CN203350161U

CN203350161U - 天然纤维织物面内渗透率的测量装置

Info

Publication number: CN203350161U
Application number: CN 201320433545
Authority: CN
Inventors: 蔡晶; 祝颖丹; 秦永利; 孟令军; 滑聪; 范欣愉
Original assignee: Ningbo Institute of Material Technology and Engineering of CAS
Current assignee: Ningbo Institute of Material Technology and Engineering of CAS
Priority date: 2013-07-17
Filing date: 2013-07-17
Publication date: 2013-12-18
Anticipated expiration: 2023-07-17

Abstract

本实用新型涉及天然纤维织物面内渗透率的测量装置。具体地公开了一种天然纤维织物面内渗透率的测量装置，包括：用于盛装测试液的容器，微型齿轮泵，模具，数据采集装置和摄像装置，其中微型齿轮泵的进口与容器相连；模具的注胶口与微型齿轮泵的出口相连，模具的模腔中设有压力传感器；所述压力传感器沿模腔内测试液流动方向直线分布于所述模具的模腔中或者所述压力传感器分布在以模具注胶口为圆心的圆周上；数据采集装置与压力传感器相连；摄像装置用于拍摄模具内测试液流动前锋位置。本实用新型的测量装置可对天然纤维织物面内饱和或非饱和渗透率进行快速、准确的测定，测定的数值不仅重复性好而且稳定。

Description

天然纤维织物面内渗透率的测量装置

技术领域

本实用新型涉及材料测试领域，具体地涉及一种天然纤维织物面内渗透率的测量装置。

背景技术

天然纤维复合材料具有密度低、隔热、价廉、资源丰富、可降解、可再生等优点，使其在建筑工业、交通运输等领域的应用与日俱增。近年来，国内外主要采用成型效率高、环境污染少、工业成本低的复合材料液体模塑成型技术（LCM技术）来制备高性能天然纤维复合材料。而天然纤维织物的渗透率是制约LCM技术成功制备天然纤维复合材料与否的关键因素，但是由于天然纤维织物与合成纤维有着明显的差别，如织物具有不同的结构、不同的编织方式以及与树脂接触界面方式不同。国际上尚未有测试天然纤维织物面内渗透率标准方法。

纤维织物的渗透率分为饱和渗透率和非饱和渗透率，其主要差别在于饱和渗透率主要是控制测试液体在模腔中的宏观流动，而非饱和渗透率时控制流动前沿，与复合材料制品的干斑、孔隙等缺陷相关。

传统的测试饱和或非饱和渗透率的测量装置主要是针对玻璃纤维等没有吸收膨胀现象的合成纤维。但由于天然纤维织物的成分不同于合成纤维，因此，开发一种能够既测量天然纤维面内饱和渗透率又能测试天然纤维面内非饱和渗透率的测量装置对于天然纤维复合材料的制备具有重要意义。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种天然纤维织物面内饱和或非饱和渗透率的测量装置。

本实用新型提供了一种测量装置，所述测量装置包括：

容器，所述容器用于盛装测试液；

微型齿轮泵，所述微型齿轮泵的进口与所述容器相连；

模具，所述模具的注胶口与所述微型齿轮泵的出口相连，所述模具的模腔中设有压力传感器；所述压力传感器沿模腔内测试液流动方向直线分布于所述模具的模腔中或者所述压力传感器分布在以模具注胶口为圆心的圆周上；

数据采集装置，所述数据采集装置与所述压力传感器相连；以及

摄像装置，所述摄像装置用于拍摄所述模具内测试液流动前锋位置。

在另一优选例中，所述模具还包括：钢制下模板、钢制上模板框架、钢化玻璃上模板和加热管道，其中，钢制上模板框架置于钢制下模板的两端，钢化玻璃上模板置于钢制上模板框架上方，加热管道位于钢制下模板内。

