CN114136870A - 一种连续玻璃纤维耐候性测试装置及测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种连续玻璃纤维耐候性测试装置及测试方法，属于玻璃纤维测试装置技术领域，包括测试箱，测试箱内设有固纱器，所述固纱器用于将玻璃纤维纱线固定在测试箱内部，所述测试箱的内部设有温度控制装置、光源控制装置、酸碱性控制装置和空气流速控制装置，测试箱的外部设有控制器和显示器，控制器电气连接显示器、温度控制装置、光源控制装置、酸碱性控制装置和空气流速控制装置。可根据玻璃纤维下游产品的使用环境，同时变更多个老化腐蚀参数，应用范围广。利用拉伸断裂强度损失率和纱线表面浸润剂成膜状态对玻璃纤维纱线耐候性进行综合评价。方法精确，节约时间；解决了现有技术中出现的问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种连续玻璃纤维耐候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广泛应用于建筑材料、航空航天、电子、机械等领域。玻璃纤维纱线下游产品暴露于自然条件中，经受阳光、风、雨、水汽和其他气体的长期腐蚀，会发生老化现象，强度也逐渐丧失，或发生物理化学变化。现有技术中缺少对玻璃纤维纱线进行耐候性测试和评价的装置，造成技术人员无法对玻璃纤维纱线的耐候性进行测试和评价，无法满足客户的需求；基于此，一种连续玻璃纤维耐候性测试装置及测试方法成为目前的迫切需求。
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连续玻璃纤维耐候性测试装置及测试方法，解决了现有技术中出现的问题。
本发明所述的一种连续玻璃纤维耐候性测试装置，包括测试箱，测试箱内设有固纱器，所述固纱器用于将玻璃纤维纱线固定在测试箱内部，所述测试箱的内部设有温度控制装置、光源控制装置、酸碱性控制装置和空气流速控制装置，测试箱的外部设有控制器和显示器，控制器电气连接显示器、温度控制装置、光源控制装置、酸碱性控制装置和空气流速控制装置。
进一步的，测试箱内部还设有无摩擦导纱杆，所述无摩擦导纱杆包括多个，防止玻璃纤维纱线翻转移位、下垂和互相干扰。
进一步的，温度控制装置为加热器和温度传感器。
进一步的，光源控制装置为紫外光源。
进一步的，酸碱性控制装置包括喷淋器，所述喷淋器设置在测试箱内部的上方，喷淋器连接有储液器，储液器内放置纯净水或不同浓度的酸性或碱性液体。
进一步的，空气流速控制装置为鼓风器，鼓风器上设有鼓风调节阀门。
进一步的，测试箱外部的上方设有上掀门门把手。
本发明所述的一种连续玻璃纤维耐候性测试装置的测试方法，包括以下步骤：
步骤一：将玻璃纤维纱线放在耐磨仪的最左端，沿管纱切线方向抽取纱线，抽取一定长度的玻璃纤维纱线进行取样；
步骤二：用手捏住纱线的一端，将玻璃纤维纱线经无摩擦导纱杆穿入测试箱中，并将玻璃纤维纱线的一端固定在固纱器上；
步骤三：左端拉紧玻璃纤维纱线，抻直纱线，使用固纱器固定，保持玻璃纤维纱线水平无下垂；
步骤四：设定温度、湿度、时间、紫外光源、空气流速、酸浓度、碱浓度参数，进行老化腐蚀试验；设定相应的运行时间，运行时间结束后，设备自动停止；
步骤五：老化腐蚀试验结束后，待测试箱温度降至室温，取出纱线，进行拉伸断裂强度测试Fa，同时测试未经老化腐蚀的对比样的拉伸断裂强度Fb；
步骤六：计算拉伸断裂强度损失率W＝(Fa-Fb)/Fa×100％，式中：Fa：老化测试前纱线拉伸断裂强度，单位N/tex；Fb：老化测试后纱线拉伸断裂强度，单位N/tex；W：老化测试前后拉伸断裂强度损失率，单位为％；计算出拉伸断裂强度损失率，同时通过对比纱线表面浸润剂成膜状态，利用拉伸断裂强度损失率和纱线表面浸润剂成膜状态对玻璃纤维纱线耐候性进行综合评价。
