RU2437970C1 - Device for division of carbon braid - Google Patents

Device for division of carbon braid Download PDF

Info

Publication number
RU2437970C1
RU2437970C1 RU2010146455/12A RU2010146455A RU2437970C1 RU 2437970 C1 RU2437970 C1 RU 2437970C1 RU 2010146455/12 A RU2010146455/12 A RU 2010146455/12A RU 2010146455 A RU2010146455 A RU 2010146455A RU 2437970 C1 RU2437970 C1 RU 2437970C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
carbon
channel
flattened
tow
cuvette
Prior art date
Application number
RU2010146455/12A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Алексей Владимирович Товмаш (RU)
Алексей Владимирович Товмаш
Original Assignee
Областное государственное учреждение "Агентство по инновациям и развитию"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Областное государственное учреждение "Агентство по инновациям и развитию" filed Critical Областное государственное учреждение "Агентство по инновациям и развитию"
Priority to RU2010146455/12A priority Critical patent/RU2437970C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2437970C1 publication Critical patent/RU2437970C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Treatment Of Fiber Materials (AREA)

Abstract

FIELD: machine building.
SUBSTANCE: device consists of bath whereto there is supplied flow of liquid, of roll mills for supply of carbon braid into bath, and of rollers experiencing axial vibrations with ultra-sonic frequency from first vibrator. The device includes a unit of carbon braid with a channel of liquid flow containing surface active substance - SAS- and metal combs positioned downstream on a bottom of the channel. Also, the device is equipped with a unit for division of flattened combed carbon braid including a channel with a flow of liquid containing the SAS, and vertical metal plates arranged on the bottom of the channel. The unit for combing the carbon braid flattened in flow of liquid in the bath and the unit of division of the flattened and combed carbon braid are equipped with roll mills for supply of the carbon braid into the channel with liquid. At the bottom of the bath there is at least one additional orifice for supply of gas.
EFFECT: maintaining mechanical indices of carbon braids at simultaneous increase of accuracy of carbon braids division.
2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для разделения углеродных жгутов и может быть использовано в процессе разделения углеродных жгутов на более тонкие жгуты.The invention relates to a device for separating carbon tows and can be used in the process of separating carbon tows into thinner tows.

Уровень техникиState of the art

Известно устройство для разделения полностью раскрученного жгута, состоящего из большого количества волокон, например текстильных, углеродных, на несколько жгутов, описанное в GB 2340136. В данном устройстве жгут протягивается с пониженной скоростью и расправляется поперечным потоком воздуха. Далее расправленный жгут протягивается с нормальной скоростью и разделяется на несколько жгутов путем протягивания через отдельные проушины.A device for separating a fully untwisted bundle, consisting of a large number of fibers, for example textile, carbon, into several bundles, is described in GB 2340136. In this device, the bundle is pulled at a reduced speed and straightened by a transverse stream of air. Next, the expanded harness is pulled at normal speed and is divided into several harnesses by pulling through separate eyes.

Недостатком данного устройства является недостаточность сохранения механических показателей углеродных жгутов.The disadvantage of this device is the lack of conservation of mechanical properties of carbon tows.

Известно устройство для расправления жгутов, раскрытое в US 6049956, в котором жгут из 1000-144000 углеродных волокон протягивается через несколько последовательных расширителей, натянутых параллельно друг другу между двумя дисками. Каждый расширитель представляет собой растяжимую ленту или трубку. Плоскости дисков располагаются под некоторым углом друг к другу. Меняя угол между дисками можно регулировать процесс разделения жгута.A device for expanding harnesses is disclosed in US 6049956, in which a bundle of 1000-144000 carbon fibers is drawn through several successive expanders stretched parallel to each other between two disks. Each expander is an extensible tape or tube. The disk planes are located at some angle to each other. By changing the angle between the disks, you can adjust the process of separation of the harness.

Недостатком данного устройства является снижение показателей прочности и модуля упругости углеродных волокон после расправления.The disadvantage of this device is the reduction in strength and modulus of elasticity of carbon fibers after expansion.

