CN205656050U - 碳纤维复丝拉伸性能测试用浸胶装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种碳纤维复丝拉伸性能测试用浸胶装置，包括试验箱、用于固定纤维纱锭的退绕机构、瓷眼、传动辊、展纱组件、浸胶槽、挤胶组件和收丝架，试验箱采用全封闭试验箱，退绕机构、瓷眼、传动辊、展纱组件、浸胶槽、挤胶组件和收丝架均设于试验箱内，传动辊设于浸胶槽的入口端，浸胶槽的出口端设有挤胶组件；该种碳纤维复丝拉伸性能测试用浸胶装置，使碳纤维上胶均匀，上胶量可控，同时既有利于减轻对操作者身体的危害，又有利于环境保护和安全操作。

Description

碳纤维复丝拉伸性能测试用浸胶装置

技术领域

本实用新型涉及一种碳纤维复丝拉伸性能测试用浸胶装置。

背景技术

碳纤维由于具有高强、高模、耐腐蚀、低密度、高导电系数等优异性能，加之生产成本大幅下降，已被广泛的应用于航空航天，大功率风力发电机械，汽车工业，体育用品，海洋耐腐蚀材料等军事或民事领域，特别是高性能碳纤维，是国防工业中不可或缺的战略性材料。

在研发和生产的过程中都需要对碳纤维的力学性能进行监测，尤其以拉伸性能最为重要，碳纤维的等级以及性能的高低可以用拉伸性能来表征，碳纤维拉伸性能测试的主要指标包括拉伸强度、拉伸模量以及断裂伸长率。中国国家标准GB/T 3362明确提出了碳纤维拉伸性能的测试方法，该标准介绍的浸胶方法是剪取一根约500mm长的复丝，用手拿住两端浸入胶液中，根据上胶情况使其在胶液中往返多次。中国专利CN 103645082A介绍了一种用于碳纤维复丝拉伸性能测试的浸胶装置及浸胶方法，其浸胶装置的原理大致是将几根纤维束分别固定在一对弧顶装有对应夹持器的圆盘上，将圆盘部分浸入胶液中，通过转动圆盘，使圆盘上的纤维都能浸入胶液中达到浸胶的目的。该专利给出的方法有很高的浸胶效率，但是无法控制纤维上的的含胶量，且该装置为敞开式装置，一般胶液中含有大量有机溶剂，有机溶剂挥发出来对人体伤害较大，也不利于环保和安全操作。

上述问题是在碳纤维的浸胶过程中应当予以考虑并解决的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种碳纤维复丝拉伸性能测试用浸胶装置解决现有技术中存在的无法控制纤维上的的含胶量，且使用敞开式装置会存在有机溶剂挥发出来对人体伤害较大，也不利于环保和安全操作的问题。

本实用新型的技术解决方案是：

一种碳纤维复丝拉伸性能测试用浸胶装置，包括试验箱、用于固定纤维纱锭的退绕机构、瓷眼、传动辊、展纱组件、浸胶槽、挤胶组件和收丝架，试验箱采用全封闭试验箱，退绕机构、瓷眼、传动辊、展纱组件、浸胶槽、挤胶组件和收丝架均设于试验箱内，传动辊设于浸胶槽的入口端，浸胶槽的出口端设有挤胶组件。

进一步地，挤胶组件采用挤胶辊间距可调节式挤胶组件，挤胶组件包括挤胶辊一、挤胶辊二，挤胶辊一、挤胶辊二的两端分别设于可调节式轴承座，轴承座设于浸胶槽上。

进一步地，展纱组件包括第一展纱辊、第二展纱辊，第一展纱辊的两端分别设于限位槽一内，第二展纱辊的两端分别设于限位槽二内，限位槽一、限位槽二分别设于浸胶槽的底部两端。

