CN205562317U - 一种纤维丝束耐磨性能的测试装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种碳纤维耐磨性能的测试装置,包括测试箱，测试箱内设置有固定机构，固定机构上设置有纤维纱架、瓷眼、多个展纱辊、纤维卷绕机构以及孔槽，孔槽内设置有镀铬不锈钢细棒，孔槽外设置有镀铬不锈钢细棒，通过孔槽上下调节镀铬不锈钢细棒的位置，使纤维丝束通过镀铬不锈钢细棒时形成的夹角都是60度，在纤维丝束经过镀铬不锈钢细棒之前设置有毛丝测量机构一，在纤维丝束经过镀铬不锈钢细棒之后设置有毛丝测量机构二，测试箱上设置由转速调节旋钮和显示器组成的控制机构。
Description
技术领域
本实用新型涉及碳纤维工艺性能评价技术领域，是一种碳纤维丝束耐磨性能的测试装置。
背景技术
碳纤维是一种先进的新型材料，与一般金属制品相比较，在同等性能的前提下碳纤维的减重效果优异，仅为一般金属制品的1/4～1/2。因此，碳纤维被广泛的应用于航空、航天、汽车工业和体育用品等领域，而且价格不菲，是二十一世纪人类理想的新材料。随着科技、经济的不断发展，碳纤维将会在更多的领域大放异彩，也将会为人类节约更多的能源，创造更多的价值。
碳纤维要在更多的领域应用，首先就需要碳纤维具有较为优良的工艺适用性能，而碳纤维工艺适用性能的评价一直以来又都是一个突出的难题，往往是生产商和客户各执一词，互不相让，难以达成共识。所以，提出一种双方都认可的评价方法并不容易，而这其中耐磨性能的评价更是一个难上加难的问题。一般来说，碳纤维生产商不会去评价耐磨性能，而客户在使用碳纤维的过程中却经常遇到耐摩性差、毛丝多等问题，争论的最终结果往往是不了了之，这必将影响产品的市场占有率，并在一定程度上影响了碳纤维在更多领域的应用。因此，对碳纤维耐磨性能的评价迫在眉睫，只有提出一种业内人士普遍认可的评价方法才能解决由此衍生出的一系列问题。中国专利CN 103604714 A中公开了一种碳纤维耐磨性能的测试方法，具体是将一段碳纤维试样两端固定，并使试样中部与耐摩材料接触，然后往复运动，直至纤维摩断，通过记录纤维摩断的时间来评价纤维的耐磨性能。此方法具有一定的创新性，首次提出了一种相对有效的检测碳纤维丝束耐磨性能的方法，测试结果也相对可信，但是还存在 着几点不足，主要表现在：(1)所选取的碳纤维较短，不具代表性；(2)采用时间来判断纤维耐磨性，不能直接反映碳纤维丝束的耐磨性能；(3)在纤维摩擦测试过程中必将生成大量的微小毛丝，不利于环境保护，也不利于操作人员的人身健康；(4)忽略了外界环境(主要是温度和相对湿度)对测试结果的影响。
实用新型内容
本实用新型的目的：提出了一种纤维丝束耐磨性能的测试装置，为碳纤维丝束的耐磨性能提供了一个定量的评价方法。
一种纤维丝束耐磨性能的测量装置，包括测试箱，测试箱内设置有固定机构，固定机构上设置有纤维纱架、瓷眼、多个展纱辊、纤维卷绕机构以及孔槽，孔槽内设置有第四镀铬不锈钢细棒、第五镀铬不锈钢细棒，孔槽外设置有第一镀铬不锈钢细棒、第二镀铬不锈钢细棒和第三镀铬不锈钢细棒，通过孔槽上下调节第四镀铬不锈钢细棒和第五镀铬不锈钢细棒的位置，使纤维丝束通过第三镀铬不锈钢细棒、第四镀铬不锈钢细棒、第五镀铬不锈钢细棒和第二镀铬不锈钢细棒时形成的夹角都是60度，在纤维丝束经过第三镀铬不锈钢细棒之前设置有毛丝测量机构一，在纤维丝束经过第一镀铬不锈钢细棒之后设置有毛丝测量机构二，测试箱上设置由转速调节旋钮和显示器组成的控制机构。
所述两毛丝测量机构采用CCD相机，放大纤维丝束表面并记录。
所述测试箱底部设置有水平调节旋钮。
本实用新型的优点：
(1)测试装置原理简单，使用和维护成本低廉。
(2)测试方法简单，测试人员经过快速培训后即可操作，操作过程安全、快捷。
(3)本实用新型可以测试碳纤维丝束的耐磨性能，为新型碳纤维以及上浆剂的研发提供有力的评价参数。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
实施例1