Из US 3704485 известно устройство для расправления жгута графитовых волокон в ленту графитовых волокон, позволяющее расправить жгуты волокон в большое количество практически отдельных графитовых волокон. Расправление волокон достигается путем воздействия вибрации на графитовый жгут в воздухе с частотой, достаточной для разделения жгута на волокна.From US 3,704,485, a device is known for expanding a graphite fiber bundle into a graphite fiber strip, which allows the fiber bundles to be expanded into a large number of substantially separate graphite fibers. The straightening of the fibers is achieved by the action of vibration on the graphite tow in air with a frequency sufficient to separate the tow into fibers.

Недостатком данного устройства является недостаточность сохранения механических показателей углеродных жгутов.The disadvantage of this device is the lack of conservation of mechanical properties of carbon tows.

Известно устройство расправления углеродной ткани, имеющее свободно вращающуюся бесконечную ленту, раскрытое в US 5511395, в котором ткань из углеродного волокна приводится в контакт с нижней поверхностью бесконечной свободновращающейся ленты, помещенной в воду. Ткань подается от горячего валка. Нижняя поверхность бесконечной свободно вращающейся ленты с тканью облучается в воде ультразвуком от излучателя, расположенного на дне ванны.A carbon fabric expansion device is known having a freely rotating endless tape disclosed in US 5511395, in which a carbon fiber fabric is brought into contact with a lower surface of an endless freely rotating tape placed in water. The fabric is fed from a hot roll. The lower surface of an endless freely rotating tape with a fabric is irradiated in water with ultrasound from a radiator located at the bottom of the bath.

Недостатком данного устройства является то, что не обеспечивается сохранение внешнего вида углеродных волокон.The disadvantage of this device is that it does not ensure the preservation of the appearance of carbon fibers.

Из JP 01-282362 известно устройство раскрытия углеродного жгута, в котором жгут углеродных волокон протягивается, последовательно контактируя с несколькими параллельными стержнями. При этом стержни вибрируют в осевом направлении с частотой 20 кГц.From JP 01-282362, a carbon tow opening device is known in which a carbon fiber tow is stretched in series contact with several parallel rods. In this case, the rods vibrate in the axial direction with a frequency of 20 kHz.

Недостатком данного устройства является недостаточность сохранения механических показателей углеродных жгутов.The disadvantage of this device is the lack of conservation of mechanical properties of carbon tows.

Известно также устройство для разделения жгута углеродных волокон, движущегося в потоке воды при воздействии на него дополнительного встречного потока текучей среды, раскрытое в DE 102004036414, в котором жгут углеродных волокон движется по каналу в потоке воды. В направлении, противоположном потоку воды и движению жгута, подается дополнительный поток воздуха. Разделение жгута на несколько волокон может производиться одновременно или последовательно.It is also known a device for separating a bundle of carbon fibers moving in a stream of water when exposed to an additional counter flow of fluid, disclosed in DE 102004036414, in which a bundle of carbon fibers moves through a channel in a stream of water. In the opposite direction to the water flow and the movement of the tow, an additional air flow is supplied. The separation of the bundle into several fibers can be performed simultaneously or sequentially.

Недостатком данного устройства является снижение показателей прочности и модуля упругости углеродных волокон после разделения.The disadvantage of this device is the reduction in strength and elastic modulus of carbon fibers after separation.

Наиболее близким устройством к заявленному техническому решению является устройство расправления жгута в потоке текучей среды, описанное в WO 02/31242. Устройство содержит подготовительное ультразвуковое устройство расправления жгута и основное устройство расправления жгута в потоке. В ультразвуковом устройстве жгут зигзагообразно протягивается между несколькими роликами, которые помещены в жидкость и испытывают осевые вибрации с ультразвуковой частотой.The closest device to the claimed technical solution is a device for expanding a tow in a fluid stream, described in WO 02/31242. The device comprises a preparatory ultrasonic device for expanding the tow and the main device for expanding the tow in a stream. In an ultrasonic device, the bundle zigzags stretches between several rollers that are placed in a liquid and experience axial vibrations with ultrasonic frequency.

