RU2462542C2 - Method to straighten carbon yarn and plant for its realisation - Google Patents

Method to straighten carbon yarn and plant for its realisation Download PDF

Info

Publication number
RU2462542C2
RU2462542C2 RU2010152740/12A RU2010152740A RU2462542C2 RU 2462542 C2 RU2462542 C2 RU 2462542C2 RU 2010152740/12 A RU2010152740/12 A RU 2010152740/12A RU 2010152740 A RU2010152740 A RU 2010152740A RU 2462542 C2 RU2462542 C2 RU 2462542C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
carbon
carbon tow
tow
unit
rolls
Prior art date
Application number
RU2010152740/12A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2010152740A (en
Inventor
Алексей Валерьевич Кепман (RU)
Алексей Валерьевич Кепман
Артем Петрович Малахо (RU)
Артем Петрович Малахо
Юрий Алексеевич Занегин (RU)
Юрий Алексеевич Занегин
Джорди Галан Лонгуэрас (ES)
Джорди Галан Лонгуэрас
Альберт Галан Лонгуэрас (ES)
Альберт Галан Лонгуэрас
Сартори Марко (IT)
Сартори Марко
Александр Владимирович Лисицин (RU)
Александр Владимирович Лисицин
Вячеслав Борисович Белякин (RU)
Вячеслав Борисович Белякин
Александр Вячеславович Малюченков (RU)
Александр Вячеславович Малюченков
Виктор Васильевич Авдеев (RU)
Виктор Васильевич Авдеев
Анатолий Николаевич Селезнев (RU)
Анатолий Николаевич Селезнев
Original Assignee
Закрытое акционерное общество "Институт новых углеродных материалов и технологий" (ЗАО "ИНУМиТ")
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет" (ГОУ ВПО "ВГТУ")
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 Закрытое акционерное общество "Институт новых углеродных материалов и технологий" (ЗАО "ИНУМиТ"), Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет" (ГОУ ВПО "ВГТУ") filed Critical Закрытое акционерное общество "Институт новых углеродных материалов и технологий" (ЗАО "ИНУМиТ")
Priority to RU2010152740/12A priority Critical patent/RU2462542C2/en
Publication of RU2010152740A publication Critical patent/RU2010152740A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2462542C2 publication Critical patent/RU2462542C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: machine building.
SUBSTANCE: method to straighten a carbon yarn is realised in the following manner: a carbon yarn is impregnated with a finishing agent, straightened with an air flow, then the excessive finishing compound is squeezed out, and the straightened carbon yarn is dried. This method may be realised by a plant for straightening of a carbon yarn, which comprises the following serially arranged components: a winding unit, a pair of feed rollers, a unit of carbon yarn impregnation with a finishing agent, a unit to straighten a carbon yarn with an air flow, a pair of press rolls, a pair of receiving rolls, a drying unit, a device to wind a straightened yarn, and also a system to monitor and adjust tension of a treated yarn.
EFFECT: proposed method and plant to straighten a carbon yarn make it possible to evenly spread carbon yarn threads and form an even tape of required width of higher quality due to stability of its condition in a finished form.
7 cl, 1 ex, 5 dwg

Description

Изобретение относится к производству химических волокон, в частности, к получению расправленных углеродных жгутов, используемых для изготовления различных тканей и лент.The invention relates to the production of chemical fibers, in particular, to the production of straightened carbon tows used for the manufacture of various fabrics and ribbons.

В настоящее время исключительно большое влияние приобрели армирующие волокна третьего поколения. Традиционно использовавшиеся материалы (металлы, сплавы металлов) все шире заменяют новыми - композиционными материалами, изготовление которых без армирующих волокон невозможно. Наибольшее распространение, за счет своих уникальных удельных характеристик, в качестве армирующих материалов приобрели углеродные волокна и материалы на их основе.At present, the third generation of reinforcing fibers has become extremely influential. Traditionally used materials (metals, metal alloys) are increasingly being replaced by new ones — composite materials, the manufacture of which is impossible without reinforcing fibers. Due to their unique specific characteristics, carbon fibers and materials based on them have gained the greatest distribution.

Углеродные материалы могут выпускаться в виде нитей, жгутов и тканей. Относительно дешевыми являются углеродные волокна на базе ПАН прекурсора, с высокой линейной плотностью 800 текс и более.Carbon materials can be produced in the form of threads, tows and fabrics. Relatively cheap are carbon fibers based on a PAN precursor with a high linear density of 800 tex or more.

Широкое использование углеродного волокна привело к развитию технологий, позволяющих увеличить эксплуатационные характеристики углеродного волокна в изделиях и снизить их стоимость. Одной из таких технологий является получение расправленных (площеных) жгутов (англ. - spread tow), из которых выпускают различные ткани и ленты (препреги).The widespread use of carbon fiber has led to the development of technologies to increase the operational characteristics of carbon fiber in products and reduce their cost. One of such technologies is the production of straightened (flattened) tows (English - spread tow), from which various fabrics and ribbons (prepregs) are produced.

