碳纤维丝束展纱性测试装置及测试方法与流程

本发明涉及一种碳纤维丝束展纱性测试装置及测试方法。

背景技术：

碳纤维是一种含碳量超过90％的高性能纤维，具有高强高模、耐高温、耐腐蚀、耐疲劳、导电导热、热膨胀系数低等一系列优异性能，是优良的先进复合材料增强体，广泛应用于航空航天、武器装备、工业、体育等领域。碳纤维单向预浸料是制备碳纤维增强复合材料重要的中间产品。在制备碳纤维单向预浸料工艺过程中，碳纤维丝束的展纱性能是一个重要指标，是生产符合预浸料面密度、克重、外观无缝隙等性能指标要求的关键。因此，碳纤维丝束展纱性性能指标对于其生产和使用都具有重要意义。目前，对于碳纤维丝束展纱性测试，国内尚无专用的定量测试装置，通常是在预浸料生产过程中进行定性检测，但意义不大，不能从根本上解决碳纤维丝束展纱性对预浸料质量品质的影响。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种碳纤维丝束展纱性测试装置及测试方法，能够提高碳纤维的使用加工性能，解决现有技术中存在的不能从根本上解决碳纤维丝束展纱性对预浸料质量品质的影响的问题。

本发明的技术解决方案是：

一种碳纤维丝束展纱性测试装置，包括支架、碳纤维供丝器、导辊组、纤维束牵引器和用于调节纤维束牵引器的牵引速度的转速控制器，碳纤维供丝器、导辊组、纤维束牵引器和转速控制器分别依次设于支架上，碳纤维供丝器设有碳纤维纱筒，纤维束牵引器设有收丝筒，导辊组包括上导辊组和下导辊组，上导辊组包括一个以上的上导辊，下导辊组包括一个以上的下导辊，上导辊均设于下导辊的上方，上导辊、下导辊由碳纤维供丝器向纤维束牵引器依次交替设置。

进一步地，支架的两侧设有用于调节上导辊或下导辊高度的调节孔。

进一步地，上导辊采用304L不锈钢、316不锈钢、316L不锈钢中的一种制成的上导辊，下导辊采用304L不锈钢、316不锈钢、316L不锈钢中的一种制成的下导辊。

一种使用上述的碳纤维丝束展纱性测试装置测试碳纤维丝束展纱性的方法， 测试步骤如下：

步骤1、安装碳纤维丝束：将缠有碳纤维丝束的纱筒安装在碳纤维供丝器上，牵引碳纤维丝束穿过导辊并固定在纤维束牵引器的收丝筒上；

步骤2、安碳纤维丝束展纱性测试：调节转速控制器使纤维束以2m/min～10m/min的速率运行，待与纤维束牵引器最近的导辊上纤维束的幅宽不变时，停止纤维束运行，测量该导辊上纤维束的展幅，同时测量纤维束通过的第一个导辊上的幅宽，分别记为碳纤维丝束在通过某个数量导辊、运行速度下的碳纤维丝束展纱后幅宽L₁和展纱前幅宽l₁；

步骤3、安重复步骤2进行不少于5次试验，得到n个碳纤维丝束展纱前、后的幅宽l_n和L_n，n为不小于5的自然数，分别取L₁～L_n的平均值l₁～l_n的平均值记为碳纤维丝束在通过某个数量导辊、运行速度下的展纱后幅宽和展纱前幅宽；通过下面公式计算得到碳纤维丝束的展纱率：

本发明的有益效果是：该种碳纤维丝束展纱性测试装置及测试方法，能够快速准确并定量检测碳纤维丝束的展纱性能，获得碳纤维丝束展纱前后的幅宽及展纱率，提高了碳纤维制件的品质。

附图说明

图1是本发明实施例的结构示意图；

其中：1-碳纤维供丝器，2-碳纤维丝束，3、5、7、9-上导辊，4、6、8-下导辊，10、11、12-调节孔，13-纤维束牵引器，14-转速控制器。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的优选实施例。

