用于梳打材料纤维的系统和用于梳打碳纤维的系统的制作方法
【技术领域】
[0001]所公开的实用新型构思总体涉及用于梳打诸如碳纤维之类的材料纤维的系统和方法。
【背景技术】
[0002]由于汽油的价格不断攀升以及对减少二氧化碳的需要，汽车行业正在积极地研发新的技术以提高车辆的燃料经济性。在行业内的很多参与者的研发下的一种解决方案是使用轻质材料以减轻车重。
[0003]在轻质材料中，碳纤维是已知的具有良好的机械性能的低密度材料。碳纤维已经在航空、风能、运动物品和高端车辆中使用。在这些领域中，与汽车行业相比，碳纤维的使用通常具有相对较低的容量，但是具有较高的价格。因此，在汽车行业中将碳纤维应用于大量的非奢侈车辆中可能是理想的。
[0004]众多挑战中的一个在于研发用于碳纤维的大量生产的低成本处理技术。片状模塑料(SMC)工艺已经被成功地用来制造玻璃纤维加强部件，诸如行李箱盖、发动机罩和保险杠。然而，由于物理属性的差异，对碳纤维使用相同的方法是不易的。碳纤维的直径显著地小于玻璃纤维的直径。这使得碳纤维难以分离。此外，涂覆在碳纤维表面上的胶料使得碳纤维容易聚结。
[0005]碳纤维的集束(bundling)在SMC工艺中带来了问题，其中一个问题是树脂难以润湿，另一个问题是纤维在模制期间不能良好地流动。由于这些问题中的一个或多个，碳纤维加强的SMC部件没有满足所需的机械性能。需要研发一种经济有效的方法以改善碳纤维SMC工艺中的碳纤维分离，从而提高成品的性能。
[0006]因此，如果可以生产诸如碳纤维加强SMC之类的SMC而不存在这些指出的问题，特别是涉及碳纤维解束(de-bundling)和纤维丝分离的难度的问题，则将是有利的。
【实用新型内容】
[0007]针对现有技术中存在的问题，本实用新型的目的在于，提供一种用于梳打材料纤维的系统以改善碳纤维SMC工艺中的碳纤维分离问题。
[0008]根据本实用新型的一方面，提供了一种用于梳打材料纤维的系统，包括:第一板和第二板，第一板和第二板形成接收和排出材料纤维的第一腔，第一板包括延伸到第一腔中并且能够在第一方向上移动的第一数量的齿，第二板包括延伸到第一腔中并且能够在不同于第一方向的第二方向上移动的第二数量的齿。
[0009]根据本实用新型的一个实施例，第一板和第二板定位成使得材料纤维沿着重力方向在第一腔内移动。
[0010]根据本实用新型的一个实施例，第一板和第二板定位成使得第一数量的齿不接触第二数量的齿。
[0011]根据本实用新型的一个实施例，第一数量的齿和第二数量的齿中的至少一者彼此间隔开。
[0012]根据本实用新型的一个实施例，该系统还包括形成第二腔的第三板和第四板，第二腔具有第二纵向轴线，第二纵向轴线不同于由第一板和第二板形成的第一腔的第一纵向轴线。
[0013]根据本实用新型的一个实施例，第二腔沿着重力方向定位在第一腔的下游。
[0014]根据本实用新型的一个实施例，第一数量的齿和第二数量的齿分别与第一板和第二板材料相同且一体成型。
[0015]根据本实用新型的一个实施例，第一腔和第二腔具有不同的宽长比。
[0016]根据本实用新型的一个实施例，第三板包括延伸到第二腔中的第三数量的齿，第四板包括延伸到第二腔中的第四数量的齿，第三数量的齿和第四数量的齿分别与第三板和第四板材料相同且一体成型。
[0017]根据本实用新型的另一方面，提供了一种梳打材料纤维的方法，包括:
[0018]供给多个材料纤维丝束通过由第一板和第二板形成的第一腔以形成第一批次，第一板包括延伸到第一腔中并且在第一方向上移动的第一数量的齿，第二板包括延伸到第一腔中并且在不同于第一方向的第二方向上移动的第二数量的齿。
[0019]根据本实用新型的一个实施例，第一板和第二板定位成使得供给沿着重力方向进行。
[0020]根据本实用新型的一个实施例，第一数量的齿和第二数量的齿中的至少一者通过振动而移动。
[0021]根据本实用新型的一个实施例，该方法还包括供给第一批次的至少一部分至由第三板和第四板形成的第二腔，第二腔具有不同于第一腔的第一纵向轴线的第二纵向轴线。
[0022]根据本实用新型的一个实施例，多个材料纤维丝束在第一腔内保持第一驻留时间，使得与供给步骤之前的多个材料纤维丝束相比，第一批次具有减小的纤维丝束尺寸。
[0023]根据本实用新型的一个实施例，该方法还包括使第一批次与树脂接触以形成SMC。
[0024]根据本实用新型的一个实施例，该方法还包括在供给之前，切断多个材料纤维丝束以形成缩短的材料纤维丝束。
[0025]根据本实用新型的又一方面，提供了一种用于梳打碳纤维的系统，包括:第一板和第二板，第一板和第二板形成接收和排出碳纤维的第一腔，第一板能够在第一方向上移动并且包括延伸到第一腔中的第一数量的齿，第二板能够在不同于第一方向的第二方向上移动并且包括延伸到第一腔中的第二数量的齿。
[0026]根据本实用新型的一个实施例，第一数量的齿的第一平均长度与第二数量的齿的第二平均长度的总和大于第一腔的平均宽度。