进一步地，第一展纱辊、第二展纱辊均采用镀铬的橡胶弓形圆棒，第一展纱辊、第二展纱辊的弓形弧度为10°-120°。

进一步地，试验箱内还设有用于为收丝架转动提供驱动力的缠绕机构。

进一步地，试验箱的前侧面、左侧面、右侧面和顶面分别设有推拉门。

进一步地，收丝架采用正多边形结构，收丝架设有用于固定纤维的定位夹。

一种使用上述任一项所述装置的碳纤维复丝拉伸性能测试用浸胶方法，包括：

步骤1、调节试验房间温度为25℃±2℃，相对湿度为50%±10%，打开试验箱的推拉门，在此环境中静置2小时以上；

步骤2、取需要浸胶处理且纤维定长不低于20米的碳纤维锭，在步骤1的环境中放置2小时以上；

步骤3、取步骤2中的碳纤维锭固定在退绕装置上，保证纤维从上端牵出；

步骤4、将纤维牵出后经过瓷眼、传动辊、展纱组件，再从挤胶组件穿过，用定位夹将纤维固定在收丝架上；

步骤5、往浸胶槽内加入树脂，关闭推拉门；

步骤6、调节轴承座使挤胶辊一与挤胶辊二间的距离为0～5mm之间；

步骤7、调节缠绕机构的转速到2～10转/分钟，当纤维绕收丝架一圈时，关闭缠绕机构使收丝架停止转动，将纤维末端同样用定位夹固定在收丝架的横杆上，从挤胶组件和收丝架之间将纤维剪断；

步骤8、将步骤7中的收丝架取出，放在鼓风干燥箱内进行固化，再从多边形收丝架的各顶角处将试样切断，从而获得若干根长度和上胶量基本相同的测试试样。

进一步地，步骤4中，展纱组件包括第一展纱辊、第二展纱辊，第一展纱辊、第二展纱辊均采用镀铬的橡胶弓形圆棒，第一展纱辊、第二展纱辊的弓形弧度为10°-120°。

本实用新型的有益效果是：该种碳纤维复丝拉伸性能测试用浸胶装置，使碳纤维上胶均匀，上胶量可控，同时既有利于减轻对操作者身体的危害，又有利于环境保护和安全操作。该种碳纤维复丝拉伸性能测试用浸胶装置，上胶方法简单，操作人员易学易懂，浸胶装置结构简单，制作成本低廉，且封闭环境，保护身体健康。采用正多边形的收丝架使浸胶制样更加方便和高效，利于使用。

附图说明

图1是本实用新型实施例碳纤维复丝拉伸性能测试用的浸胶装置的结构示意图。

图2是实施例碳纤维复丝拉伸性能测试用的浸胶装置的俯视结构示意图。

其中：1-试验箱，2-退绕机构，3-瓷眼，4-传动辊，5-第一展纱辊，6-第二展纱辊，7-限位槽一，8-限位槽二，9-浸胶槽，10-挤胶辊一，11-挤胶辊二，12-轴承座，13-收丝架，14-缠绕机构，15-定位夹，16-设备箱，17-变速旋钮。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本实用新型的优选实施例。

该种碳纤维复丝拉伸性能测试用的浸胶装置及浸胶方法，制备碳纤维复丝拉伸性能的试样能够有效控制含胶量，对操作人员人身损害小，对环境公害小，具有试样含胶量均匀、上胶效率高、操作安全、简便等突出优点。

一种碳纤维复丝拉伸性能测试用浸胶装置，如图1，包括试验箱1、用于固定纤维纱锭的退绕机构2、瓷眼3、传动辊4、展纱组件、浸胶槽9、挤胶组件和收丝架13，试验箱1采用全封闭试验箱1，退绕机构2、瓷眼3、传动辊4、展纱组件、浸胶槽9、挤胶组件和收丝架13均设于试验箱1内，传动辊4设于浸胶槽9的入口端，浸胶槽9的出口端设有挤胶组件。如图2，试验箱1内还设有用于为收丝架13转动提供驱动力的缠绕机构14。收丝架13采用正六边形结构，收丝架13设有用于固定纤维的定位夹15。试验箱1的前侧面、左侧面、右侧面和顶面分别设有推拉门。

