CN117587571A - 一种碳化硅纤维接丝方法 - Google Patents
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Abstract
一种碳化硅纤维接丝方法，首先将碳化硅纤维束B作为基绳，A1束丝顺时针绕基绳旋转一圈，A1束丝与基绳之间形成第一绳圈，将A2束丝穿过第一绳圈，A1束丝拉紧，使得A2束丝锁定在第一绳圈内，然后A2束丝逆时针绕基绳旋转一圈，A2束丝与基绳之间形成第二绳圈，再将A1束丝穿过第二绳圈，A2束丝拉紧，使得A1锁定在第二绳圈内，依次循环，直到A1束丝、A2束丝无法绕基绳形成绳圈；然后再将碳化硅纤维束A作为基绳，B1束丝、B2束丝按照上述方式与基绳编结；本发明可对对经过预氧化后的纤维进行接丝加长，有效解决接丝过程中容易出现毛丝、接头处应力破坏等问题。
Description
技术领域
本发明涉及碳化硅纤维生产技术领域，特别是一种碳化硅纤维接丝方法。
背景技术
目前常见连续碳化硅纤维制备过程需要经过先驱体合成、熔融纺丝、预氧化处理、高温烧结四大工序，由于碳化硅纤维是一种脆性纤维，预氧化处理阶段将放出大量的热容易发生局部熔并现象，为保证预氧化的顺利进行和纤维的均匀性，因此预氧化工艺阶段限制碳化硅纤维长度基本2000m以下，但在连续制备碳化硅纤维下游产品时需要不断停车接丝后继续启动生产，无法实现连续生产，对生产设备要求高，对应公司人工成本也提高。因此急需要提供一种对经过预氧化后的碳化硅纤维进行接丝加长，制备超长碳化硅纤维成品用于生产的方法，能减少重复牵丝过程同时有效提升生产效率，降低生产成本。
现有的常应用于纤维接丝方法主要是使用空气捻接器，其原理是使用空气动力与机械组件的联动工作，将两根纤维的束头先退捻再捻接，即将两根纤维束引入捻接器并夹紧，将多余纤维剪断，用空气产生的一股高频率气流使两根纤维退捻呈松散状后，再用捻接腔的一股气流将其捻接起来，完成捻接动作。使用这种空气捻接器，纤维接头处的强力最多能达到纤维本身束丝拉力的90％左右。
但由于碳化硅纤维是一种特殊的脆性纤维，其经空气捻接器后，捻接处会产生大量的毛丝，破坏碳化硅纤维间的应力，导致接头处束丝强力低，对于脆性纤维捻接效果不好。一方面，在后续纤维束的应用过程比如织造中会通过大量瓷眼、导纱管、刚筘等部件，毛丝经过摩擦后会进一步激增，影响产品质量和生产效率。另一方面碳化硅纤维常应用于航空航天、原子能及武器装备等国防尖端领域，对纤维束的强力及强力均匀性要求极高。
发明内容
本发明解决现有技术的不足而提供一种防止碳化硅纤维接丝过程中出现毛丝、提高接丝后强度的碳化硅纤维接丝方法。
为实现上述目的，本发明首先提出了一种碳化硅纤维接丝方法，具体包括如下步骤，
S1、将需要接丝的碳化硅纤维束A连接端分为两股束丝分别标记为A1束丝、A2束丝，将A1束丝和A2束丝相互连接一端的连接处标记为A3端，将需要接丝的碳化硅纤维束B连接端也分为两束丝分别标记为B1束丝、B2束丝，将B1束丝和B2束丝相互连接一端的连接处标记为B3端；
S2、对碳化硅纤维束A和碳化硅纤维束B进行初步连接，
将碳化硅纤维束A的连接端与碳化硅纤维束B的连接端交叉插装，使得A3端与B3端接触，并且A1束丝、A2束丝置于碳化硅纤维束B的两侧，B1束丝、B2束丝置于碳化硅纤维束A的两侧，然后将A3端与B3端固定；
S3、开始编结，编结的方式如下：
