專利名稱：一種碳纖維織布放緯裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及碳纖維下游產品制備領域，具體是一種聚丙烯腈基碳纖維織布時的放緯的裝置。
背景技術：
碳纖維具有高比強度、高比模量、耐疲勞、抗蠕變、耐腐蝕及熱膨脹系數小等系列優異性能，因而在航天、航空等國防尖端技術中被廣泛用于碳纖維增強樹脂基復合材料(CFRP)的增強體，也是民用工業更新換代的新材料。碳纖維布是碳纖維的初步產品，一般要求的碳纖維布具有(a)很高的比強度和很大的比模量，可以使結構大幅度減少質量；(b)均質和各向同性，使得碳纖維復合材料具有良好的可設計性，使碳纖維復合材料結構有可能按照結構特點更好的達到優化設計；(C)良好的抗疲勞性，在碳纖維復合材料中作為基體的碳纖維布的相和界面能減緩和阻止裂紋進一步擴展，從而推遲疲勞破壞的發生；(d)成型工藝性好，由于碳纖維布屬于柔性組織，容易成型任意截面；(e)良好的尺寸穩定性，在 織物經向和緯向張力均勻的前提下，可以作為可靠基體制作各類功能和結構特性的片材和預制件。通過織造而成的碳纖維布，可以充分發揮碳纖維的優異的抗拉性能，使其的各類制品在XY平面上的力學性能保持一致，來保證各類制品在平面方向的力學性能要求。目前國內外在碳纖維織造涉及緯紗張力均勻放緯的裝置很少，一般是生產單位按照各類化纖或棉線的織造工藝進行張力調整，大多數是用紡織各類化纖或棉織布所用的儲緯器來實現緯紗的放緯工作。常用的儲緯器工作原理是紗線從筒子卷裝上退繞后，重新繞到儲紗鼓上。為減小退繞阻力，儲紗鼓是表面光滑圓柱體或錐角很小的圓錐體。通常在引緯前，儲紗鼓上需有一定數量的儲紗量，并根據鼓上儲紗的多少自動改變儲紗速度。緯紗在鼓上應按螺旋線形狀有序排列，這樣，既能保證足夠的儲紗量，又便于退繞。為使紗線排列和退繞有序，并在引緯過程中保證緯紗有必要的小張力，在進紗處和紗線與鼓面分離處，分別設以張力器和張力環。最后，為防止紗線在卷繞過程中的捻度變化，儲紗鼓上的緯紗應有兩種不同的繞向，以適應碳纖維織布時S捻的需要。由于碳纖維本身性能的影響，該種方法會導致(a)碳纖維束表面毛羽現象嚴重，影響緯紗的線密度，導致碳纖維布單位克重的減少量大；(b)碳纖維布面緯紗內部分緯紗絲束張力不一致，在碳纖維布的表面出現緯向色差。依據現有的傳統儲緯器來紡織碳纖維的各類織物時，當碳纖維緯紗從筒子上作軸向退繞時，紗線張力會產生變化，且織機速度越高，紗線張力變化越大。變化的張力會使碳纖維表面出現的毛羽現象嚴重，這不但增加紗線的斷頭率，而且也影響織物質量，特別是達不到碳纖維各類織物對經向緯向強力的相關要求參數。同時，織造出來的碳纖維布表面會出現大面積的緯向張力不勻現象，在碳纖維布表面會有影響對碳纖維布施工的緯向色差，表觀缺陷十分明顯，嚴重影響碳纖維布作為基體來制作各類功能和結構特性的片材和預制件。這樣就限制了碳纖維各類紡織制品的使用范圍。
發明內容
為克服現有技術中存在的影響碳纖維布的緯紗張力不勻導致碳纖維織物緯向強力較小以及布面表觀質量缺陷比較嚴重的現象，本發明提出了一種碳纖維織布放緯裝置。一種碳纖維織布放緯裝置，其特征在于，包括放紗架、張力架和儲緯器。其中，放紗架、張力架和儲緯器并排安裝在同一垂直面上，并且張力架位于放紗架和儲緯器之間。所述儲緯器中心線與張力機構中張力陶瓷導眼的中心軸線之間在垂直方向的距離a為60cm。所述放紗架中紗筒轉軸的中心線與張力機構中這張力陶瓷導眼的中心軸線之間在垂直方向的距離b為30cm。所述張力架10寬度方向的中心線與儲緯器上的進紗陶瓷導眼的中心線之間的距離c為50cm。所述張力架寬度方向的中心線與放紗架寬度方向的中心線之間的距離d為50cm。 所述放紗架包括支架，紗筒轉軸和2個端板。紗筒轉軸固定在支架的上端。2個端板分別安裝在紗筒轉軸的兩端。所述張力機構包括張力架、張力圈、4根彈力帶、張力陶瓷導眼和安裝板。張力圈圓周的外切面焊接固定在張力架上的一對支板的上表面。在該張力圈的圓周上均勻分布4個貫通的彈力帶安裝孔。4根彈力帶的一端分別固定在所述彈力帶安裝孔內，4根彈力帶的另一端分別固定在位于安裝板上的4個彈力帶安裝孔內。4根彈力帶的預緊力為3N。張力陶瓷導眼粘接在安裝板的內孔中。所述儲緯器的進紗端和出紗端分別加裝有進紗陶瓷導眼和出紗陶瓷導眼，所述進紗陶瓷導眼粘接在位于安裝架上的通孔內，并且該通孔的中心線垂直于所述安裝架的表面。