可控温度的碳纤维开纤扩幅性的测试装置的制作方法

本实用新型涉及一种可控温度的碳纤维开纤扩幅性的测试装置。

背景技术：

碳纤维复合材料具有质轻，强度、模量优异的性能特点，广泛应用于航空航天、风能叶片、深海油田、基础设施、汽车工业和休闲体育用品等领域。在碳纤维复合材料的制备过程中，需要碳纤维具有良好的加工工艺性能，碳纤维的开纤扩幅性及扩幅均匀性是纤维加工工艺性能的重要指标。在碳纤维预浸料制备及碳纤维缠绕工艺中，都对碳纤维的开纤扩幅性及展纱均匀性提出了要求。纤维的开纤扩幅性差，制备的预浸料表面会产生缝隙和条影，影响预浸料品质；纤维扩幅不均匀，在采用缠绕工艺制备制品时，纤维束之间会出现搭接或缝隙现象，影响缠绕制品性能。因此纤维的开纤扩幅性及幅宽均匀性是制备高品质预浸料及缠绕制品的重要保证。如何方便、快捷、高效、低成本评价碳纤维的开纤扩幅性是摆在碳纤维研发企业面前的一项重要课题。

在专利CN204346883U中公开了一种碳纤维开纤扩幅性(集束性)的测试装置和测试方法。该装置可以定量测试碳纤维的开纤扩幅性(集束性)，为碳纤维的工艺适用性评价提供了参考数据。然而该装置只能测试碳纤维在常温条件下开纤扩幅性，无法测试评价碳纤维在高温条件下纤维开纤扩幅的表现，不能满足碳纤维在预浸料生产过程对开纤扩幅性能的研究需求。在碳纤维企业，对碳纤维的高温展纱性的评价受限于相应的预浸设备，没有条件进行纤维高温展纱测试，或者即使有预浸设备，由于需要大量的材料、人力资源，评价成本很高，评价实验时间长，纤维高温展纱性能往往没有得到及时的评价。最终，将缺乏高温展纱测试评价的碳纤维产品投向市场，将问题暴露在客户端，影响产品质量和企业声誉。

上述问题是在测试碳纤维开纤扩幅性的过程中应当予以考虑并解决的问题。

技术实现要素：

鉴于上述原因，本实用新型的目的是提供一种可控温度的碳纤维开纤扩幅性的测试装置，可评价碳纤维在不同的各温度下的开纤扩幅性及展幅均匀性，为碳纤维预浸料的生产及评价提供了确切的参考数据，减少碳纤维及预浸料的研发和生产成本，解决现有技术中存在的无法测试评价碳纤维在高温条件下纤维开纤扩幅的现象，不能满足碳纤维在预浸料生产过程对开纤扩幅性能的研究需求的问题。

本实用新型的技术解决方案是：

一种可控温度的碳纤维开纤扩幅性的测试装置，包括全封闭箱体，全封闭箱体的底部设有若干水平调节旋钮，全封闭箱体正面开有推拉门，推拉门设有门把手，推拉门采用无色透明塑料板制成的推拉门，全封闭箱体的底面、两个侧面、后面分别采用不锈钢板制成，全封闭箱体的后面内侧壁设有装置箱，装置箱采用不锈钢材质制成，装置箱内从左往右依次放置有用于安放纱锭的放丝轴、限位孔、第一传送杆、第一宽度激光测定仪、第二传送杆、第一展纱辊、若干电磁加热展纱辊、第二展纱辊、第三传送杆、第二宽度激光测定仪、第四传送杆和收丝轴，收丝轴由无极变速电动机驱动，放丝轴上安放皮带，皮带的一端固定于装置箱上，皮带的另一端设有挂钩并悬挂有定值砝码，全封闭箱体的侧面设有带显示屏的控制面板和电源开关、调节收丝轴转速的变速旋钮、控制电磁加热展纱辊温度的温控按钮。

进一步地，全封闭箱体的长、宽、高分别为1000mm、500mm、400mm，全封闭箱体设于恒温恒湿房内。

进一步地，装置箱的长、宽、高分别为850mm、50mm、300mm。

进一步地，展纱辊采用镀铬不锈钢制成，展纱辊为酒桶状，展纱辊的最小直径为15mm、长度为40mm、弧度为π/6。

进一步地，电磁加热展纱辊采用金属制成，电磁加热展纱辊的直径为20mm、长度为40mm。

一种上述测试装置的可控温度的碳纤维开纤扩幅性的测试方法，包括以下步骤，

步骤1、测试之前先维持测试房间温度和湿度恒定，室温为20℃±2℃，相对湿度为45％±3％，再通过水平调节旋钮使全封闭箱体的水平；

步骤2、打开电源开关，调节温控按钮，选定一个温度，状态维持30分钟；

步骤3、选取若干锭同一型号同一批次的碳纤维测试开纤扩幅性；

步骤4、打开推拉门，取碳纤维锭放入放丝轴上，将纤维牵出后顺序依次经过限位孔、第一传送杆、第一宽度激光测定仪、第二传送杆、第一展纱辊、若干电磁加热展纱辊、第二展纱辊、第三传送杆、第二宽度激光测定仪、第四传送杆，最后从上面缠绕于收丝轴的空收丝锭上，关闭推拉门；

