RU2435877C1 - Carbon bundle spreading apparatus - Google Patents
Carbon bundle spreading apparatus Download PDFInfo
- Publication number
- RU2435877C1 RU2435877C1 RU2011107129/12A RU2011107129A RU2435877C1 RU 2435877 C1 RU2435877 C1 RU 2435877C1 RU 2011107129/12 A RU2011107129/12 A RU 2011107129/12A RU 2011107129 A RU2011107129 A RU 2011107129A RU 2435877 C1 RU2435877 C1 RU 2435877C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- carbon
- bundle
- unit
- nozzle
- rolls
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к производству химических волокон, в частности к получению расправленных углеродных жгутов (англ. - spread tow), используемых для изготовления различных тканей, лент и препрегов. Изготовленные на основе расправленных углеродных жгутов композиционные материалы имеют более плотную упаковку лент и тканей при более высокой прочности на разрыв. За счет меньшей толщины монослоя композиционного материала на основе расправленных углеродных жгутов снижается концентрация напряжений, вызванная использованием слоев с различной ориентацией, снижается концентрация напряжений, вызванная наличием отверстий, галтелей, полостей и т.д. В композиционных материалах на основе расправленных жгутов прочность на сдвиг и вязкость разрушения выше, чем материалов, полученных из традиционных тканей и лент. При этом использование расправленных углеродных жгутов в составе тканей и лент при изготовлении углепластиков позволяет снизить стоимость изделий за счет использования более толстых углеродных жгутов для получения материалов с низкой толщиной монослоя, получить изделия, которые невозможно изготовить из традиционных тканей и лент, например тонкостенные, использовать новые возможности при изготовлении гибридных композиционных материалов.The invention relates to the production of chemical fibers, in particular to the production of expanded carbon tows (eng. - spread tow), used for the manufacture of various fabrics, ribbons and prepregs. Composite materials made on the basis of expanded carbon tows have a denser packing of ribbons and fabrics with higher tensile strength. Due to the smaller thickness of the monolayer of the composite material based on straightened carbon tows, the stress concentration decreases due to the use of layers with different orientations, the stress concentration decreases due to the presence of holes, fillets, cavities, etc. In composite materials based on expanded strands, the shear strength and fracture toughness are higher than those obtained from traditional fabrics and tapes. At the same time, the use of expanded carbon bundles as part of fabrics and ribbons in the manufacture of carbon fiber reinforced plastics reduces the cost of products by using thicker carbon bundles to obtain materials with a low monolayer thickness, to obtain products that cannot be made from traditional fabrics and ribbons, for example, thin-walled ones, to use new opportunities in the manufacture of hybrid composite materials.
Наиболее близкой к заявленной установке является установка для расправления углеродного жгута, которая содержит последовательно расположенные узел смотки, пару подающих валков, узел расправления углеродного жгута воздушным потоком, пару принимающих валков, устройство намотки расправленного углеродного жгута, а также систему контроля и регулирования натяжения обрабатываемого углеродного жгута (например, патент US 6032342, D01D 11/02, 2000).Closest to the claimed installation is a unit for straightening a carbon bundle, which contains sequentially located winding unit, a pair of feed rolls, a straightening unit of the carbon bundle by air flow, a pair of receiving rolls, a winding device for a straightened carbon bundle, and a control and regulation system for tensioning the processed carbon bundle (e.g., US Pat. No. 6,032,342, D01D 11/02, 2000).
Недостатком указанной установки является то, что расправление углеродного жгута осуществляют воздушным потоком при прохождении жгута над воздушным трактом, в который вакуумным насосом всасывается воздух. Так как сечение воздушного тракта велико, то невозможно обеспечить высокую скорость воздушного потока, что приводит к низкой степени расправления углеродного жгута и качества получаемого материала.The disadvantage of this installation is that the expansion of the carbon tow is carried out by air flow while passing the tow over the air path into which air is sucked in by a vacuum pump. Since the cross section of the air path is large, it is impossible to ensure a high air flow rate, which leads to a low degree of expansion of the carbon tow and the quality of the resulting material.
