一种碳纤维可织性的评价装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种碳纤维可织性的评价装置及方法，包括支撑架，支撑架上设有牵引机构、开闭口模拟机构、打纬模拟机构和电阻记录仪；牵引机构包括分别位于支撑架两端的两个固定器，碳纤维连接两个固定器，碳纤维和两个固定器电性连通；开闭口模拟机构包括升降设置的综框，两个固定器之间的碳纤维穿过综框；打纬模拟机构包括沿碳纤维所在直线往复移动的钢筘，两个固定器之间的碳纤维穿过钢筘；电阻记录仪通过导线闭路连接同一根碳纤维所对应的两个固定器。本发明专利技术的好处是利用碳纤维能够导电的特性，通过在线监测碳纤维在摩擦过程中的电阻值变化，来实时度量碳纤维的磨损程度，从而实现对碳纤维可织性的快速和精确检测。现对碳纤维可织性的快速和精确检测。现对碳纤维可织性的快速和精确检测。

【技术实现步骤摘要】
一种碳纤维可织性的评价装置及方法


[0001]本专利技术涉及碳纤维
，尤其是一种碳纤维可织性的评价装置及方法。

技术介绍

[0002]碳纤维一般是由有机纤维经高温炭化制成，具有高比模量、高比强度、耐高温和导电性好等许多优异的性能，其在建筑、汽车、航空航天等领域得到了广泛的应用。碳纤维在织造过程中碳纤维与碳纤维之间以及碳纤维与钢筘之间的接触摩擦作用增加，碳纤维在复杂而持续的摩擦作用下极易损伤甚至断裂。随着织造过程的进行，碳纤维的表面会逐渐产生毛羽，若毛羽过长过多，碳纤维就会相互纠缠，使得开口不清。同时碳纤维纱体截面中单纤维根数会减少，空隙增大，纱体结构也会因单纤维的滑移而变得松散，不同单纤维断裂和伸长的一致性也大大降低。在织造时，这些导致碳纤维耐磨性下降的因素，也会使碳纤维对耐受各种机械外力的能力变差，从而使其在后续的摩擦作用下以及织机上周期性的开口和打纬运动时较易发生断头等现象，从而严重影响了碳纤维的可织性。由此可见，碳纤维的可织造性能主要是由碳纤维材料本身的耐摩损性能和织造时的接触摩擦条件决定的。
[0003]学者们就碳纤维织造时的损伤问题展开了研究，有些主要专注碳纤维的种类、表面状态以及织物结构参数等对碳纤维磨损状况造成的影响；有些初步探讨了碳纤维摩擦损伤的机理。一般碳纤维的可织性主要是通过平板法、绞盘法等方法进行耐磨性研究，而在这些方法中碳纤维之间以及碳纤维与金属之间的摩擦方式与织造时碳纤维的实际状态有很大区别，如在织造过程中碳纤维是处于悬空的状态。天津工业大学的杨洁等人对织造中碳纤维的摩擦磨损行为进行了研究，模拟了织造时碳纤维束之间的摩擦磨损以及碳纤维束与筘片之间的摩擦磨损。但是，其模拟过程简单，与实际织造情况也差别较大，只能进行单根碳纤维的磨损实验；而且，还需要通过对碳纤维进行磨损实验后再测量其力学性能的下降程度来表征其在不同因素条件下的磨损状况。专利号为CN2015104792485于2015年12月23日公开的《一种织造过程中经纱可织性变化测试方法研究》，该申请公开了一种反映织造过程中经纱磨损程度的测试方法。在不引纬的情况下，织机正常进行开口、打纬、卷取和送经运动待织机停机后，采用记号笔将测试经纱分为3个区，分别为原纱(A)，经过停经片纱线(B)以及经过综丝、钢筘纱线(C)，分别测试三段纱线的断裂强力、断裂伸长，耐磨性，以及毛羽，然后将各部分经纱的测试数据进行对比分析，确定纱线的可织性。但是，其不足之处在于，需要停机分段检测，并且检测方式通常是对单根碳纤维进行测试，效率差，例如力学性能检测、毛羽图像成型检测等。
[0004]无论采用上述哪种方法进行磨损实验，为研究碳纤维的可织性，碳纤维经过磨损实验后，都需要对磨损前后的碳纤维进行力学性能等指标进行测试，然后通过对比计算来表征碳纤维的磨损程度，比较繁琐。例如，强力测试一般只能进行单根实验，为了达到实验结果的准确性，往往需要进行大量的平行实验。另外，由于这些方法不能进行在线检测，即碳纤维进行磨损实验时，不能实时监测碳纤维的磨损状况，需要等到磨损实验完成后再通过力学等性能测试来观察其磨损状况，这样会导致在不同的实验条件下无法实时控制碳纤
维的磨损程度，也无法对碳纤维的可织性进行精确的数值度量，而只能通过其磨损前后性能的对比进行粗略的评价。因此，急需要开发出一种高效率、精确的碳纤维磨损状况及可织性的表征方法。