步骤5、调节变速旋钮使显示屏上显示的丝束运行速度为15rpm，然后每隔 10s读取显示屏上第一宽度激光测定仪、第二宽度激光测定仪的数值，一共读取 10次，其中第一宽度激光测定仪测得的是展纱前宽度，第二宽度激光测定仪测得的是展纱后宽度，最后求得展纱率是展纱前纤维宽度平均值，是展纱后纤维宽度平均值，采用EXCEL表格处理10批数据，得到数据离散系数Cv值；

步骤6、将其余碳纤维依次按照上述步骤4-5进行操作，将所有碳纤维的测试数值取平均值，最终得到该型号批次碳纤维在该特定温度下的开纤扩幅性的测试数据。

本实用新型的有益效果是：该种可控温度的碳纤维开纤扩幅性的测试装置，能够测试纤维在可控温度下的开纤扩幅性和幅宽均匀性。通过调节展纱辊温度，测试碳纤维在不同温度下的纤维幅宽，评价碳纤维在不同温度下的展纱性；更进一步的通过对幅宽测试值的离散情况的考察，可判断纤维展纱的均匀性，为碳纤维预浸料的生产及评价提供了确切的参考数据，判断碳纤维是否具备制成预浸料的工艺条件，减少碳纤维及预浸料的研发和生产成本。

附图说明

图1是本实用新型实施例可控温度的碳纤维开纤扩幅性的测试装置的侧视结构示意图；

图2是本实用新型实施例可控温度的碳纤维开纤扩幅性的测试装置的俯视结构示意图；

其中：1-全封闭箱体，2-水平调节旋钮，3-门把手，4-皮带，5-定值砝码， 6-纱锭，7-限位孔，8-第一传送杆，9-第一宽度激光测定仪，10-第一展纱辊，11- 电磁加热展纱辊，12-收丝锭，13-装置箱，14-放丝轴，15-收丝轴，16-控制面板， 17-电源开关，18-变速旋钮，19-温控按钮，20-第二传送杆，21-第二展纱辊，22- 第三传送杆，23-第四传送杆，24-第二宽度激光测定仪。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本实用新型的优选实施例。

实施例

一种可控温度的碳纤维开纤扩幅性的测试装置，包括全封闭箱体1，全封闭箱体1的底部设有若干水平调节旋钮2，全封闭箱体1正面开有推拉门，推拉门设有门把手3，推拉门采用无色透明塑料板制成的推拉门，全封闭箱体1的底面、两个侧面、后面分别采用不锈钢板制成，全封闭箱体1的后面内侧壁设有装置箱13，装置箱13采用不锈钢材质制成，装置箱13内从左往右依次放置有用于安放纱锭6的放丝轴14、限位孔7、第一传送杆8、第一宽度激光测定仪9、第二传送杆20、第一展纱辊10、若干电磁加热展纱辊11、第二展纱辊21、第三传送杆22、第二宽度激光测定仪24、第四传送杆23和收丝轴15，收丝轴15由无极变速电动机驱动，放丝轴14上安放皮带4，皮带4的一端固定于装置箱13 上，皮带4的另一端设有挂钩并悬挂有定值砝码5，全封闭箱体1的侧面设有带显示屏的控制面板16和电源开关17、调节收丝轴15转速的变速旋钮18、控制电磁加热展纱辊11温度的温控按钮19。控温范围20℃-150℃，精度±0.5℃，丝束运行速度、纤维宽度、电磁加热展纱辊11温度等数值都可在显示屏中显示。

该种可控温度的碳纤维开纤扩幅性的测试装置，能够测试纤维在可控温度下的开纤扩幅性和幅宽均匀性。通过调节展纱辊温度，测试碳纤维在不同温度下的纤维幅宽，评价碳纤维在不同温度下的展纱性；更进一步的通过对幅宽测试值的离散情况的考察，可判断纤维展纱的均匀性，为碳纤维预浸料的生产及评价提供了确切的参考数据，判断碳纤维是否具备制成预浸料的工艺条件，减少碳纤维及预浸料的研发和生产成本。

实施例中，全封闭箱体1的长、宽、高分别为1000mm、500mm、400mm，全封闭箱体1设于恒温恒湿房内。装置箱13的长、宽、高分别为850mm、50mm、 300mm。展纱辊采用镀铬不锈钢制成，展纱辊为酒桶状，展纱辊的最小直径为 15mm、长度为40mm、弧度为π/6。电磁加热展纱辊11采用金属制成，电磁加热展纱辊11的直径为20mm、长度为40mm。

