CN109930275A - 碳纤维丝的扩丝加工方法 - Google Patents
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Abstract
一种碳纤维丝的扩丝加工方法，依次包括碳纤维丝(3)张紧展开的步骤、加热的步骤、碳纤维丝扩宽的步骤及收卷筒(6)卷绕步骤；所述碳纤维丝加热的步骤为：将碳纤维丝(3)绕过两根带电金属辊轴(3)，使碳纤维丝(3)发热而使其表面树脂软化；所述碳纤维丝扩宽的步骤为：将表面树脂软化的碳纤维丝(3)在扩宽装置中进行扩宽，所述卷绕步骤为：所述收卷筒被电机(7)驱动设置，将扩宽后的成品碳纤维丝(3)随着收卷筒(6)的转动而被卷绕于收卷筒(6)上。与现有技术相比，本发明扩宽后的碳纤维丝，其蓬松度高，有效地提高了碳纤维丝的浸润性，使复合产品的剪切强度和刚性强度大幅度增加，达到应用碳纤维丝性能更好的目的。
Description
技术领域
本发明涉及一种纤维加工方法，尤其指一种碳纤维丝的扩丝加工方法。
背景技术
碳纤维是由元素碳构成的一种纤维材科，是由有机纤维经高温(700～1000℃)碳化而成，含碳量高于90％的高分子纤维，其中含碳量高于99％的称为石墨纤维。碳纤维的轴向强度和模量高，无蠕变，耐疲劳性好，比热及导电性介于非金属和金属之间，热膨胀系数小，耐药品性好，纤维的密度低，X射线透过性好。碳纤维按原丝种类可分为聚丙烯腈基、沥青基、粘胶基及酚醛基等，按力学性能则可分为通用型(GP)与高性能型(HP)两类。通用型碳纤维强度1000MPa、模量100GPa左右，高性能型碳纤维又可分为高强型(强度2000MPa、模量250GPa)和高模型(模量在300GPa以上)。强度大于4000MPa者称为超高强型；模量大于450GPa者称为超高模型。随着航天和航空工业的发展，还出现了高强高伸型(强度大于49000MPa、延伸度大于2％)新品种。
现有一种为CN200920282868.X名称为《一种大丝束碳纤维扩展装置》的中国实用新型专利公开了一种结构，其结构包括收卷筒、至少一对相切设置的加热辊筒以及机架，所述加热辊筒与机架转动连接，所述收卷筒由驱动装置驱动转动。所述的加热辊筒优选为2～10对，且相互间隔一定距离设置在所述机架上；所述各加热辊筒的轴线与所述收卷筒的轴线相互平行设置；所述加热辊筒可由电机驱动转动；该实用新型大丝束碳纤维扩展装置结构简单，成本低廉，而且经其扩展后的碳纤维制成的制品厚度小、纤维利用率高，使碳纤维的性能得到了充分发挥。但其缺点是这种装置只能适用于大丝束碳纤维，而不适用对小丝束碳纤维的扩宽，如宽度为6mm或小于6mm的碳纤维丝进行扩宽，更重要的是，这种装置扩宽后的碳纤维蓬松度不够，难以提高碳纤维的浸润性，复合后的产品剪切强度和刚性强度较低，所以其结构还有待于改进。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术现状而提供一种碳纤维丝的扩丝加工方法，该方法工艺简单，而且扩丝后的碳纤维丝具有浸润性高，能有效提高复合产品的剪切强度和刚性强度。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：本碳纤维丝的扩丝加工方法，其特征在于：依次包括缠绕于放卷筒上的碳纤维丝张紧展开的步骤、碳纤维丝加热的步骤、碳纤维丝扩宽的步骤及收卷筒卷绕步骤；所述碳纤维丝加热的步骤为：将放卷筒上展开后的碳纤维丝绕过两根带电金属辊轴，碳纤维丝与两根金属辊轴之间构成电流回路，使碳纤维丝发热而使其表面树脂软化；所述碳纤维丝扩宽的步骤为：将表面树脂软化的碳纤维丝在扩宽装置中进行扩宽，所述卷绕步骤为：所述收卷筒被电机驱动设置，将扩宽后的成品碳纤维丝随着收卷筒的转动而被卷绕于收卷筒上。