所述的步骤六中对玻璃纤维纱线耐候性进行综合评价的过程具体包括：老化测试后，对样品进行SEM测试，对比老化测试前后样品SEM图片，比较纱线表面微裂纹的数量和大小，微裂纹的裂痕大，数量多，表示纱线表面的浸润剂膜被破坏，对纱线的保护性和增强性变差；对老化测试后的样品进行拉伸断裂强度测试，对比老化测试前后样品的拉伸强度变化，计算老化测试前后拉伸断裂强度损失率，拉伸断裂强度损失率越大，表示纱线强度损失多，耐候性差。
本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：
本发明所述的一种连续玻璃纤维耐候性测试装置及测试方法，可根据玻璃纤维下游产品的使用环境，同时变更多个老化腐蚀参数，应用范围广。通过计算拉伸断裂强度损失率，同时通过对比纱线表面浸润剂成膜状态，利用拉伸断裂强度损失率和纱线表面浸润剂成膜状态对玻璃纤维纱线耐候性进行综合评价，方法精确，节约时间。装置中的测试箱为保温、耐腐蚀材质，使用寿命长。测试箱长1.3m，宽0.8m，高0.8m内每条纱线设置3个导纱杆，防止纱线下垂，与其他纱线交叉。可以同时测试9条纱线，减少试验误差。运行时间结束后，设备自动停止，防止人工计时超时现象。储液器10存放纯净水或不同浓度的酸性或碱性液体，为喷淋器供给液体，液位低于下限，自动补给液体，防止液体断流。喷淋器为扇形结构，可保证每一根纱线被浸渍。实现了玻璃纤维纱线的耐候性测试和评价，解决了现有技术中存在的问题。
附图说明
图1为本发明实施例中测试箱的内部结构图；
图2为本发明实施例中测试箱的外部结构图；
图3为本发明实施例的电气连接图；
图4为本发明实施例中样品1的耐候性测试前后的SEM电镜图；
图5为本发明实施例中样品2的耐候性测试前后的SEM电镜图；
图6为本发明实施例中样品3的耐候性测试前后的SEM电镜图；
图中：1、测试箱；2、上掀门门把手；3、鼓风器；4、固纱器；5、紫外光源；6、喷淋器：7、玻璃纤维纱线；8、无摩擦导纱杆；9、显示器；10、储液器。
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1-3所示，本发明所述的一种连续玻璃纤维耐候性测试装置，包括测试箱1，所述测试箱1内设有固纱器4，所述固纱器4用于将玻璃纤维纱线固定在测试箱1内部，所述测试箱1的内部设有温度控制装置、光源控制装置、酸碱性控制装置和空气流速控制装置，所述测试箱1的外部设有控制器和显示器9，控制器电气连接显示器9、温度控制装置、光源控制装置、酸碱性控制装置和空气流速控制装置。
测试箱1内部还设有无摩擦导纱杆8，所述无摩擦导纱杆8包括多个，防止玻璃纤维纱线翻转移位、下垂和互相干扰。
温度控制装置为加热器和温度传感器。
光源控制装置为紫外光源5。
酸碱性控制装置包括喷淋器6，所述喷淋器6设置在测试箱1内部的上方，喷淋器6连接有储液器10，储液器10内放置纯净水或不同浓度的酸性或碱性液体。
空气流速控制装置为鼓风器3，鼓风器3上设有鼓风调节阀门。
测试箱1外部的上方设有上掀门门把手2。
本实施例的工作原理为：工作时，纱线放入测试箱1，两端使用碳化硅材质的固纱器4进行固定，根据试验条件设定测试箱1中的温度(20-600℃)、湿度(0-80％)、时间(0-60天)、紫外光源(200-400nm)、空气流速(200-1000ml/min)、酸浓度(0-30mol/L)、碱浓度(0-30mol/L)，进行老化腐蚀。老化腐蚀结束后，将纱线从测试箱1中取出，对比纱线表面浸润剂成膜状态，测试纱线拉伸断裂强度，与未进行老化腐蚀的纱线对比，计算拉伸断裂强度损失率。