Задачей изобретения является повышение степени расправления углеродного жгута и увеличение ширины углеродных лент, получаемых при расправлении углеродного жгута за счет увеличения скорости воздушного потока.The objective of the invention is to increase the degree of expansion of the carbon tow and increase the width of the carbon tapes obtained by expanding the carbon tow by increasing the speed of the air flow.
Технический результат достигается посредством установки для расправления углеродного жгута, которая содержит последовательно расположенные узел смотки, пару подающих валков, узел контроля и регулирования натяжения обрабатываемого жгута, узел расправления углеродного жгута воздушным потоком, пару принимающих валков, а также узел намотки расправленного жгута, при этом узел расправления углеродного жгута воздушным потоком выполнен в виде двух поддерживающих валков и сопла, которое закреплено между поддерживающими валками и над ними с наклоном под углом от 30° до 70° к плоскости перемещения жгута и выполнено с плоским щелевым отверстием с возможностью подачи через него под давлением сжатого воздуха. При этом за счет высоких скоростей потока сжатого воздуха достигается эффективное разделение углеродного жгута на монофиламенты и получение лент углеродных волокон с более низкой поверхностной плотностью.The technical result is achieved through the installation for straightening a carbon tow, which contains sequentially located winding unit, a pair of feed rolls, a control unit for adjusting the tension of the processed bundle, a straightening unit of the carbon bundle by air flow, a pair of receiving rolls, as well as a winding unit of the straightened tow, the expansion of the carbon tow by air flow is made in the form of two support rolls and a nozzle, which is fixed between the support rolls and above them with tilted at an angle from 30 ° to 70 ° to the plane of movement of the tow and is made with a flat slotted hole with the possibility of supplying compressed air through it. Moreover, due to the high flow rates of compressed air, an effective separation of the carbon bundle into monofilaments and the production of carbon fiber tapes with a lower surface density are achieved.
Щелевое отверстие сопла узла расправления углеродного жгута может быть выполнено с перегородками.The slit opening of the nozzle of the carbon tow expansion unit can be made with partitions.
Сопло может быть установлено с возможностью регулирования угла его наклона в зависимости от толщины жгута.The nozzle can be installed with the possibility of adjusting the angle of inclination depending on the thickness of the bundle.
Вышеизложенные особенности и преимущества предлагаемого изобретения будут понятны из последующего описания предпочтительного примера его осуществления со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых для представления одинаковых элементов используются одинаковые позиции:The above features and advantages of the present invention will be clear from the following description of a preferred example of its implementation with reference to the accompanying drawings, in which the same positions are used to represent the same elements:
на фиг.1 представлена схема установки для расправления углеродного жгута в соответствии с настоящим изобретением;figure 1 presents a diagram of a plant for straightening a carbon tow in accordance with the present invention;
на фиг.2 - то же, вид сверху;figure 2 is the same, a top view;
на фиг.3 - сопло;figure 3 - nozzle;
на фиг.4 - сопло, вид А фиг.3;figure 4 - nozzle, view a of figure 3;
на фиг.5 - сопло, вид Б фиг.3;figure 5 - nozzle, view B of figure 3;
на фиг.6 - другой пример сопла, вид Б фиг.3.figure 6 is another example of a nozzle, view B of figure 3.