一种纤维丝束耐磨性能的测量装置，包括测试箱11，测试箱11内设置有固定机构10，固定机构10上设置有纤维纱架1、瓷眼2、多个展纱辊、纤维卷绕机构7以及孔槽5，孔槽5内设置有镀铬不锈钢细棒17、18，孔槽5外设置有镀铬不锈钢细棒14、15、16，通过孔槽5上下调节镀铬不锈钢细棒17、18的位置，使纤维丝束通过镀铬不锈钢细棒16、17、18、15时形成的夹角都是60度，在纤维丝束经过镀铬不锈钢细棒之前设置有毛丝测量机构一4，在纤维丝束经过镀铬不锈钢细棒之后设置有毛丝测量机构二13，测试箱11上设置由转速调节旋钮和显示器组成的控制机构8。
纤维纱架1的直径是100mm，主要作用是固定纤维纱锭；瓷眼2的直径6mm，作用固定纤维丝束的位置，保证纤维丝束不随纱架的转动而来回摆动；展纱辊3、展纱辊6、展纱辊9的直径都是200mm，作用是固定并展开纤维丝束；毛丝测量机构一4和毛丝测量机构二13，主要组成部件是改装后的CCD相机，作用是放大纤维丝束表面并记录，通过对画面的观测，测量出碳纤维丝束上的毛丝数量；孔槽5，用于调节镀铬不锈钢细棒的上下位置，改变纤维运行角度；纤维卷绕机构7，主要是电机和纱架，通过电机为碳纤维丝束提供牵引力；控制机构8，主要是由转速调节旋钮和显示器组成，作用是调节测量速度；固定机构10，长×宽×高分别为600mm×40mm×300mm，材料为承重304型不锈钢，作用是固定测 量装置的主要部件；全封闭的测试箱11的长×宽×高分别为800mm×400mm×600mm，前面采用承重304型不锈钢板，上面对开推拉门及其余3个侧面采用无色透明塑料板，材质可以为高透明度的聚乙烯或聚丙烯等，底面为承重304型不锈钢板，作用是固定控制与显示机构，并密闭整个测试装置；水平调节旋钮12在全封闭的测试箱底部配有4个，,方便调节测试箱水平；镀铬不锈钢细棒14、15、16、17、18，直径都是2mm，共5根，作用是让通过细棒的碳纤维丝束起毛，与不通过细棒的碳纤维丝束对比，测试碳纤维的耐磨性能。
碳纤维丝束耐磨性能的测量步骤如下:
1、调节测试房间温度为25℃±3℃，相对湿度为50％±10％，并使用水平调节旋钮12调节测试箱的水平，打开测试箱的推拉门，在此环境中静置2小时以上；
2、选取HF30-12K-A2碳纤维(定长约为5000米)，固定在纤维纱架1上，放置于步骤1环境中2小时；
3、关闭推拉门，通过转速控制机构8，开启电动机，初始转速是每分钟5转；
4、将碳纤维纱锭固定在纤维纱架1上，碳纤维丝束依次穿过瓷眼2，展纱辊3，毛丝测量机构一4，展纱辊6，镀铬不锈钢细棒16、17、18、15和14(通过孔槽5上下调节镀铬不锈钢细棒17、18的位置，使碳纤维丝束通过镀铬不锈钢细棒16、17、18、15时形成的夹角都是60度)，毛丝测量机构二13，展纱辊9，最后在碳纤维卷绕机构7上回收碳纤维，如图1所示；
5、通过控制机构8调节碳纤维丝束通过毛丝测量机构一4和毛丝测量机构二13的速度，当转速是1转/分钟时，可以清晰观测到碳纤维表面的形貌；
6、通过毛丝测量机构一4和毛丝测量机构二13，同时调节CCD相机放大倍数为40倍，记录2m长纤维表面形貌，通过对碳纤维丝束图像观测，测试出单 位长度碳纤维丝束的毛丝数量，未经过镀铬不锈钢细棒时单位长度碳纤维丝束的毛丝数量是7个，经过镀铬不锈钢细棒时单位长度碳纤维丝束的毛丝数量是15个；
7、选取5个长度段进行测量，测试得到未经过镀铬不锈钢细棒时单位长度碳纤维丝束的毛丝数量分别是5个、8个、6个、5个、7个，计算得到碳纤维丝束单位长度上的毛丝数量的算术平均值是6个，经过镀铬不锈钢细棒时单位长度碳纤维丝束的毛丝数量分别是15个、17个、17个、15个、16个，计算得到碳纤维丝束单位长度上的毛丝数量的算术平均值是16个；
8、计算得到经过镀铬不锈钢细棒前后单位长度碳纤维丝束毛丝量的变化是10个，计算碳纤维丝束耐磨性能的参考数值，计算结果如下：
Wf＝10/12＝0.83
得到碳纤维的耐磨性能参数为0.83。
实施例2
纤维丝束耐磨性能的测量装置的结构与实施例1相同。
碳纤维丝束耐磨性能的测量步骤如下:
1、调节测试房间温度为25℃±3℃，相对湿度为50％±10％，并使用水平调节旋钮12调节测试箱的水平，打开测试箱的推拉门，在此环境中静置2小时以上；
