[發明專利]一種碳纖維擴展設備及擴展方法

有效

• 申請號: 201611115535.9
• 申請日: 2016-12-07
• 公開（公告）號: CN106629254B
• 公開（公告）日: 2023-04-14
• 發明（設計）人: 周易
• 申請（專利權）人: 周易
• 主分類號: B65H71/00
• 分類號: B65H71/00
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 魏騫

本發明公開了一種碳纖維擴展設備，其特征在于：包括開卷絲軸、糾偏裝置、擴展裝置、牽引轉軸和收卷裝置；所述開卷絲軸通過機械臂與伺服電機連接；所述糾偏裝置包括若干托架輪，每個托架輪之前設有光感測距器；所述擴展裝置包括設置在磁懸浮平臺上的氣流吹掃箱體，所述氣流吹掃箱體內設有一塊帶有若干微氣孔的吹掃板。本發明采用磁懸浮平臺，實現高頻振動，通過吹掃板上設有若干微氣孔，將高壓氣體對碳纖維原絲束進行氣流吹掃，并輔助熱蒸汽軟化上漿劑軟化，在氣流吹掃的作用下，絲束不斷分散擴展，該擴展方式對原絲束幾乎沒有傷害，同時上漿劑不會脫落，保證絲束的完整，不會產生斷裂。

技術領域

本發明涉及碳纖維束的加工設備領域，具體涉及碳纖維的擴展設備。

背景技術

隨著航空航天、風電、新型汽車等高科技制造業的發展與成熟，相關的材料應用技術例如碳纖維材料技術也隨之取得了長足的進步和廣泛的應用。在實際應用中，由于大絲束碳纖維，如48K、60K以至于360K、480K等的價格要比小絲束的便宜很多，大絲束售價只有小絲束的50％-60％，所以更容易為生產者所接受，但是由于大絲束碳纖維存在隨著纖維束根數增多而發生纖維的曲折、扭結的現象，且樹脂基體不容易浸潤到大絲束纖維束內部，單絲間容易產生孔隙，且容易造成纖維相和樹脂相的富集與分離等缺陷，同時會隨絲束直徑增加，在復合材料成型過程中出現纖維屈曲及鋪層角度錯位的可能性也在增加，從而使復合材料強度、剛度受影響，力學性能降低、分散性大，不能滿足結構設計的要求，無法發揮碳纖維增強材料高性能優勢，因此突破低成本大絲束碳纖維發揮高性能優勢關鍵技術就是開發大絲束碳纖維展開技術。

碳纖維原絲的擴展方式常規的都是采用熱碾壓法，發明專利——一種碳纖維束的擴展裝置(201410366783.5)介紹了一種碳纖維束的擴展裝置，包括預熱區、若干擴展區和整理區，所述預熱區和整理區分布在擴展區的兩側，所述預熱區和擴展區內間隔分布有凸輥和凹輥，所述整理區內設有若干平輥；所述凸輥、凹輥和平輥內均設有加熱機構；所述預熱區的左側和整理區的右側分別設有牽引輥組一和牽引輥組二，所述牽引輥組一和牽引輥組二均連接有電機。本發明碳纖維束在不斷經過凸輥的擴展和凹輥的收縮過程中獲得在寬度上的加寬，直至變薄。擴展后的碳纖維束寬而薄，為均勻的纖維單向片；但是該方法展纖的碳纖維力學性能下降較大，并且容易對纖維絲束造成磨損，嚴重影響了碳纖維的使用，同時該類方法速度較慢，效率較低。

發明專利——一種用于擴展纖維束的設備及其工藝方法(201510417018.6)，介紹了一種用于擴展纖維束的設備，其特征在于：包括開卷裝置，擴展槽系統，牽引及烘干裝置及收卷裝置；所述開卷裝置包括阻尼控制器，張力監測裝置及不少于兩根的卷軸；所述擴展槽系統包括液槽、吊升架及若干個超聲發射頭。將碳纖維束導入裝有超聲波發生器與化學溶液的容器內，通過對超聲波頻率范圍、溶液類型與濃度、碳纖維束在溶液中的牽伸速度的控制，使碳纖維束變得更輕薄；但是碳纖維原絲表面附著一層水性上漿劑，在超聲波擴展的過程中，超聲介質在振蕩的過程中會破壞原絲表面的上漿劑，經過檢測，使用一段時間的超聲介質，其中含有大量的上漿劑，證明不論超聲介質是何種物質，都會在超聲的過程中，對上漿劑產生溶解破壞，缺失了上漿劑的碳纖維原絲，由于表面極為光滑，在浸漬樹脂的過程中，不容易與樹脂復合。

為了克服上述擴展過程中出現的上漿劑破壞和絲束斷裂的問題，本發明提供了一種新的擴展設備和方法，經過高溫蒸汽噴淋，使得上漿劑軟化，然后進行高壓吹掃，達到碳纖維擴展的目的。

發明內容

針對上述問題，本發明的目的提供一種新的碳纖維擴展設備及擴展方法，采用氣流吹掃和蒸汽噴淋結合，通過高頻振動，達到將碳纖維原絲擴展的目的。

本發明解決上述技術問題所采用的技術方案是：一種碳纖維擴展設備，其特征在于：包括開卷絲軸、糾偏裝置、擴展裝置、牽引轉軸和收卷裝置；

所述開卷絲軸通過機械臂與伺服電機連接；

所述糾偏裝置包括若干托架輪，每個托架輪之前設有光感測距器；