Установка для расправления углеродного жгута содержит узел 1 смотки, за которым последовательно размещены пара подающих валков 2, узел 3 контроля и регулирования натяжения обрабатываемого жгута, узел 4 расправления углеродного жгута воздушным потоком, пару принимающих валков 5, а также узел 6 намотки.The installation for straightening the carbon bundle comprises a
Узел 1 смотки выполнен в виде держателя бобины поперечной размотки, снабженного пружинным тормозом и установленного с возможностью осевого перемещения в зависимости от отклонения относительно оси 0-0 подаваемого через него жгута (оси перемещения жгута).The
Подающие валки 2 предназначены для подачи и перемещения углеродного жгута к узлу 4 расправления углеродного жгута воздушным потоком. Один из подающих валков 2 (предпочтительно, верхний) выполнен приводным с возможностью регулирования скорости вращения в зависимости от усилия натяжения жгута, проходящего через приводные валки 2.The
Узел 3 контроля натяжения выполнен в виде трех валков 7, 8, 9, связанных с тензометрическим датчиком 10, размещен за подающими валками 2 и предназначен для контроля усилия натяжения углеродного жгута.The
Узел 4 расправления углеродного жгута воздушным потоком содержит поддерживающие валки 11, 12 и сопло 13, которое выполнено с плоским щелевым отверстием 14, расположенным поперек направления подачи углеродного жгута и через которое подается под давлением сжатый воздух. Сопло закреплено между поддерживающими валками 11, 12 над углеродным жгутом (и, соответственно, над поддерживающими валками) и с наклоном под углом α от 30° до 70° к плоскости подачи жгута с возможностью регулирования указанного угла в зависимости от типа углеродного волокна и необходимой ширины получаемой на выходе углеродной ленты. В плоском щелевом отверстии 14 сопла 13 могут быть выполнены перегородки 15 для разделения воздушного потока с возможностью образования нескольких струй воздуха.The air
За узлом 4 расправления углеродного жгута расположены принимающие валки 5, посредством которых осуществляется перемещение с регулируемым натяжением обрабатываемого углеродного жгута. По конструктивному исполнению принимающие валки 5 аналогичны подающим валкам 2, при этом приводы подающих валков 2 и принимающих валков 5 синхронизированы.Behind the
Узел 6 намотки расправленного углеродного жгута содержит вал, установленный с возможностью перемещения вдоль его оси (0'-0') с регулируемой скоростью, на который может быть установлена как приемная бобина для осуществления крестовой намотки с регулируемым углом раскладки, так и катушка.The
Установка для расправления углеродного жгута имеет программируемый блок управления, посредством которого задаются основные параметры узлов, осуществляется контроль и синхронизация скоростей вращения приводных узлов и который обеспечивает автоматическую остановку установки при окончании жгута в любой из секций, при окончании жгута и при намотке полного вала.The installation for straightening the carbon bundle has a programmable control unit by which the basic parameters of the nodes are set, the rotation speeds of the drive units are monitored and synchronized, and the unit automatically stops when the bundle ends in any section, when the bundle ends and when the full shaft is wound.
Установка для расправления углеродного жгута работает следующим образом.Installation for straightening the carbon tow is as follows.
Бобину с углеродным жгутом устанавливают на держатель бобины узла 1 смотки. На этом же этапе, пропустив конец жгута через все узлы установки (через подающие валки 2, узел 3 контроля и регулирования натяжения углеродного жгута, узел 4 расправления углеродного жгута воздушным потоком, принимающие валки 5), закрепляют его на приемной бобине (или катушке на переходной втулке), установленной на валу узла 6 намотки.The carbon wire bobbin is mounted on the bobbin holder of the
Посредством блока управления задают основные параметры указанных узлов и включают установку для расправления углеродного жгута.By means of the control unit, the basic parameters of these nodes are set and the installation for straightening the carbon tow is included.
Углеродный жгут, захваченный подающими валками 2, с узла 1 смотки, обогнув валки 7, 8 и 9 узла 3 контроля натяжения, перемещается через узел 4 расправления воздушным потоком, где он поддерживается валками 11 и 12. При этом через щелевое отверстие 14 сопла 13 принудительно подается сжатый воздух. Сформированный плоским щелевым отверстием 14 равномерный по ширине воздушный поток высокой скорости воздействует на углеродный жгут под углом α к плоскости подачи жгута, выбранным в пределах от 30° до 70°, образуя петлю, расправляет углеродный жгут, и, поджимая его к поддерживающему валку 12, распределяет на отдельные монофиламенты, которые рассредоточиваются по ширине валка 12. При углах менее 30° и более 70° происходит дестабилизация получаемой петли, увеличивается натяжение углеродного жгута и как следствие снижается эффективность расправления углеродного жгута, при этом углеродная лента получается меньшей ширины и большей поверхностной плотности. При большой толщине жгута предпочтительно выполнять щелевое отверстие с перегородками 15 с целью разделения воздушного потока на несколько потоков для более равномерного распределения нитей жгута по ширине валка.The carbon bundle, captured by the