2、选取HF40-12K-A2碳纤维(定长约为5000米)，固定在纤维纱架1上，放置于步骤1环境中2小时；
3、关闭推拉门，通过转速控制机构8，开启电动机，初始转速是每分钟5转；
4、将碳纤维纱锭固定在纤维纱架1上，碳纤维丝束依次穿过瓷眼2，展纱辊3，毛丝测量机构一4，展纱辊6，镀铬不锈钢细棒16、17、18、15和14(通过孔槽5上下调节镀铬不锈钢细棒17、18的位置，使碳纤维丝束通过镀铬不锈钢 细棒16、17、18、15时形成的夹角都是60度)，毛丝测量机构二13，展纱辊9，最后在碳纤维卷绕机构7上回收碳纤维，如图1所示；
5、通过控制机构8调节碳纤维丝束通过毛丝测量机构一4和毛丝测量机构二13的速度，当转速是1转/分钟时，可以清晰观测到碳纤维表面的形貌；
6、通过毛丝测量机构一4和毛丝测量机构二13，同时调节CCD相机放大倍数为35倍，记录1.5m长纤维表面形貌，通过对碳纤维丝束图像观测，测试出单位长度碳纤维丝束的毛丝数量，未经过镀铬不锈钢细棒时单位长度碳纤维丝束的毛丝数量是6个，经过镀铬不锈钢细棒时单位长度碳纤维丝束的毛丝数量是11个；
7、选取5个长度段进行测量，测试得到未经过镀铬不锈钢细棒时单位长度碳纤维丝束的毛丝数量分别是6个、8个、7个、9个、6个，计算得到碳纤维丝束单位长度上的毛丝数量的算术平均值是7个，经过镀铬不锈钢细棒时单位长度碳纤维丝束的毛丝数量分别是11个、13个、10个、15个、12个，计算得到碳纤维丝束单位长度上的毛丝数量的算术平均值是12个；
8、计算得到经过镀铬不锈钢细棒前后单位长度碳纤维丝束毛丝量的变化是5个，计算碳纤维丝束耐磨性能的参考数值，计算结果如下：
Wf＝5/12＝0.42
得到碳纤维的耐磨性能参数为0.42。
实施例3
纤维丝束耐磨性能的测量装置的结构与实施例1相同。
碳纤维丝束耐磨性能的测量步骤如下:
1、调节测试房间温度为25℃±3℃，相对湿度为50％±10％，并使用水平调节旋钮12调节测试箱的水平，打开测试箱的推拉门，在此环境中静置2小时以上；
2、选取HF30-3K-A2碳纤维(定长约为5000米)，固定在纤维纱架1上，放置于步骤1环境中2小时；
3、关闭推拉门，通过转速控制机构8，开启电动机，初始转速是每分钟5转；
4、将碳纤维纱锭固定在纤维纱架1上，碳纤维丝束依次穿过瓷眼2，展纱辊3，毛丝测量机构一4，展纱辊6，镀铬不锈钢细棒16、17、18、15和14(通过孔槽5上下调节镀铬不锈钢细棒17、18的位置，使碳纤维丝束通过镀铬不锈钢细棒16、17、18、15时形成的夹角都是60度)，毛丝测量机构二13，展纱辊9，最后在碳纤维卷绕机构7上回收碳纤维，如图1所示；
5、通过控制机构8调节碳纤维丝束通过毛丝测量机构一4和毛丝测量机构二13的速度，当转速是0.2转/分钟时，可以清晰观测到碳纤维表面的形貌；
6、通过毛丝测量机构一4和毛丝测量机构二13，同时调节CCD相机放大倍数为130倍，记录1.5m长纤维表面形貌，通过对碳纤维丝束图像观测，测试出单位长度碳纤维丝束的毛丝数量，未经过镀铬不锈钢细棒时单位长度碳纤维丝束的毛丝数量是2个，经过镀铬不锈钢细棒时单位长度碳纤维丝束的毛丝数量是15个；
7、选取5个长度段进行测量，测试得到未经过镀铬不锈钢细棒时单位长度碳纤维丝束的毛丝数量分别是2个、4个、2个、1个、3个，计算得到碳纤维丝束单位长度上的毛丝数量的算术平均值是2个，经过镀铬不锈钢细棒时单位长度碳纤维丝束的毛丝数量分别是15个、12个、13个、12个、11个，计算得到碳纤维丝束单位长度上的毛丝数量的算术平均值是13个；
8、计算得到经过镀铬不锈钢细棒前后单位长度碳纤维丝束毛丝量的变化是6个，计算碳纤维丝束耐磨性能的参考数值，计算结果如下：
Wf＝11/3＝3.67
得到碳纤维的耐磨性能参数为3.67。
本实用新型提出的一种纤维丝束耐磨性能的测试装置，主要的评价对象虽然是碳纤维，但并不局限于碳纤维，与碳纤维工艺性能评价方法类似的其他纤维亦在本专利的保护范围内，如玻璃纤维、芳纶纤维、腈纶纤维、涤纶纤维和天然纤维等。
Claims (3)
