一種用于擴展纖維束的設備及其工藝方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及工業(yè)纖維加工設備領域，尤其涉及一種用于擴展纖維束的設備及其工藝方法。
【背景技術】
[0002]隨著航空航天、風電、新型汽車等高科技制造業(yè)的發(fā)展與成熟，相關的材料應用技術例如碳纖維材料技術也隨之取得了長足的進步和廣泛的應用。在實際應用中，由于大絲束碳纖維，如48K、60K以至于360Κ、480Κ等的價格要比小絲束的便宜很多，大絲束售價只有小絲束的50% _60%，所以更容易為生產(chǎn)者所接受，但是由于大絲束碳纖維存在隨著纖維束根數(shù)增多而發(fā)生纖維的曲折、扭結的現(xiàn)象，且樹脂基體不容易浸潤到大絲束纖維束內部，單絲間容易產(chǎn)生孔隙，且容易造成纖維相和樹脂相的富集與分離等缺陷，同時會隨絲束直徑增加，在復合材料成型過程中出現(xiàn)纖維屈曲及鋪層角度錯位的可能性也在增加，從而使復合材料強度、剛度受影響，力學性能降低、分散性大，不能滿足結構設計的要求，無法發(fā)揮碳纖維增強材料高性能優(yōu)勢，因此突破低成本大絲束碳纖維發(fā)揮高性能優(yōu)勢關鍵技術就是開發(fā)大絲束碳纖維展開技術。
[0003]另外無論是碳纖維預浸料還是碳纖維織物，其織物越薄，單位面積質量越小，其物理性能偏差越小，力學性能越優(yōu)異。因為越輕薄的碳纖維生產(chǎn)的產(chǎn)品才會更輕薄，并且性能更好，所以即使不是對力學性能要求較高的應用廠家，在對銷售前的碳纖維束與織造前的碳纖維束一般都要經(jīng)過展纖工序。
[0004]目前對碳纖維的展纖主要為熱碾法，即通過加熱的導紗輥或壓輥。通過加熱作用使上漿劑熔融，同時通過導紗輥或壓輥的擠壓作用使碳纖維束變平變薄。該類方法展纖的碳纖維力學性能下降較大，并且容易對纖維絲束造成磨損，嚴重影響了碳纖維的使用，同時該類方法速度較慢，效率較低。
[0005]超聲波可以產(chǎn)生聲空化作用，能夠產(chǎn)生瞬間的沖擊壓，引起分子的高速運動，常用來處理與改性纖維材料的表面性能。本專利采用將碳纖維束導入裝有超聲波發(fā)生器與化學溶液的容器內，通過對超聲波頻率范圍、溶液類型與濃度、碳纖維束在溶液中的牽伸速度的控制，使碳纖維束變得更輕薄，展纖效果更好，同時通過機械設備設計，克服了現(xiàn)有類似設備只能同時擴展一束纖維的缺點，提高了生產(chǎn)效率。

【發(fā)明內容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供一種用于擴展纖維束的設備及其工藝方法。
[0007]本發(fā)明的技術方案為:一種用于擴展纖維束的設備，其特征在于:包括開卷裝置，擴展槽系統(tǒng)，牽引及烘干裝置及收卷裝置；
[0008]所述開卷裝置包括絲錠支撐架及引絲支撐架，所述絲錠支撐架上部設有兩塊卷軸固定板，與絲錠支撐架固定連接，所述任一卷軸固定板上設有若干個卷軸，與卷軸固定板活動連接，所述任一卷軸一端設有阻尼控制器，與卷軸活動連接，所述引絲支撐架一側設有若干定位軸，與引絲支撐架固定連接，所述引絲支撐架中部設有若干水平支架，與引絲支撐架固定連接，所述任一水平支架上部設有若干防翻轉軸，與水平支架活動連接，所述防翻轉軸數(shù)量與所述卷軸數(shù)量相同，所述任一水平支架上部還設有若干張力監(jiān)測裝置，所述張力監(jiān)測裝置數(shù)量與所述卷軸數(shù)量相同，所述張力監(jiān)測裝置包括固定板，所述固定板上部設有三個支撐軸，與固定板活動連接，所述任一支撐軸外部設有監(jiān)測輥，與支撐軸通過定位螺絲連接，所述支撐軸中部設有壓力傳感器，與支撐軸活動連接，所述壓力傳感器與監(jiān)測輥之間設有支撐墊，所述支撐墊與壓力傳感器及監(jiān)測輥緊密貼合，所述固定板下部設有數(shù)據(jù)采集器，與固定板活動連接，所述固定板與水平支架固定連接；