挤胶组件采用挤胶辊间距可调节式挤胶组件，挤胶组件包括挤胶辊一10、挤胶辊二11，挤胶辊一10、挤胶辊二11的两端分别设于可调节式轴承座12，轴承座12设于浸胶槽9上。

展纱组件包括第一展纱辊4、第二展纱辊6，第一展纱辊4的两端分别设于限位槽一7内，第二展纱辊6的两端分别设于限位槽二8内，限位槽一7、限位槽二8分别设于浸胶槽9的底部两端。第一展纱辊4、第二展纱辊6均采用镀铬的橡胶弓形圆棒，第一展纱辊4、第二展纱辊6的弓形弧度为10°-120°。

实施例的该种碳纤维复丝拉伸性能测试用的浸胶装置中，试验箱1的顶部开有两个对开推拉门，正面也开有两个对开推拉门，门和左、右侧面均采用无色透明玻璃板，材质可以为硅玻璃，底面和后侧面为承重不锈钢，材质可以为304型或316型；在试验箱1后侧面还设有用来安装、固定器件用的设备箱16。

退绕机构2可以自由转动，用来固定纤维纱锭。退绕机构2与浸胶槽9间设有是用来对碳纤维进行限位的瓷眼3。还包括缠绕机构14，缠绕机构14可以用来固定收丝架13，收丝架13优选采用截面为正六边形的不锈钢架，材质可以为304型或316型；在收丝架13的横杆上可以放置定位夹15，用来夹住碳纤维。

用无极变速的电动机来调节缠绕机构14的转速，牵引碳纤维运动，在试验箱1的左侧面装有调节电动机转速的变速旋钮17；在瓷眼3、缠绕机构14的中间是浸胶槽9，材质可以为304型或316型不锈钢；浸胶槽9的入口端设有传动辊4，材质为304或316型不锈钢，传动辊4表面粗糙度为Ra0.1。

第一展纱辊4、第二展纱辊6均为镀铬的橡胶弓形圆棒，表面粗糙度为Ra 0.05，弓形弧度为10°～120°，通过中心轴分别固定在限位槽内，第一展纱辊4、第二展纱辊6可以自由转动，限位槽均为304或316型不锈钢，焊接在浸胶槽9的内壁上。

挤胶组件中，轴承座12固定在浸胶槽9的外壁上；轴承座12上装配有挤胶辊一10和挤胶辊二11，材质分别为聚氨酯和316型不锈钢，能自由转动，挤胶辊二11的表面粗糙度为Ra0.01，通过可调节轴承座12来调节两个挤胶辊之间的距离，距离由可调节轴承座12上的刻度尺来识别，刻度范围从1～5mm，精度为0.02 mm。

一种碳纤维复丝拉伸性能测试用浸胶方法，包括：

步骤1、调节试验房间温度为25℃±2℃，相对湿度为50%±10%，打开试验箱1的推拉门，在此环境中静置2小时以上；

步骤2、取需要浸胶处理且纤维定长不低于20米的碳纤维锭，在步骤1的环境中放置2小时以上；

步骤3、取步骤2中的碳纤维锭固定在退绕装置上，保证纤维从上端牵出；

步骤4、将纤维牵出后经过瓷眼3、传动辊4、展纱组件，再从挤胶组件穿过，用定位夹15将纤维固定在收丝架13上；

步骤5、往浸胶槽9内加入树脂，关闭推拉门；

步骤6、调节轴承座12使挤胶辊一10与挤胶辊二11间的距离为0～5mm之间；

步骤7、调节缠绕机构14的转速到2～10转/分钟，当纤维绕收丝架13一圈时，关闭缠绕机构14使收丝架13停止转动，将纤维末端同样用定位夹15固定在收丝架13的横杆上，从挤胶组件和收丝架13之间将纤维剪断；

