CN110904554B - 一种大丝束碳纤维展纤装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种大丝束碳纤维展纤装置，包括：错位集纱装置、分层展纤装置、叠加展纤装置，其中，错位集纱装置包括分纱单元，分纱单元至少设置两个，且平行设置在同一竖直平面内，用以同时对多股大丝束碳纤维分纱；分层展纤装置包括若干展纤单元，每个展纤单元与一分纱单元对应，用以对相应的分纱单元分纱后的碳纤维展纤；叠加展纤装置包括第二叠加单元、叠加展纤单元，第二叠加单元用以将若干展纤单元展纤后的碳纤维叠加混合，叠加展纤单元用以对叠加混合后的碳纤维展纤。与现有技术相比，本发明的有益效果在于，本发明提供的大丝束碳纤维展纤装置通过错位集纱、分层展纤、合并后再展纤的方式使得大丝束碳纤维展纤后的纱片厚度均匀。

Description

一种大丝束碳纤维展纤装置

技术领域

本发明涉及碳纤维成型技术领域，具体而言，涉及一种大丝束碳纤维展纤装置。

背景技术

碳纤维是含碳量高于90%的无机高分子纤维，通常可以把碳纤维的结构看成两维有序的结晶和孔洞的组成，其中孔洞的含量、大小和分布对碳纤维的性能影响较大。碳纤维材料按照其规格分为：1K碳纤维布、3K碳纤维布、6K碳纤维布、12K碳纤维布、24K及以上大丝束碳纤维布。1K表示一束碳纤维丝中含有1000根原丝，随着科技的发展，研制出来的K数越来越大，大小丝束的划分也会不断的调整。

碳纤维复合材料以其优异的性能在多个领域均有使用，小丝束碳纤维在工艺控制上要求严格，设备造价高，虽然其性能优于大丝束碳纤维，但因为成本和批量化生产效率的问题，迟迟没有大规模应用。因此低成本大丝束碳纤维的应用是发展低成本复合材料技术研究的重要内容。目前，一般48K以上的碳纤维才称为大丝束碳纤维，主要应用在工业领域，如汽车、轨道交通、风电叶片、能源建筑和体育用品等，大丝束碳纤维成为未来碳纤维发展的主流方向。由于小丝束碳纤维应用较早，其技术也相对成熟，故目前大丝束碳纤维的加工多采用小丝束加工的工艺设备，然而由于大丝束与小丝束的性能差异，将大丝束应用到小丝束碳纤维加工设备时，展纤后的纱片厚度很难均匀。

参阅图4，其为小丝束碳纤维加工设备展纤前的纱线分布状态到展纤后的纱片状态，由图可知，大丝束碳纤维采用小丝束碳纤展纤装置展纤时，上表面为波浪型，即，展纤后的纱片厚度不均匀。

有鉴于上述缺陷，本设计人基于从事此类产品工程应用多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种大丝束碳纤维展纤装置，使其更具有实用性。