测试的过程如下：
(1)将管纱放在耐磨仪的最左端，沿管纱切线方向抽取纱线，待抽取5m以上时进行取样。
(2)先用手捏住纱线的一端，按照如图1所示的路线将纱线经无摩擦导纱杆8穿入测试箱1中(穿线过程中禁止摩擦纱线)，并将纱线的一端固定在右端的固纱器4上。
(3)左端拉紧，抻直纱线，使用固纱器4固定，保持纱线水平无下垂。
(4)设定温度、湿度、时间、紫外光源、空气流速、酸浓度、碱浓度参数，进行老化腐蚀。运行时间结束后，设备自动停止。
(5)老化腐蚀结束后，待测试箱1温度降至室温，取出纱线，进行拉伸断裂强度测试Fa，同时测试未经老化腐蚀的对比样的拉伸断裂强度Fb；
计算拉伸断裂强度损失率W＝(Fa-Fb)/Fa×100％，通过计算拉伸断裂强度损失率，准备评价对纱线耐候性进行评价，方法简单，节约时间。
实施例2：
本发明所述的一种连续玻璃纤维耐候性测试装置的测试方法，包括以下步骤：
步骤一：将玻璃纤维纱线放在耐磨仪的最左端，沿管纱切线方向抽取纱线，抽取一定长度的玻璃纤维纱线进行取样；
步骤二：用手捏住纱线的一端，将玻璃纤维纱线经无摩擦导纱杆8穿入测试箱1中，并将玻璃纤维纱线的一端固定在固纱器4上；
步骤三：左端拉紧玻璃纤维纱线，抻直纱线，使用固纱器4固定，保持玻璃纤维纱线水平无下垂；
步骤四：设定温度、湿度、时间、紫外光源、空气流速、酸浓度、碱浓度参数，进行老化腐蚀试验；设定相应的运行时间，运行时间结束后，设备自动停止；
步骤五：老化腐蚀试验结束后，待测试箱1温度降至室温，取出纱线，进行拉伸断裂强度测试Fa，同时测试未经老化腐蚀的对比样的拉伸断裂强度Fb；
步骤六：计算拉伸断裂强度损失率W＝(Fa-Fb)/Fa×100％。
计算拉伸断裂强度损失率W＝(Fa-Fb)/Fa×100％，式中：Fa：老化测试前纱线拉伸断裂强度，单位N/tex；Fb：老化测试后纱线拉伸断裂强度，单位N/tex；W：老化测试前后拉伸断裂强度损失率，单位为％；计算出拉伸断裂强度损失率，同时通过对比纱线表面浸润剂成膜状态，利用拉伸断裂强度损失率和纱线表面浸润剂成膜状态对玻璃纤维纱线耐候性进行综合评价。
步骤六中对玻璃纤维纱线耐候性进行综合评价的过程具体包括：老化测试后，对样品进行SEM测试，对比老化测试前后样品SEM图片，比较纱线表面微裂纹的数量和大小，微裂纹的裂痕大，数量多，表示纱线表面的浸润剂膜被破坏，对纱线的保护性和增强性变差；对老化测试后的样品进行拉伸断裂强度测试，对比老化测试前后样品的拉伸强度变化，计算老化测试前后拉伸断裂强度损失率，拉伸断裂强度损失率越大，表示纱线强度损失多，耐候性差。
表1：样品耐候性测试表
本实施例的工作原理为：如表1所示，
样品1：G75产品，对比候性测试前后拉伸断裂强度变化，拉伸断裂强度损失率为60％。
样品2：BC1500产品，对比候性测试前后拉伸断裂强度变化，拉伸断裂强度损失率为43％。
样品3：D450产品，对比候性测试前后拉伸断裂强度变化，拉伸断裂强度损失率为47％。
通过对比3个样品耐候性测试前后的SEM电镜图可看出，测试前璃纤维表面的浸润剂比较平滑，测试后，玻璃纤维表面的浸润剂出现较多微裂纹。该结果表明在恶劣的条件下，作为保护增强玻璃纤维的浸润剂膜被破坏，降低了玻璃纤维表面浸润剂保护增强的作用，从而导致其拉伸断裂强度出现大幅度降低。
该测试结果与客户使用结果一致，表明该方法有效，对玻璃纤维的质量改进具有指导意义。
采用以上结合附图描述的本发明的实施例的一种连续玻璃纤维耐候性测试装置及测试方法，可根据玻璃纤维下游产品的使用环境，同时变更多个老化腐蚀参数，应用范围广。实现了玻璃纤维纱线的耐候性测试和评价，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 (9)