步骤8、将步骤7中的收丝架13取出，放在鼓风干燥箱内进行固化，再从多边形收丝架13的各顶角处将试样切断，从而获得若干根长度和上胶量基本相同的测试试样。

实施例1

步骤1、调节试验房间温度为25℃±2℃，相对湿度为50%±10%，打开试验箱1的所有推拉门，在此环境中静置2小时以上。

步骤2、从HF10-12K-A2碳纤维中选取1锭需要浸胶处理的碳纤维，纤维定长在1500米左右，也需要在温度为25℃±2℃，相对湿度为50%±10%的环境中放置2小时以上。

步骤3、取步骤2中的纤维锭固定在退绕机构2上，保证纤维从上端牵出。

步骤4、将纤维牵出后依次经过瓷眼3、传动辊4、第一展纱辊4、第二展纱辊6，第一展纱辊4、第二展纱辊6额弓形弧度为30°，再从挤胶辊一10和挤胶辊二11之间穿过，用定位夹15将其固定在收丝架13的横杆上。

步骤5、往浸胶槽9内加入中国国家标准GB/T 3362所规定的树脂体系，没过第一展纱辊4的1/3，关闭所有推拉门。

步骤6、使用可调节轴承座12调节挤胶辊一10和挤胶辊二11间的距离到0.2 mm；

步骤7、使用电动机变速旋钮17调节缠绕机构14的转速到3转/分钟，当纤维绕收丝架13一圈时，关闭电动机，将纤维末端同样用定位夹15固定在收丝架13的横杆上，从挤胶组件和收丝架13之间将纤维剪断；

步骤8、将步骤7中的收丝架13取出，放在鼓风干燥箱内进行固化，再从六边形不锈钢收丝架13顶角处将试样切断，从而获得六根长度和上胶量基本相同的测试试样，按照GB/T 3362提出的测试方法测试拉伸性能。

实施例2

步骤1、调节试验房间温度为25℃±2℃，相对湿度为50%±10%，打开试验箱1的所有推拉门，在此环境中静置2小时以上。

步骤2、从T700SC-12K-50C碳纤维中选取1锭需要浸胶处理的碳纤维，纤维定长在1700米左右，也需要在温度为25℃±2℃，相对湿度为50%±10%的环境中放置2小时以上。

步骤3、取步骤2中的纤维锭固定在退绕机构2上，保证纤维从上端牵出。

步骤4、将纤维牵出后依次经过瓷眼3、传动辊4、第一展纱辊4、第二展纱辊6，第一展纱辊4、第二展纱辊6额弓形弧度为60°，再从挤胶辊一10和挤胶辊二11之间穿过，用定位夹15将其固定在收丝架13的横杆上。

步骤5、往浸胶槽9内加入中国国家标准GB/T 3362所规定的树脂体系，没过第一展纱辊4的1/3，关闭所有推拉门。

步骤6、使用可调节轴承座12调节挤胶辊一10和挤胶辊二11间的距离到0.4 mm；

步骤7、使用电动机变速旋钮17调节缠绕机构14的转速到3转/分钟，当纤维绕收丝架13一圈时，关闭电动机，将纤维末端同样用定位夹15固定在收丝架13的横杆上，从挤胶组件和收丝架13之间将纤维剪断；

步骤8、将步骤7中的收丝架13取出，放在鼓风干燥箱内进行固化，再从六边形不锈钢收丝架13顶角处将试样切断，从而获得六根长度和上胶量基本相同的测试试样，按照GB/T 3362提出的测试方法测试拉伸性能。

实施例3

步骤1、调节试验房间温度为25℃±2℃，相对湿度为50%±10%，打开试验箱1的所有推拉门，在此环境中静置2小时以上。

步骤2、从HF30-12K-A2碳纤维中选取1锭需要浸胶处理的碳纤维，纤维定长在1600米左右，也需要在步骤1的环境中放置2小时以上。

步骤3、取步骤2中的纤维锭固定在退绕机构2上，保证纤维从上端牵出。

步骤4、将纤维牵出后依次经过瓷眼3、传动辊4、第一展纱辊4、第二展纱辊6，第一展纱辊4、第二展纱辊6额弓形弧度为60°，再从挤胶辊一10和挤胶辊二11之间穿过，用定位夹15将其固定在收丝架13的横杆上。