首先将碳化硅纤维束B作为基绳，A1束丝顺时针绕基绳旋转一圈，A1束丝与基绳之间形成第一绳圈，将A2束丝穿过第一绳圈，A1束丝拉紧，使得A2束丝锁定在第一绳圈内，然后A2束丝逆时针绕基绳旋转一圈，A2束丝与基绳之间形成第二绳圈，再将A1束丝穿过第二绳圈，A2束丝拉紧，使得A1锁定在第二绳圈内，依次循环，直到A1束丝、A2束丝无法绕基绳形成绳圈；然后再将碳化硅纤维束A作为基绳，B1束丝、B2束丝按照上述方式与基绳编结。
本实施方式中，所述A1束丝、A2束丝、B1束丝和B2束丝的长度为5cm～20cm，优选10cm。
本实施方式中，所述A1束丝、A2束丝、B1束丝和B2束丝在形成绳结时、自身弯折角度为30～60°，优选45°。
本实施方式中，步骤S2中，A3端与B3端的位置通过夹装在碳化硅纤维束A和碳化硅纤维束B上的夹子固定。
本实施方式中，所述碳化硅纤维束A和碳化硅纤维束B采用聚碳硅烷先驱体依次经高温裂解合成、熔融纺丝、预氧化处理制备而成。
本实施方式中，所述碳化硅纤维束A和碳化硅纤维束B采用聚碳硅烷先驱体依次经高温裂解合成、熔融纺丝、预氧化处理、高温烧结处置制备而成。
本实施方式中，所述碳化硅纤维束A和碳化硅纤维束B采用聚碳硅烷先驱体依次经高温裂解合成、熔融纺丝、预氧化处理、高温烧结处置、收丝卷筒制备而成。
采用上述方法，本发明具有如下有益效果：
1、本发明中采用的接丝方法，操作简单，对接丝接头处碳化硅纤维间应力破坏少，能更好提高接头处强度，相比空气捻接，无明显毛丝，接丝强度更好。
2、本发明中采用的接丝方法，接头处毛丝有效减少，纤维编结后抱合性强，基本无明显毛丝。
3、本发明中采用的接丝方法，可应用于经预氧化后多个阶段纤维进行接丝处置。
4、使用本发明接丝方法，可根据客户定制需求，制备所需长度碳化硅纤维，同时可应用在连续制备碳化硅纤维制备碳化硅纤维布等成品制造，可有效节省工序，节约制造成本。
附图说明
图1为本发明在步骤S2时的编结状态。
图2为本发明在步骤S3时的编结状态。
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的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
实施例1：
如图1所示，本发明包括一种碳化硅纤维接丝方法，具体包括如下步骤，
S1、将需要接丝的碳化硅纤维束A连接端分为两股束丝分别标记为A1束丝、A2束丝，将A1束丝和A2束丝相互连接一端的连接处标记为A3端，将需要接丝的碳化硅纤维束B连接端也分为两束丝分别标记为B1束丝、B2束丝，将B1束丝和B2束丝相互连接一端的连接处标记为B3端，A1束丝、A2束丝、B1束丝和B2束丝的长度为10cm；
S2、对碳化硅纤维束A和碳化硅纤维束B进行初步连接，
将碳化硅纤维束A的连接端与碳化硅纤维束B的连接端交叉插装，使得A3端与B3端接触，并且A1束丝、A2束丝置于碳化硅纤维束B的两侧，B1束丝、B2束丝置于碳化硅纤维束A的两侧，然后将A3端与B3端固定，本实施例中，A3端与B3端的位置通过夹装在碳化硅纤维束A和碳化硅纤维束B上的夹子固定；
S3、开始编结，编结的方式如下：
首先将碳化硅纤维束B作为基绳，A1束丝顺时针绕基绳旋转一圈，A1束丝与基绳之间形成第一绳圈，将A2束丝穿过第一绳圈，A1束丝拉紧，使得A2束丝锁定在第一绳圈内，然后A2束丝逆时针绕基绳旋转一圈，A2束丝与基绳之间形成第二绳圈，再将A1束丝穿过第二绳圈，A2束丝拉紧，使得A1锁定在第二绳圈内，依次循环，直到A1束丝、A2束丝无法绕基绳形成绳圈；然后再将碳化硅纤维束A作为基绳，B1束丝顺时针绕基绳旋转一圈，B1束丝与基绳之间形成第一绳圈，将B2束丝穿过第一绳圈，B1束丝拉紧，使得B2束丝锁定在第一绳圈内，然后B2束丝逆时针绕基绳旋转一圈，B2束丝与基绳之间形成第二绳圈，再将B1束丝穿过第二绳圈，B2束丝拉紧，使得B1锁定在第二绳圈内，依次循环，直到B1束丝、B2束丝无法绕基绳形成绳圈；上述编结时，所述A1束丝、A2束丝、B1束丝和B2束丝在形成绳结时、自身弯折角度为45°，从而防止碳化硅纤维弯折角度过大断裂。