Недостатком данного устройства является недостаточная точность разделения углеродных жгутов, выражающаяся в том, что разброс по количеству филаментов в углеродных жгутах, полученных в процессе разделения, превышает 0,5% от заданного количества филаментов.The disadvantage of this device is the lack of accuracy in the separation of carbon bundles, expressed in that the spread in the number of filaments in carbon bundles obtained during the separation process exceeds 0.5% of a given number of filaments.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Задачей настоящего изобретения является создание более технологичного устройства, обеспечивающего эффективное разделение углеродных жгутов с сохранением их внешнего вида и не допущение увеличения ворсистости жгутов.The objective of the present invention is to provide a more technologically advanced device that provides effective separation of carbon tows while maintaining their appearance and preventing the increase in hairiness of the tows.

Техническим результатом, достигаемым в результате использования настоящего изобретения, является сохранение механических показателей углеродных жгутов с одновременным увеличением точности разделения углеродных жгутов за счет уменьшения разброса по количеству филаментов в углеродных жгутах после разделения до 0,5% от заданного количества филаментов.The technical result achieved by using the present invention is to maintain the mechanical properties of carbon tows while increasing the accuracy of separation of carbon tows by reducing the spread in the number of filaments in carbon tows after separation to 0.5% of a given number of filaments.

Заявляемый технический результат достигается тем, что устройство для разделения углеродных жгутов включает кювету, в которую подается поток жидкости, имеющую отверстия для подачи и отвода подаваемой жидкости, вальцы для подачи углеродного жгута в кювету, ролики, расположенные на дне кюветы и испытывающие осевые вибрации с ультразвуковой частотой от первого вибратора, отличающееся тем, что устройство дополнительно содержит блок расчесывания уплощенного в потоке жидкости в кювете углеродного жгута, включающий канал с потоком жидкости, содержащей ПАВ, стекающей в отверстие в конце канала, металлические расчески, расположенные на дне канала по направлению движения потока жидкости, испытывающие вибрации в направлении движения жгута с ультразвуковой частотой от второго вибратора и колебания в направлении, поперечном движению жгута с ультразвуковой частотой от третьего вибратора, блок разделения уплощенного расчесанного углеродного жгута, включающий канал с потоком жидкости, содержащей ПАВ, стекающей в отверстие в конце канала, вертикальные металлические пластины, установленные на дне канала, причем кювета, блок расчесывания уплощенного в потоке жидкости в кювете углеродного жгута и блок разделения уплощенного расчесанного углеродного жгута расположены последовательно, блок расчесывания уплощенного в потоке жидкости в кювете углеродного жгута и блок разделения уплощенного расчесанного углеродного жгута содержат вальцы для подачи углеродного жгута в канал с жидкостью, а кювета содержит на дне по меньшей мере одно дополнительное отверстие для подачи газа. В частном случае реализации изобретения возможен вариант, согласно которому расчески дополнительно испытывают вибрации от четвертого вибратора в направлении движения жгута с частотой в 15000-40000 Гц, обеспечивающей волнообразные движения жидкости.The claimed technical result is achieved by the fact that the device for separating carbon tows includes a cuvette, into which a fluid stream is supplied, having openings for supplying and discharging the supplied liquid, rollers for supplying a carbon tow to the cuvette, rollers located at the bottom of the cuvette and experiencing axial vibrations with ultrasonic frequency from the first vibrator, characterized in that the device further comprises a combing unit flattened in the fluid stream in the cuvette of the carbon bundle, including a channel with a fluid stream, containing surfactant flowing into the hole at the end of the channel, metal combs located on the bottom of the channel in the direction of fluid flow, experiencing vibrations in the direction of travel of the tow with ultrasonic frequency from the second vibrator and vibrations in the direction transverse to the movement of the tow with ultrasonic frequency from the third vibrator, a separation unit for a flattened combed carbon bundle comprising a channel with a fluid flow containing a surfactant flowing into the hole at the end of the channel, vertical metal plates, updated at the bottom of the channel, the cuvette, the combing unit of the flattened in the fluid flow in the cuvette cuvette and the separation unit of the flattened combed carbon bundle are arranged sequentially, the combing unit of the flattened in the fluid flow in the carbon tow cuvette and the separation unit of the flattened combed carbon bundle contain rollers for feeding carbon the bundle into the channel with liquid, and the cuvette contains at the bottom at least one additional hole for supplying gas. In the particular case of the invention, a variant is possible according to which the combs additionally experience vibrations from the fourth vibrator in the direction of movement of the tow with a frequency of 15000-40000 Hz, providing wave-like motion of the liquid.

