CN206374065U - 碳纤维表面油剂更换设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型的碳纤维表面油剂更换设备，基本上设有一供料模组、一去浆模组、一电浆表面处理模组、一上浆模组以及一收料模组，可令供料模组释出的碳纤维纱线按照预先设定的速度依序完成包括去浆、电浆表面处理及上浆等加工流程，以相对更为积极、可靠的手段，将碳纤维纱线表面的油剂置换成预期的油剂；尤其，可使碳纤维纱线的表面粗糙化，同时增加碳纤维纱线表面的官能基，在碳纤维纱线后续的上浆过程中，有助于碳纤维纱线与基质树脂达成优质的介面接合，进而提升碳纤维复合材料的特性表现。

Description

碳纤维表面油剂更换设备

技术领域

本实用新型有关碳纤维的表面处理设备，旨在提供一种可以有效将碳纤维纱线表面的油剂进行更换的碳纤维表面油剂更换设备。

背景技术

碳纤维又称碳化纤维，其由于具有优异的力学特性及电气特性，可广泛应用于各种用途；目前坊间所见的碳纤维多将聚丙烯腈系纤维等碳纤维的前驱物纤维(precursorfiber)成束而成的碳纤维前驱物纤维束进行煅烧获得。

未经过处理的碳纤维对基质具有不足的黏附性，而且其具有不良的横向性质，如分离强度及切力强度，因此较少直接利用，通常依照用途成型为与基质树脂组合的碳纤维复合材料；另一方面，因为碳纤维及石墨纤维特别硬、脆、缺乏可黏合性、弯曲力、耐磨性，其在出厂前多会于表面涂布一层油剂(上浆剂)，以保护纤维不致摩擦断裂。

以往碳纤复合材料为完整利用碳纤维优异的机械特性，其基质树脂多采用热固型树脂材料，成为所谓热固型碳纤维复合材料，与热塑型碳纤维复合材料最大的差异性在于，传统热固型碳纤维复合材料的成型时间长，导致模具的使用率较低，产能亦相对较低。

然而，目前市售碳纤维原料表面的油剂仍大多数为依照热固型树脂的湿润性而设计的热固型树脂油剂，若要进一步将此类碳纤维原料制作成为热塑型碳纤维复合材料，其碳纤维原料与树脂之间则会因为介面不匹配而无法形成完整接合介面，成为其无法应用于以射出成型为主要加工手段的各种电气、电子零件、机械零件及汽车零件等产品的主要因素。

实用新型内容

本实用新型所解决的技术问题即在提供一种可以有效将碳纤维纱线表面的油剂进行更换的碳纤维表面油剂更换设备。

本实用新型所采用的技术手段如下所述。

提供一种碳纤维表面油剂更换设备，至少包含：一供料模组，能够提供一碳纤维纱线，该碳纤维纱线被覆盖有一第一种油剂；一收料模组，设于该供料模组的周边处并与该供料模组对应构成一碳纤维纱线拖曳行程，且该收料模组至少设有一卷纱组件，该卷纱组件能够承接由该供料模组释出的该碳纤维纱线并且能够对该碳纤维纱线产生拖曳作用；一去浆模组，设于该供料模组与该收料模组之间的该碳纤维纱线拖曳行程处，能够去除该第一种油剂；一电浆表面处理模组，设于该去浆模组与该收料模组之间的该碳纤维纱线拖曳行程处，能够提供一电浆气流作用于该碳纤维纱线；一上浆模组，设于该电浆表面处理模组与该收料模组之间的该碳纤维纱线拖曳行程处，能够将一第二种油剂覆盖该碳纤维纱线。

利用上述结构特征，本实用新型的碳纤维表面油剂更换设备，可在供料模组、去浆模组、电浆表面处理模组、上浆模组以及收料模组的整合运作下，令供料模组释出的碳纤维纱线按照预先设定的速度依序完成去浆、电浆表面处理及上浆等加工流程，以相对更为积极、可靠的手段，将碳纤维纱线表面的油剂置换成预期的油剂；尤其，可透过电浆表面处模组使碳纤维纱线的表面粗糙化，同时增加碳纤维纱线表面的官能基，在碳纤维纱线后续的上浆过程中，有助于碳纤维纱线与基质树脂达成优质的介面接合，进而提升碳纤维复合材料的特性表现。

依据上述技术特征，所述该电浆表面处理模组，至少设有一供产生电浆气流的电浆产生机组。

依据上述技术特征，该电浆表面处理模组，在相对于碳纤维纱线拖曳行程的上、下位置处，皆设有至少一电浆产生机组。

所述该电浆产生机组可供产生功率介于100~10000瓦(W)的电浆气流。

所述该电浆产生机组可供产生功率介于100~10000瓦(W)的大气电浆气流。

所述该电浆产生机组可供产生功率介于100~10000瓦(W)的低压电浆气流。

所述该电浆产生机组可供产生功率介于100~10000瓦(W)的微波电浆气流。

所述该电浆产生机组可供产生功率介于100~10000瓦(W)的辉光电浆气流。

所述该去浆模组，至少设有一可供产生摄氏250~650℃热源的去浆炉。

所述该上浆模组，至少设有一供盛装第二油剂的储液槽。

所述该碳纤维表面油剂更换设备，进一步包括一干燥模组，该干燥模组相对设于该上浆模组与该收料模组之间的碳纤维纱线拖曳行程处，用以令该第二种油剂固着在该碳纤维纱线表面。