Основными преимуществами композиционных материалов на основе расправленных углеродных жгутов являются:The main advantages of composite materials based on expanded carbon tows are:

- более плотная упаковка лент и тканей на основе расправленных жгутов;- denser packaging of tapes and fabrics based on straightened harnesses;

- прочность на разрыв композиционных материалов из тканых материалов на основе расправленных жгутов выше;- tensile strength of composite materials from woven materials based on expanded strands is higher;

- в композиционных материалах на основе расправленных жгутов за счет меньшей толщины слоя снижается концентрация напряжений, вызванная использованием слоев с различной ориентацией, снижается концентрация напряжений, вызванная наличием отверстий, галтелей, полостей и т.д.;- in composite materials based on expanded strands, due to the smaller thickness of the layer, the stress concentration decreases due to the use of layers with different orientations, the stress concentration decreases due to the presence of holes, fillets, cavities, etc .;

- в композиционных материалах на основе расправленных жгутов прочность на сдвиг и вязкость разрушения выше, чем материалов, полученных из традиционных тканей и лент;- in composite materials based on expanded strands, shear strength and fracture toughness are higher than materials obtained from traditional fabrics and tapes;

- использование тканей и лент на основе расправленного углеродного жгута 12К вполне может заменить традиционные, существенно более дорогие материалы на основе углеродных волокон с низкой линейной плотностью 200-400 Текс (3К-6К).- the use of fabrics and tapes based on a straightened 12K carbon tow may well replace traditional, significantly more expensive materials based on carbon fibers with a low linear density of 200-400 Tex (3K-6K).

Таким образом, использование расправленных углеродных жгутов в составе тканей и лент при изготовлении углепластиков позволяет повысить технические характеристики получаемых материалов, снизить стоимость изделий за счет использования более «тяжелых» углеродных жгутов, получить изделия, которые невозможно изготовить из традиционных тканей и лент, например, тонкостенные, использовать новые возможности при изготовлении гибридных композиционных материалов.Thus, the use of expanded carbon bundles as part of fabrics and tapes in the manufacture of carbon fiber reinforced plastics allows us to increase the technical characteristics of the materials obtained, reduce the cost of products through the use of more “heavy” carbon bundles, and to obtain products that cannot be made from traditional fabrics and tapes, for example, thin-walled , use new opportunities in the manufacture of hybrid composite materials.

Основными способами получения расправленного углеродного жгута являются: расправление углеродного жгута в жидкой среде (например, WO 02/31242, D02J 1/18, 2002), посредством изогнутых направляющих (например, US 3874030, D01D 11/02, 1975), акустических вибраций (например, US 5042122, D01D 11/02, 1991), электростатических сил, чесанием (например, WO 99/55943, D02J 1/18, 1999), посредством валков со специальной насечкой (US 7305739, D01G 37/00, 2007), а также посредством раздува углеродного жгута (например, US 3798095, В32В 31/16, 1974; US 6836939, D01D 11/02, 2005).The main methods for producing a straightened carbon tow are: straightening a carbon tow in a liquid medium (e.g., WO 02/31242, D02J 1/18, 2002), using curved guides (e.g., US 3874030, D01D 11/02, 1975), acoustic vibrations ( for example, US 5042122, D01D 11/02, 1991), electrostatic forces, scratching (for example, WO 99/55943, D02J 1/18, 1999), by means of rollers with a special notch (US 7305739, D01G 37/00, 2007), and also by blowing a carbon tow (for example, US 3798095, B32B 31/16, 1974; US 6836939, D01D 11/02, 2005).

Наиболее близким к заявленному способу расправления углеродного жгута является способ, при котором осуществляют расправление углеродного жгута воздушным потоком. Данный способ может быть реализован на установке для расправления углеродного жгута, которая содержит последовательно расположенные узел смотки, пару подающих валков, узел расправления углеродного жгута воздушным потоком, пару принимающих валков, устройство намотки расправленного углеродного жгута, а также систему контроля и регулирования натяжения обрабатываемого углеродного жгута (например, заявка US 6032342, D01D 11/02, 2000).Closest to the claimed method of straightening a carbon tow is a method in which the straightening of a carbon tow is carried out by air flow. This method can be implemented on the installation for straightening the carbon bundle, which contains sequentially located winding unit, a pair of feed rolls, a straightening unit of the carbon bundle by the air flow, a pair of receiving rolls, a winding device for the expanded carbon bundle, and a control system for controlling the tension of the processed carbon bundle (for example, application US 6032342, D01D 11/02, 2000).

Недостатком указанных способа и установки является то, что расправленный воздушным потоком углеродный жгут при его перемещении к узлу намотки, при его намотке на бобину, а также при дальнейшей его переработке «стремится собраться» обратно в свое первоначальное положение, то есть расправленное состояние углеродного жгута не стабильно, что приводит к снижению качества получаемого материала.The disadvantage of the above method and installation is that the carbon bundle straightened by the air flow when it is moved to the winding unit, when it is wound on a bobbin, and also during its further processing, “tends to assemble” back to its original position, that is, the expanded state of the carbon bundle does not stably, which leads to a decrease in the quality of the resulting material.

Задачей изобретения является повышение качества материала, получаемого при расправке углеродного жгута за счет придания ему стабильности состояния в готовом виде.The objective of the invention is to improve the quality of the material obtained by straightening the carbon tow by giving it the stability of the state in the finished form.

Технический результат достигается посредством способа расправления углеродного жгута, который характеризуется тем, что осуществляют пропитку углеродного жгута аппретирующим составом, затем расправляют углеродный жгут воздушным потоком, отжимают излишне нанесенный аппретирующий состав, и расправленный углеродный жгут сушат.The technical result is achieved by a method of straightening a carbon tow, which is characterized in that the carbon tow is impregnated with a sizing composition, then the carbon tow is straightened with an air stream, the excessively applied sizing composition is pressed, and the expanded carbon tow is dried.

