一種碳纖維穩(wěn)定性在線監(jiān)測裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種碳纖維穩(wěn)定性的在線監(jiān)測裝置及方法，包括支架、電源、測量儀表、正極輥以及負(fù)極輥，正極輥和負(fù)極輥均固定在支架上，正極輥和負(fù)極輥沿著碳纖維的運行方向依次設(shè)置，正極輥與電源的正極連接，負(fù)極輥與電源的負(fù)極連接，正極輥和負(fù)極輥與支架之間均設(shè)置有絕緣材料，正極輥和測量儀表的正極連接，所述負(fù)極輥和測量儀表的負(fù)極連接。本發(fā)明解決了現(xiàn)有的碳纖維測試裝置及方法僅僅只能檢測生產(chǎn)下線后的產(chǎn)品，且無法做到長程全檢，時效性差的技術(shù)問題，本發(fā)明通過電阻的變化來評判產(chǎn)品的穩(wěn)定性，實現(xiàn)在線監(jiān)測，確保了產(chǎn)品的無損檢測和穩(wěn)定性的有效判定。
【專利說明】一種碳纖維穩(wěn)定性在線監(jiān)測裝置及方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及碳纖維領(lǐng)域，具體涉及一種碳纖維穩(wěn)定性的在線監(jiān)測裝置及方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 碳纖維作為一種復(fù)合材料增強體，因具有一系列的優(yōu)異性能，已經(jīng)在航天航空、國 防軍工和各民用高【技術(shù)領(lǐng)域】得到越來越廣泛的應(yīng)用。作為基礎(chǔ)原材料，碳纖維在上述領(lǐng)域 的應(yīng)用關(guān)鍵是產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定可靠，碳纖維屬于長程性材料，穩(wěn)定性一直是生產(chǎn)控制的難 點，如目前應(yīng)用最為廣泛的PAN基碳纖維，生產(chǎn)流程包含聚合、紡絲、氧化碳化等系列工藝 過程，生產(chǎn)流程長、工藝路線復(fù)雜，產(chǎn)品質(zhì)量控制特別是穩(wěn)定性監(jiān)控方面，一直是產(chǎn)業(yè)的難 點。
[0003] 對于產(chǎn)品質(zhì)量的把控首要條件是性能的各項監(jiān)測，目前碳纖維的性能測試如 力學(xué)性能有很多，僅碳纖維復(fù)絲性能的測試就有ZL201010283925. 3、201210290367. 2、 201220405443. 5、201310625429. 5、201410087488. 6 等諸多專利，這些專利也涉及一些測試 裝置的研制，不過都是針對生產(chǎn)下線后的產(chǎn)品，而且是根據(jù)部分檢測結(jié)果判定整體性能，無 法做到全檢，時效性也較差。
[0004] 針對上述專利中裝置和方法的不足，結(jié)合生產(chǎn)和應(yīng)用的需要，設(shè)計一種能夠在線 檢測和實時反饋產(chǎn)品性能信息的裝置，對于碳纖維的生產(chǎn)而言極為重要和迫切。要想在線 監(jiān)控產(chǎn)品的穩(wěn)定性，首先就要找到一種能夠反應(yīng)產(chǎn)品穩(wěn)定性的特殊指標(biāo)，本發(fā)明即根據(jù)碳 纖維的自身特點，依據(jù)電阻這一參數(shù)，設(shè)計了一種快速檢測裝置，該裝置能夠做到無損快速 檢測，且所有信息可以導(dǎo)入生產(chǎn)線自控系統(tǒng)，可以實時記錄。根據(jù)記錄數(shù)據(jù)即可判定碳纖維 產(chǎn)品的長程、軸間和批間穩(wěn)定性。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了解決現(xiàn)有的碳纖維測試裝置及方法僅僅只能檢測生產(chǎn)下線后的產(chǎn)品，且無法 做到長程全檢，時效性差的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種碳纖維穩(wěn)定性在線監(jiān)測裝置及方法。
