碳纖維毛絲量的測試裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種碳纖維毛絲量的測試裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]碳纖維是一種先進(jìn)材料，自誕生之日起就受到了各方的廣泛關(guān)注。它不僅具有碳材料的本征特性，又具有紡織纖維的柔軟可加工性，它的比重不到鋼的1/4，強(qiáng)度卻比鋼高得多。碳纖維的強(qiáng)度大、模量高、密度低、線膨脹系數(shù)小等優(yōu)點(diǎn)，使其成為最有前途的材料。
[0003]碳纖維屬于脆性材料，主要原因是由于碳纖維具有較高的模量，而且明顯高于一般的玻璃纖維、凱芙拉纖維等，也就是說碳纖維在外力作用下抵抗彈性變形的能力優(yōu)于其他纖維?；谝陨显?，碳纖維在后續(xù)的纏繞、織造和預(yù)浸等深加工工序過程中相對(duì)于其他纖維更容易產(chǎn)生毛絲。在碳纖維生產(chǎn)和應(yīng)用過程中，較多毛絲的存在將對(duì)生產(chǎn)區(qū)域的環(huán)境保護(hù)產(chǎn)生負(fù)面的影響，對(duì)現(xiàn)場生產(chǎn)人員也會(huì)造成不必要的危害，同時(shí)不利于碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料制品質(zhì)量的控制，不利于制品的生產(chǎn)，更不利于制品整體性能的發(fā)揮。
[0004]當(dāng)前，定量測試碳纖維絲束毛絲量的設(shè)備和方法均較少，定量評(píng)價(jià)碳纖維絲束上的毛絲成為擺在技術(shù)人員面前的一道亟需解決的難題。中國專利CN 102304843 A中提出了一種碳纖維絲束起毛量的測試裝置和測試方法，采用的方法主要是先通過粘附機(jī)構(gòu)收集毛絲，之后采用高精度的天平稱量產(chǎn)生的毛絲的質(zhì)量。此方法具有一定的先進(jìn)性和創(chuàng)新性，提供了一種有效的檢測碳纖維絲束起毛量的方法，但是還存在著幾大缺陷，主要表現(xiàn)在:測試時(shí)間較長，纖維的用量較大；對(duì)于僅有極少量毛絲的纖維，高精度天平也可能無法較準(zhǔn)確的稱量產(chǎn)生的毛絲量；忽略了外界環(huán)境(主要是溫度和濕度)對(duì)測試結(jié)果的影響；毛絲收集不完全，不能測試出單位長度范圍內(nèi)纖維上的毛絲的具體數(shù)量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]鑒于上述問題，本發(fā)明提出了一種全新的碳纖維絲束毛絲量的測量裝置與測試方法，主要是通過測試?yán)w維單位長度內(nèi)的毛絲數(shù)量，此方法精確度較高，為評(píng)價(jià)碳纖維絲束的毛絲量提供一個(gè)較為有效地測試方法。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:
一種碳纖維毛絲量的測試裝置，包括試驗(yàn)箱、固定機(jī)構(gòu)、測試機(jī)構(gòu)和控制機(jī)構(gòu)，試驗(yàn)箱內(nèi)設(shè)有用于固定測試機(jī)構(gòu)的固定機(jī)構(gòu)，固定機(jī)構(gòu)的兩端分別由支撐架一、支撐架二支撐，測試機(jī)構(gòu)包括碳纖維紗架、瓷眼、展紗輥一、毛絲測量機(jī)構(gòu)、展紗輥二、碳纖維卷繞機(jī)構(gòu)和電機(jī)，碳纖維紗架、瓷眼、展紗輥一依次設(shè)于固定機(jī)構(gòu)上，展紗輥一與展紗輥二間設(shè)有毛絲測量機(jī)構(gòu)，毛絲測量機(jī)構(gòu)包括便攜式顯微鏡，展紗輥二、碳纖維卷繞機(jī)構(gòu)依次設(shè)于固定機(jī)構(gòu)上，碳纖維卷繞機(jī)構(gòu)包括傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和卷繞紗架，碳纖維卷繞機(jī)構(gòu)由電機(jī)提供動(dòng)力，試驗(yàn)箱采用全封閉試驗(yàn)箱，試驗(yàn)箱設(shè)有觀察窗。