Данный способ может быть реализован посредством установки для расправления углеродного жгута, которая содержит последовательно расположенные узел смотки, пару подающих валков, узел пропитки углеродного жгута аппретирующим составом, узел расправления углеродного жгута воздушным потоком, пару обжимных валков, пару принимающих валков, узел сушки, устройство намотки расправленного углеродного жгута, а также систему контроля и регулирования натяжения обрабатываемого углеродного жгута.This method can be implemented through a unit for straightening a carbon tow, which contains sequentially located winding unit, a pair of feed rolls, a node for impregnating a carbon tow with a sizing composition, a straightening unit of a carbon tow with an air flow, a pair of crimping rolls, a pair of receiving rolls, a drying unit, a winding device expanded carbon tow, as well as a system for controlling and regulating the tension of the processed carbon tow.

При этом узел расправления углеродного жгута воздушным потоком может содержать устройство расправления углеродного жгута воздушным потоком, выполненное с воздушным трактом и вакуумным насосом, поддерживающие валки, расположенные перед устройством расправления и за ним.In this case, the expansion unit of the carbon tow by the air flow may include a device for expanding the carbon tow by the air flow, made with an air path and a vacuum pump, supporting rolls located in front of the expansion device and behind it.

Устройство расправления углеродного жгута воздушным потоком может быть снабжено средством для регулировки ширины расправленного углеродного жгута, смонтированным на устройстве расправления углеродного жгута над входным отверстием воздушного тракта.The device for expanding the carbon tow of the air stream may be provided with a means for adjusting the width of the expanded carbon tow mounted on the device for expanding the carbon tow over the inlet of the air path.

При этом средство для регулировки ширины расправленного углеродного жгута может быть выполнено в виде двух рамок с одинаковыми прямоугольными сквозными отверстиями, расположенных с возможностью перемещения одна относительно другой.In this case, the means for adjusting the width of the expanded carbon tow can be made in the form of two frames with the same rectangular through holes, arranged to move one relative to the other.

Также установка для расправления углеродного жгута может дополнительно содержать второе устройство расправления углеродного жгута воздушным потоком, смонтированное за первым устройством расправления углеродного жгута и у которого размер входного отверстия воздушного тракта равен размеру входного отверстия воздушного тракта первого устройства расправления углеродного жгута воздушным потоком.Also, the carbon tow straightening apparatus may further comprise a second carbon tow straightening device for the air flow mounted behind the first carbon tow straightening device and wherein the size of the air duct inlet is equal to the size of the air duct inlet of the first carbon harness straightening device.

Также установка для расправления углеродного жгута может дополнительно содержать переходную втулку под катушку с возможностью ее фиксированной установки на валу устройства намотки.Also, the installation for straightening the carbon tow may further comprise a transition sleeve for the coil with the possibility of its fixed installation on the shaft of the winding device.

Вышеизложенные особенности и преимущества предлагаемого изобретения будут понятны из последующего описания предпочтительного примера его осуществления со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых для представления одинаковых элементов используются одинаковые позиции:The above features and advantages of the present invention will be clear from the following description of a preferred example of its implementation with reference to the accompanying drawings, in which the same positions are used to represent the same elements:

на фиг.1 представлена схема установки для расправления углеродного жгута в соответствии с настоящим изобретением;figure 1 presents a diagram of a plant for straightening a carbon tow in accordance with the present invention;

на фиг.2 - схема установки для расправления углеродного жгута с двумя устройствами расправления углеродного жгута воздушным потоком;figure 2 - diagram of the installation for the expansion of the carbon tow with two devices for expanding the carbon tow of the air flow;

на фиг.3 - схема установки для расправления углеродного жгута с двумя устройствами расправления углеродного жгута воздушным потоком, вид сверху;figure 3 is a diagram of an installation for straightening a carbon tow with two devices for expanding a carbon tow with an air stream, top view;

на фиг.4 - схематическое изображение средства для регулировки ширины расправленного жгута;figure 4 is a schematic illustration of means for adjusting the width of the expanded harness;

на фиг.5 - вид А фиг.4.figure 5 is a view a of figure 4.

Способ расправления углеродного жгута в соответствии с изобретением заключается в следующем.A method for expanding a carbon tow in accordance with the invention is as follows.