1.一种连续玻璃纤维耐候性测试装置，其特征在于：包括测试箱(1)，所述测试箱(1)内设有固纱器(4)，所述固纱器(4)用于将玻璃纤维纱线(7)固定在测试箱(1)内部，所述测试箱(1)的内部设有温度控制装置、光源控制装置、酸碱性控制装置和空气流速控制装置，所述测试箱(1)的外部设有控制器和显示器(9)，控制器电气连接显示器(9)、温度控制装置、光源控制装置、酸碱性控制装置和空气流速控制装置。
2.根据权利要求1所述的一种连续玻璃纤维耐候性测试装置，其特征在于：所述的测试箱(1)内部还设有无摩擦导纱杆(8)，所述无摩擦导纱杆(8)包括多个，防止玻璃纤维纱线(7)翻转移位、下垂和互相干扰。
3.根据权利要求1所述的一种连续玻璃纤维耐候性测试装置，其特征在于：所述的温度控制装置为加热器和温度传感器。
4.根据权利要求1所述的一种连续玻璃纤维耐候性测试装置，其特征在于：所述的光源控制装置为紫外光源(5)。
5.根据权利要求1所述的一种连续玻璃纤维耐候性测试装置，其特征在于：所述的酸碱性控制装置包括喷淋器(6)，所述喷淋器(6)设置在测试箱(1)内部的上方，喷淋器(6)连接有储液器(10)，储液器(10)内放置纯净水或不同浓度的酸性或碱性液体。
6.根据权利要求1所述的一种连续玻璃纤维耐候性测试装置，其特征在于：所述的空气流速控制装置为鼓风器(3)，鼓风器(3)上设有鼓风调节阀门。
7.根据权利要求1所述的一种连续玻璃纤维耐候性测试装置，其特征在于：所述的测试箱(1)外部的上方设有上掀门门把手(2)。
8.一种根据权利要求1-7任一所述的一种连续玻璃纤维耐候性测试装置的测试方法，其特征在于：所述的测试方法包括以下步骤：
步骤一：将玻璃纤维纱线放在耐磨仪的最左端，沿管纱切线方向抽取纱线，抽取一定长度的玻璃纤维纱线(7)进行取样；
步骤二：用手捏住玻璃纤维纱线(7)的一端，将玻璃纤维纱线(7)经无摩擦导纱杆(8)穿入测试箱(1)中，并将玻璃纤维纱线(7)的一端固定在固纱器(4)上；
步骤三：左端拉紧玻璃纤维纱线(7)，抻直玻璃纤维纱线(7)，使用固纱器(4)固定，保持玻璃纤维纱线(7)水平无下垂；
步骤四：设定温度、湿度、时间、紫外光源、空气流速、酸浓度、碱浓度参数，进行老化腐蚀试验；设定相应的运行时间，运行时间结束后，设备自动停止；
步骤五：老化腐蚀试验结束后，待测试箱(1)温度降至室温，取出纱线，进行拉伸断裂强度测试Fa，同时测试未经老化腐蚀的对比样的拉伸断裂强度Fb；
步骤六：计算拉伸断裂强度损失率W＝(Fa-Fb)/Fa×100％，
式中：Fa：老化测试前玻璃纤维纱线(7)拉伸断裂强度，单位N/tex；
Fb：老化测试后纱线拉伸断裂强度，单位N/tex；
W：老化测试前后拉伸断裂强度损失率，单位为％；
计算出拉伸断裂强度损失率W，同时通过对比纱线表面浸润剂成膜状态，利用拉伸断裂强度损失率和纱线表面浸润剂成膜状态对玻璃纤维纱线耐候性进行综合评价。
9.根据权利要求8所述的一种连续玻璃纤维耐候性测试装置的测试方法，其特征在于：所述的步骤六中对玻璃纤维纱线耐候性进行综合评价的过程具体包括：老化测试后，对玻璃纤维纱线(7)进行SEM测试，对比老化测试前后样品SEM图片，比较玻璃纤维纱线(7)表面微裂纹的数量和大小，微裂纹的裂痕大，数量多，表示纱线表面的浸润剂膜被破坏，对纱线的保护性和增强性变差；同时对老化测试后的玻璃纤维纱线(7)进行拉伸断裂强度测试，对比老化测试前后样品的拉伸强度变化，计算老化测试前后拉伸断裂强度损失率，拉伸断裂强度损失率越大，表示纱线强度损失多，耐候性差。
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