专利名称：一种碳纤维织布放纬装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及碳纤维下游产品制备领域，具体是一种聚丙烯腈基碳纤维织布时的放纬的装置。
背景技术：
碳纤维具有高比强度、高比模量、耐疲劳、抗蠕变、耐腐蚀及热膨胀系数小等系列优异性能，因而在航天、航空等国防尖端技术中被广泛用于碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)的增强体，也是民用工业更新换代的新材料。碳纤维布是碳纤维的初步产品，一般要求的碳纤维布具有(a)很高的比强度和很大的比模量，可以使结构大幅度减少质量；(b)均质和各向同性，使得碳纤维复合材料具有良好的可设计性，使碳纤维复合材料结构有可能按照结构特点更好的达到优化设计；(C)良好的抗疲劳性，在碳纤维复合材料中作为基体的碳纤维布的相和界面能减缓和阻止裂纹进一步扩展，从而推迟疲劳破坏的发生；(d)成型工艺性好，由于碳纤维布属于柔性组织，容易成型任意截面；(e)良好的尺寸稳定性，在 织物经向和纬向张力均匀的前提下，可以作为可靠基体制作各类功能和结构特性的片材和预制件。通过织造而成的碳纤维布，可以充分发挥碳纤维的优异的抗拉性能，使其的各类制品在XY平面上的力学性能保持一致，来保证各类制品在平面方向的力学性能要求。目前国内外在碳纤维织造涉及纬纱张力均匀放纬的装置很少，一般是生产单位按照各类化纤或棉线的织造工艺进行张力调整，大多数是用纺织各类化纤或棉织布所用的储纬器来实现纬纱的放纬工作。常用的储纬器工作原理是纱线从筒子卷装上退绕后，重新绕到储纱鼓上。为减小退绕阻力，储纱鼓是表面光滑圆柱体或锥角很小的圆锥体。通常在引纬前，储纱鼓上需有一定数量的储纱量，并根据鼓上储纱的多少自动改变储纱速度。纬纱在鼓上应按螺旋线形状有序排列，这样，既能保证足够的储纱量，又便于退绕。为使纱线排列和退绕有序，并在引纬过程中保证纬纱有必要的小张力，在进纱处和纱线与鼓面分离处，分别设以张力器和张力环。最后，为防止纱线在卷绕过程中的捻度变化，储纱鼓上的纬纱应有两种不同的绕向，以适应碳纤维织布时S捻的需要。由于碳纤维本身性能的影响，该种方法会导致(a)碳纤维束表面毛羽现象严重，影响纬纱的线密度，导致碳纤维布单位克重的减少量大；(b)碳纤维布面纬纱内部分纬纱丝束张力不一致，在碳纤维布的表面出现纬向色差。依据现有的传统储纬器来纺织碳纤维的各类织物时，当碳纤维纬纱从筒子上作轴向退绕时，纱线张力会产生变化，且织机速度越高，纱线张力变化越大。变化的张力会使碳纤维表面出现的毛羽现象严重，这不但增加纱线的断头率，而且也影响织物质量，特别是达不到碳纤维各类织物对经向纬向强力的相关要求参数。同时，织造出来的碳纤维布表面会出现大面积的纬向张力不匀现象，在碳纤维布表面会有影响对碳纤维布施工的纬向色差，表观缺陷十分明显，严重影响碳纤维布作为基体来制作各类功能和结构特性的片材和预制件。这样就限制了碳纤维各类纺织制品的使用范围。
发明内容
为克服现有技术中存在的影响碳纤维布的纬纱张力不匀导致碳纤维织物纬向强力较小以及布面表观质量缺陷比较严重的现象，本发明提出了一种碳纤维织布放纬装置。一种碳纤维织布放纬装置，其特征在于，包括放纱架、张力架和储纬器。其中，放纱架、张力架和储纬器并排安装在同一垂直面上，并且张力架位于放纱架和储纬器之间。所述储纬器中心线与张力机构中张力陶瓷导眼的中心轴线之间在垂直方向的距离a为60cm。所述放纱架中纱筒转轴的中心线与张力机构中这张力陶瓷导眼的中心轴线之间在垂直方向的距离b为30cm。所述张力架10宽度方向的中心线与储纬器上的进纱陶瓷导眼的中心线之间的距离c为50cm。所述张力架宽度方向的中心线与放纱架宽度方向的中心线之间的距离d为50cm。 所述放纱架包括支架，纱筒转轴和2个端板。纱筒转轴固定在支架的上端。2个端板分别安装在纱筒转轴的两端。所述张力机构包括张力架、张力圈、4根弹力带、张力陶瓷导眼和安装板。张力圈圆周的外切面焊接固定在张力架上的一对支板的上表面。在该张力圈的圆周上均匀分布4个贯通的弹力带安装孔。4根弹力带的一端分别固定在所述弹力带安装孔内，4根弹力带的另一端分别固定在位于安装板上的4个弹力带安装孔内。4根弹力带的预紧力为3N。张力陶瓷导眼粘接在安装板的内孔中。