[0007]進(jìn)一步地，試驗(yàn)箱的底部設(shè)有兩個(gè)水平調(diào)節(jié)旋鈕，試驗(yàn)箱的底面和后面采用不銹鋼板，試驗(yàn)箱的前面設(shè)有推拉門，試驗(yàn)箱的其他三個(gè)面采用無色透明塑料板。
[0008]進(jìn)一步地，控制機(jī)構(gòu)包括轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)旋鈕和顯示面板。
[0009]進(jìn)一步地，通過以下步驟進(jìn)行測試:
步驟一:調(diào)節(jié)試驗(yàn)房間溫度為25°C ±3°C，相對(duì)濕度為50%±10%，并使用水平儀調(diào)節(jié)試驗(yàn)箱的水平，打開試驗(yàn)箱的推拉門，在此環(huán)境中靜置2小時(shí)以上；
步驟二:選取一錠需要測試毛絲量的碳纖維，放置于I環(huán)境中2小時(shí)；
步驟三:關(guān)閉推拉門，開啟電動(dòng)機(jī)，初始轉(zhuǎn)速每分鐘5轉(zhuǎn)；
步驟四:將碳纖維紗錠固定在碳纖維紗架上，碳纖維絲束依次穿過瓷眼、展紗輥一、展紗輥二，最后在碳纖維卷繞機(jī)構(gòu)上回收碳纖維；
步驟五、通過轉(zhuǎn)速控制機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)碳纖維絲束通過測量機(jī)構(gòu)的速度，轉(zhuǎn)速為0.1-10轉(zhuǎn)/分，轉(zhuǎn)速控制使觀測到碳纖維表面的形貌；
步驟六:通過毛絲測量機(jī)構(gòu)，調(diào)節(jié)放大倍數(shù)20~200，記錄l~5m纖維表面形貌，通過對(duì)便碳纖維絲束的畫面觀測，即可測試出單位長度碳纖維絲束的毛絲數(shù)量；
步驟七:選取多個(gè)長度段進(jìn)行測量，并得到碳纖維絲束單位長度上的毛絲數(shù)量的算術(shù)平均值。
[0010]本發(fā)明的有益效果是:
一、測試裝置原理簡單，制作、使用和維護(hù)成本低廉。
[0011]二、測試方法簡單，測試人員經(jīng)過快速培訓(xùn)后即可操作，操作過程安全、快捷。
[0012]三、可以定量測試碳纖維絲束單位長度上的毛絲數(shù)量，為碳纖維絲束毛絲量的評(píng)價(jià)提供一個(gè)有效的測試方法。
【附圖說明】
[0013]圖1是本發(fā)明實(shí)施例碳纖維毛絲量的測試裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是實(shí)施例碳纖維毛絲量的測試裝置的俯視圖；
其中:1_支撐架一，2-固定機(jī)構(gòu)，3-碳纖維紗架，4-瓷眼，5-展紗輥一，6-觀察窗，7-毛絲測量機(jī)構(gòu)，8-展紗輥二，9-碳纖維卷繞機(jī)構(gòu)，10-支撐架二，11-電機(jī)，12-控制機(jī)構(gòu)，13-試驗(yàn)箱。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。
實(shí)施例
[0015]一種碳纖維毛絲量的測試裝置，如圖1、圖2，包括試驗(yàn)箱13、固定機(jī)構(gòu)2、測試機(jī)構(gòu)和控制機(jī)構(gòu)12,試驗(yàn)箱13內(nèi)設(shè)有用于固定測試機(jī)構(gòu)的固定機(jī)構(gòu)2，固定機(jī)構(gòu)2的兩端分別由支撐架一 1、支撐架二 10支撐，測試機(jī)構(gòu)包括碳纖維紗架3、瓷眼4、展紗輥一 5、毛絲測量機(jī)構(gòu)7、展紗輥二 8、碳纖維卷繞機(jī)構(gòu)9和電機(jī)11，碳纖維紗架3、瓷眼4、展紗輥一 