用于梳打材料纖維的系統(tǒng)和用于梳打碳纖維的系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001]所公開的實用新型構思總體涉及用于梳打諸如碳纖維之類的材料纖維的系統(tǒng)和方法。
【背景技術】
[0002]由于汽油的價格不斷攀升以及對減少二氧化碳的需要，汽車行業(yè)正在積極地研發(fā)新的技術以提高車輛的燃料經(jīng)濟性。在行業(yè)內(nèi)的很多參與者的研發(fā)下的一種解決方案是使用輕質材料以減輕車重。
[0003]在輕質材料中，碳纖維是已知的具有良好的機械性能的低密度材料。碳纖維已經(jīng)在航空、風能、運動物品和高端車輛中使用。在這些領域中，與汽車行業(yè)相比，碳纖維的使用通常具有相對較低的容量，但是具有較高的價格。因此，在汽車行業(yè)中將碳纖維應用于大量的非奢侈車輛中可能是理想的。
[0004]眾多挑戰(zhàn)中的一個在于研發(fā)用于碳纖維的大量生產(chǎn)的低成本處理技術。片狀模塑料(SMC)工藝已經(jīng)被成功地用來制造玻璃纖維加強部件，諸如行李箱蓋、發(fā)動機罩和保險杠。然而，由于物理屬性的差異，對碳纖維使用相同的方法是不易的。碳纖維的直徑顯著地小于玻璃纖維的直徑。這使得碳纖維難以分離。此外，涂覆在碳纖維表面上的膠料使得碳纖維容易聚結。
[0005]碳纖維的集束(bundling)在SMC工藝中帶來了問題，其中一個問題是樹脂難以潤濕，另一個問題是纖維在模制期間不能良好地流動。由于這些問題中的一個或多個，碳纖維加強的SMC部件沒有滿足所需的機械性能。需要研發(fā)一種經(jīng)濟有效的方法以改善碳纖維SMC工藝中的碳纖維分離，從而提高成品的性能。
[0006]因此，如果可以生產(chǎn)諸如碳纖維加強SMC之類的SMC而不存在這些指出的問題，特別是涉及碳纖維解束(de-bundling)和纖維絲分離的難度的問題，則將是有利的。
【實用新型內(nèi)容】
[0007]針對現(xiàn)有技術中存在的問題，本實用新型的目的在于，提供一種用于梳打材料纖維的系統(tǒng)以改善碳纖維SMC工藝中的碳纖維分離問題。
[0008]根據(jù)本實用新型的一方面，提供了一種用于梳打材料纖維的系統(tǒng)，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纖維的第一腔，第一板包括延伸到第一腔中并且能夠在第一方向上移動的第一數(shù)量的齒，第二板包括延伸到第一腔中并且能夠在不同于第一方向的第二方向上移動的第二數(shù)量的齒。
[0009]根據(jù)本實用新型的一個實施例，第一板和第二板定位成使得材料纖維沿著重力方向在第一腔內(nèi)移動。
[0010]根據(jù)本實用新型的一個實施例，第一板和第二板定位成使得第一數(shù)量的齒不接觸第二數(shù)量的齒。
[0011]根據(jù)本實用新型的一個實施例，第一數(shù)量的齒和第二數(shù)量的齒中的至少一者彼此間隔開。
[0012]根據(jù)本實用新型的一個實施例，該系統(tǒng)還包括形成第二腔的第三板和第四板，第二腔具有第二縱向軸線，第二縱向軸線不同于由第一板和第二板形成的第一腔的第一縱向軸線。
[0013]根據(jù)本實用新型的一個實施例，第二腔沿著重力方向定位在第一腔的下游。
[0014]根據(jù)本實用新型的一個實施例，第一數(shù)量的齒和第二數(shù)量的齒分別與第一板和第二板材料相同且一體成型。
[0015]根據(jù)本實用新型的一個實施例，第一腔和第二腔具有不同的寬長比。
[0016]根據(jù)本實用新型的一個實施例，第三板包括延伸到第二腔中的第三數(shù)量的齒，第四板包括延伸到第二腔中的第四數(shù)量的齒，第三數(shù)量的齒和第四數(shù)量的齒分別與第三板和第四板材料相同且一體成型。