所述储纬器的进纱端和出纱端分别加装有进纱陶瓷导眼和出纱陶瓷导眼，所述进纱陶瓷导眼粘接在位于安装架上的通孔内，并且该通孔的中心线垂直于所述安装架的表面。出纱陶瓷导眼粘接在储纬器出纱端的出纱孔内。储纬器中的毛刷环采用羊毛刷环。所述纱轴端板的内孔为台阶孔，该台阶内孔的小孔径端的孔径与纱筒转轴的外径间隙配合。该该台阶内孔的大孔径端内安装有轴承。在纱轴端板一端端面有轴向凸出的纱轴定位套，该纱轴定位套的外表面为锥面。该纱轴定位套的最大外径与纱轴的内径相同。碳纤维布的最小强力是由纱线丝束中细节弱环决定的，弱环的数量具有极高的相关性。通过本发明装置调整能够减少弱环数量，提高碳纤维布表面每根碳纤维纬纱丝束的单纱强力值，减少纬纱丝束断头率，从而保证碳纤维布的纬向抗拉强度。采用本发明织造完成后的碳纤维双向布，由于纬向张力均匀，碳纤维布纬向组织纤维强度得到提高，有效的提高纬向组织的强力破坏能力，增强疲劳和损伤容限，使整体制造的成本降低，并达到整体减重的目的，更好的发挥碳纤维布及其先进复合材料在各领域的应用，其性能特别是达到符合在飞机、航天、航空等飞行器、交通运输、建筑材料以及武器装备领域的应用。使调整出来的碳纤维布的纬纱内每束碳纤维及整排纤维束的张力均匀，片状宏观张力满足碳纤维丝束断裂强力的20%，误差在±2%。以国产T300碳纤维为例，在相同的纬纱密度及其他织造参数不变的前提下，其在使用本发明织布调整前后碳纤维布纬向强力，相关的性能指标见表1，从表I看出调整前后纬向强力得到大幅度的提高，表观质量得到了很大的改善，完全达到工业应用的需要。
表I相关的力学性能及表观质量表
权利要求
1.一种碳纤维织布放纬装置，其特征在于，包括放纱架、张力架和储纬器；其中，放纱架、张力架和储纬器并排安装在同一垂直面上，并且张力架位于放纱架和储纬器之间；所述储纬器中心线与张力机构中张力陶瓷导眼的中心轴线之间在垂直方向的距离a为60cm ;所述放纱架中纱筒转轴的中心线与张力机构中这张力陶瓷导眼的中心轴线之间在垂直方向的距离b为30cm ;所述张力架10宽度方向的中心线与储纬器上的进纱陶瓷导眼的中心线之间的距离c为50cm ;所述张力架宽度方向的中心线与放纱架宽度方向的中心线之间的距离d为50cm ； 所述放纱架包括支架，纱筒转轴和2个端板；纱筒转轴固定在支架的上端；2个端板分别安装在纱筒转轴的两端； 所述张力机构包括张力架、张力圈、4根弹力带、张力陶瓷导眼和安装板；张力圈圆周的外切面焊接固定在张力架上的一对支板的上表面；在该张力圈的圆周上均匀分布4个贯通的弹力带安装孔；4根弹力带的一端分别固定在所述弹力带安装孔内，4根弹力带的另一端分别固定在位于安装板上的4个弹力带安装孔内；4根弹力带的预紧力为3N;张力陶瓷导眼粘接在安装板的内孔中； 所述储纬器的进纱端和出纱端分别加装有进纱陶瓷导眼和出纱陶瓷导眼，所述进纱陶瓷导眼粘接在位于安装架上的通孔内，并且该通孔的中心线垂直于所述安装架的表面；出纱陶瓷导眼粘接在储纬器出纱端的出纱孔内。
2.如权利要求I所述碳纤维织布放纬装置，其特征在于，储纬器中的毛刷环采用羊毛刷环。
3.如权利要求I所述碳纤维织布放纬装置，其特征在于，纱轴端板的内孔为台阶孔，该台阶内孔的小孔径端的孔径与纱筒转轴的外径间隙配合；该该台阶内孔的大孔径端内安装有轴承；在纱轴端板一端端面有轴向凸出的纱轴定位套，该纱轴定位套的外表面为锥面；该纱轴定位套的最大外径与纱轴的内径相同。
全文摘要
一种碳纤维织布放纬装置，放纱架、张力架和储纬器并排安装在同一垂直面上，并且张力架位于放纱架和储纬器之间。放纱架纱筒转轴固定在支架的上端。2个端板分别安装在纱筒转轴的两端。张力圈圆周的外切面焊接固定在张力架上的一对支板的上表面。4根弹力带的一端分别固定在所述弹力带安装孔内，4根弹力带的另一端分别固定在位于安装板上。4根弹力带的预紧力为3N。张力陶瓷导眼粘接在安装板的内孔中。储纬器的进纱端和出纱端分别加装有进纱陶瓷导眼和出纱陶瓷导眼。储纬器中的毛刷环采用羊毛刷环。本发明有效的提高纬向组织的强力破坏能力，增强疲劳和损伤容限，使整体制造的成本降低，并达到整体减重的目的。
文档编号D03D47/34GK102776665SQ20121026149
公开日2012年11月14日 申请日期2012年7月26日 优先权日2012年7月26日
发明者侯建荣, 吴斌, 张姣姣, 张雄伟, 徐永花, 杨建恒 申请人:西安康本材料有限公司