本实施方式中，所述碳化硅纤维束A和碳化硅纤维束B采用聚碳硅烷先驱体依次经高温裂解合成、熔融纺丝、预氧化处理制备而成。
将对未打结的纤维(即：正常纤维)、空气捻接纤维以及本方法编结的纤维三种编结后的碳化硅纤维进行束丝强度和束丝拉力的性能检测，检测结果如下表所示，
通过上表可见，采用本碳化硅纤维接丝方法连接后的的碳化硅纤维强度保留率在90％以上、束丝拉力保留率在90％以上，满足后续工艺要求。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (9)
1.一种碳化硅纤维接丝方法，其特征在于：具体包括如下步骤，
S1、将需要接丝的碳化硅纤维束A连接端分为两股束丝分别标记为A1束丝、A2束丝，将A1束丝和A2束丝相互连接一端的连接处标记为A3端；将需要接丝的碳化硅纤维束B连接端也分为两束丝分别标记为B1束丝、B2束丝，将B1束丝和B2束丝相互连接一端的连接处标记为B3端；
S2、对碳化硅纤维束A和碳化硅纤维束B进行初步连接，
将碳化硅纤维束A的连接端与碳化硅纤维束B的连接端交叉插装，使得A3端与B3端接触，并且A1束丝、A2束丝置于碳化硅纤维束B的两侧，B1束丝、B2束丝置于碳化硅纤维束A的两侧，然后将A3端与B3端固定；
S3、开始编结，编结的方式如下：
首先将碳化硅纤维束B作为基绳，A1束丝顺时针绕基绳旋转一圈，A1束丝与基绳之间形成第一绳圈，将A2束丝穿过第一绳圈，A1束丝拉紧，使得A2束丝锁定在第一绳圈内，然后A2束丝逆时针绕基绳旋转一圈，A2束丝与基绳之间形成第二绳圈，再将A1束丝穿过第二绳圈，A2束丝拉紧，使得A1锁定在第二绳圈内，依次循环，直到A1束丝、A2束丝无法绕基绳形成绳圈；然后再将碳化硅纤维束A作为基绳，B1束丝、B2束丝按照上述方式与基绳编结。
2.根据权利要求1所述的碳化硅纤维接丝方法，其特征在于：所述A1束丝、A2束丝、B1束丝和B2束丝的长度为5cm～20cm。
3.根据权利要求2所述的碳化硅纤维接丝方法，其特征在于：A1束丝、A2束丝、B1束丝和B2束丝的长度为10cm。
4.根据权利要求1所述的碳化硅纤维接丝方法，其特征在于：所述A1束丝、A2束丝、B1束丝和B2束丝在形成绳结时、自身弯折角度为30°～60°。
5.根据权利要求4所述的碳化硅纤维接丝方法，其特征在于：所述A1束丝、A2束丝、B1束丝和B2束丝在形成绳结时、自身弯折角度为40°。
6.根据权利要求1所述的碳化硅纤维接丝方法，其特征在于：步骤S2中，A3端与B3端的位置通过夹装在碳化硅纤维束A和碳化硅纤维束B上的夹子固定。
7.根据权利要求1所述的碳化硅纤维接丝方法，其特征在于：所述碳化硅纤维束A和碳化硅纤维束B采用聚碳硅烷先驱体依次经高温裂解合成、熔融纺丝、预氧化处理制备而成。
8.根据权利要求1所述的碳化硅纤维接丝方法，其特征在于：所述碳化硅纤维束A和碳化硅纤维束B采用聚碳硅烷先驱体依次经高温裂解合成、熔融纺丝、预氧化处理、高温烧结处置制备而成。
9.根据权利要求8所述的碳化硅纤维接丝方法，其特征在于：所述碳化硅纤维束A和碳化硅纤维束B采用聚碳硅烷先驱体依次经高温裂解合成、熔融纺丝、预氧化处理、高温烧结处置、收丝卷筒制备而成。
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