步骤5、往浸胶槽9内加入中国国家标准GB/T 3362所规定的树脂体系，没过第一展纱辊4的1/3，关闭所有推拉门。

步骤6、使用可调节轴承座12调节挤胶辊一10和挤胶辊二11间的距离到0.6 mm；

步骤7、使用电动机变速旋钮17调节缠绕机构14的转速到3转/分钟，当纤维绕收丝架13一圈时，关闭电动机，将纤维末端同样用定位夹15固定在收丝架13的横杆上，从挤胶组件和收丝架13之间将纤维剪断；

步骤8、将步骤7中的收丝架13取出，放在鼓风干燥箱内进行固化，再从六边形不锈钢收丝架13顶角处将试样切断，从而获得六根长度和上胶量基本相同的测试试样，按照GB/T 3362提出的测试方法测试拉伸性能。

实施例4

步骤1、调节试验房间温度为25℃±2℃，相对湿度为50%±10%，打开试验箱1的所有推拉门，在此环境中静置2小时以上。

步骤2、从HF40-12K-G2碳纤维中选取1锭需要浸胶处理的碳纤维，纤维定长在2400米左右，也需要在步骤1的环境中放置2小时以上。

步骤3、取步骤2中的纤维锭固定在退绕机构2上，保证纤维从上端牵出。

步骤4、将纤维牵出后依次经过瓷眼3、传动辊4、第一展纱辊4、第二展纱辊6，第一展纱辊4、第二展纱辊6额弓形弧度为30°，再从挤胶辊一10和挤胶辊二11之间穿过，用定位夹15将其固定在收丝架13的横杆上。

步骤5、往浸胶槽9内加入中国国家标准GB/T 3362所规定的树脂体系，没过第一展纱辊4的1/3，关闭所有推拉门。

步骤6、使用可调节轴承座12调节挤胶辊一10和挤胶辊二11间的距离到0.6 mm；

步骤7、使用电动机变速旋钮17调节缠绕机构14的转速到3转/分钟，当纤维绕收丝架13一圈时，关闭电动机，将纤维末端同样用定位夹15固定在收丝架13的横杆上，从挤胶组件和收丝架13之间将纤维剪断；

步骤8、将步骤7中的收丝架13取出，放在鼓风干燥箱内进行固化，再从六边形不锈钢收丝架13顶角处将试样切断，从而获得六根长度和上胶量基本相同的测试试样，按照GB/T 3362提出的测试方法测试拉伸性能。

实施例5

步骤1、调节试验房间温度为25℃±2℃，相对湿度为50%±10%，打开试验箱1的所有推拉门，在此环境中静置2小时以上。

步骤2、从HF20-3K-E1碳纤维中选取1锭需要浸胶处理的碳纤维，纤维定长在2300米左右，也需要在步骤1的环境中放置2小时以上。

步骤3、取步骤2中的纤维锭固定在退绕机构2上，保证纤维从上端牵出。

步骤4、将纤维牵出后依次经过瓷眼3、传动辊4、第一展纱辊4、第二展纱辊6，第一展纱辊4、第二展纱辊6额弓形弧度为30°，再从挤胶辊一10和挤胶辊二11之间穿过，用定位夹15将其固定在收丝架13的横杆上。

步骤5、往浸胶槽9内加入中国国家标准GB/T 3362所规定的树脂体系，没过第一展纱辊4的1/3，关闭所有推拉门。

步骤6、使用可调节轴承座12调节挤胶辊一10和挤胶辊二11间的距离到0.2 mm；

步骤7、使用电动机变速旋钮17调节缠绕机构14的转速到3转/分钟，当纤维绕收丝架13一圈时，关闭电动机，将纤维末端同样用定位夹15固定在收丝架13的横杆上，从挤胶组件和收丝架13之间将纤维剪断；

步骤8、将步骤7中的收丝架13取出，放在鼓风干燥箱内进行固化，再从六边形不锈钢收丝架13顶角处将试样切断，从而获得六根长度和上胶量基本相同的测试试样，按照GB/T 3362提出的测试方法测试拉伸性能。