5依次設(shè)于固定機(jī)構(gòu)2上，展紗輥一 5與展紗輥二 8間設(shè)有毛絲測量機(jī)構(gòu)7，毛絲測量機(jī)構(gòu)7包括便攜式顯微鏡，展紗輥二 8、碳纖維卷繞機(jī)構(gòu)9依次設(shè)于固定機(jī)構(gòu)2上，碳纖維卷繞機(jī)構(gòu)9包括傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和卷繞紗架，碳纖維卷繞機(jī)構(gòu)9由電機(jī)11提供動(dòng)力，試驗(yàn)箱13采用全封閉試驗(yàn)箱13，試驗(yàn)箱13設(shè)有觀察窗6。
[0016]實(shí)施例中支撐架的高度是300mm，支撐架的底座長度是200mm，厚度是40mm，材料為承重304型不銹鋼，主要作用是為固定機(jī)構(gòu)2提供支撐作用力。固定機(jī)構(gòu)2的長X寬X高分別為600mmX 40mmX 300mm,固定機(jī)構(gòu)2的材料為承重304型不銹鋼，作用是固定測試裝置的主要部件。
[0017]碳纖維紗架3的直徑是100mm，主要作用是固定碳纖維絲束。瓷眼4的直徑為6mm，瓷眼4的作用是固定纖維絲束的位置，保證纖維絲束不隨紗架的轉(zhuǎn)動(dòng)而來回?cái)[動(dòng)。
[0018]展紗輥一 5、展紗輥二 8的直徑為20mm，其作用是固定并展開碳纖維絲束。觀察窗6的材料采用無色透明的玻璃，觀察窗6的長度300mm、高度50mm，觀察窗6的作用是從側(cè)面觀察碳纖維絲束的展紗狀況。毛絲測量機(jī)構(gòu)7的主要組成為改裝后的便攜式顯微鏡，毛絲測量機(jī)構(gòu)7的作用是放大并記錄纖維絲束表面，通過對(duì)錄像畫面的觀測，測量出單位長度碳纖維絲束上的毛絲數(shù)量。
[0019]碳纖維卷繞機(jī)構(gòu)9包括傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和卷繞紗架，通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)為碳纖維絲束提供牽引力。電機(jī)11的作用是為碳纖維卷繞機(jī)構(gòu)9提供動(dòng)力?？刂茩C(jī)構(gòu)12主要是由轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)旋鈕和顯示面板組成，作用是調(diào)節(jié)測量速度。試驗(yàn)箱13的長X寬X高分別為800_X400_X600mm，底部配有2個(gè)水平調(diào)節(jié)旋鈕以方便調(diào)節(jié)試驗(yàn)箱13水平，試驗(yàn)箱13的底面和后面采用不銹鋼板，試驗(yàn)箱13的前面設(shè)有推拉門，試驗(yàn)箱13的其他三個(gè)面采用無色透明塑料板，可以為高透明度的聚乙烯或聚丙烯等，底面為承重304型不銹鋼板，作用是固定控制與顯示機(jī)構(gòu)，并密閉整個(gè)測試裝置。
[0020]使用上述測試裝置測試碳纖維絲束毛絲數(shù)量，選取不同碳纖維進(jìn)行測試如下: 測試一
調(diào)節(jié)試驗(yàn)房間溫度為25V ±3°C，相對(duì)濕度為50%± 10%，并使用水平儀調(diào)節(jié)試驗(yàn)箱13的水平，打開試驗(yàn)箱13的推拉門，在此環(huán)境中靜置2小時(shí)以上。
[0021]選取HF40-6K-E2碳纖維，放置于I環(huán)境中2小時(shí)。
[0022]關(guān)閉推拉門，開啟電動(dòng)機(jī),轉(zhuǎn)速是每分鐘5轉(zhuǎn)。
[0023]將碳纖維紗錠固定在碳纖維紗架3上，碳纖維絲束依次穿過瓷眼4、展紗輥一 5、展紗輥二 8，最后在碳纖維卷繞機(jī)構(gòu)9上回收碳纖維。
[0024]通過轉(zhuǎn)速控制機(jī)構(gòu)12調(diào)節(jié)碳纖維絲束通過測量機(jī)構(gòu)的速度，轉(zhuǎn)速