1.一种纤维丝束耐磨性能的测量装置，其特征在于，包括测试箱(11)，测试箱(11)内设置有固定机构(10)，固定机构(10)上设置有纤维纱架(1)、瓷眼(2)、多个展纱辊、纤维卷绕机构(7)以及孔槽(5)，孔槽(5)内设置有第四镀铬不锈钢细棒(17)、第五镀铬不锈钢细棒(18)，孔槽(5)外设置有第一镀铬不锈钢细棒(14)、第二镀铬不锈钢细棒(15)和第三镀铬不锈钢细棒(16)，通过孔槽(5)上下调节第四镀铬不锈钢细棒(17)和第五镀铬不锈钢细棒(18)的位置，使纤维丝束通过第三镀铬不锈钢细棒(16)、第四镀铬不锈钢细棒(17)、第五镀铬不锈钢细棒(18)和第二镀铬不锈钢细棒(15)时形成的夹角都是60度，在纤维丝束经过第三镀铬不锈钢细棒(16)之前设置有毛丝测量机构一(4)，在纤维丝束经过第一镀铬不锈钢细棒(14)之后设置有毛丝测量机构二(13)，测试箱(11)上设置由转速调节旋钮和显示器组成的控制机构(8)。
2.根据权利要求1所述的一种纤维丝束耐磨性能的测量装置，其特征在于，所述两毛丝测量机构采用CCD相机，放大纤维丝束表面并记录。
3.根据权利要求1所述的一种纤维丝束耐磨性能的测量装置，其特征在于，所述测试箱(11)底部设置有水平调节旋钮(12)。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201521063997.1U CN205562317U (zh) | 2015-12-17 | 2015-12-17 | 一种纤维丝束耐磨性能的测试装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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| CN201521063997.1U CN205562317U (zh) | 2015-12-17 | 2015-12-17 | 一种纤维丝束耐磨性能的测试装置 |
Publications (1)
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|---|---|
| CN205562317U true CN205562317U (zh) | 2016-09-07 |
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ID=56822660
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201521063997.1U Active CN205562317U (zh) | 2015-12-17 | 2015-12-17 | 一种纤维丝束耐磨性能的测试装置 |
Country Status (1)
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|---|---|
| CN (1) | CN205562317U (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105445131A (zh) * | 2015-12-17 | 2016-03-30 | 江苏恒神股份有限公司 | 一种纤维丝束耐磨性能的测试装置和测试方法 |
| CN114136870A (zh) * | 2021-11-02 | 2022-03-04 | 泰山玻璃纤维邹城有限公司 | 一种连续玻璃纤维耐候性测试装置及测试方法 |
| CN115389358A (zh) * | 2022-08-15 | 2022-11-25 | 武汉纺织大学 | 基于毛羽测试仪的纱线多性能指标同步检测装置及检测方法 |
| CN115389358B (zh) * | 2022-08-15 | 2024-06-04 | 武汉纺织大学 | 基于毛羽测试仪的纱线多性能指标同步检测装置及检测方法 |
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2015
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