本实用新型所产生的技术效果如下。

本实用新型所揭露的碳纤维表面油剂更换设备，尤适合将市售碳纤维纱线表面既有的热固型树脂油剂置换成热塑型树脂油剂，使可应用于以射出成型为主要加工手段的各种电气、电子零件、机械零件及汽车零件等产品；尤其，可使碳纤维的表面粗糙化，同时增加碳纤维表面的官能基，在碳纤维纱线后续的上浆过程中，有助于碳纤维纱线与基质树脂达成优质的介面接合，进而提升碳纤维复合材料的特性表现。

附图说明

图1为本实用新型第一实施例的碳纤维表面油剂更换设备基本组成架构示意图。

图2为本实用新型当中的供料模组所释出的碳纤维纱线断面结构示意图。

图3为经本实用新型当中的去浆模组完成去浆加工流程的碳纤维纱线断面结构示意图。

图4为经本实用新型当中的电浆表面处理模组完成电浆表面处理加工流程的碳纤维纱线断面结构示意图。

图5为经本实用新型当中的上浆模组完成上浆加工流程的碳纤维纱线断面结构示意图。

图6为本实用新型第二实施例的碳纤维表面油剂更换设备组成架构示意图。

图号说明：

10供料模组

20收料模组

21卷纱组件

30去浆模组

31去浆炉

40电浆表面处理模组

41电浆产生机组

50上浆模组

51储液槽

60干燥模组

61热风炉

70碳纤维纱线

71电浆改质构造

81第一种油剂

82第二种油剂。

具体实施方式

本实用新型主要提供一种可以有效将碳纤维纱线表面的油剂进行更换的碳纤维表面油剂更换设备，如图1所示，本实用新型的碳纤维表面油剂更换设备，基本上包括有：一供料模组10、一收料模组20、一去浆模组30、一电浆表面处理模组40，以及一上浆模组50，请同时配合参照图1至图5所示，其中：该供料模组10，用以提供表面包覆有一第一种油剂81的一碳纤维纱线70(如图2所示)；所述该碳纤维纱线70可以由嫘萦、聚乙烯醇、偏氯乙烯、聚丙烯腈(polyacrylonitrile,PAN)、沥青(pitch)等前驱物纤维成束而成的碳纤维前驱物纤维束进行煅烧获得；于实施时，所述该第一种油剂81，可以为热固型树脂油剂。

该收料模组20，呈与该供料模组10对应构成一碳纤维纱线拖曳行程的型态设于该供料模组10的周边处，其至少设有一供承接由该供料模组10释出的该碳纤维纱线70的一卷纱组件21，且由该卷纱组件21对其所承接的该碳纤维纱线70产生拖曳作用。

该去浆模组30，相对设于该供料模组10与该收料模组20之间的该碳纤维纱线拖曳行程处，供去除该碳纤维纱线70表面的该第一种油剂81；于实施时，所述该去浆模组30，至少设有一可供产生摄氏250~650℃热源的一去浆炉31，使得以在该去浆模组30的作用下去除该碳纤维纱线70表面的该第一种油剂(如图3所示)。

该电浆表面处理模组40，相对设于该去浆模组30与该收料模组20之间的该碳纤维纱线拖曳行程处，用以提供预先设定功率的电浆气流作用于该已去除该第一种油剂81的该碳纤维纱线70，使于该碳纤维纱线70表面形成相对粗糙化或具有官能基的一电浆改质构造71(如图4所示)。

该上浆模组50，相对设于该电浆表面处理模组40与该收料模组20之间的碳纤维纱线拖曳行程处，供将该表面形成有该电浆改质构造71的该碳纤维纱线70表面覆盖一第二种油剂82(如图5所示)；所述该上浆模组50，至少设有一供盛装第二油剂的储液槽51。

于实施时，所述该第二种油剂82，可以为热固型树脂油剂，或是热塑型树脂油剂；在所述该第二种油剂82为热塑型树脂油剂的实施形态下，所述该第二种油剂82可为PU(polyurethane，聚氨酯)、PE(polyethene，聚乙烯)、PP(polypropylene，聚丙烯)或acrylic***其中之一。

据以，本实用新型的碳纤维表面油剂更换设备，即可在供料模组10、去浆模组30、电浆表面处理模组40、上浆模组50以及收料模组20的整合运作下，令供料模组10释出的碳纤维纱线70按照预先设定的速度依序完成去浆、电浆表面处理及上浆等加工流程，以相对更为积极、可靠的手段，将碳纤维纱线表面的油剂置换成预期的油剂；尤适合将市售碳纤维原料表面既有的热固型树脂油剂置换成热塑型树脂油剂，使可应用于以射出成型为主要加工手段的各种电气、电子零件、机械零件及汽车零件等产品。