作为改进，所述扩宽装置为扩宽板，该扩宽板上设置有宽度大于碳纤维丝宽度的扩宽通孔，扩宽时将表面树脂软化的碳纤维丝穿过扩宽通孔，碳纤维丝随着收卷筒卷绕的拉力向前移动，进入扩宽通孔后的碳纤维丝上表面与扩宽板的底面相挤压，而从扩宽通孔中穿出后的碳纤维丝下表面与扩宽板的上表面相挤压，经过挤压后的碳纤维丝宽度大于进入扩宽通孔前的碳纤维丝宽度。
再改进，所述扩宽装置可为两根平行设置的转轴，当碳纤维丝经加热装置加热后穿过两根转轴之间时，进入前的碳纤维丝上表面与第一根转轴的底面相接触，而进入后穿出的碳纤维丝下表面与第二根转轴上表面相接触。
再改进，所述碳纤维丝表面树脂软化的温度可控制为150～220℃。
再改进，所述两根带电金属辊轴之间的电压可控制为25～36伏。
再改进，所述碳纤维丝张紧展开的步骤为：在所述放卷筒上设置有压辊，该压辊与连杆一端可转动地设置在一起，而连杆的另一端与设置有扭簧的转轴连接在一起，所述压辊的辊面与卷绕有碳纤维丝的放卷筒相切设置在一起而使碳纤维丝展开时产生张力。
现有技术相比，本发明采用依次包括缠绕于放卷筒上的碳纤维丝张紧展开的步骤、碳纤维丝加热的步骤、碳纤维丝扩宽的步骤及收卷筒卷绕步骤；这种扩宽后的碳纤维丝，其蓬松度高，所谓蓬松度是指扩宽后的碳纤维丝中的丝条更薄、相互间空间更大，从而有效地提高了碳纤维丝的浸润性，使复合产品的剪切强度和刚性强度大幅度增加，达到应用碳纤维丝性能更好的目的；还有，本发明的加工方法，操作简单、方便，工作人员易控制又安全，工作效率高。
附图说明
图1为发明实施例的结构示意图；
图2是图1中扩宽板的放大图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
如图1和图2所示，本实施例的碳纤维丝的扩丝加工方法，依次包括缠绕于放卷筒1上的碳纤维丝3张紧展开的步骤、碳纤维丝加热的步骤、碳纤维丝扩宽的步骤及收卷筒6卷绕步骤；所述碳纤维丝加热的步骤为：将放卷筒1上展开后的碳纤维丝3绕过两根带电金属辊轴4，本实施例中的两根带电金属辊轴4之间的电压选择为25～36伏。碳纤维丝3与两根金属辊轴4之间构成电流回路，由于碳纤维丝3内部电阻的作用使碳纤维丝3发热而使其表面树脂软化，碳纤维丝3表面树脂软化的温度控制为150～220℃为优选温度。碳纤维丝扩宽的步骤为：将表面树脂软化的碳纤维丝3在扩宽装置中进行，该扩宽装置为扩宽板5，该扩宽板5上设置有宽度大于碳纤维丝3宽度的扩宽通孔53，扩宽时将表面树脂软化的碳纤维丝3穿过扩宽通孔53，碳纤维丝3随着收卷筒6卷绕的拉力向前移动，进入扩宽通孔53后的碳纤维丝3上表面31与扩宽板5的底面51相挤压，而从扩宽通孔53中穿出后的碳纤维丝3下表面32与扩宽板5的上表面52相挤压，经过挤压后的碳纤维丝3宽度大于入扩宽通孔53前的碳纤维丝3宽度。所述卷绕步骤为：所述收卷筒被电机7驱动设置，将扩宽后的成品碳纤维丝3随着收卷筒6的转动而被卷绕于收卷筒6上。本实施例中的碳纤维丝张紧展开的步骤为：在放卷筒1上设置有压辊2，该压辊2与连杆21一端可转动地设置在一起，而连杆21的另一端与设置有扭簧的转轴22连接在一起，所述压辊2的辊面与卷绕有碳纤维丝3的放卷筒1相切设置在一起而使碳纤维丝3展开时产生张力。