[0006] 本發(fā)明的技術(shù)解決方案：
[0007] -種碳纖維穩(wěn)定性在線監(jiān)測裝置，其特殊之處在于：包括支架、電源、測量儀表、正 極輥以及負(fù)極輥，所述正極輥和負(fù)極輥均固定在支架上，所述正極輥和負(fù)極輥沿著碳纖維 的運行方向依次設(shè)置，所述正極輥與電源的正極連接，所述負(fù)極輥與電源的負(fù)極連接，所述 正極輥和負(fù)極輥與支架之間均設(shè)置有絕緣材料，所述正極輥和測量儀表的正極連接，所述 負(fù)極輥和測量儀表的負(fù)極連接。
[0008] 上述正極輥與負(fù)極輥在同一個高度時，在線監(jiān)測裝置還包括自由輪，所述自由輪 固定在支架上，位于正極輥和負(fù)極輥之間且高度低于正極輥和負(fù)極輥。
[0009] 上述正極輥高于/低于負(fù)極輥。
[0010] 上述正極輥和負(fù)極輥均為一體式結(jié)構(gòu)。
[0011] 上述正極輥由多個獨立的導(dǎo)向輪組成，每一束碳纖維占用一個導(dǎo)向輪；所述負(fù)極 輥與正極輥的結(jié)構(gòu)相同，相鄰導(dǎo)向輪之間絕緣。
[0012] 碳纖維穩(wěn)定性在線監(jiān)測裝置的在線監(jiān)測方法，包括以下步驟：
[0013] 1】打開電源和測量儀表；
[0014] 2】測量儀表連續(xù)采集長度為L的碳纖維的電阻；
[0015] 3】通過采集的電阻數(shù)據(jù)的變化幅度判斷碳纖維的穩(wěn)定性。
[0016] 本發(fā)明所具有的優(yōu)點：
[0017]1、對于一定長度的碳纖維而言，在其兩固定端施加一定的直流電壓，可通過電流 測試其閉環(huán)電路中的電流值，然后根據(jù)歐姆定律，通過閉環(huán)電路中的電流值的變化可以實 時監(jiān)視碳纖維的電阻值（或電阻率）的變化情況，從而反應(yīng)出碳纖維質(zhì)量的穩(wěn)定性。
[0018] 2、本發(fā)明通過在碳纖維生產(chǎn)線氧化碳化工藝段加裝一套在線測控系統(tǒng)，即可實現(xiàn) 產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性的快速反饋，且質(zhì)量信息直接導(dǎo)入自控系統(tǒng)，形成自動報警和調(diào)整機制，可 以做到產(chǎn)品穩(wěn)定的在線監(jiān)管，結(jié)合后續(xù)的性能測試，能夠確保產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定的低成本控制。
[0019] 3、本發(fā)明主要是根據(jù)生產(chǎn)線的實際情況，選定一定長度的碳纖維絲束，在線增加 正負(fù)兩個電極，并配以信號讀取、記錄儀表，在碳纖維生產(chǎn)運行中，實時讀取該段碳纖維的 電阻，通過電阻的變化來評判產(chǎn)品的穩(wěn)定性，實現(xiàn)在線監(jiān)測，確保了產(chǎn)品的無損檢測和穩(wěn)定 性的有效判定。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020] 圖1為本發(fā)明碳纖維穩(wěn)定性在線監(jiān)測裝置的示意圖；
[0021] 圖2為本發(fā)明的一種實施例示意圖；
[0022] 圖3為本發(fā)明的另一種實施例示意圖。
[0023] 其中附圖標(biāo)記為：1-正極輥，2-負(fù)極輥，3-自由輥，4-支架，5-碳纖維，6-電源， 7_測量儀表。

【具體實施方式】
[0024] 如圖1所示，碳纖維穩(wěn)定性在線監(jiān)測裝置，包括支架4、電源6、測量儀表7、正極輥 1以及負(fù)極輥2,正極輥1和負(fù)極輥2均固定在支架4上，正極輥1和負(fù)極輥2沿著碳纖維5 的運行方向依次設(shè)置，正極輥1與電源6的正極連接，負(fù)極輥2與電源6的負(fù)極連接，正極 輥1和負(fù)極輥2與支架之間均設(shè)置有絕緣材料，正極輥1和測量儀表7的正極連接，負(fù)極輥 2和測量儀表7的負(fù)極連接。正極輥（或正極輪）和負(fù)極輪（或負(fù)極輥）與之間絕緣。