技术实现思路

[0005]基于现有技术中的上述不足，本申请公开了一种碳纤维可织性的评价装置及方法，利用碳纤维能够导电的特性，通过在线监测碳纤维在摩擦过程中的电阻值变化，来实时度量碳纤维的磨损程度，从而实现对碳纤维可织性的快速和精确检测。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提出以下技术方案。
[0007]一种碳纤维可织性的评价装置，其特征是，包括支撑架，支撑架上设有牵引机构、开闭口模拟机构、打纬模拟机构和电阻记录仪；所述牵引机构包括分别位于支撑架两端的两个固定器，碳纤维连接两个固定器，碳纤维和两个固定器电性连通；所述开闭口模拟机构，包括升降设置的综框，两个固定器之间的碳纤维穿过综框；所述打纬模拟机构，包括沿碳纤维所在直线往复移动的钢筘，两个固定器之间的碳纤维穿过钢筘；所述电阻记录仪，通过导线闭路连接同一根碳纤维所对应的两个固定器。
[0008]支撑架两端的固定器实现碳纤维的拉直，开闭口模拟机构和打纬模拟机构用于模拟实际织造时的摩擦情况，开闭口模拟机构和打纬模拟机构工作的同时能够实时测量碳纤维的电阻值，实现持续的在线测量，并且相比传统的力学检测或成像观测飞羽的情况，效率更高，检测结果更加直观。
[0009]作为优选，固定器包括底座和底座上的紧固件，支撑架和底座采用绝缘材质制成，紧固件采用导电材质制成。紧固件用于压紧碳纤维并作为碳纤维的导电接头，实现碳纤维的可靠导电。
[0010]作为优选，底座采用长条形结构，底座上设有若干个间隔设置的紧固件，紧固件的形状为长方体，紧固件上设有带耳螺栓，底座上设有配合带耳螺栓的螺纹孔。紧固件在带耳螺栓与螺纹孔配合时，紧固件被压紧在底座上，从而实现碳纤维的压紧，操作方便。
[0011]作为优选，综框设有相同规格的两个，两个综框的运动方向保持相反，开闭口模拟装置还包括升降滑台，升降滑台上设有用于控制两个综框的升降步进电机和升降控制器，综框和升降步进电机通过传动机构连接。两个综框可以通过升降控制器的参数设定控制进行一定频率的相向运动和相背运动，运动的速度和时间间隔均能控制，实现对碳纤维织造时开闭口的模拟。
[0012]作为优选，打纬模拟机构包括沿支撑架水平设置的移动滑台，钢筘设置在移动滑块上，钢筘配备有移动步进电机和移动控制器，移动步进电机和钢筘通过传动机构连接。通过移动步进电机能够驱动钢筘进行往复移动，移动控制器可以调节钢筘的运动速度和时间等，实现模拟织造时钢筘的打纬运动。
[0013]作为优选，钢筘的宽度和综框的宽度均与底座的宽度对应，综框上设有若干根综丝，综丝中部设有综眼，钢筘包括若干根间隔设置的筘片，碳纤维设置在相邻筘片之间的间隙中。碳纤维在检测时，依次穿过两个综框上相邻的两根综丝上的综眼，并穿过相邻筘片之
间的间隙，实现可靠的开闭口模拟和打纬模拟，本申请所公开的装置可以完成多根碳纤维同时进行磨损和电阻检测实验。现有技术中碳纤维的成像检测和力学性能检查通常一次只能完成一根，而本申请能够多根同时完成，检测效率高。
[0014]作为优选，碳纤维的数量为1到30根，不同的碳纤维分别对应不同的综眼。碳纤维独立布置，能够多根同时进行测量，测量效率高。
[0015]作为优选，电阻记录仪上的金属夹分别为正极组和负极组，正极组包括若干个并联的正极金属夹，负极组包括若干个并联的负极金属夹。可以并联多根碳纤维，实现多根碳纤维的并联测量。
[0016]一种基于上述碳纤维可织性的评价装置的可织性评价方法，其特征是，包括以下步骤：A、将碳纤维穿过综框和钢筘，碳纤维的两端分别固定在支撑架两端的两个固定器上，碳纤维牵直；B、将电阻记录仪上的金属夹分别连本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种碳纤维可织性的评价装置，其特征是，包括支撑架，支撑架上设有牵引机构、开闭口模拟机构、打纬模拟机构和电阻记录仪；所述牵引机构包括分别位于支撑架两端的两个固定器，碳纤维连接两个固定器，碳纤维和两个固定器电性连通；所述开闭口模拟机构，包括升降设置的综框，两个固定器之间的碳纤维穿过综框；所述打纬模拟机构，包括沿碳纤维所在直线往复移动的钢筘，两个固定器之间的碳纤维穿过钢筘；所述电阻记录仪，通过导线闭路连接同一根碳纤维所对应的两个固定器。2.根据权利要求1所述的一种碳纤维可织性的评价装置，其特征是，所述固定器包括底座和底座上的紧固件，支撑架和底座采用绝缘材质制成，紧固件采用导电材质制成。3.根据权利要求2所述的一种碳纤维可织性的评价装置，其特征是，所述底座采用长条形结构，底座上设有若干个间隔设置的紧固件，紧固件的形状为长方体，紧固件上设有带耳螺栓，底座上设有配合带耳螺栓的螺纹孔，底座上设有对应紧固件的导电块。4.根据权利要求1所述的一种碳纤维可织性的评价装置，其特征是，所述综框设有相同规格的两个，两个综框的运动方向保持相反，开闭口模拟装置还包括升降滑台，升降滑台上设有用于控制两个综框的升降步进电机和升降控制器，综框和升降步进电机通过传动机构连接。5.根据权利要求1所述的一种碳纤维可织性的评价装置，其特征是，所述打纬模拟机构包括沿支撑架水平设置的移动滑台，钢筘设置在移动滑台上，钢筘配备有移动步进电机和移动控...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗海林，刘家威，傅雅琴，倪庆清，
申请(专利权)人：现代纺织技术创新中心鉴湖实验室，
类型：发明
国别省市：