Осуществление изобретенияThe implementation of the invention

Процесс разделения жгута состоит из трех этапов: его уплощения, расчесывания и разделения, содержащих соответствующие устройства (точнее блоки).The process of separating the bundle consists of three stages: flattening, combing and separation, containing the appropriate device (more precisely, blocks).

На первом этапе для уплощения углеродного жгута используется блок, схема которого показана на фиг.1. В кювету подается поток жидкости 1 (вода, ацетон и т.п.), которая барботируется газом 2 (воздух, азот и т.п.) и содержит поверхностно-активные вещества. Поток жидкости выходит из кюветы через отверстие 3. Также в кювету через вальцы 7 подается углеродный жгут 4, который зигзагообразно протягивается через ролики 6, которые помещены в жидкость и испытывают осевые вибрации, создаваемые вибратором с ультразвуковой частотой (не показан). Углеродный жгут 4 всплывает под действием архимедовой силы пузырьков барботируемого газа. Под действием ультразвука и потока барботируемой газом жидкости углеродный жгут расправляется и подается через вальцы в уплощенном виде 5 на следующий этап разделения.At the first stage, a block is used to flatten the carbon tow, a diagram of which is shown in FIG. A liquid flow 1 (water, acetone, etc.) is supplied to the cuvette, which is bubbled by gas 2 (air, nitrogen, etc.) and contains surfactants. The fluid flow leaves the cell through the opening 3. Also, a carbon bundle 4 is supplied through the rollers 7 to the cell, which is drawn in a zigzag manner through the rollers 6, which are placed in the liquid and experience axial vibrations created by the vibrator with ultrasonic frequency (not shown). Carbon tow 4 emerges under the action of the Archimedean force of the bubbles of the bubbling gas. Under the influence of ultrasound and the flow of fluid sparged by the gas, the carbon tow is expanded and fed through the rollers in a flattened form 5 to the next separation stage.

Схема блока расчесывания уплощенного углеродного жгута показана на фиг.2. Уплощенный углеродный жгут 5 подается через вальцы 8 в канал с потоком жидкости (воды, ацетона и т.п.), содержащей поверхностно активные вещества, которая стекает через отверстие 9. По мере поступления в канал с потоком жидкости, уплощенный углеродный жгут подвергается продольному расчесыванию металлическими расческами 10, которые испытывают вибрации в направлении движения жгута с ультразвуковой частотой от второго вибратора (не показан) и колебания в направлении, поперечном движению жгута с ультразвуковой частотой от третьего вибратора (не показан). Данный блок также содержит разделительные секции 12, выполненные в виде вертикальных металлических пластин, которые выполняют в данном блоке предварительную функцию разделения расчесанного углеродного жгута. Основная функция разделения расчесанного углеродного жгута осуществляется в следующем блоке (см. ниже по тексту описания).A diagram of the combing unit of a flattened carbon tow is shown in FIG. A flattened carbon tow 5 is fed through rollers 8 into a channel with a fluid flow (water, acetone, etc.) containing surfactants, which flows through hole 9. As it enters the channel with a fluid flow, the flattened carbon tow undergoes longitudinal combing metal combs 10, which experience vibrations in the direction of movement of the bundle with ultrasonic frequency from the second vibrator (not shown) and vibrations in the direction transverse to the movement of the bundle with ultrasonic frequency from the third vibrator (n e shown). This block also contains dividing sections 12, made in the form of vertical metal plates, which perform in this block a preliminary function of separating a combed carbon tow. The main function of separating a combed carbon tow is carried out in the next block (see below in the description).