发明内容

鉴于此，本发明提出了一种大丝束碳纤维展纤装置，旨在解决现有技术中，大丝束碳纤维展纤时，聚积展纤效果不好，展纤后的纱片厚度不均匀的技术问题。

本发明提出了一种大丝束碳纤维展纤装置，包括：错位集纱装置、分层展纤装置、叠加展纤装置；

所述错位集纱装置包括分纱单元，所述分纱单元至少设置两个，且平行设置在同一竖直平面内，用以同时对多股大丝束碳纤维分纱；

所述分层展纤装置包括若干展纤单元，每个所述展纤单元与一所述分纱单元对应，用以对相应的分纱单元分纱后的碳纤维展纤；

所述叠加展纤装置包括第二叠加单元、叠加展纤单元，所述第二叠加单元用以将若干所述展纤单元展纤后的碳纤维叠加混合，所述叠加展纤单元用以对叠加混合后的碳纤维展纤。

进一步地，每个所述分纱单元均包括两平行设置的分纱杆，所述分纱杆上等距设置有若干分纱槽。

进一步地，所述分纱单元还包括固定架、固定夹；

所述固定架相对的一侧分别设置有用以承载所述分纱杆的凹槽；

所述固定夹用以将两所述分纱杆同时固定在所述固定架上。

进一步地，所述错位集纱装置还包括第一过渡辊、第一叠加单元；

每个所述第一过渡辊与每个所述分纱单元相对应，用以对经过同一所述分纱单元的两股大丝束碳纤维交叉过渡；

每个所述第一叠加单元与每个所述第一过渡辊相对应，用以对经过同一所述第一过渡辊的两股大丝束碳纤维叠加聚合。

进一步地，每个所述展纤单元均包括第一定展纤辊、第一滑动展纤辊以及驱动所述第一滑动展纤辊滑动的第一升降装置；

所述第一定展纤辊与所述第一滑动展纤辊间隔分布；

所述第一升降装置通过升降所述第一滑动展纤辊调整碳纤维展纤时的包角和张力。

进一步地，所述展纤单元还包括张力检测单元，每个所述张力检测单元与一所述第一展纤单元相对应，用以检测每个所述第一展纤单元展纤时的张力。

进一步地，所述叠加展纤单元包括第二定展纤辊、第二滑动展纤辊以及驱动所述第二滑动展纤辊滑动的第二升降装置，所述第二定展纤辊和所述第二滑动展纤辊间隔分布。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于，本发明提供的大丝束碳纤维展纤装置通过错位集纱、分层展纤、合并后再展纤的方式使得大丝束碳纤维展纤后的纱片厚度均匀。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本发明实施例提供的大丝束碳纤维展纤装置的主视图；

图2为本发明实施例提供的分纱单元的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的大丝束碳纤维展纤装置的侧视图；

图4为现有技术中大丝束碳纤维采用小丝束展纤装置展纤的示意简图；

图5为本发明实施例中展纤装置展纤的示意简图；

附图标记：1、错位集纱装置；11、分纱单元；111、分纱杆；1111、分纱槽；112、固定架；1121、凹槽；113、固定夹；12、第一过渡辊；13、第一叠加单元；2、分层展纤装置；21、展纤单元；211、第一定展纤辊；212、第一滑动展纤辊；213、第一升降装置；214、张力检测单元；3、叠加展纤装置；31、第二叠加单元；32、叠加展纤单元；321、第二定展纤辊；322、第二滑动展纤辊；323、第二升降装置。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

参阅图1至图3，由图可知，本发明是实施例提出的大丝束碳纤维展纤装置，包括：错位集纱装置1、分层展纤装置2、叠加展纤装置3，其中，错位集纱装置1包括分纱单元11，分纱单元11至少设置两个，且平行设置在同一竖直平面内，用以同时对多股大丝束碳纤维分纱；分层展纤装置2包括若干展纤单元21，每个展纤单元21与一分纱单元11对应，用以对相应的分纱单元11分纱后的碳纤维展纤；叠加展纤装置3包括第二叠加单元31、叠加展纤单元32，第二叠加单元31用以将若干展纤单元21展纤后的碳纤维叠加混合，叠加展纤单元32用以对叠加混合后的碳纤维展纤。与现有技术相比，本实施例提出的大丝束碳纤维展纤装置先对大丝束碳纤维错位集纱、再进行分层展纤、最后进行叠加展纤，展纤后的纤维纱片厚度均匀。

本实施例中，错位集纱装置1还包括第一过渡辊12、第一叠加单元13，每个第一过渡辊12与一个分纱单元11相对应，用以对经过同一分纱单元11的两股大丝束碳纤维交叉过渡；每个第一叠加单元13与每个第一过渡辊12相对应，用以对经过同一第一过渡辊12的两股大丝束碳纤维叠加聚合，使其变成一股。

具体实施时，每个分纱单元11均包括两平行设置的分纱杆111，分纱杆111上等距设置有若干分纱槽1111，碳纤维经过分纱槽1111时，分散地更加均匀，分纱单元11还包括固定架112、固定夹113，固定架112相对的一侧分别设置有用以承载分纱杆111的凹槽1121，固定夹113用以将两分纱杆111同时固定在固定架112上，固定夹113类似于抱箍。

本实施例中，每个展纤单元21均包括第一定展纤辊211、第一滑动展纤辊212以及驱动第一滑动展纤辊212滑动的第一升降装置213，第一定展纤辊211与第一滑动展纤辊212间隔分布，第一升降装置213通过升降第一滑动展纤辊212调整碳纤维展纤时的包角和张力，具体实施时，第一滑动展纤辊212固接与滑块上，第一升降装置213驱动滑块上下滑动带动第一滑动展纤辊212升降。

本实施例中，叠加展纤单元32包括第二定展纤辊321、第二滑动展纤辊322以及驱动第二滑动展纤辊322滑动的第二升降装置323，第二定展纤辊321和第二滑动展纤辊322间隔分布。