[0025]自由輪采用分體式、浮動結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)張力的恒定；同時，必須與支架絕緣。
[0026] 如圖2所示，正極輥與負(fù)極輥在同一個高度時，在線監(jiān)測裝置還包括自由輪，自由 輪固定在支架上，位于正極輥和負(fù)極輥之間且低于正極輥和負(fù)極輥。
[0027] 如圖2所示，正極輥高于負(fù)極輥。
[0028] 正極輥或負(fù)極輥可以采用整體式輥。
[0029] 正極輥和負(fù)極輥也可以采用分體式結(jié)構(gòu)（即：每個絲束占用一只導(dǎo)向輪）；同時， 各正極導(dǎo)向輪或負(fù)極導(dǎo)向輪之間彼此絕緣。
[0030] 實施例1 :
[0031] 該裝置位于碳化和表面處理之間。
[0032] 設(shè)計參數(shù)：絲束間距：10mm(相鄰絲束中心間距）、4-5mm(相鄰絲束凈間距）
[0033] 絲束寬度：5-6mm;測試有效長度：200-400mm;直流電壓：6-12V，（采用恒壓電源） 適用范圍：T800-6K/12K;電流測量精度：1mA
[0034] 實施例2 :
[0035] 以T800-6K碳纖維為例，進(jìn)行理論電阻計算，具體如下：
[0036] 計算公式：

【權(quán)利要求】
1. 一種碳纖維穩(wěn)定性在線監(jiān)測裝置，其特征在于：包括支架、電源、測量儀表、正極輥 以及負(fù)極輥，所述正極輥和負(fù)極輥均固定在支架上，所述正極輥和負(fù)極輥沿著碳纖維的運 行方向依次設(shè)置，所述正極輥與電源的正極連接，所述負(fù)極輥與電源的負(fù)極連接，所述正極 輥和負(fù)極輥與支架之間均設(shè)置有絕緣材料，所述正極輥和測量儀表的正極連接，所述負(fù)極 輥和測量儀表的負(fù)極連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳纖維穩(wěn)定性在線監(jiān)測裝置，其特征在于：所述正極輥與負(fù) 極輥在同一個高度時，在線監(jiān)測裝置還包括自由輪，所述自由輪固定在支架上，位于正極輥 和負(fù)極輥之間且高度低于正極輥和負(fù)極輥。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳纖維穩(wěn)定性在線監(jiān)測裝置，其特征在于：所述正極輥高于/ 低于負(fù)極輥。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1-3之任一所述的碳纖維穩(wěn)定性在線監(jiān)測裝置，其特征在于：所述正 極輥和負(fù)極輥均為一體式結(jié)構(gòu)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1-3之任一所述的碳纖維穩(wěn)定性在線監(jiān)測裝置，其特征在于：所述正 極輥由多個獨立的導(dǎo)向輪組成，每一束碳纖維占用一個導(dǎo)向輪；所述負(fù)極輥與正極輥的結(jié) 構(gòu)相同，相鄰導(dǎo)向輪之間絕緣。
6. 基于權(quán)利要求1-5所述的碳纖維穩(wěn)定性在線監(jiān)測裝置的在線監(jiān)測方法，其特征在 于：包括以下步驟： 1】打開電源和測量儀表； 2】測量儀表連續(xù)采集長度為L的碳纖維的電阻； 3】通過采集的電阻數(shù)據(jù)的變化幅度判斷碳纖維的穩(wěn)定性。
【文檔編號】G01N27/04GK104330442SQ201410554908
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年10月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月17日
【發(fā)明者】王浩靜, 顧紅星, 范立東, 薛林兵, 趙佑軍 申請人:中國科學(xué)院西安光學(xué)精密機械研究所