稍后收到实用新型证书后，会将相关发票与证书邮寄给您。

实施例方法的测试步骤包括：设定测试前的各个技术参数，测试在各个温度下展纱前后碳纤维的宽度，得出碳纤维的开纤扩幅性，评价碳纤维在各个温度下的碳纤维扩幅性差异及展幅均匀性。

实施例1

1.测试之前先维持测试房间温度和湿度恒定，室温为20℃±2℃，相对湿度为 45％±3％，再通过水平调节旋钮2，使全封闭箱体1水平。

2.打开电源开关17，调节温控按钮19，显示电磁加热展纱辊11温度为50℃，状态维持30分钟。

3.选取同一型号同一批次的HF10-3K-E碳纤维3锭测试开纤扩幅性。

4.打开推拉门，取碳纤维锭放入放丝轴14上，将纤维牵出后按照图1中的顺序依次经过限位孔7、第一传送杆8、第一宽度激光测定仪9、第二传送杆20、第一展纱辊10、若干电磁加热展纱辊11、第二展纱辊21、第三传送杆22、第二宽度激光测定仪24、第四传送杆23，最后从上面缠绕于收丝轴15的空收丝锭 12上，关闭推拉门。

5.调节变速旋钮18使显示屏上显示的收丝速度为15rpm，然后每隔10s读取显示屏上第一宽度激光测定仪9、第二宽度激光测定仪24的数值，一共读取10 次，读取第一宽度激光测定仪9、第二宽度激光测定仪24的数值平均值分别为 3.5mm、4.3mm，则展纱率为采用EXCEL表格处理10批数据，得到数据离散系数Cv值为2.5％。

6.将其余两锭碳纤维依次按照上述步骤4-5进行操作，第二锭碳纤维的测试结果为29.1％，Cv值为2.1％；第三锭碳纤维的测试结果为27.9％，Cv值为1.9％。取平均值得到该型号批次碳纤维在50℃下的展纱率为28.53％。

实施例2

1.测试之前先维持测试房间温度和湿度恒定，室温为20℃±2℃，相对湿度为 45％±3％，再通过水平调节旋钮2，使箱体的水平。

2.打开电源开关17，调节温控按钮19，显示电磁加热展纱辊11温度为60℃，状态维持30分钟。

3.选取同一型号同一批次的HF10-12K-A碳纤维3锭测试开纤扩幅性。

4.打开推拉门，取碳纤维锭放入放丝轴14上，将纤维牵出后按照图1中的顺序依次经过限位孔7、第一传送杆8、第一宽度激光测定仪9、第二传送杆20、第一展纱辊10、若干电磁加热展纱辊11、第二展纱辊21、第三传送杆22、第二宽度激光测定仪24、第四传送杆23，最后从上面缠绕于收丝轴15的空收丝锭12上，关闭推拉门。

5.调节变速旋钮18使显示屏上显示的收丝速度为15rpm，然后每隔10s读取显示屏上第一宽度激光测定仪9、第二宽度激光测定仪24的数值，一共读取10 次，读取第一宽度激光测定仪9、第二宽度激光测定仪24的数值平均值分别为 6.1mm、9.5mm，则展纱率Cv值为1.6％；

6.将其余两锭碳纤维依次按照上述步骤4-5进行操作，第二锭碳纤维的测试结果为53.2％，Cv值为2.2％；第三锭碳纤维的测试结果为56.1％，Cv值为3.5％。取平均值得到该型号批次碳纤维在80℃下的展纱率为55％。

实施例3

1.测试之前先维持测试房间温度和湿度恒定，室温为20℃±2℃，相对湿度为 45％±3％，再通过水平调节旋钮2，使全封闭箱体1的水平。

2.打开电源开关17，调节温控按钮19，显示电磁加热展纱辊11温度为80℃，状态维持30分钟。

3.选取同一型号同一批次的HF30S-12K-H碳纤维3锭测试开纤扩幅性；

4.打开推拉门，取碳纤维锭放入放丝轴14上，将纤维牵出后按照图1中的顺序依次经过限位孔7、第一传送杆8、第一宽度激光测定仪9、第二传送杆20、第一展纱辊10、若干电磁加热展纱辊11、第二展纱辊21、第三传送杆22、第二宽度激光测定仪24、第四传送杆23，最后从上面缠绕于收丝轴15的空收丝锭 12上，关闭推拉门。

5.调节变速旋钮18使显示屏上显示的收丝速度为15rpm，然后每隔10s读取显示屏上第一宽度激光测定仪9、第二宽度激光测定仪24的数值，一共读取10 次，读取第一宽度激光测定仪9、第二宽度激光测定仪24的数值平均值分别为 6.0mm、10.2mm，则展纱率Cv值为3.1％。

6.将其余两锭碳纤维依次按照上述4-5的步骤进行操作，第二锭碳纤维的测试结果为68.3％，Cv值为2.9％；第三锭碳纤维的测试结果为71.5％，Cv值为2.7％。取平均值得到该型号批次碳纤维在120℃下的展纱率为69.9％。