当然，上述的扩宽装置也可采两根平行且间隔设置的转轴，当碳纤维丝3经加热装置加热后穿过两根转轴(图中未画出)之间空间时，进入空间后的碳纤维丝上表面31与第一根转轴的底面相接触，而从两根转轴之间空间中穿出后的碳纤维丝下表面32与第二根转轴上表面相接触。显然，上述的扩宽装置也可采两根平行相切设置的转轴，当碳纤维丝3经加热装置加热后穿过两根转轴之间的相切面时，进入相切面后的碳纤维丝上表面31与第一根转轴的底面相接触，而从相切面中穿出后的碳纤维丝下表面32与第二根转轴上表面相接触，具体选择哪一种可按设计的要求而定。
Claims (6)
1.一种碳纤维丝的扩丝加工方法，其特征在于：依次包括缠绕于放卷筒(1)上的碳纤维丝(3)张紧展开的步骤、碳纤维丝加热的步骤、碳纤维丝扩宽的步骤及收卷筒(6)卷绕步骤；所述碳纤维丝加热的步骤为：将放卷筒(1)上展开后的碳纤维丝(3)绕过两根带电金属辊轴(4)，碳纤维丝(3)与两根金属辊轴(4)之间构成电流回路，使碳纤维丝(3)发热而使其表面树脂软化；所述碳纤维丝扩宽的步骤为：将表面树脂软化的碳纤维丝(3)在扩宽装置中进行扩宽，所述卷绕步骤为：所述收卷筒被电机(7)驱动设置，将扩宽后的成品碳纤维丝(3)随着收卷筒(6)的转动而被卷绕于收卷筒(6)上。
2.根据权利要求1所述的扩丝加工方法，其特征在于：所述扩宽装置为扩宽板(5)，该扩宽板(5)上设置有宽度大于碳纤维丝(3)宽度的扩宽通孔(53)，扩宽时将表面树脂软化的碳纤维丝(3)穿过扩宽通孔(53)，碳纤维丝(3)随着收卷筒(6)卷绕的拉力向前移动，进入扩宽通孔(53)后的碳纤维丝(3)上表面(31)与扩宽板(5)的底面(51)相挤压，而从扩宽通孔(53)中穿出后的碳纤维丝(3)下表面(32)与扩宽板(5)的上表面(52)相挤压，经过挤压后的碳纤维丝(3)宽度大于进入扩宽通孔(53)前的碳纤维丝(3)宽度。
3.根据权利要求1所述的扩丝装置，其特征在于：所述扩宽装置为两根平行设置的转轴，当碳纤维丝(3)经加热装置加热后穿过两根转轴之间时，进入前的碳纤维丝上表面
(31)与第一根转轴的底面相接触，而进入后穿出的碳纤维丝下表面(32)与第二根转轴上表面相接触。
4.根据权利要求1至3中任一权利要求所述的扩丝加工方法，其特征在于：所述碳纤维丝(3)表面树脂软化的温度控制为150～220℃。
5.根据权利要求1至3中任一权利要求所述的扩丝加工方法，其特征在于：所述两根带电金属辊轴(5)之间的电压控制为25～36伏。
6.根据权利要求1至3中任一权利要求所述的扩丝加工方法，其特征在于：所述碳纤维丝张紧展开的步骤为：在所述放卷筒(1)上设置有压辊(2)，该压辊(2)与连杆(21)一端可转动地设置，而连杆(21)的另一端与设置有扭簧的转轴(22)连接在一起，所述压辊(2)的辊面与卷绕有碳纤维丝(3)的放卷筒(1)相切设置在一起而使碳纤维丝(3)展开时产生张力。
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|---|---|---|---|---|
| CN113249808A (zh) * | 2021-04-16 | 2021-08-13 | 山西钢科碳材料有限公司 | 一种聚丙烯腈基原丝卷绕成型方法 |
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2017
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| CN113249808B (zh) * | 2021-04-16 | 2022-08-23 | 山西钢科碳材料有限公司 | 一种聚丙烯腈基原丝卷绕成型方法 |
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