CN210177256U - 纤维表面激光辐照装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种纤维表面激光辐照装置，包括激光发生器、光源分束机构、光导纤维、第一光束调整机构、第二光束调整机构和密闭室。本实用新型通过使用激光对纤维表面进行辐照，能耗低，成本低；激光光源分束机构可以从纤维上下两个方向进行辐照，辐照均匀性进一步提高。
Description
技术领域
本实用新型属于纤维制造技术领域，特别涉及一种纤维表面激光辐照装置。
背景技术
在纤维表面进行涂层是对纤维进行复合改性的重要方法。涂层能有效的改善纤维界面，弥补纤维表面的缺陷，从而使纤维具有更高的强度，模量等力学性能。涂层也可以使纤维拥有原本没有的性能，如：绝缘性能，导电性能，耐高温性能，疏水性能等。并且，涂层能有效的保护纤维的芯材，使纤维被应用于航空、航天、汽车工业、体育用品、建筑、土木、建筑、交通运输等领域，使用寿命更长。然而，纤维的涂层表面呈惰性，如果不对其进行表面处理而直接使用，无法获得高性能的复合材料。因此，为了充分发挥纤维的特性，通常要对纤维进行必要的表面处理。
自激光诞生以来，无数传统行业工艺被其改变。激光具有高亮度，高准直性，高能量密度，高单色性等特点。激光的本质是一种电磁波，具有波粒二象性。我们可以将激光看成是光子流，其本质与高能的电子束并无区别。故而可以用于对材料的辐射改性。并且激光器制造成本低，体型小，使用便捷，无辐射危害，可以用于代替辐射源和电子加速器。将纤维经过激光辐照后，可使该纤维与热塑性或热固性材料进行加热复合，可增强碳纤维复合材料综合力学性能，综合改善其耐磨、隔热、抗高温、抗冲击等性能。
实用新型内容
技术问题：本实用新型公开了一种纤维表面激光辐照装置，针对传统纤维涂层处理中，出现结合力不足，易脱落，纤维与纤维之间的涂层原料经过高温反应，容易粘连的情况。本实用新型非真空条件下，将纤维经过激光均匀辐照后，可使该纤维与热塑性或热固性材料进行加热复合，可增强碳纤维复合材料综合力学性能，并且通入冷却惰性保护气体可以快速完成退火固化。
技术方案：本实用新型公开了一种纤维表面激光辐照装置，包括激光发生器、光源分束机构、光导纤维、第一光束调整机构、第二光束调整机构和密闭室；
其中密闭室顶部开设进气口，在密闭室底部开设出气口，所述进气口和出气口成对角线设置并通入冷却惰性保护气体，密闭室内部中央区域水平间距设置第一传送滚筒和第二传送滚筒；所述第一传送滚筒和第二传送滚筒上卷绕待辐照纤维，在密闭室内部待辐照纤维上方和下方分别等距离设置第一光束调整机构和第二光束调整机构；
所述激光发生器向光源分束机构发送激光，该光源分束机构通过光导纤维分别向第一光束调整机构和第二光束调整机构传送激光。
上述冷却惰性保护气体为氮气、二氧化碳、氨气或者氩气，其冷却温度为 15℃-50℃。待辐照纤维为碳纤维、碳化硅纤维或者氧化铝纤维。激光输出波长范围是355nm-10.6um，输出功率范围是10W-70W，能量密度范围是1J/cm2-50J/cm2, 其光斑为圆形、矩形或者线形分布。
有益效果：本实用新型提供了一种纤维表面激光辐照装置，通过使用激光对纤维表面进行辐照，能耗低，成本低。激光分束机构可以从纤维上下两个方向进行辐照，辐照均匀性进一步提高。纤维的激光辐照处理保证了涂层之间不会形成黏连，不会影响纤维强度。可辐照的纤维和涂层广泛，可以根据涂层要求的不同选择不同的激光器和激光出射图案，确保了辐照的均匀度和成熟度。冷却惰性保护气体代替真空条件，降低了工艺步骤的苛刻要求，操作简便，纤维表面处理的程度也可控制，生产效率提高，制造成本降低。经过激光辐照处理后，纤维机械性能显著更加优异，特别是抗冲击性能得到显著提高。本实用新型纤维表面激光辐照装置能耗极小，无“三废”排放，对环境友好。
附图说明
图1为本实用新型的纤维表面激光辐照装置示意框图。其中有：激光发生器 (1)、光源分束机构(2)、光导纤维(3)、进气口(4)、出气口(5)、第一光束调整机构(6)、第二光束调整机构(7)、第一传送滚筒(8)、第二传送滚筒(9)、待辐照纤维(10)、密闭室(11)。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本实用新型的上述目的和特征，下面结合具体实施方式对本实用新型进行进一步地详细描述。
本实用新型公开了一种纤维表面激光辐照装置，包括激光发生器1、光源分束机构2、光导纤维3、第一光束调整机构6、第二光束调整机构7和密闭室11；
其中密闭室11顶部开设进气口4，在密闭室底部开设出气口5，所述进气口 4和出气口5成对角线设置并通入冷却惰性保护气体，密闭室11内部中央区域水平间距设置第一传送滚筒8和第二传送滚筒9；所述第一传送滚筒8和第二传送滚筒9上卷绕待辐照纤维10，在密闭室内部待辐照纤维10上方和下方分别等距离设置第一光束调整机构6和第二光束调整机构7；
所述激光发生器1向光源分束机构2发送激光，该光源分束机构2通过光导纤维3分别向第一光束调整机构6和第二光束调整机构7传送激光。