出紗陶瓷導眼粘接在儲緯器出紗端的出紗孔內。儲緯器中的毛刷環采用羊毛刷環。所述紗軸端板的內孔為臺階孔，該臺階內孔的小孔徑端的孔徑與紗筒轉軸的外徑間隙配合。該該臺階內孔的大孔徑端內安裝有軸承。在紗軸端板一端端面有軸向凸出的紗軸定位套，該紗軸定位套的外表面為錐面。該紗軸定位套的最大外徑與紗軸的內徑相同。碳纖維布的最小強力是由紗線絲束中細節弱環決定的，弱環的數量具有極高的相關性。通過本發明裝置調整能夠減少弱環數量，提高碳纖維布表面每根碳纖維緯紗絲束的單紗強力值，減少緯紗絲束斷頭率，從而保證碳纖維布的緯向抗拉強度。采用本發明織造完成后的碳纖維雙向布，由于緯向張力均勻，碳纖維布緯向組織纖維強度得到提高，有效的提高緯向組織的強力破壞能力，增強疲勞和損傷容限，使整體制造的成本降低，并達到整體減重的目的，更好的發揮碳纖維布及其先進復合材料在各領域的應用，其性能特別是達到符合在飛機、航天、航空等飛行器、交通運輸、建筑材料以及武器裝備領域的應用。使調整出來的碳纖維布的緯紗內每束碳纖維及整排纖維束的張力均勻，片狀宏觀張力滿足碳纖維絲束斷裂強力的20%，誤差在±2%。以國產T300碳纖維為例，在相同的緯紗密度及其他織造參數不變的前提下，其在使用本發明織布調整前后碳纖維布緯向強力，相關的性能指標見表1，從表I看出調整前后緯向強力得到大幅度的提高，表觀質量得到了很大的改善，完全達到工業應用的需要。
表I相關的力學性能及表觀質量表
權利要求
1.一種碳纖維織布放緯裝置，其特征在于，包括放紗架、張力架和儲緯器；其中，放紗架、張力架和儲緯器并排安裝在同一垂直面上，并且張力架位于放紗架和儲緯器之間；所述儲緯器中心線與張力機構中張力陶瓷導眼的中心軸線之間在垂直方向的距離a為60cm ;所述放紗架中紗筒轉軸的中心線與張力機構中這張力陶瓷導眼的中心軸線之間在垂直方向的距離b為30cm ;所述張力架10寬度方向的中心線與儲緯器上的進紗陶瓷導眼的中心線之間的距離c為50cm ;所述張力架寬度方向的中心線與放紗架寬度方向的中心線之間的距離d為50cm ； 所述放紗架包括支架，紗筒轉軸和2個端板；紗筒轉軸固定在支架的上端；2個端板分別安裝在紗筒轉軸的兩端； 所述張力機構包括張力架、張力圈、4根彈力帶、張力陶瓷導眼和安裝板；張力圈圓周的外切面焊接固定在張力架上的一對支板的上表面；在該張力圈的圓周上均勻分布4個貫通的彈力帶安裝孔；4根彈力帶的一端分別固定在所述彈力帶安裝孔內，4根彈力帶的另一端分別固定在位于安裝板上的4個彈力帶安裝孔內；4根彈力帶的預緊力為3N;張力陶瓷導眼粘接在安裝板的內孔中； 所述儲緯器的進紗端和出紗端分別加裝有進紗陶瓷導眼和出紗陶瓷導眼，所述進紗陶瓷導眼粘接在位于安裝架上的通孔內，并且該通孔的中心線垂直于所述安裝架的表面；出紗陶瓷導眼粘接在儲緯器出紗端的出紗孔內。
2.如權利要求I所述碳纖維織布放緯裝置，其特征在于，儲緯器中的毛刷環采用羊毛刷環。
3.如權利要求I所述碳纖維織布放緯裝置，其特征在于，紗軸端板的內孔為臺階孔，該臺階內孔的小孔徑端的孔徑與紗筒轉軸的外徑間隙配合；該該臺階內孔的大孔徑端內安裝有軸承；在紗軸端板一端端面有軸向凸出的紗軸定位套，該紗軸定位套的外表面為錐面；該紗軸定位套的最大外徑與紗軸的內徑相同。
全文摘要
一種碳纖維織布放緯裝置，放紗架、張力架和儲緯器并排安裝在同一垂直面上，并且張力架位于放紗架和儲緯器之間。放紗架紗筒轉軸固定在支架的上端。2個端板分別安裝在紗筒轉軸的兩端。張力圈圓周的外切面焊接固定在張力架上的一對支板的上表面。4根彈力帶的一端分別固定在所述彈力帶安裝孔內，4根彈力帶的另一端分別固定在位于安裝板上。4根彈力帶的預緊力為3N。張力陶瓷導眼粘接在安裝板的內孔中。儲緯器的進紗端和出紗端分別加裝有進紗陶瓷導眼和出紗陶瓷導眼。儲緯器中的毛刷環采用羊毛刷環。本發明有效的提高緯向組織的強力破壞能力，增強疲勞和損傷容限，使整體制造的成本降低，并達到整體減重的目的。
文檔編號D03D47/34GK102776665SQ20121026149
公開日2012年11月14日 申請日期2012年7月26日 優先權日2012年7月26日
發明者侯建榮, 吳斌, 張姣姣, 張雄偉, 徐永花, 楊建恒 申請人:西安康本材料有限公司