Углеродный жгут с узла 1 смотки подают посредством подающих валков 2 к узлу 3 пропитки, где его пропитывают аппретирующим составом. Затем углеродный жгут перемещают к узлу 4 расправления воздушным потоком. Проходя над входным отверстием воздушного тракта устройства расправления, жгут, затягиваясь в указанное отверстие, образует петлю, и под воздействием потока воздуха нити жгута расправляются, распределяясь по ширине указанного отверстия. При этом аппретирующий состав, нанесенный на жгут, под действием всасываемого в воздушный тракт (посредством вакуумного насоса) воздуха равномерно распределяется по нитям жгута, а излишне нанесенный аппретирующий состав стекает с расправленных нитей жгута. Далее расправленный углеродный жгут пропускают через пару обжимных валков 5, посредством которых отжимают оставшийся излишне нанесенный аппретирующий состав, и дополнительно разравнивают расправленный жгут. Затем расправленный углеродный жгут с помощью принимающих валков 6 подают к узлу 7 сушки, при прохождении через который расправленный и пропитанный аппретирующим составом углеродный жгут просушивают, тем самым фиксируя положение расправленных нитей. Затем полученный расправленный жгут в виде ленты наматывают на бобину или катушку устройства 8 намотки.The carbon tow from the winding unit 1 is fed by means of feed rolls 2 to the impregnation unit 3, where it is impregnated with a sizing composition. Then, the carbon tow is moved to the expansion unit 4 by air flow. Passing over the inlet of the air path of the expansion device, the tourniquet, being pulled into the indicated opening, forms a loop, and under the influence of the air stream, the strands of the tourniquet are straightened, distributed over the width of the indicated opening. At the same time, the sizing composition deposited on the bundle, under the action of air sucked into the air path (by means of a vacuum pump), is evenly distributed along the strands of the bundle, and excessively applied sizing composition flows from the expanded strands of the bundle. Next, the expanded carbon bundle is passed through a pair of crimping rolls 5, by means of which the remaining excessively applied sizing composition is pressed, and the expanded bundle is further leveled. Then, the expanded carbon tow using the take-up rolls 6 is fed to the drying unit 7, when passing through which the expanded carbon tow and the impregnated with a sizing composition are dried, thereby fixing the position of the expanded threads. Then, the obtained expanded bundle in the form of a tape is wound on a bobbin or coil of the winding device 8.

Данный способ может быть осуществлен на установке для расправления углеродного жгута, которая содержит узел 1 смотки, за которым последовательно размещены пара подающих валков 2, узел 3 пропитки углеродного жгута аппретирующим составом, узел 4 расправления углеродного жгута воздушным потоком, пара обжимных валков 5, пара принимающих валков 6, узел 7 сушки, устройство 8 намотки. Также установка содержит систему контроля и регулирования натяжения обрабатываемого жгута.This method can be carried out on the installation for straightening the carbon bundle, which contains the winding unit 1, followed by a pair of feed rolls 2, the carbon bundle impregnation unit 3 with a sizing composition, the carbon bundle straightening unit 4 by the air flow, the pair of crimping rolls 5, the receiving pair rolls 6, drying unit 7, winding device 8. The installation also contains a system for monitoring and regulating the tension of the processed bundle.

Узел 1 смотки включает сматывающее устройство 9 и смонтированный за ним фотодатчик 10. Сматывающее устройство 9 выполнено в виде держателя бобины поперечной размотки, снабженного пружинным тормозом и установленного с возможностью осевого перемещения в зависимости от показаний фотодатчика 10, который предназначен для определения отклонения подаваемого через него жгута относительно оси 0-0 (оси перемещения жгута). За узлом 1 смотки установлены направляющие валки 11, предназначенные для удержания углеродного жгута от смещения относительно оси 0-0 при его перемещении к подающим валкам 2, при этом один из валков (11а) выполнен изогнутым, а два других (11б) - прямыми (фиг.3).The winding unit 1 includes a winding device 9 and a photosensor 10 mounted behind it. The winding device 9 is made in the form of a holder for a transverse unwind reel equipped with a spring brake and mounted with the possibility of axial movement depending on the readings of the photosensor 10, which is designed to determine the deviation of the bundle supplied through it relative to the axis 0-0 (axis of movement of the tow). Behind the winding assembly 1, guide rolls 11 are installed to hold the carbon tow from displacement relative to the 0-0 axis when moving it to the feed rolls 2, while one of the rolls (11a) is made curved and the other two (11b) are straight (Fig. .3).

Подающие валки 2 предназначены для подачи углеродного жгута к узлу 3 пропитки аппретирующим составом и узлу 4 расправления углеродного жгута воздушным потоком. Один из подающих валков 2 (предпочтительно, верхний) выполнен приводным с возможностью регулирования скорости вращения в зависимости от усилия натяжения жгута, проходящего через приводные валки 2. При этом усилие натяжения углеродного жгута контролируется посредством узла 12 контроля натяжения, размещенного за подающими валками 2 и выполненного в виде трех валков 13, связанных с тензометрическим датчиком 14.The feed rolls 2 are intended for supplying a carbon tow to the impregnation unit 3 with a sizing composition and an extension unit 4 for expanding the carbon tow with an air stream. One of the feed rolls 2 (preferably the upper one) is made driven with the possibility of controlling the rotation speed depending on the tension force of the bundle passing through the drive rolls 2. In this case, the tension of the carbon bundle is controlled by the tension control unit 12 located behind the feed rolls 2 and made in the form of three rolls 13 associated with a strain gauge 14.

Узел 3 пропитки углеродного жгута аппретирующим составом содержит пропиточную ванну 15, наполненную соответствующим аппретирующим составом, который подается из резервуара 16 до контролируемого уровня и смачивает размещенный в пропиточной ванне 15 валик 17. Аппретирующий состав может быть различным в зависимости от свойств подаваемого углеродного жгута или требуемых свойств получаемого расправленного жгута. Поджатие жгута к валику 17 обеспечивается посредством прижимного валика 18, расположенного за пропиточной ванной 15.The carbon tow impregnation unit 3 with a sizing composition comprises an impregnating bath 15 filled with an appropriate sizing composition, which is supplied from the reservoir 16 to a controlled level and wets the roller 17 placed in the impregnating bath 15. The sizing composition may be different depending on the properties of the supplied carbon tow or the required properties the resulting expanded harness. Preloading the tow to the roller 17 is provided by means of a pressure roller 18 located behind the impregnation bath 15.