又，所述该电浆表面处理模组40，至少设有一供产生电浆气流的电浆产生机组41；在本实施例中，所述该电浆表面处理模组40，在相对于碳纤维纱线拖曳行程的上、下位置处，皆设有至少一电浆产生机组41。

主要透过电浆产生机组41所产生的电浆气流作用于碳纤维纱线表面，由于电浆气流当中包含了具能量的粒子，在电浆气流的物理反应(撞击)及化学反应作用下，将原本附着在碳纤维纱线表面的杂质分子化甚至吹拂，使碳纤维的表面粗糙化，同时增加碳纤维表面的官能基，在碳纤维后续的上浆过程中，有助于碳纤维与基质树脂达成优质的介面接合，进而提升碳纤维复合材料的特性表现。

于实施时，所述各该电浆产生机组41可供产生功率介于100~10000瓦(W)的电浆气流，或是可供产生功率介于100~10000瓦(W)的大气电浆气流，或是可供产生功率介于100~10000瓦(W)的低压电浆气流电浆产生机组，或是可供产生功率介于100~10000瓦(W)的微波电浆气流，或是可供产生功率介于100~10000瓦(W)的辉光电浆气流。

由于本实用新型当中的电浆表面处理模组，可对碳纤维纱线提供属于干式的表面处理，不但可以避免在碳纤维纱线产生额外的杂质或沉积物，相对的亦可降低碳纤维纱线在完成电浆表面处理之后的干燥工时、工序。

当然，本实用新型的碳纤维表面油剂更换设备，亦可如图6所示，进一步包括一干燥模组60，该干燥模组60相对设于该上浆模组50与该收料模组20之间的碳纤维纱线拖曳行程处，用以令该第二种油剂稳固附着在该碳纤维纱线表面；于实施时，所述该干燥模组60至少设有一供产生热风的热风炉61。

具体而言，本实用新型所揭露的碳纤维表面油剂更换设备，尤适合将市售碳纤维纱线表面既有的热固型树脂油剂置换成热塑型树脂油剂，使可应用于以射出成型为主要加工手段的各种电气、电子零件、机械零件及汽车零件等产品；尤其，可使碳纤维的表面粗糙化，同时增加碳纤维表面的官能基，在碳纤维纱线后续的上浆过程中，有助于碳纤维纱线与基质树脂达成优质的介面接合，进而提升碳纤维复合材料的特性表现。

Claims (11)

1.一种碳纤维表面油剂更换设备，其特征在于，至少包含：

一供料模组，能够提供一碳纤维纱线，该碳纤维纱线被覆盖有一第一种油剂；

一收料模组，设于该供料模组的周边处并与该供料模组对应构成一碳纤维纱线拖曳行程，且该收料模组至少设有一卷纱组件，该卷纱组件能够承接由该供料模组释出的该碳纤维纱线并且能够对该碳纤维纱线产生拖曳作用；

一去浆模组，设于该供料模组与该收料模组之间的该碳纤维纱线拖曳行程处，能够去除该第一种油剂；

一电浆表面处理模组，设于该去浆模组与该收料模组之间的该碳纤维纱线拖曳行程处，能够提供一电浆气流作用于该碳纤维纱线；

一上浆模组，设于该电浆表面处理模组与该收料模组之间的该碳纤维纱线拖曳行程处，能够将一第二种油剂覆盖该碳纤维纱线。

2.如权利要求1所述的碳纤维表面油剂更换设备，其特征在于，该电浆表面处理模组，至少设有一电浆产生机组。

3.如权利要求1所述的碳纤维表面油剂更换设备，其特征在于，该电浆表面处理模组，在相对于该碳纤维纱线拖曳行程的上、下位置处，皆设有至少一电浆产生机组。

4.如权利要求2所述的碳纤维表面油剂更换设备，其特征在于，该电浆产生机组供产生功率介于100~10000瓦的电浆气流。

5.如权利要求2所述的碳纤维表面油剂更换设备，其特征在于，该电浆产生机组供产生功率介于100~10000瓦的大气电浆气流。

6.如权利要求2所述的碳纤维表面油剂更换设备，其特征在于，该电浆产生机组供产生功率介于100~10000瓦的低压电浆气流。

7.如权利要求2所述的碳纤维表面油剂更换设备，其特征在于，该电浆产生机组供产生功率介于100~10000瓦的微波电浆气流。

8.如权利要求2所述的碳纤维表面油剂更换设备，其特征在于，该电浆产生机组供产生功率介于100~10000瓦的辉光电浆气流。

9.如权利要求1所述的碳纤维表面油剂更换设备，其特征在于，该去浆模组，至少设有一能够产生摄氏250~650℃热源的去浆炉。

10.如权利要求1所述的碳纤维表面油剂更换设备，其特征在于，该上浆模组，至少设有能够盛装该第二种油剂的一储液槽。

11.如权利要求1所述的碳纤维表面油剂更换设备，其特征在于，包括一干燥模组，该干燥模组相对设于该上浆模组与该收料模组之间的该碳纤维纱线拖曳行程处，该干燥模组能够令该第二种油剂固着在该碳纤维纱线表面。