实施例6

步骤1、调节试验房间温度为25℃±2℃，相对湿度为50%±10%，打开试验箱1的所有推拉门，在此环境中静置2小时以上。

步骤2、从HF30-3K-E2碳纤维中选取1锭需要浸胶处理的碳纤维，纤维定长在2100米左右，也需要在步骤1的环境中放置2小时以上。

步骤3、取步骤2中的纤维锭固定在退绕机构2上，保证纤维从上端牵出。

步骤4、将纤维牵出后依次经过瓷眼3、传动辊4、第一展纱辊4、第二展纱辊6，第一展纱辊4、第二展纱辊6额弓形弧度为60°，再从挤胶辊一10和挤胶辊二11之间穿过，用定位夹15将其固定在收丝架13的横杆上。

步骤5、往浸胶槽9内加入中国国家标准GB/T 3362所规定的树脂体系，没过第一展纱辊4的1/3，关闭所有推拉门。

步骤6、使用可调节轴承座12调节挤胶辊一10和挤胶辊二11间的距离到0.4 mm；

步骤7、使用电动机变速旋钮17调节缠绕机构14的转速到3转/分钟，当纤维绕收丝架13一圈时，关闭电动机，将纤维末端同样用定位夹15固定在收丝架13的横杆上，从挤胶组件和收丝架13之间将纤维剪断；

步骤8、将步骤7中的收丝架13取出，放在鼓风干燥箱内进行固化，再从六边形不锈钢收丝架13顶角处将试样切断，从而获得六根长度和上胶量基本相同的测试试样，按照GB/T 3362提出的测试方法测试拉伸性能。

申请人声明，以上所述仅用来说明本实用新型的详细结构，但本实用新型并不局限于上述详细结构，对于本技术领域而言，在不脱离本实用新型技术原理的条件下，对本实用新型产品各部件的修改和辅助部件的添加均应被视为本实用新型的的保护范围。

Claims (7)

1.一种碳纤维复丝拉伸性能测试用浸胶装置，其特征在于：包括试验箱、用于固定纤维纱锭的退绕机构、瓷眼、传动辊、展纱组件、浸胶槽、挤胶组件和收丝架，试验箱采用全封闭试验箱，退绕机构、瓷眼、传动辊、展纱组件、浸胶槽、挤胶组件和收丝架均设于试验箱内，传动辊设于浸胶槽的入口端，浸胶槽的出口端设有挤胶组件。

2.如权利要求1所述的碳纤维复丝拉伸性能测试用浸胶装置，其特征在于：挤胶组件采用挤胶辊间距可调节式挤胶组件，挤胶组件包括挤胶辊一、挤胶辊二，挤胶辊一、挤胶辊二的两端分别设于可调节式轴承座，轴承座设于浸胶槽上。

3.如权利要求1所述的碳纤维复丝拉伸性能测试用浸胶装置，其特征在于：展纱组件包括第一展纱辊、第二展纱辊，第一展纱辊的两端分别设于限位槽一内，第二展纱辊的两端分别设于限位槽二内，限位槽一、限位槽二分别设于浸胶槽的底部两端。

4.如权利要求3所述的碳纤维复丝拉伸性能测试用浸胶装置，其特征在于：第一展纱辊、第二展纱辊均采用镀铬的橡胶弓形圆棒，第一展纱辊、第二展纱辊的弓形弧度为10°-120°。

5.如权利要求1-4任一项所述的碳纤维复丝拉伸性能测试用浸胶装置，其特征在于：试验箱内还设有用于为收丝架转动提供驱动力的缠绕机构。

6.如权利要求1-4任一项所述的碳纤维复丝拉伸性能测试用浸胶装置，其特征在于：试验箱的前侧面、左侧面、右侧面和顶面分别设有推拉门。

7.如权利要求1-4任一项所述的碳纤维复丝拉伸性能测试用浸胶装置，其特征在于：收丝架采用正多边形结构，收丝架设有用于固定纤维的定位夹。