Узел 4 расправления углеродного жгута воздушным потоком включает устройство 19 расправления углеродного жгута воздушным потоком и поддерживающие валки 20, расположенные перед устройством 19 расправления и за ним. При этом устройство 19 расправления углеродного жгута воздушным потоком выполнено с воздушным трактом 21 и вакуумным насосом 22, обеспечивающим всасывание воздуха через входное отверстие 23 воздушного тракта 21, расположенное в верхней его части.The air stream expansion unit 4 of the carbon tow includes an air flow expansion unit 19 of the carbon tow and support rolls 20 located in front of and behind the expansion device 19. In this case, the device 19 for straightening the carbon tow with the air flow is made with the air path 21 and the vacuum pump 22, which provides air intake through the inlet 23 of the air path 21 located in its upper part.

За устройством 19 расправления углеродного жгута может быть дополнительно смонтировано второе устройство (24) расправления углеродного жгута воздушным потоком, аналогичное первому устройству (19) расправления и у которого размер входного отверстия воздушного тракта равен размеру входного отверстия воздушного тракта 21 первого устройства (19) расправления углеродного жгута воздушным потоком.Behind the carbon tow expansion device 19, a second carbon harness expansion device (24) can be further mounted, similar to the first expansion device (19), and in which the size of the air inlet is equal to the size of the air inlet 21 of the first carbon straightening device (19) harness air flow.

Для регулирования ширины получаемого расправленного углеродного жгута устройство 19 (24) расправления углеродного жгута воздушным потоком может быть оснащено средством 25 регулировки ширины расправленного углеродного жгута (фиг.4 и фиг.5). Указанное средство 25 может быть выполнено в виде двух рамок - опорной 26 и подвижной 27, которые имеют одинаковые прямоугольные сквозные отверстия. Подвижная рамка 27 расположена с возможностью перемещения относительно опорной рамки 26, которая в свою очередь жестко монтируется над входным отверстием воздушного тракта 21. При уменьшении длины L входного отверстия 23 воздушного тракта 21 уменьшается ширина расправленного углеродного жгута.To control the width of the obtained expanded carbon tow, the device 19 (24) for expanding the carbon tow with an air stream can be equipped with means 25 for adjusting the width of the expanded carbon tow (Fig. 4 and Fig. 5). The specified tool 25 can be made in the form of two frames - support 26 and movable 27, which have the same rectangular through holes. The movable frame 27 is arranged to move relative to the support frame 26, which, in turn, is rigidly mounted above the inlet of the air path 21. By decreasing the length L of the inlet 23 of the air path 21, the width of the expanded carbon tow is reduced.

Обжимные валки 5, один из которых выполнен приводным, расположены за устройством 19 (24) расправления углеродного жгута воздушным потоком и предназначены для окончательного отжима излишне нанесенного аппретирующего состава и дополнительного разравнивания расправленного углеродного жгута.Crimp rolls 5, one of which is driven, are located behind the device 19 (24) for straightening the carbon tow with an air stream and are intended for the final extraction of excessively applied sizing composition and additional leveling of the straightened carbon tow.

За обжимными валками 5 расположены принимающие валки 6, посредством которых осуществляется перемещение с регулируемым натяжением обрабатываемого углеродного жгута. По конструктивному исполнению принимающие валки 6 аналогичны подающим валкам 2, при этом приводы подающих валков 2, обжимных валков 5 и принимающих валков 6 синхронизированы.Behind the crimping rollers 5, receiving rollers 6 are located, by means of which the tensioned carbon wire is moved with adjustable tension. By design, the take-up rolls 6 are similar to the feed rolls 2, while the drives of the feed rolls 2, crimp rolls 5 and the take-up rolls 6 are synchronized.

Узел 7 сушки содержит сушильную камеру 28, с двух сторон которой (на входе и выходе) расположены поддерживающие валки 29. При этом сушильная камера 28 может быть выполнена, например, в виде инфракрасной печи или электронагревателя с вентилятором.The drying unit 7 contains a drying chamber 28, on two sides of which (at the inlet and outlet) support rollers 29 are located. In this case, the drying chamber 28 can be made, for example, in the form of an infrared oven or an electric heater with a fan.

Устройство 8 намотки расправленного углеродного жгута содержит вал 30, установленный с возможностью перемещения вдоль его оси (0'-0') с регулируемой скоростью, на который может быть установлена приемная бобина для осуществления крестовой намотки с регулируемым углом раскладки. Возможна установка нулевой скорости перемещения вала вдоль его оси (т.е. вал может быть неподвижен в осевом направлении), что позволит осуществлять намотку расправленного жгута на катушку, при этом на вал 30 устанавливают переходную втулку под катушку с возможностью ее фиксации на указанном валу 30.The straightened carbon tow winding device 8 comprises a shaft 30 that is mounted to move along its axis (0'-0 ') with an adjustable speed, on which a take-up reel can be mounted for cross winding with an adjustable layout angle. It is possible to set the shaft to zero speed along its axis (i.e., the shaft can be stationary in the axial direction), which will allow the straightened bundle to be wound onto a coil, while the adapter sleeve under the coil is mounted on the shaft 30 and can be fixed on the specified shaft 30 .

Система контроля и регулирования натяжения обрабатываемого углеродного жгута содержит датчики натяжения и обеспечивает автоматическое регулирование натяжения жгута за счет регулирования скоростей вращения приводных валков.The system for controlling and regulating the tension of the processed carbon tow contains tension sensors and provides automatic control of the tension of the tow by adjusting the rotation speeds of the drive rolls.