上述冷却惰性保护气体为氮气、二氧化碳、氨气或者氩气，其冷却温度为 15℃-50℃。待辐照纤维10为碳纤维、碳化硅纤维或者氧化铝纤维。激光输出波长范围是355nm-10.6um，输出功率范围是10W-70W，能量密度范围是1J/cm2 -50J/cm2,其光斑为圆形、矩形或者线形分布。
实施例1：
待辐照纤维10为碳纤维，冷却惰性保护气体为氮气，其冷却温度15℃；
激光输出波长范围是355nm，输出功率范围是10W，能量密度范围是1J/cm2, 其光斑为圆形分布。
实施例2：
待辐照纤维10为碳化硅纤维，冷却惰性保护气体为二氧化碳，其冷却温度 25℃；
激光输出波长范围是10.6um，输出功率范围是60W，能量密度范围是6J/cm2, 其光斑为线形分布。
实施例3：
待辐照纤维10为氧化铝纤维，冷却惰性保护气体为氨气，其冷却温度50℃；
激光输出波长范围是1064nm，输出功率范围是70W，能量密度范围是50J/cm2, 其光斑为矩形分布。
Claims (4)
1.一种纤维表面激光辐照装置，其特征在于：包括激光发生器(1)、光源分束机构(2)、光导纤维(3)、第一光束调整机构(6)、第二光束调整机构(7)和密闭室(11)；
其中密闭室(11)顶部开设进气口(4)，在密闭室底部开设出气口(5)，所述进气口(4)和出气口(5)成对角线设置并通入冷却惰性保护气体，密闭室(11)内部中央区域水平间距设置第一传送滚筒(8)和第二传送滚筒(9)；所述第一传送滚筒(8)和第二传送滚筒(9)上卷绕待辐照纤维(10)，在密闭室内部待辐照纤维(10)上方和下方分别等距离设置第一光束调整机构(6)和第二光束调整机构(7)；
所述激光发生器(1)向光源分束机构(2)发送激光，该光源分束机构(2)通过光导纤维(3)分别向第一光束调整机构(6)和第二光束调整机构(7)传送激光。
2.如权利要求1所述的纤维表面激光辐照装置，其特征在于：所述冷却惰性保护气体为氮气、二氧化碳、氨气或者氩气，其冷却温度为15℃-50℃。
3.如权利要求1所述的纤维表面激光辐照装置，其特征在于：所述待辐照纤维(10)为碳纤维、碳化硅纤维或者氧化铝纤维。
4.如权利要求1所述的纤维表面激光辐照装置，其特征在于：所述激光输出波长范围是355nm-10.6um，输出功率范围是10W一70W，能量密度范围是1J/cm2-50J/cm2，其光斑为圆形、矩形或者线形分布。
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| CN201920621141.3U CN210177256U (zh) | 2019-04-30 | 2019-04-30 | 纤维表面激光辐照装置 |
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Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| CN210177256U true CN210177256U (zh) | 2020-03-24 |
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ID=69832559
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| CN201920621141.3U Active CN210177256U (zh) | 2019-04-30 | 2019-04-30 | 纤维表面激光辐照装置 |
Country Status (1)
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|---|---|
| CN (1) | CN210177256U (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102398815B1 (ko) * | 2020-11-24 | 2022-05-18 | 한국생산기술연구원 | Ipl 조사를 이용한 탄소섬유의 표면 처리 방법 및 장치 |
| CN115648665A (zh) * | 2022-10-24 | 2023-01-31 | 吉林大学 | 一种拉挤成型复合材料生产线激光加热方法及实施装置 |
| CN115710817A (zh) * | 2022-10-07 | 2023-02-24 | 河南师范大学 | 一种臭氧辅助激光制备高缺陷多孔碳纤维的方法 |
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2019
- 2019-04-30 CN CN201920621141.3U patent/CN210177256U/zh active Active
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