。
实例4：D450产品，经过145次往复卷绕后断裂，将样品经过卷绕轴卷绕2m后，对比卷绕前后拉伸断裂强度变化，拉伸断裂强度损失率为0.46。
根据表2玻璃纤维纱线脆性评级表判定，4个样品综合评判为A级，该测试结果与客户使用结果一致，表明该方法有效。
表2中表头部分M＝A*D，表示A表示纱线断裂时卷绕轴往复卷绕的次数，通过测试方法可以直接得到，D表示纱线的直径系数，也即是不同样品纱线的直径，由于纱线的断裂强度与纱线的直径相关联，因此，采用M代表不同纱线直径下纱线断裂时卷绕轴往复卷绕的次数。
N＝C/tex
N：单位tex拉伸断裂强度(N/tex)
对于纤维直径不相同的两个样品，阶段一表明，纱线断裂时，样品2往复卷绕次数比样品1大，表明样品2需要经过较长时间的卷绕破坏才能被折断，样品2为Y型，表明Y型浸润剂韧性及硬挺性优于R型，而R型浸润剂纱线比较脆，在往复卷绕过程中，一束纱线在卷绕的弯折力作用下，一根一根断裂，最后导致样品1整束纱线完全断裂比较快。同时阶段二表明样品2卷绕后断裂强度损失率小于样品1，样品2纤维直径比样品1细，号数最小，对于玻璃纤维来说，直径粗的纤维表面微裂纹多，导致在经过卷绕后的纱线，破坏性更强，因此样品2拉伸断裂强度保留率高，综合评判样品2脆性优于样品1。因此可以通过改善样品1浸润剂的韧性和硬挺性，或者降低其纤维直径，来提升样品1的脆性。
对于纤维直径和浸润剂类型相同，tex不同的两个样品，阶段一表明，纱线断裂时，样品3往复卷绕次数比样品1大，同时阶段二表明样品3卷绕后断裂强度损失率小于样品1，综合评判样品3脆性优于样品1。样品3的玻璃线密度比样品1大，卷绕耐受性好，因此可通过提高线密度来提升样品1的脆性。
表2：玻璃纤维纱线脆性评级表
Figure BDA0003299470210000071
Figure BDA0003299470210000081
Figure BDA0003299470210000091
采用以上结合附图描述的本发明的实施例的电子级玻璃纤维脆性测试装置及测试方法，实现了玻璃纤维纱线的脆性检测以及评价，解决了现有技术中存在的问题。但本发明不局限于所描述的实施方式，在不脱离本发明的原理和精神的情况下这些对实施方式进行的变化、修改、替换和变形仍落入本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种电子级玻璃纤维脆性测试装置，其特征在于：包括玻璃纤维纱线、卷纱轴(1)、无摩擦导纱杆(2)和导纱轮(3)，所述玻璃纤维纱线一端通过固纱器进行固定缠绕在卷纱轴(1)上，经无摩擦导纱杆(2)、导纱轮(3)交叉缠绕，玻璃纤维纱线的另一端连接有张力器(5)，通过张力器(5)进行张力控制，所述卷纱轴(1)的外侧连接有电机(9)，电机(9)连接有控制器(8)，所述装置的外侧还设有红外感应器(7)，红外感应器(7)用于感应断裂的玻璃纤维纱线，红外感应器(7)电气连接计数器，计数器连接控制器(8)。
2.根据权利要求1所述的一种电子级玻璃纤维脆性测试装置，其特征在于：所述的张力器(5)为砝码(4)，通过调节砝码(4)大小控制玻璃纤维纱线张力。
3.根据权利要求1所述的一种电子级玻璃纤维脆性测试装置，其特征在于：所述的卷纱轴(1)为硬橡胶材料、不锈钢材料、陶瓷材料或硬塑料材料，评价纱线在不同材质上卷绕的脆性。
4.根据权利要求1所述的一种电子级玻璃纤维脆性测试装置，其特征在于：所述的卷纱轴(1)包括两部分，一部分为实心结构，排列多个固纱器固定纱线，另一侧为空心结构。
5.根据权利要求1所述的一种电子级玻璃纤维脆性测试装置，其特征在于：所述的电机(9)为正反转电机。
6.根据权利要求1所述的一种电子级玻璃纤维脆性测试装置，其特征在于：所述的砝码(4)包括内部和外部两部分，内部为实心S型结构，通过两端螺丝将两部分固定在一起。
7.一种根据权利要求1-6任一所述的一种电子级玻璃纤维脆性测试装置的测试方法，其特征在于，所述的方法包括测试阶段一和测试阶段二，通过测试阶段一和测试阶段二综合评价玻璃纤维纱线的脆性，所述测试阶段一包括以下步骤：
S1：将管纱放在装置的最左端，沿管纱切线方向抽取纱线，先用手捏住纱线的一端，将纱线经导纱轮(3)、无摩擦导纱杆(2)穿入，并将玻璃纤维纱线的一端固定在卷绕轴的固纱器上；
S2：纱线固定后将纱线的另一端连接砝码，再将纱线剪断，防止纱线退捻；
S3：启动控制器，调整合适的自转运动速度，启动电机开始转动，控制器控制电机循环进行正传和反转；
S4：当所有纱线试样全部断掉后，红外感应器将断裂信号传输到控制电机转动系统，电机停止转动；
S5：计数器记录玻璃纤维纱线断掉时电机累计的转动周数，通过转动周数对比纱线的脆性。
8.根据权利要求7所述的一种电子级玻璃纤维脆性测试装置的测试方法，其特征在于，所述的测试阶段二包括以下步骤：
S11：将管纱放在装置的最左端，沿管纱切线方向抽取纱线，先用手捏住纱线的一端，将纱线经限位导纱轮(3)、无摩擦导纱杆(2)穿入，并将玻璃纤维纱线的一端固定在卷绕轴的固纱器上；
S12：纱线固定时，先固纱器的螺丝拧松，将纱线缠绕在圆柱体上，旋紧螺丝，使垫片压住并固定纱线；
S13：启动控制器，调整合适的自转运动速度，启动电机开始转动；
S14：待纱线卷曲设置的参数米数时，信号传输到控制电机转动系统，电机停止转动；
S15：取下卷绕后的纱线，使用强力机进行拉伸断裂强度测试，对比卷绕前后纱线的拉伸断裂强度。
9.根据权利要求7所述的一种电子级玻璃纤维脆性测试装置的测试方法，其特征在于，所述的电机控制卷绕轴的速度可以调节，范围0.1-20m/min。
10.根据权利要求8所述的一种电子级玻璃纤维脆性测试装置的测试方法，其特征在于，所述的综合评价玻璃纤维纱线的脆性中采用的评价参数包括：
M＝A*D
其中表示A表示纱线断裂时卷绕轴往复卷绕的次数，通过测试方法可以直接得到，D表示纱线的直径系数，也即是不同样品纱线的直径，由于纱线的断裂强度与纱线的直径相关联，因此，采用M代表不同纱线直径下纱线断裂时卷绕轴往复卷绕的次数；
N＝C/tex
其中N：单位tex拉伸断裂强度。
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