Установка для расправления углеродного жгута имеет программируемый блок управления, посредством которого задаются основные параметры узлов, осуществляется контроль и синхронизация скоростей вращения приводных узлов и который обеспечивает автоматическую остановку установки при окончании жгута в любой из секций, при окончании жгута и при намотке полного вала, а также параметры сушки.The installation for straightening the carbon bundle has a programmable control unit, by means of which the basic parameters of the nodes are set, the rotation speed of the drive units is monitored and synchronized, and the unit automatically stops when the bundle ends in any section, when the bundle ends and when the full shaft is wound, as well drying parameters.

Установка для расправления углеродного жгута работает следующим образом.Installation for straightening the carbon tow is as follows.

Бобину с углеродным жгутом устанавливают на сматывающее устройство 9 узла 1 смотки. На этом же этапе, пропустив конец жгута через фотодатчик 10, направляющие валки 11 и остальные узлы установки (через подающие валки 2, узел 3 пропитки, узел 4 расправления углеродного жгута воздушным потоком, обжимные валки 5, принимающие валки 6 и узел 7 сушки), приемную бобину (или катушку на переходной втулке) закрепляют на валу 30 устройства 8 намотки.A bobbin with a carbon tow is mounted on the rewinder 9 of the winding unit 1. At the same stage, passing the end of the bundle through the photosensor 10, the guide rolls 11 and the rest of the installation nodes (through the feed rolls 2, the impregnation unit 3, the carbon fiber expansion unit 4 by the air flow, the crimping rollers 5, the receiving rollers 6 and the drying unit 7), the take-up reel (or coil on the adapter sleeve) is fixed on the shaft 30 of the winding device 8.

Посредством блока управления задают основные параметры указанных узлов и включают установку.Using the control unit set the basic parameters of these nodes and include the installation.

Углеродный жгут, захваченный подающими валками 2, со сматывающего устройства 9 перемещается через фотодатчик 10, контролирующий положение жгута относительно оси 0-0 (которое должно быть неизменным), и направляющие валки 11, которые поддерживают это положение жгута. За подающими валками 2 углеродный жгут, обогнув валки 13 узла 12 контроля натяжения, прижимным валиком 18 поджимается к валику 17, расположенному в пропиточной ванне 15 узла 3 пропитки, и пропитывается аппретирующим составом.The carbon tow captured by the feed rolls 2, from the rewinder 9 is moved through the photosensor 10, which controls the position of the tow relative to the axis 0-0 (which should be unchanged), and the guide rolls 11, which support this position of the tow. Behind the feed rolls 2, the carbon bundle, having rounded the rolls 13 of the tension control unit 12, is pressed by the pressure roller 18 to the roller 17 located in the impregnation bath 15 of the impregnation unit 3, and is impregnated with a sizing composition.

Затем углеродный жгут перемещается к узлу 4 расправления воздушным потоком, где, проходя над входным отверстием 23 воздушного тракта 21 устройства 19 расправления углеродного жгута, под воздействием всасываемого воздуха жгут, затягиваясь в указанное отверстие, образует петлю и разделяется на отдельные нити, которые рассредоточиваются в указанном отверстии. При этом посредством потока всасываемого воздуха аппретирующий состав равномерно распределяется по нитям расправляемого углеродного жгута, а излишне нанесенный аппретирующий состав удаляется.Then, the carbon tow is moved to the expansion unit 4 by the air flow, where, passing over the inlet 23 of the air path 21 of the carbon tow expansion device 19, under the influence of intake air, the tow, being drawn into the said hole, forms a loop and is divided into separate threads, which are dispersed in the specified holes. At the same time, through the flow of intake air, the sizing composition is evenly distributed over the threads of the expandable carbon tow, and excessively applied sizing composition is removed.

Ширина получаемого расправленного углеродного жгута может регулироваться с помощью средства 25 регулировки ширины расправленного углеродного жгута, которое монтируется на устройство 19 расправления углеродного жгута воздушным потоком над входным отверстием 23 воздушного тракта 21.The width of the obtained expanded carbon tow can be adjusted using the means 25 for adjusting the width of the expanded carbon tow, which is mounted on the device 19 for expanding the carbon tow with an air flow above the inlet 23 of the air path 21.

Далее расправленный углеродный жгут может быть пропущен через второе устройство 24 расправления углеродного жгута воздушным потоком, у которого размер входного отверстия воздушного тракта равен размеру входного отверстия воздушного тракта 21 первого устройства 19 расправления углеродного жгута воздушным потоком. При этом рабочие параметры указанного устройства 24 подобраны так, что при прохождении углеродного жгута над входным отверстием воздушного тракта устройства 24 происходит стабилизация положения нитей без изменения ширины расправленного углеродного жгута.Further, the expanded carbon tow may be passed through the second carbon tow expansion device 24 by the air flow, in which the size of the air duct inlet is equal to the size of the air passage inlet 21 of the first carbon tow expansion device 19. In this case, the operating parameters of the specified device 24 are selected so that when the carbon tow passes over the inlet of the air path of the device 24, the position of the threads is stabilized without changing the width of the expanded carbon bundle.

Далее расправленный углеродный жгут пропускают через пару обжимных валков 5, посредством которых окончательно отжимают излишне нанесенный аппретирующий состав и дополнительно разравнивают расправленный углеродный жгут.Next, the expanded carbon bundle is passed through a pair of crimping rolls 5, by means of which the excessively applied sizing composition is finally pressed out and the expanded carbon bundle is further leveled.