[0017]根據(jù)本實用新型的另一方面，提供了一種梳打材料纖維的方法，包括:
[0018]供給多個材料纖維絲束通過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動的第一數(shù)量的齒，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動的第二數(shù)量的齒。
[0019]根據(jù)本實用新型的一個實施例，第一板和第二板定位成使得供給沿著重力方向進行。
[0020]根據(jù)本實用新型的一個實施例，第一數(shù)量的齒和第二數(shù)量的齒中的至少一者通過振動而移動。
[0021]根據(jù)本實用新型的一個實施例，該方法還包括供給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縱向軸線的第二縱向軸線。
[0022]根據(jù)本實用新型的一個實施例，多個材料纖維絲束在第一腔內(nèi)保持第一駐留時間，使得與供給步驟之前的多個材料纖維絲束相比，第一批次具有減小的纖維絲束尺寸。
[0023]根據(jù)本實用新型的一個實施例，該方法還包括使第一批次與樹脂接觸以形成SMC。
[0024]根據(jù)本實用新型的一個實施例，該方法還包括在供給之前，切斷多個材料纖維絲束以形成縮短的材料纖維絲束。
[0025]根據(jù)本實用新型的又一方面，提供了一種用于梳打碳纖維的系統(tǒng)，包括:第一板和第二板，第一板和第二板形成接收和排出碳纖維的第一腔，第一板能夠在第一方向上移動并且包括延伸到第一腔中的第一數(shù)量的齒，第二板能夠在不同于第一方向的第二方向上移動并且包括延伸到第一腔中的第二數(shù)量的齒。
[0026]根據(jù)本實用新型的一個實施例，第一數(shù)量的齒的第一平均長度與第二數(shù)量的齒的第二平均長度的總和大于第一腔的平均寬度。
[0027]根據(jù)本實用新型的一個實施例，該系統(tǒng)還包括形成第二腔的第三板和第四板，第二腔具有第二縱向軸線，第二縱向軸線不同于由第一板和第二板形成的第一腔的第一縱向軸線。
[0028]根據(jù)本實用新型的一個實施例，第一腔和第二腔具有不同的寬長比。
[0029]在至少一個或多個實施例中，一種用于梳打材料纖維的系統(tǒng)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纖維的第一腔，第一板包括延伸到第一腔中并且能夠在第一方向上移動的第一數(shù)量的齒，第二板包括延伸到第一腔中并且能夠在不同于第一方向的第二方向上移動的第二數(shù)量的齒。存在于第一數(shù)量的齒和/或第二數(shù)量的齒中的齒可以彼此間隔開。材料纖維可以是碳纖維。
[0030]第一板和第二板可以定位成使得碳纖維沿著重力方向在第一腔內(nèi)移動。第一方向和第二方向可以定位成使得第一數(shù)量的齒不接觸第二數(shù)量的齒。
[0031]系統(tǒng)還可以包括形成第二腔的第三板和第四板，第二腔具有第二縱向軸線，該第二縱向軸線不同于由第一板和第二板形成的第一腔的第一縱向軸線。第二腔可以沿重力方向定位在第一腔的下游。第一縱向方向可以不同于第二縱向方向。第一腔和第二腔可以具有不同的寬長比。
[0032]本實用新型的有益效果在于，本實用新型的系統(tǒng)能夠改善碳纖維片狀模塑料工藝中的碳纖維分離問題。
[0033]上述優(yōu)點和其他優(yōu)點及特征將從當結合附圖來理解時的下文對實施例的詳細描述中顯而易見。
【附圖說明】
[0034]為了更全面地理解本實用新型的實施例，現(xiàn)在將對在附圖中更詳細地示出并且在下文中借助示例來描述的實施例進行參考，其中:
[0035]圖1示意性地描繪了至少一個或多個實施例中的用于梳打材料纖維、諸如碳纖維的系統(tǒng)；
[0036]圖2A示意性地描繪了圖1中的系統(tǒng)的局部平面圖；
[0037]圖2B示意性地描繪了圖1中的系統(tǒng)的局部側視圖；
[0038]圖3示意性地描繪了至少另一個或多個實施例中的梳打材料纖維的方法；
[0039]圖4A示出了根據(jù)示例的切斷的碳纖維絲束的樣本；
[0040]圖4B示出了基于圖1使用圖3中的非限制性方法得到的圖4A中的樣本的梳打形態(tài)；以及
[0041]圖4C示出了基于圖1使用圖3中的非限制性方法得到的圖4B中的樣本的另一種經(jīng)梳打的形態(tài)。
【具體實施方式】
[0042]如在附圖中標示的，相同的附圖標記用來指代相同的部件。在下文的描述中，針對不同構造的實施例描述各種運行參數(shù)和部件。這些具體的參數(shù)和部件作為示例而非意在進行限制。
[0043]認為所公開的實用新型構思已經(jīng)克服了與纖維加強片狀模塑料(SMC)、諸如碳纖維加強SMC的已知生產(chǎn)相關聯(lián)的一個或多個問題。如將在本文的其他部分更詳細地描述的，本實用新型提供了用于梳打材料纖維、諸如碳纖維的系統(tǒng)和方法，使得產(chǎn)生的碳纖維在纖維絲之間被提供了更大的分離并因此在SMC工藝中具有更大的被樹脂組分潤濕的能力。在不希望受限于任何特定的理論的情況下，認為從下文詳細論述的梳打工藝得到的最終產(chǎn)品更隨機化，更松散且更加纏繞。由此，經(jīng)梳打的材料纖維被提供了沿深度維度或所謂的“z”維度的更大的潤濕能力。
[0044]在圖1至圖3中更詳細地圖示了這種方法和系統(tǒng)。為了說明的目的，關于碳纖維描述了該系統(tǒng)和方法。然而，該系統(tǒng)和方法可以用于分離或梳打任何其他合適的材料纖維，諸如，天然聚合纖維(如絲綢)和合成聚合纖維(如塑料)。
[0045]在至少一個或多個實施例中并且如圖1所描繪的，總體上用100表示的用于梳打碳纖維的系統(tǒng)包括第一板102和第二板104，第一板102和第二板104形成接收和排出碳纖維108的第一腔106，第一板102包括延伸到第一腔106中的第一數(shù)量的齒110，第二板104包括延伸到第一腔106中的第二數(shù)量的齒112。
[0046]圖2A示意性地描繪了第一數(shù)量的齒110和第二數(shù)量的齒112的平面圖。第一數(shù)量的齒I1能夠在第一方向上、諸如在Y方向上移動。第二數(shù)量的齒112能夠在不同于第一方向的第二方向上、諸如在X方向上移動。
[0047]當能夠在第一方向上移動時，第一數(shù)量的齒110可以在相對于第一板102被固定位置的同時進行彎曲和/或振動運動。類似地，當能夠在第二方向上移動時，第二數(shù)量的齒112可以在相對于第二板104被固定位置的同時進行彎曲和/或振動運動。第一板102和第二板104能夠沿著X平面在相反的方向上移動，或者沿著Y平面在相反的方向上移動。也可以的是，第一板102和第二板104能夠分別沿著X平面在一個方向上以及沿著Y平面在另一個方向上移動。至少部分地由于如在這些特定的布置中所例示的那樣第一方向不同于第二方向，第一數(shù)量的齒110和第二數(shù)量的齒112在能夠移動的同時繞過彼此；因此，可以有效地減少或消除第一數(shù)量的齒110與第二數(shù)量的齒112之間的碰撞。
[0048]為了實現(xiàn)在第一方向或第二方向上的移動，也可以是第一板102和/或第二板104進行移動，而第一數(shù)量的齒110或第二數(shù)量的齒112不一定移動。
[0049]第一數(shù)量的齒110可以在材料上與第一板102制成為一體。類似地，第二數(shù)