В частном случае реализации изобретения возможен вариант, согласно которому расчески дополнительно испытывают вибрации от четвертого вибратора (не показан) в направлении движения жгута с частотой в 15000-40000 Гц, обеспечивающей волнообразные движения жидкости.In the particular case of the invention, a variant is possible according to which the combs additionally experience vibrations from the fourth vibrator (not shown) in the direction of movement of the tow with a frequency of 15000-40000 Hz, providing wave-like motion of the liquid.

Следующий этап состоит в разделении расчесанного уплощенного углеродного жгута. Для этих целей предусмотрен блок, показанный на фиг.3. Уплощенный расчесанный углеродный жгут подается через вальцы 8 в канал с потоком жидкости 1 (воды, ацетона и т.п.), которая содержит поверхностно активные вещества и стекает через отверстие 11. Путем цельного движения агрегата из подающих вальцов 8 с целью равномерной подачи концов уплощенного расчесанного углеродного жгута на разделительные секции 12, представляющие собой вертикальные металлические пластины, после чего разделенный углеродный жгут 5 через вальцы подается на сушку, аппретируется и поступает на намоточные шпули.The next step is to separate the combed flattened carbon tow. For these purposes, the block shown in FIG. 3 is provided. A flattened combed carbon tow is fed through rollers 8 into a channel with a fluid flow 1 (water, acetone, etc.), which contains surfactants and flows through hole 11. By unitary movement of the unit from the feed rollers 8 with the aim of uniformly feeding the ends of the flattened combed carbon bundle into the separation section 12, which is a vertical metal plate, after which the separated carbon bundle 5 through the rollers is fed to the dryer, sacked and fed to the winding spools.

Claims (2)

1. Устройство для разделения углеродных жгутов, включающее кювету, в которую подается поток жидкости, имеющую отверстия для подачи и отвода подаваемой жидкости, вальцы для подачи углеродного жгута в кювету, ролики, расположенные на дне кюветы и испытывающие осевые вибрации с ультразвуковой частотой от первого вибратора, отличающееся тем, что устройство дополнительно содержит блок расчесывания уплощенного в потоке жидкости в кювете углеродного жгута, включающий канал с потоком жидкости, содержащей ПАВ, стекающим в отверстие в конце канала, металлические расчески, расположенные на дне канала по направлению движения потока жидкости, испытывающие вибрации в направлении движения жгута с ультразвуковой частотой от второго вибратора и колебания в направлении, поперечном движению жгута, с ультразвуковой частотой от третьего вибратора, блок разделения уплощенного расчесанного углеродного жгута, включающий канал с потоком жидкости, содержащей ПАВ, стекающей в отверстие в конце канала, вертикальные металлические пластины, установленные на дне канала, причем кювета, блок расчесывания уплощенного в потоке жидкости в кювете углеродного жгута и блок разделения уплощенного расчесанного углеродного жгута расположены последовательно, а блок расчесывания уплощенного в потоке жидкости в кювете углеродного жгута и блок разделения уплощенного расчесанного углеродного жгута содержат вальцы для подачи углеродного жгута в канал с жидкостью, а кювета содержит на дне по меньшей мере одно дополнительное отверстие для подачи газа.1. A device for separating carbon tows, including a cuvette, into which a fluid stream is supplied, having openings for supplying and discharging the supplied liquid, rollers for supplying a carbon tow to the cuvette, rollers located at the bottom of the cuvette and experiencing axial vibrations with ultrasonic frequency from the first vibrator characterized in that the device further comprises a combing unit for flattened in a fluid stream in a carbon tow cell cuvette, comprising a channel with a liquid stream containing a surfactant draining into the hole at the end of the channel a, metal combs located at the bottom of the channel in the direction of fluid flow, experiencing vibrations in the direction of movement of the tow with an ultrasonic frequency from the second vibrator and vibrations in the direction transverse to the movement of the tow with ultrasonic frequency from the third vibrator, a separation unit for a flattened combed carbon tow, comprising a channel with a fluid flow containing a surfactant flowing into the hole at the end of the channel, vertical metal plates mounted on the bottom of the channel, and the cuvette, the calculation unit of a carbon tow flattened in a fluid flow in a cuvette and a flattened combed carbon bundle separation unit, and a flattened combed carbon bundle separation unit in a fluid flow cell and a flattened combed carbon bundle separation unit contain rollers for feeding a carbon bundle into the fluid channel, and the cell contains at the bottom at least one additional hole for supplying gas. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что дополнительно содержит четвертый вибратор, обеспечивающий вибрации расчесок в направлении движения жгута с частотой в 15000-40000 Гц для создания волнообразного движения жидкости. 2. The device according to claim 1, characterized in that it further comprises a fourth vibrator providing vibrations of the combs in the direction of movement of the tow with a frequency of 15,000-40000 Hz to create a wave-like motion of the liquid.
RU2010146455/12A 2010-11-16 2010-11-16 Device for division of carbon braid RU2437970C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010146455/12A RU2437970C1 (en) 2010-11-16 2010-11-16 Device for division of carbon braid