Затем расправленный углеродный жгут с помощью принимающих валков 6 подают к узлу 7 сушки, при прохождении через сушильную камеру 29 которого расправленный и пропитанный аппретирующим составом углеродный жгут просушивается, и положение расправленных нитей фиксируется. Затем полученный расправленный углеродный жгут в виде ленты наматывают с натяжением на бобину или катушку устройства 8 намотки. Намотка ленты на бобину осуществляется посредством движения бобины вправо и влево, а позиция нитенаправителя не меняется, т.е. зафиксирована, при этом раскладка ленты на бобину осуществляется без изгибов и сложений. Натяжение намотки настраивается автоматически. На панели системы контроля и регулирования натяжения обрабатываемого жгута отображается текущее количество намотки в метрах и оставшееся до заполнения бобины количество. После полной намотки бобины (после достижения заданного диаметра бобины) установка автоматически останавливается.Then, the expanded carbon tow with the help of receiving rolls 6 is fed to the drying unit 7, when passing through the drying chamber 29, the straightened and impregnated with a sizing composition carbon fiber is dried, and the position of the expanded threads is fixed. Then the obtained expanded carbon bundle in the form of a tape is wound with tension on a bobbin or coil of the winding device 8. Winding the tape onto the bobbin is carried out by moving the bobbin to the right and left, and the position of the thread guide does not change, i.e. fixed, while the layout of the tape on the reel is carried out without bends and additions. The winding tension is automatically adjusted. On the panel of the system for controlling and regulating the tension of the processed bundle, the current number of windings in meters and the amount remaining to fill the bobbin are displayed. After the bobbin is fully wound (after reaching the specified bobbin diameter), the installation automatically stops.

Предлагаемые способ и установка расправления углеродного жгута позволяют равномерно распределять нити углеродного жгута и формировать равномерную ленту нужной ширины повышенного качества за счет стабильности его состояния в готовом виде.The proposed method and the installation of the expansion of the carbon tow allow you to evenly distribute the threads of the carbon tow and form a uniform tape of the desired width of high quality due to the stability of its condition in the finished form.

Claims (7)

1. Способ расправления углеродного жгута, характеризующийся тем, что осуществляют пропитку углеродного жгута аппретирующим составом, затем расправляют углеродный жгут воздушным потоком, отжимают излишне нанесенный аппретирующий состав и расправленный углеродный жгут сушат.1. A method for straightening a carbon tow, characterized in that the carbon tow is impregnated with a sizing composition, then the carbon tow is straightened with an air stream, the excessively applied sizing composition is squeezed out and the expanded carbon tow is dried. 2. Установка для расправления углеродного жгута, содержащая последовательно расположенные узел смотки, пару подающих валков, узел пропитки углеродного жгута аппретирующим составом, узел расправления углеродного жгута воздушным потоком, пару обжимных валков, пару принимающих валков, узел сушки, устройство намотки расправленного жгута, а также систему контроля и регулирования натяжения обрабатываемого жгута.2. Installation for straightening a carbon tow, comprising sequentially located winding unit, a pair of feed rolls, a site for impregnating a carbon tow with a sizing composition, a straightening unit for a carbon tow with an air stream, a pair of crimping rolls, a pair of take-up rolls, a drying unit, a winding device for a straightened tow, and a system for controlling and regulating the tension of the processed harness. 3. Установка по п.2, в которой узел расправления углеродного жгута воздушным потоком содержит устройство расправления углеродного жгута воздушным потоком, выполненное с воздушным трактом и вакуумным насосом, поддерживающие валки, расположенные перед устройством расправления и за ним.3. The installation according to claim 2, in which the expansion unit of the carbon tow of the air stream contains a device for expanding the carbon tow of the air flow, made with the air path and the vacuum pump, supporting rolls located in front of the expansion device and behind it. 4. Установка по п.3, в которой устройство расправления углеродного жгута воздушным потоком снабжено средством регулировки ширины расправленного жгута, смонтированным на устройстве расправления углеродного жгута над входным отверстием воздушного тракта.4. The installation according to claim 3, in which the device for expanding the carbon tow with an air flow is equipped with a means for adjusting the width of the expanded tow, mounted on the device for expanding the carbon tow over the inlet of the air path. 5. Установка по п.4, в которой средство регулировки ширины расправленного жгута выполнено в виде двух рамок с одинаковыми прямоугольными сквозными отверстиями, расположенных с возможностью перемещения одна относительно другой.5. The installation according to claim 4, in which the means for adjusting the width of the expanded harness is made in the form of two frames with the same rectangular through holes, arranged to move one relative to the other. 6. Установка по п.2, которая дополнительно содержит второе устройство расправления углеродного жгута воздушным потоком, смонтированное за первым устройством расправления углеродного жгута и у которого размер входного отверстия воздушного тракта равен размеру входного отверстия воздушного тракта первого устройства расправления углеродного жгута воздушным потоком.6. The installation according to claim 2, which further comprises a second carbon tow expansion device for air flow mounted behind the first carbon tow expansion device and wherein the size of the air duct inlet is equal to the size of the air duct inlet of the first carbon tow expansion device. 7. Установка по п.6, которая дополнительно содержит переходную втулку под катушку с возможностью ее фиксированной установки на валу устройства намотки. 7. The installation according to claim 6, which further comprises a transition sleeve under the coil with the possibility of its fixed installation on the shaft of the winding device.
RU2010152740/12A 2010-12-23 2010-12-23 Method to straighten carbon yarn and plant for its realisation RU2462542C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010152740/12A RU2462542C2 (en) 2010-12-23 2010-12-23 Method to straighten carbon yarn and plant for its realisation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010152740/12A RU2462542C2 (en) 2010-12-23 2010-12-23 Method to straighten carbon yarn and plant for its realisation