在另一优选例中，所述压力传感器分布在以模具注胶口为圆心的一个或多个圆周上，优选的圆周数为1-4个。

在另一优选例中，所述装置还包括变频器，所述变频器与所述微型齿轮泵相连并且用于调节微型齿轮泵转速。

在另一优选例中，所述装置还包括流量计，所述流量计设置在所述模具的注胶口与微型齿轮泵的出口之间。

在另一优选例中，所述模具还包括出胶口，所述出胶口处设有流量计。

在另一优选例中，所述模具的注胶口和出胶口分别位于模腔的前后两端。

在另一优选例中，所述模具的注胶口位于模腔的中心，出胶口位于模腔的前后两端。

在另一优选例中，所述出胶口的个数为2-4个。

在另一优选例中，所述装置还包括收集器，所述收集器与流量计的出口相连接，用来收集流出的测试液。

在另一优选例中，所述压力传感器的个数为1－8个，优选为3－6个。

在另一优选例中，所述压力传感器的个数为4－16个，优选为8－12个。

应理解，在本实用新型范围内中，本实用新型的上述各技术特征和在下文(如实施例)中具体描述的各技术特征之间都可以互相组合，从而构成新的或优选的技术方案。限于篇幅，在此不再一一累述。

附图说明

图1为本实用新型实施例1中的压力传感器的分布示意图。

图2为本实用新型实施例2中的压力传感器的分布示意图。

图3为本实用新型实施例1的测量装置的装配示意图。

图4为本实用新型实施例2的测量装置的装配示意图。

具体实施方式

发明人经过大量的实验研究，开发了一种天然纤维面内饱和或非饱和渗透率的测量装置，本实用新型的测量装置可对天然纤维织物面内饱和或非饱和渗透率进行快速、准确的测定。测定的数值不仅重复性好而且稳定。

天然纤维织物面内渗透率的测量装置

本实用新型的测量装置主要是指应用于树脂基复合材料中的纤维增强体在铺层面内饱和或非饱和渗透率的测量装置。

本实用新型的测量装置主要包括：容器、微型齿轮泵、模具、摄像装置以及数据采集装置。其中，容器用于盛装测试液，模具由模腔、钢制下模板、钢制上模板框架、钢化玻璃上模板和加热管道组成。在模腔的前后端分别开有注胶口和出胶口。在注胶口与出胶口之间的模腔中均匀分布有螺纹孔，在螺纹孔中装配有压力传感器，压力传感器与数据采集装置（如数据采集卡和计算机）相连。

压力传感器在模腔中的分布方式可根据待测量的渗透率的种类进行选择，当测量面内饱和渗透率时，一类较佳的分布方式为，压力传感器沿模腔内测试液流动方向直线分布于所述模具的模腔中。压力传感器的个数为1－8个，优选为3－6个。

当测量面内非饱和渗透率时，一类较佳的分布方式为，压力传感器分布在以模具注胶口为圆心的一个或多个圆周上。压力传感器的个数为4－16个，优选为8－12个。

容器通过管道与微型齿轮泵的进口连接，齿轮泵的出口与模具的注胶口通过管道连接，在齿轮泵的出口与模具的注胶口之间，以及模具出胶口处均通过管道连接有流量计，以准确监测测试液的流量。摄像装置（如数字摄像机）置于模具的上方，用于拍摄模具内测试液流动前锋的位置。

本实用新型所使用的测量装置还包括变频器，变频器与齿轮泵通过管道相连，用于调节齿轮泵转速。通过调节变频器，使微型齿轮泵的转速达到合适值。

本实用新型所使用的测量装置还包括收集器，收集器与出胶口处流量计通过管道相连接，用来收集流出的测试液。

与现有技术相比，本实用新型主要具有以下优点：

（1）可对天然纤维织物的渗透率进行快速、准确的测定。

（2）可用于测定的天然纤维织物的种类多，并且可实现天然纤维织物不同织物形态，不同铺层方式和铺层层数的饱和或非饱和渗透率的测定。

（3）使用本实用新型的测量装置简单易操作，并且制作成本低。

（4）使用本实用新型的测量装置测量的天然纤维饱和或非饱和渗透率值重复性好，数值稳定，对工艺参数具有较高的指导意义，避免制品产生干斑等缺陷而报废。

本实用新型提到的上述特征，或实施例提到的特征可以任意组合。本案说明书所揭示的所有特征可与任何组合物形式并用，说明书中所揭示的各个特征，可以任何被提供相同、均等或相似目的的替代性特征取代。因此除有特别说明，所揭示的特征仅为均等或相似特征的一般性例子。

下面结合具体实施例，进一步阐述本实用新型。应理解，这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件或按照制造厂商所建议的条件。除非另外说明，否则百分比和份数按重量计算。