[0009]所述擴展槽系統(tǒng)包括液槽、吊升架，所述吊升架上部設有吊升電機，與吊升架活動連接，所述吊升電機兩側各設有一個吊升滑輪，與吊升架活動連接，所述液槽內部設有輥筒架，與液槽活動連接，所述輥筒架側面設有若干輥筒支桿，與輥筒架活動連接，所述輥筒架內部設有若干輥筒，與輥筒支桿活動連接，所述吊升電機連接有若干根吊繩，任一吊繩的另一端與輥筒架活動連接，所述液槽底部設有若干個超聲發(fā)射頭，所述輥筒架兩側的輥筒支桿為一一對應排列，任一一組對應的輥筒支桿之間設有兩根輥筒，所述液槽內部設有若干溫度傳感器，所述液槽內部設有若干液面?zhèn)鞲衅鳎?br>[0010]所述牽引及烘干裝置包括牽引裝置及烘干裝置，所述牽引裝置包括機架、前擋板、后擋板、驅動機構、導絲輥、被動齒輪、絲束計量機構，所述導絲輥為中空結構，所述導絲輥一端與被動齒輪固定連接，所述前擋板、后擋板分別固定于所述機架的前面、后面，與所述機架構成導絲空間，所述驅動機構包括電機和減速器，所述電機通過聯(lián)軸器與所述減速器連接，所述減速器輸出端與所述驅動齒輪連接，所述電機轉動方向與絲束前進方向一致，所述導絲輥由第一導絲輥、第二導絲輥、第三導絲輥、第四導絲輥、第五導絲輥構成，相應的被動齒輪分別為第一齒輪、第二齒輪、第三齒輪、第四齒輪、第五齒輪，所述第一導絲輥、第二導絲輥、第三導絲輥兩端通過前擋板、后擋板相互平行架設于所述導絲空間內的上部，所述第四導絲輥、第五導絲輥兩端通過前擋板、后擋板相互平行架設于所述導絲空間內的下部，所述驅動機構設于所述前擋板外側的機架上，并固定連接一驅動齒輪，所述驅動齒輪與所述第四齒輪或第五齒輪嚙合，所述第四齒輪分別與第一齒輪、第二齒輪嚙合，所述第五齒輪分別與第二齒輪、第三齒輪嚙合，所述第一齒輪、第二齒輪、第三齒輪相互獨立，所述第四齒輪、第五齒輪相互獨立，所述絲束計量機構設于所述后擋板外側的機架上，通過導絲輥轉動轉換計算絲束前進尺寸，所述被動齒輪外圍搭設有遮擋板，所述遮擋板與所述機架固定連接，所述烘干裝置包括加熱箱、傳送輥、中頻加熱輥、定位螺釘、中頻加熱裝置、驅動電機、冷卻裝置、加熱線圈、連軸器、套筒、控制器、磁芯棒與進出水管組成，所述中頻加熱輥設置于加熱箱內，所述加熱箱一側設置有定位螺釘，所述中頻加熱輥兩側設置有傳送輥，所述中頻加熱輥包括套筒與中頻加熱裝置，所述中頻加熱裝置設置于套筒內，所述中頻加熱裝置上設置有加熱線圈，所述加熱線圈固定設置于磁芯棒上，所述加熱線圈的下端與中頻加熱裝置中的控制器相互連接，所述控制器下端設置有連軸器，所述連軸器下端設置有驅動電機，控制器通過連軸器與驅動電機相互連接，所述加熱線圈一側設置有冷卻裝置，所述冷卻裝置一側設置有進出水管，所述冷卻裝置與進出水管相互固定連接；
[0011]所述收卷裝置包括收卷架，所述收卷架包括收卷機架、支撐底座、糾偏裝置、斜梁、連接電線、包線桿、警示燈、電動機、顯示屏、懸吊臂、連接軸、控制器、觸控屏、控制按鈕、第一支撐柱、支撐板、第二支撐柱與收卷裝置組成，所述收卷機架下端設置有支撐底座，所述支撐底座與收卷機架相互固定連接，所述收卷機架上設置有斜梁，所述斜梁一側設置有電動機，電動機下端設置有第一支撐柱，第一支撐柱與收卷機架相互固定連接，所述電動機上設置有顯示屏，電動機一側設置有警示燈，所述警示燈通過連接電線與電動機相互連接，所述連接電線外設置有包線桿，電動機上端設置有懸吊臂，所述懸吊臂下端設置有控制器，控制器上設置有觸控屏，觸控屏下方設置有控制按鈕，所述懸吊臂與控制器之間設置有連接軸，懸吊臂與控制器通過連接軸相互連接，所述斜梁上設置有糾偏裝置，所述糾偏裝置與斜梁相互固定連接，糾偏裝置一側設置有第二支撐柱，第二支撐柱下端與設置于收卷機架上支撐板相互固定連接，所述糾偏裝置包括驅動繞帶輪、收卷軸、定位輪、第一驅動馬達、第二驅動馬達、傳送輥、自動糾偏機構、驅動繞帶裝置與收卷機架組成，所述收卷機架上設置有自動糾偏機構，所述自動糾偏機構由固定板、激光傳感器、張力傳感器、導輪與安裝板組成，所述安裝板一端上設