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010146455/12A RU2437970C1 (en) 2010-11-16 2010-11-16 Device for division of carbon braid

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2437970C1 true RU2437970C1 (en) 2011-12-27

Family

ID=45782867

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010146455/12A RU2437970C1 (en) 2010-11-16 2010-11-16 Device for division of carbon braid

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2437970C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2687648C1 (en) * 2018-07-02 2019-05-15 Акционерное общество "Холдинговая компания "Композит" (АО "ХК "Композит") Method of carbon fiber separation and installation for its implementation

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2687648C1 (en) * 2018-07-02 2019-05-15 Акционерное общество "Холдинговая компания "Композит" (АО "ХК "Композит") Method of carbon fiber separation and installation for its implementation

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN201908162U (en) Device for preparing nanofiber continuous filament yarn
JP2005531700A (en) Draft mechanism for a spinning machine with a compression device
JP5485395B2 (en) Yarn pressure steam treatment apparatus and carbon fiber precursor yarn manufacturing method
WO2012163283A1 (en) Apparatus for stretching fibres
CN103320968A (en) Manufacturing method for filament non-woven fabric
RU2009104469A (en) HARNESS FIBERS AND DRAWINGS
RU2437970C1 (en) Device for division of carbon braid
RU2250941C2 (en) Method and a device for transportation without stretching of continuously molded bodies
JPWO2013027698A1 (en) Steam stretcher
CN203475024U (en) Multifunctional high-speed air coated yarn machine
JP2002201537A (en) Method and device for drafting fiber bundle
CN107022842A (en) Double-mold-head is combined interlacing two-component spunbonded water-jet bonding non-woven fabrics production equipment and production technology
JP5900031B2 (en) Acrylic fiber manufacturing method and manufacturing apparatus thereof
US2676363A (en) Method and apparatus for making fabrics
WO2002031242A1 (en) Fluid flow tow spreading device, ultrasonic tow spreading device, and tow spreading system
CN206843631U (en) A kind of fine rinsing equipment of the long fiber crops point of Chinese fiber crops
US2443200A (en) Apparatus and method for making artificial yarn and sliver
US2293989A (en) Manufacture of artificial wool
US20190390370A1 (en) Method of producing acrylic fiber bundle and method of producing carbon fiber bundle
CN216537838U (en) Hollow fiber membrane stretching equipment
RU133531U1 (en) SANDING MACHINE
CN102923524B (en) Elasticity divides silk device
JP2010261113A (en) Pressurized steam drawing apparatus
US2027911A (en) Method for conditioning artificial thread
JP6355652B2 (en) Method and apparatus for melt spinning and drawing a plurality of multifilament yarns

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20121117