除非另行定义，文中所使用的所有专业与科学用语与本领域熟练人员所熟悉的意义相同。此外，任何与所记载内容相似或均等的方法及材料皆可应用于本实用新型方法中。文中所述的较佳实施方法与材料仅作示范之用。

实施例1本实用新型的测量装置的结构

如图1和图3所示，该测量装置主要包括：容器1、微型齿轮泵2、模具3、数字摄像机4、数据采集卡5和计算机6。其中，容器用于盛装第一测试液和第二测试液，模具3由模腔31、钢制下模板32、钢制上模板框架33、钢化玻璃上模板34和加热管道（未标出）组成。其中，钢制上模板框架33置于钢制下模板32的两端，钢化玻璃上模板34置于钢制上模板框架33上方，加热管道位于钢制下模板32内。在模腔31的前端开有1个注胶口35，在模腔31的后端沿宽度方向的左右两侧各开有1个出胶口36，注胶口和出胶口的孔径均为5mm。注胶口35与出胶口36分别与管道接好。在注胶口35与出胶口36之间的模腔中均匀分布有5个螺纹孔37，螺纹孔直径为20mm，将5个压力传感器10装配在模腔中的5个螺纹孔37中，压力传感器沿模腔内测试液流动方向直线分布于模具的模腔中。压力传感器10与数据采集卡5和计算机6相连，树脂容器1通过管道与微型齿轮泵2的进口连接，微型齿轮泵2的出口与模具3的注胶口35通过管道连接，在微型齿轮泵2的出口与模具3的注胶口35之间，以及模具出胶口36处均设有流量计7，以准确监测测试液的流量。齿轮泵还连接有变频器8，数字摄像机4置于模具3的上方，用于拍摄模具内测试液流动前锋的位置。在与注胶口35连接的流量计7的出口端连接有收集器9，用来收集流出的测试液体。

实施例2本实用新型的测量装置的结构

如图2和图3所示，该测量装置与实施例1中测量装置的结构基本相同，不同之处在于：在模腔31的前端和后端沿宽度方向的左右两侧各开有1个出胶口36，在模腔31的中心开有1个注胶口35，注胶口和出胶口的孔径均为5mm。注胶口35与出胶口36分别与管道接好。在注胶口35与出胶口36之间的模腔中均匀分布有12个螺纹孔37，螺纹孔直径为20mm，将12个压力传感器10装配在模腔中的12个螺纹孔37中，压力传感器10分布在以模具注胶口35为圆心的三个圆周上。

使用本实用新型的测量装置测量天然纤维面内饱和或非饱和渗透率时，首先将待测样品（各类天然纤维织物）铺设在测量装置的模具内，其次向测量装置的模具中加入矿物油等不使所述待测样品产生吸收膨胀现象的测试液，使其流速恒定地在模具中单向流动，或者流速恒定地在模腔中以注胶口为圆心向四周均匀地流动。采集压力传感器的数据，并根据达西定律或其推广式得到面内饱和或非饱和渗透率K₀。

然后向测量装置的模具中加入酚醛树脂等使所述待测样品产生吸收膨胀现象的测试液，使其流速恒定地在模具中单向流动，采集压力传感器的数据，并根据达西定律或其推广式得到面内饱和或非饱和渗透率K_end。

最后根据公式计算得到待测样品不同时间的面内饱和或非饱和渗透率。

在本实用新型提及的所有文献都在本申请中引用作为参考，就如同每一篇文献被单独引用作为参考那样。此外应理解，在阅读了本实用新型的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims

1.一种天然纤维织物面内渗透率的测量装置，其特征在于，所述测量装置包括：

容器，所述容器用于盛装测试液；

微型齿轮泵，所述微型齿轮泵的进口与所述容器相连；

2.如权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述装置还包括变频器，所述变频器与所述微型齿轮泵相连并且用于调节微型齿轮泵转速。

3.如权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述装置还包括流量计，所述流量计设置在所述模具的注胶口与微型齿轮泵的出口之间。

4.如权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述模具还包括出胶口，所述出胶口处设有流量计。

5.如权利要求4所述的测量装置，其特征在于，所述出胶口的个数为2-4个。

6.如权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述装置还包括收集器，所述收集器与流量计的出口相连接，用来收集流出的测试液。

7.如权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述压力传感器的个数为1－8个。

8.如权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述压力传感器的个数为4－16个。