一种碳纤维丝束展纱性测试装置，如图1，该测试装置包括支架、安装在支架上的导辊组、安装在支架上的碳纤维供丝器1、安装在支架上的纤维束牵引器13和转速控制器14。碳纤维纱筒固定在碳纤维供丝器1上，碳纤维丝束2穿过支架上的导辊组后缠绕在纤维束牵引器13的收丝筒上，纤维束牵引器13上的驱动电机通过导线与转速控制器14连接，由转速控制器14控制纤维束牵引器13的牵引速度。

导辊组包括上导辊组和下导辊组，上导辊组包括一个以上的上导辊3、5、7、 9，下导辊组包括一个以上的下导辊4、6、8，上导辊3、5、7、9均设于下导辊4、6、8的上方，上导辊3、5、7、9、下导辊4、6、8由碳纤维供丝器向纤维束牵引器依次交替设置。

导辊组中上导辊3、5、7、9、下导辊4、6、8的材质为304L不锈钢、316不锈钢、316L不锈钢中的一种，优选方案为316L不锈钢。上导辊3、5、7、9、下导辊4、6、8的直径为10mm～60mm，优选方案为20mm。导辊组中导辊数量为3～9个，优选方案为7个。导辊组中有部分导辊能够沿着支架上的调节孔10、11、12上下垂直调整高度。其余导辊均为静态辊。

使用如上所述的碳纤维丝束展纱性测试装置测试碳纤维丝束展纱性的方法，其特征在于，测试步骤如下：

步骤1、安装碳纤维丝束：将缠有碳纤维丝束2的纱筒安装在碳纤维供丝器1上，牵引碳纤维丝束2穿过支架上的导辊组的导辊并固定在纤维束牵引器13的收丝筒上；

步骤2、碳纤维丝束展纱性测试：调节转速控制器14使纤维束2以2m/min～10m/min的速度运行，待与纤维束牵引器13最近的导辊上纤维束2的幅宽不变时，停止纤维束2运行，测量该导辊上纤维束2的幅宽，同时测量纤维束2在通过的第一个导辊上的幅宽，分别记为碳纤维丝束2在通过某个数量导辊、运行速度下的展纱后幅宽L₁和展纱前幅宽l₁；

步骤3、重复步骤2进行不少于5次试验，得到n个碳纤维丝束2展纱前、后的幅宽l_n和L_n，n为不小于5的自然数，分别取L₁～L_n的平均值l₁～l_n的平均值记为碳纤维丝束2在通过某个数量导辊、运行速度下的展纱后幅宽和展纱前幅宽。通过下面公式计算得到碳纤维丝束2的展纱率：

该种碳纤维丝束展纱性测试装置及测试方法，能够快速准确并定量检测碳纤维丝束的展纱性能，获得碳纤维丝束展纱前后的幅宽及展纱率，提高了碳纤维制件的品质。

实施例1

将缠有T700SC碳纤维丝束的纱筒安装在碳纤维供丝器上，牵引碳纤维丝束 穿过支架上的导辊3～9共7个导辊，导辊材质为316L不锈钢，直径为20mm，将碳纤维丝束固定在纤维束牵引器的收丝筒上；调节转速控制器使纤维束以4m/min的速度运行，待上导辊9上纤维束的幅宽不变时，停止纤维束运行，测量上导辊9和上导辊3上纤维束的幅宽分别记为碳纤维丝束在通过7个导辊、4m/min条件下的展纱后幅宽L₁为14mm，展纱前幅宽l₁为7mm；重复上述步骤再进行4次试验，得到该碳纤维丝束展纱数据如下表1所示。

表1 T700SC展纱性测试结果

实施例2

将缠有T800HB碳纤维丝束的纱筒安装在碳纤维供丝器上，牵引碳纤维丝束穿过支架上的导辊3～9共7个导辊，导辊材质为316L不锈钢，直径为20mm，将碳纤维丝束固定在纤维束牵引器的收丝筒上；调节转速控制器使纤维束以4m/min的速度运行，待上导辊9上纤维束的幅宽不变时，停止纤维束运行，测量上导辊9和上导辊3上纤维束的幅宽分别记为碳纤维丝束在通过7个导辊、4m/min条件下的展纱后幅宽L₁为6mm，展纱前幅宽l₁为3mm；重复上述步骤再进行4次试验，得到该碳纤维束展纱数据如下表2所示。

表2 T800HB展纱性测试结果