Полученный расправленный углеродный жгут в виде ленты наматывают с натяжением на бобину или катушку устройства 6 намотки. Намотка ленты на бобину осуществляется посредством движения бобины вправо и влево, а позиция нитенаправителя не меняется, т.е. зафиксирована, при этом раскладка ленты на бобину осуществляется без изгибов и сложений. Натяжение намотки настраивается автоматически. На панели системы контроля и регулирования натяжения обрабатываемого жгута отображается текущее количество намотки в метрах и оставшееся до заполнения бобины количество. После полной намотки бобины (после достижения заданного диаметра бобины) установка автоматически останавливается.The obtained expanded carbon bundle in the form of a tape is wound with tension on a bobbin or coil of the
Предлагаемая установка расправления углеродного жгута за счет использования сопла с плоским щелевым отверстием, через которое подается сжатый воздух, и достижения более высоких скоростей воздушного потока позволяет равномерно распределять монофиламенты углеродного жгута и формировать равномерную ленту с низкой поверхностной плотностью.The proposed installation of the expansion of the carbon bundle through the use of a nozzle with a flat slotted hole through which compressed air is supplied and achieving higher air flow rates makes it possible to evenly distribute monofilaments of the carbon bundle and form a uniform ribbon with a low surface density.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011107129/12A RU2435877C1 (en) | 2011-02-25 | 2011-02-25 | Carbon bundle spreading apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011107129/12A RU2435877C1 (en) | 2011-02-25 | 2011-02-25 | Carbon bundle spreading apparatus |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2435877C1 true RU2435877C1 (en) | 2011-12-10 |
Family
ID=45405578
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011107129/12A RU2435877C1 (en) | 2011-02-25 | 2011-02-25 | Carbon bundle spreading apparatus |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2435877C1 (en) |
-
2011
- 2011-02-25 RU RU2011107129/12A patent/RU2435877C1/en not_active IP Right Cessation
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN107002316B (en) | The manufacturing method and manufacturing device of the fine fibre bundle in part point, the fine fibre bundle in part point | |
JP4813581B2 (en) | Fiber bundle opening method and apparatus used for the method | |
US10569986B2 (en) | Partially separated fiber bundle, production method for partially separated fiber bundle, fiber-reinforced resin molding material using partially separated fiber bundle, and production method for fiber-reinforced resin molding material using partially separated fiber bundle | |
US20130193623A1 (en) | Method and Equipment for Reinforcing a Substance or an Object with Continuous Filaments | |
RU2556473C2 (en) | Device for spinning from melt, drawing and rolling of several complex threads | |
TWI427201B (en) | Process and device for manufacturing a composite strand | |
EP2407407B1 (en) | Yarn threading method of take-up winding apparatus and take-up winding apparatus | |
JP5343059B2 (en) | Apparatus and method for manufacturing a UD layer | |
EP2138615A1 (en) | Method for producing a multi-axial fibre clutch, unidirectional fibre layers and method for its production, multi-axial fibre clutch and composite part with a matrix | |
WO2017221688A1 (en) | Production method for separated fiber bundle, separated fiber bundle, fiber-reinforced resin molding material using separated fiber bundle, and production method for fiber-reinforced resin molding material using separated fiber bundle | |
US7942979B2 (en) | Process and apparatus for cleaning wires or the outer surface of a tube | |
JP2009524746A (en) | Equipment for melt spinning and winding synthetic yarns | |
CN105297197A (en) | Spinning machine and spinning method | |
CN101886306B (en) | Warping machine blowing device | |
RU2435877C1 (en) | Carbon bundle spreading apparatus | |
CN107532346B (en) | Yarn texturing apparatus and method | |
WO2004015184A1 (en) | Fiber opening apparatus for mass fibers | |
RU2462542C2 (en) | Method to straighten carbon yarn and plant for its realisation | |
CN102234855A (en) | Spinning machine | |
CN109208140B (en) | Device and method for splitting a fiber bundle | |
KR101676729B1 (en) | the spreading apparatus and the spreading system of yarn therewith | |
JP5667484B2 (en) | Manufacturing method and equipment for fiber opening | |
RU2471900C1 (en) | Method of straightening untwisted fibre and plant for its implementation | |
RU103534U1 (en) | INSTALLATION FOR CARBON BARBAR | |
US8171710B2 (en) | Automatic lacer for bundles of polymeric fiber |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200226 |