[0027]根据本实用新型的一个实施例，该系统还包括形成第二腔的第三板和第四板，第二腔具有第二纵向轴线，第二纵向轴线不同于由第一板和第二板形成的第一腔的第一纵向轴线。
[0028]根据本实用新型的一个实施例，第一腔和第二腔具有不同的宽长比。
[0029]在至少一个或多个实施例中，一种用于梳打材料纤维的系统包括第一板和第二板，第一板和第二板形成接收和排出材料纤维的第一腔，第一板包括延伸到第一腔中并且能够在第一方向上移动的第一数量的齿，第二板包括延伸到第一腔中并且能够在不同于第一方向的第二方向上移动的第二数量的齿。存在于第一数量的齿和/或第二数量的齿中的齿可以彼此间隔开。材料纤维可以是碳纤维。
[0030]第一板和第二板可以定位成使得碳纤维沿着重力方向在第一腔内移动。第一方向和第二方向可以定位成使得第一数量的齿不接触第二数量的齿。
[0031]系统还可以包括形成第二腔的第三板和第四板，第二腔具有第二纵向轴线，该第二纵向轴线不同于由第一板和第二板形成的第一腔的第一纵向轴线。第二腔可以沿重力方向定位在第一腔的下游。第一纵向方向可以不同于第二纵向方向。第一腔和第二腔可以具有不同的宽长比。
[0032]本实用新型的有益效果在于，本实用新型的系统能够改善碳纤维片状模塑料工艺中的碳纤维分离问题。
[0033]上述优点和其他优点及特征将从当结合附图来理解时的下文对实施例的详细描述中显而易见。
【附图说明】
[0034]为了更全面地理解本实用新型的实施例，现在将对在附图中更详细地示出并且在下文中借助示例来描述的实施例进行参考，其中:
[0035]图1示意性地描绘了至少一个或多个实施例中的用于梳打材料纤维、诸如碳纤维的系统；
[0036]图2A示意性地描绘了图1中的系统的局部平面图；
[0037]图2B示意性地描绘了图1中的系统的局部侧视图；
[0038]图3示意性地描绘了至少另一个或多个实施例中的梳打材料纤维的方法；
[0039]图4A示出了根据示例的切断的碳纤维丝束的样本；
[0040]图4B示出了基于图1使用图3中的非限制性方法得到的图4A中的样本的梳打形态；以及
[0041]图4C示出了基于图1使用图3中的非限制性方法得到的图4B中的样本的另一种经梳打的形态。
【具体实施方式】
[0042]如在附图中标示的，相同的附图标记用来指代相同的部件。在下文的描述中，针对不同构造的实施例描述各种运行参数和部件。这些具体的参数和部件作为示例而非意在进行限制。
[0043]认为所公开的实用新型构思已经克服了与纤维加强片状模塑料(SMC)、诸如碳纤维加强SMC的已知生产相关联的一个或多个问题。如将在本文的其他部分更详细地描述的，本实用新型提供了用于梳打材料纤维、诸如碳纤维的系统和方法，使得产生的碳纤维在纤维丝之间被提供了更大的分离并因此在SMC工艺中具有更大的被树脂组分润湿的能力。在不希望受限于任何特定的理论的情况下，认为从下文详细论述的梳打工艺得到的最终产品更随机化，更松散且更加缠绕。由此，经梳打的材料纤维被提供了沿深度维度或所谓的“z”维度的更大的润湿能力。
[0044]在图1至图3中更详细地图示了这种方法和系统。为了说明的目的，关于碳纤维描述了该系统和方法。然而，该系统和方法可以用于分离或梳打任何其他合适的材料纤维，诸如，天然聚合纤维(如丝绸)和合成聚合纤维(如塑料)。
[0045]在至少一个或多个实施例中并且如图1所描绘的，总体上用100表示的用于梳打碳纤维的系统包括第一板102和第二板104，第一板102和第二板104形成接收和排出碳纤维108的第一腔106，第一板102包括延伸到第一腔106中的第一数量的齿110，第二板104包括延伸到第一腔106中的第二数量的齿112。
[0046]图2A示意性地描绘了第一数量的齿110和第二数量的齿112的平面图。第一数量的齿I1能够在第一方向上、诸如在Y方向上移动。第二数量的齿112能够在不同于第一方向的第二方向上、诸如在X方向上移动。
[0047]当能够在第一方向上移动时，第一数量的齿110可以在相对于第一板102被固定位置的同时进行弯曲和/或振动运动。类似地，当能够在第二方向上移动时，第二数量的齿112可以在相对于第二板104被固定位置的同时进行弯曲和/或振动运动。第一板102和第二板104能够沿着X平面在相反的方向上移动，或者沿着Y平面在相反的方向上移动。也可以的是，第一板102和第二板104能够分别沿着X平面在一个方向上以及沿着Y平面在另一个方向上移动。至少部分地由于如在这些特定的布置中所例示的那样第一方向不同于第二方向，第一数量的齿110和第二数量的齿112在能够移动的同时绕过彼此；因此，可以有效地减少或消除第一数量的齿110与第二数量的齿112之间的碰撞。
[0048]为了实现在第一方向或第二方向上的移动，也可以是第一板102和/或第二板104进行移动，而第一数量的齿110或第二数量的齿112不一定移动。
[0049]第一数量的齿110可以在材料上与第一板102制成为一体。类似地，第二数