一種針對碳纖維玻璃纖維的張力展紗裝置

專li名稱：一種針對碳纖維玻璃纖維的張力展紗裝置，申請?zhí)枺篊N202020232559.8，授quan公告號：CN212072555U，2020年12月正式獲得國家實用新型專li授quan，專li權人為南京科銳擠出機械有限公司。在長纖維增強熱塑性復合材料LFT生產工藝流程中，碳纖維、玻璃纖維絲束的展紗與預熱處理是浸漬成型前的關鍵前置工序，纖維展開是否均勻、張力是否穩(wěn)定，直接決定樹脂浸漬效果、纖維保留長度以及最終復合材料的力學性能。傳統長纖維生產線的展紗機構結構簡單，缺少配套預熱單元，纖維絲束進入浸漬模頭之前容易出現絲束聚攏、寬窄不均勻、局部張力忽大忽小的現象；張力過大容易造成碳纖維、玻璃纖維出現斷紗、毛絲，直接導致生產線停機；張力過小又會出現纖維起皺、堆疊，樹脂無法充分浸潤每一根單絲，成品復合材料內部出現空隙、干絲缺陷，降低產品強度與批次穩(wěn)定性。南京科銳擠出機械有限公司針對長纖維浸漬前展紗預熱、張力控制、防斷紗等行業(yè)痛點，自主研發(fā)本款張力展紗裝置專li，可實現長纖維在浸漬之前充分預熱展平，張力可連續(xù)調節(jié)，在高速連續(xù)生產工況下有效保障紗線不斷紗，為后續(xù)浸漬工序提供狀態(tài)穩(wěn)定的纖維原料，提升長纖復合材料整體成品品質。

傳統展紗機構在實際工業(yè)化生產中存在諸多短板，多數設備將展紗輥與預熱單元相互分離，纖維直接從紗架引出后進入展紗輥，絲束表面浸潤劑處于常溫狀態(tài)，絲束內部單絲之間相互粘結，很難充分舒展打開，容易出現局部絲束抱團，即便經過展紗輥，依舊存在寬窄波動，造成浸漬之后制品厚薄不均。普通設備張力機構多為固定配重結構，張力檔位不可連續(xù)微調，面對不同規(guī)格碳纖維、不同tex克重的玻璃纖維，以及生產線牽引速度變化時，無法動態(tài)匹配紗線受力。生產提速瞬間張力驟增，極易發(fā)生批量斷紗，一旦出現斷紗，需要停機重新穿紗引絲，嚴重打斷產線連續(xù)生產節(jié)奏，降低設備稼動率；張力調得過小，纖維運行松弛、擺動起皺，浸漬模頭內部出現纖維堆疊，樹脂滲透困難，產出大量不合格粒子。同時纖維運行過程中摩擦產生靜電，進一步加劇單絲纏繞、毛絲現象，給長纖維連續(xù)化生產帶來諸多困擾。本專li將預熱模塊、多組展紗輥組、可調節(jié)張力機構進行一體化集成設計，纖維絲束首先經過預熱區(qū)域，對絲束表面浸潤劑進行適度加溫軟化，降低單絲之間粘結力，再進入多級交錯展紗輥，把聚攏的絲束橫向充分拉開展平，讓每一根單絲處于分離舒展狀態(tài)；搭配可連續(xù)調節(jié)的張力機構，根據纖維材質、絲束規(guī)格、生產線牽引速度靈活設定紗線運行張力，使整束纖維全程受力均勻，避免局部應力集中，從結構層面減少斷紗、毛絲故障的發(fā)生。

該專li裝置整體由機架、進料導紗組件、預熱模塊、多級交錯展紗輥組、張力調節(jié)機構、出線導向組件等核心部分組成。紗線從放卷紗架引出之后，首先穿過進料導紗組件完成初步定位，再進入預熱模塊，通過溫度可控的加熱輥對碳纖維或者玻璃纖維絲束進行均勻預熱，軟化纖維表面浸潤劑，消除絲束內部單絲粘結抱團現象，為后續(xù)展紗做好預處理。經過預熱的絲束進入多級交錯布置的展紗輥組，依靠輥筒交錯排布把聚攏的絲束橫向撐開，實現絲束充分展平，得到寬度均勻、單絲平行排布的纖維帶。張力調節(jié)機構采用可微調浮動輥結構，可以根據工藝需求連續(xù)改變紗線運行張力，適配大束碳纖維、多股玻璃纖維等不同原料，在生產線提速、降速的動態(tài)工況下維持紗線張力穩(wěn)定，避免瞬時沖擊應力造成纖維斷裂。整套裝置可以根據實際生產需要調整預熱溫度、展紗寬度、張力大小，保證進入浸漬模頭之前的纖維平整舒展，張力均衡穩(wěn)定，大幅降低斷紗概率。展平之后的纖維帶再送入浸漬模頭，熔融樹脂能夠充分滲透進入每一根單絲縫隙，顯著提升樹脂浸漬浸潤率，減少干絲、空隙等制品缺陷，保障長玻纖、碳纖復合材料的強度、抗沖擊性能。

該專li技術已經完成產業(yè)化落地，批量裝配在南京科銳擠出機械有限公司LFT長纖維增強熱塑性成套生產線上，適配一步法長玻纖、長碳纖改性造粒設備，可匹配PP、PA、PPS等多種基體樹脂的長纖生產工藝。在汽車輕量化、新能源配件、gao端裝備零部件原料生產項目中，該張力展紗裝置發(fā)揮出顯著工藝優(yōu)勢，經過預熱展平、張力穩(wěn)定控制之后，纖維斷紗故障率明顯下降，生產線連續(xù)運行時間得到延長，減少重新穿紗引絲的停機頻次；纖維展開均勻，樹脂浸漬充分，長纖維有效保留長度得到保障，成品粒子力學性能更加穩(wěn)定，批次之間性能波動小。裝置適配不同規(guī)格絲束，方便工廠切換不同牌號碳纖維、玻璃纖維原料，設備調試簡單，降低操作人員工藝調試難度。整套裝置零部件加工、加熱溫度校驗、張力機構反復耐久測試全部納入ISO9001:2015質量管理體系管控，保障展紗輥、浮動張力機構長期高速運行下動作靈敏可靠。

作為公司長纖維復合材料裝備板塊的核心實用新型專li，本專li與企業(yè)水下切粒系列專li、特種熱敏材料擠出專li形成互補，完shan從纖維預處理、浸漬混煉、擠出成型到水下切粒造粒完整工藝知識產權矩陣。結合企業(yè)機電成套設備電氣控制系統生產備案、粉塵處理負壓輸送輔機環(huán)保生產備案、CE歐盟安全認證、出口產品檢驗備案、自營進出口配套能力，搭載本專li裝置的LFT長纖維生產線既服務國內眾多新材料、汽車零部件企業(yè)，也可以完成海外項目成套設備交付。南京科銳擠出機械有限公司深耕高分子改性與長纖維復合材料裝備領域，聚焦生產現場真實工藝難點，針對纖維預熱、展紗、張力控制等前置關鍵工序進行專項技術創(chuàng)新，把專li成果轉化為設備實際工藝能力，致力于為客戶提供纖維浸潤充分、斷紗少、運行穩(wěn)定的長纖維增強熱塑性成套擠出整體解決方案。