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2010152740A RU2010152740A (en) 2012-06-27
RU2462542C2 true RU2462542C2 (en) 2012-09-27

Family

ID=46681637

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010152740/12A RU2462542C2 (en) 2010-12-23 2010-12-23 Method to straighten carbon yarn and plant for its realisation

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2462542C2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU185176U1 (en) * 2018-06-29 2018-11-23 Общество с ограниченной ответственностью "Инновационные технологии и материалы" (ООО "ИТЕКМА") DEVICE FOR DRYING IMPAIRED WITH APPARATUS COMPOSITION OF AN EXTENDED REINFORCED HARNESS
RU2685341C1 (en) * 2018-07-02 2019-04-17 Акционерное общество "Холдинговая компания "Композит" (АО "ХК "Композит") Flatten bundling method, unidirectional web production method and unidirectional web production plant

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1174504A1 (en) * 1984-04-03 1985-08-23 Ивановский научно-исследовательский экспериментально-конструкторский машиностроительный институт Arrangement for spreading and wringing circular-knitted fabric
SU1724759A1 (en) * 1990-07-27 1992-04-07 Ивановский научно-исследовательский экспериментально-конструкторский машиностроительный институт Device for treatment of knitted fabric
US6032342A (en) * 1996-05-01 2000-03-07 Fukui Prefecture Multi-filament split-yarn sheet and method and device for the manufacture thereof
RU2295447C2 (en) * 2001-03-26 2007-03-20 Клаус Курт КЁЛЬЦЕР Reinforcing material with the filaments of the enlarged volume

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1174504A1 (en) * 1984-04-03 1985-08-23 Ивановский научно-исследовательский экспериментально-конструкторский машиностроительный институт Arrangement for spreading and wringing circular-knitted fabric
SU1724759A1 (en) * 1990-07-27 1992-04-07 Ивановский научно-исследовательский экспериментально-конструкторский машиностроительный институт Device for treatment of knitted fabric
US6032342A (en) * 1996-05-01 2000-03-07 Fukui Prefecture Multi-filament split-yarn sheet and method and device for the manufacture thereof
RU2295447C2 (en) * 2001-03-26 2007-03-20 Клаус Курт КЁЛЬЦЕР Reinforcing material with the filaments of the enlarged volume

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU185176U1 (en) * 2018-06-29 2018-11-23 Общество с ограниченной ответственностью "Инновационные технологии и материалы" (ООО "ИТЕКМА") DEVICE FOR DRYING IMPAIRED WITH APPARATUS COMPOSITION OF AN EXTENDED REINFORCED HARNESS
RU2685341C1 (en) * 2018-07-02 2019-04-17 Акционерное общество "Холдинговая компания "Композит" (АО "ХК "Композит") Flatten bundling method, unidirectional web production method and unidirectional web production plant

Also Published As

Publication number Publication date
RU2010152740A (en) 2012-06-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2569469B1 (en) Apparatus and methods for spreading fiber bundles for the continuous production of prepreg
JP4956667B2 (en) Filament combination method and filament mixture produced thereby
JP4813581B2 (en) Fiber bundle opening method and apparatus used for the method
US5503928A (en) Fibre reinforced composites
CN1107869C (en) Method of producing and/or processing as well as winding an endless material of thermoplastic plastic with output of a quality signal as well as a takeup machine
TW201318951A (en) Thread displacement device
TWI427201B (en) Process and device for manufacturing a composite strand
JP5599286B2 (en) False twisting machine
EP2138615A1 (en) Method for producing a multi-axial fibre clutch, unidirectional fibre layers and method for its production, multi-axial fibre clutch and composite part with a matrix
US7942979B2 (en) Process and apparatus for cleaning wires or the outer surface of a tube
EP2112258A2 (en) Device and method for winding a roving onto a bobbin
JPWO2017221688A1 (en) Manufacturing method of split fiber bundle, split fiber bundle, fiber reinforced resin molding material using split fiber bundle, and manufacturing method thereof
CN106769545A (en) The deployable system safety testing device of carbon fibre tow and measuring method
JP7001996B2 (en) Partial fiber bundle and its manufacturing method, fiber reinforced resin molding material using partial fiber bundle and its manufacturing method
JP2011111329A (en) Device and method for manufacturing ud layer
US20150183013A1 (en) Wire drawing machine and wire drawing method
CN101886306B (en) Warping machine blowing device
RU2462542C2 (en) Method to straighten carbon yarn and plant for its realisation
JP7001998B2 (en) Manufacturing method of partial fiber bundle, fiber reinforced resin molding material using partial fiber bundle, and manufacturing method thereof
CN105297197A (en) Spinning machine and spinning method
CN110268112A (en) Extend the method for the tow of the preferred chemistry of non-woven textile filament or inorganic filament
RU103534U1 (en) INSTALLATION FOR CARBON BARBAR
JP2010106427A (en) Device and method for treatment of warp thread sheet
RU2435877C1 (en) Carbon bundle spreading apparatus
US10982357B2 (en) Non-stop tying-in process