本实施例中，多股碳纤维进入叠加展纤装置3时，需要保证张力一致，因此，展纤单元21还包括张力检测单元214，每个张力检测单元214与一第一展纤单元21相对应，用以检测每个第一展纤单元21展纤时的张力，具体可以通过张力传感器检测，通过PLC控制第一升降装置213控制展纤时的张力，继而使得进入叠加展纤装置3的多股碳纤维张力一致。

本实施例提出的大丝束碳纤维展纤装置的具体工作过程如下：

分纱单元11、第一过渡辊12、第一叠加单元13均设置两个，工作时，四股大丝束碳纤维，其中两股为一组，分别经过一个分纱单元11，具体地，其中一股从上侧分纱杆111上方经过，另一股从下侧分纱杆111下方经过，两股大丝束碳纤维交叉经过第一过渡辊12，即位于下侧的大丝束碳纤维从第一过渡辊12上方经过，位于上侧的大丝束碳纤维从第一过渡辊12下方经过，形成交叉，使得分散更加均匀，经过同一第一过渡辊12的两股大丝束碳纤维于第一叠加单元13叠合成一组，此时，四股大丝束碳纤维叠加形成两股，两股碳纤维经两个展纤单元21分别展纤后经第二叠加单元31叠合成一股，再经叠加展纤单元32展纤。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (4)

1.一种大丝束碳纤维展纤装置，其特征在于，包括：错位集纱装置（1）、分层展纤装置（2）、叠加展纤装置（3）；

所述错位集纱装置（1）包括分纱单元（11），所述分纱单元（11）至少设置两个，且平行设置在同一竖直平面内，用以同时对多股大丝束碳纤维分纱；

所述分层展纤装置（2）包括若干展纤单元（21），每个所述展纤单元（21）与一所述分纱单元（11）对应，用以对相应的分纱单元（11）分纱后的碳纤维展纤；

所述叠加展纤装置（3）包括第二叠加单元（31）、叠加展纤单元（32），所述第二叠加单元（31）用以将若干所述展纤单元（21）展纤后的碳纤维叠加混合，所述叠加展纤单元（32）用以对叠加混合后的碳纤维展纤；

所述错位集纱装置（1）还包括第一过渡辊（12）、第一叠加单元（13）；

每个所述第一过渡辊（12）与每个所述分纱单元（11）相对应，用以对经过同一所述分纱单元（11）的两股大丝束碳纤维交叉过渡；

每个所述第一叠加单元（13）与每个所述第一过渡辊（12）相对应，用以对经过同一所述第一过渡辊（12）的两股大丝束碳纤维叠加聚合；

每个所述展纤单元（21）均包括第一定展纤辊（211）、第一滑动展纤辊（212）以及驱动所述第一滑动展纤辊（212）滑动的第一升降装置（213）；

所述第一定展纤辊（211）与所述第一滑动展纤辊（212）间隔分布；

所述第一升降装置（213）通过升降所述第一滑动展纤辊（212）调整碳纤维展纤时的包角和张力；

多股碳纤维进入所述叠加展纤装置（3）时，所述展纤单元（21）还包括张力检测单元（214），每个所述张力检测单元（214）与一所述展纤单元（21）相对应，用以检测每个所述展纤单元（21）展纤时的张力，通过PLC控制所述第一升降装置（213）控制展纤时的张力，使得进入所述叠加展纤装置（3）的多股碳纤维张力一致。

2.根据权利要求1所述的大丝束碳纤维展纤装置，其特征在于，每个所述分纱单元（11）均包括两平行设置的分纱杆（111），所述分纱杆（111）上等距设置有若干分纱槽（1111）。

3.根据权利要求2所述的大丝束碳纤维展纤装置，其特征在于，所述分纱单元（11）还包括固定架（112）、固定夹（113）；

所述固定架（112）相对的一侧分别设置有用以承载所述分纱杆（111）的凹槽（1121）；

所述固定夹（113）用以将两所述分纱杆（111）同时固定在所述固定架（112）上。

4.根据权利要求1所述的大丝束碳纤维展纤装置，其特征在于，所述叠加展纤单元（32）包括第二定展纤辊（321）、第二滑动展纤辊（322）以及驱动所述第二滑动展纤辊（322）滑动的第二升降装置（323），所述第二定展纤辊（321）和所述第二滑动展纤辊（322）间隔分布。

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