一種針對(duì)碳纖維玻璃纖維的張力展紗裝置

專(zhuān)li名稱(chēng)：一種針對(duì)碳纖維玻璃纖維的張力展紗裝置，申請(qǐng)?zhí)枺篊N202020232559.8，授quan公告號(hào)：CN212072555U，2020年12月正式獲得國(guó)家實(shí)用新型專(zhuān)li授quan，專(zhuān)li權(quán)人為南京科銳擠出機(jī)械有限公司。在長(zhǎng)纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料LFT生產(chǎn)工藝流程中，碳纖維、玻璃纖維絲束的展紗與預(yù)熱處理是浸漬成型前的關(guān)鍵前置工序，纖維展開(kāi)是否均勻、張力是否穩(wěn)定，直接決定樹(shù)脂浸漬效果、纖維保留長(zhǎng)度以及最終復(fù)合材料的力學(xué)性能。傳統(tǒng)長(zhǎng)纖維生產(chǎn)線(xiàn)的展紗機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，缺少配套預(yù)熱單元，纖維絲束進(jìn)入浸漬模頭之前容易出現(xiàn)絲束聚攏、寬窄不均勻、局部張力忽大忽小的現(xiàn)象；張力過(guò)大容易造成碳纖維、玻璃纖維出現(xiàn)斷紗、毛絲，直接導(dǎo)致生產(chǎn)線(xiàn)停機(jī)；張力過(guò)小又會(huì)出現(xiàn)纖維起皺、堆疊，樹(shù)脂無(wú)法充分浸潤(rùn)每一根單絲，成品復(fù)合材料內(nèi)部出現(xiàn)空隙、干絲缺陷，降低產(chǎn)品強(qiáng)度與批次穩(wěn)定性。南京科銳擠出機(jī)械有限公司針對(duì)長(zhǎng)纖維浸漬前展紗預(yù)熱、張力控制、防斷紗等行業(yè)痛點(diǎn)，自主研發(fā)本款張力展紗裝置專(zhuān)li，可實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)纖維在浸漬之前充分預(yù)熱展平，張力可連續(xù)調(diào)節(jié)，在高速連續(xù)生產(chǎn)工況下有效保障紗線(xiàn)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(zhǎng)纖復(fù)合材料整體成品品質(zhì)。

傳統(tǒng)展紗機(jī)構(gòu)在實(shí)際工業(yè)化生產(chǎn)中存在諸多短板，多數(shù)設(shè)備將展紗輥與預(yù)熱單元相互分離，纖維直接從紗架引出后進(jìn)入展紗輥，絲束表面浸潤(rùn)劑處于常溫狀態(tài)，絲束內(nèi)部單絲之間相互粘結(jié)，很難充分舒展打開(kāi)，容易出現(xiàn)局部絲束抱團(tuán)，即便經(jīng)過(guò)展紗輥，依舊存在寬窄波動(dòng)，造成浸漬之后制品厚薄不均。普通設(shè)備張力機(jī)構(gòu)多為固定配重結(jié)構(gòu)，張力檔位不可連續(xù)微調(diào)，面對(duì)不同規(guī)格碳纖維、不同tex克重的玻璃纖維，以及生產(chǎn)線(xiàn)牽引速度變化時(shí)，無(wú)法動(dòng)態(tài)匹配紗線(xiàn)受力。生產(chǎn)提速瞬間張力驟增，極易發(fā)生批量斷紗，一旦出現(xiàn)斷紗，需要停機(jī)重新穿紗引絲，嚴(yán)重打斷產(chǎn)線(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)節(jié)奏，降低設(shè)備稼動(dòng)率；張力調(diào)得過(guò)小，纖維運(yùn)行松弛、擺動(dòng)起皺，浸漬模頭內(nèi)部出現(xiàn)纖維堆疊，樹(shù)脂滲透困難，產(chǎn)出大量不合格粒子。同時(shí)纖維運(yùn)行過(guò)程中摩擦產(chǎn)生靜電，進(jìn)一步加劇單絲纏繞、毛絲現(xiàn)象，給長(zhǎng)纖維連續(xù)化生產(chǎn)帶來(lái)諸多困擾。本專(zhuān)li將預(yù)熱模塊、多組展紗輥組、可調(diào)節(jié)張力機(jī)構(gòu)進(jìn)行一體化集成設(shè)計(jì)，纖維絲束首先經(jīng)過(guò)預(yù)熱區(qū)域，對(duì)絲束表面浸潤(rùn)劑進(jìn)行適度加溫軟化，降低單絲之間粘結(jié)力，再進(jìn)入多級(jí)交錯(cuò)展紗輥，把聚攏的絲束橫向充分拉開(kāi)展平，讓每一根單絲處于分離舒展?fàn)顟B(tài)；搭配可連續(xù)調(diào)節(jié)的張力機(jī)構(gòu)，根據(jù)纖維材質(zhì)、絲束規(guī)格、生產(chǎn)線(xiàn)牽引速度靈活設(shè)定紗線(xiàn)運(yùn)行張力，使整束纖維全程受力均勻，避免局部應(yīng)力集中，從結(jié)構(gòu)層面減少斷紗、毛絲故障的發(fā)生。

該專(zhuān)li裝置整體由機(jī)架、進(jìn)料導(dǎo)紗組件、預(yù)熱模塊、多級(jí)交錯(cuò)展紗輥組、張力調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、出線(xiàn)導(dǎo)向組件等核心部分組成。紗線(xiàn)從放卷紗架引出之后，首先穿過(guò)進(jìn)料導(dǎo)紗組件完成初步定位，再進(jìn)入預(yù)熱模塊，通過(guò)溫度可控的加熱輥對(duì)碳纖維或者玻璃纖維絲束進(jìn)行均勻預(yù)熱，軟化纖維表面浸潤(rùn)劑，消除絲束內(nèi)部單絲粘結(jié)抱團(tuán)現(xiàn)象，為后續(xù)展紗做好預(yù)處理。經(jīng)過(guò)預(yù)熱的絲束進(jìn)入多級(jí)交錯(cuò)布置的展紗輥組，依靠輥筒交錯(cuò)排布把聚攏的絲束橫向撐開(kāi)，實(shí)現(xiàn)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(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)采用可微調(diào)浮動(dòng)輥結(jié)構(gòu)，可以根據(jù)工藝需求連續(xù)改變紗線(xiàn)運(yùn)行張力，適配大束碳纖維、多股玻璃纖維等不同原料，在生產(chǎn)線(xiàn)提速、降速的動(dòng)態(tài)工況下維持紗線(xiàn)張力穩(wěn)定，避免瞬時(shí)沖擊應(yīng)力造成纖維斷裂。整套裝置可以根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)需要調(diào)整預(yù)熱溫度、展紗寬度、張力大小，保證進(jìn)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(shù)脂能夠充分滲透進(jìn)入每一根單絲縫隙，顯著提升樹(shù)脂浸漬浸潤(rùn)率，減少干絲、空隙等制品缺陷，保障長(zhǎng)玻纖、碳纖復(fù)合材料的強(qiáng)度、抗沖擊性能。

該專(zhuān)li技術(shù)已經(jīng)完成產(chǎn)業(yè)化落地，批量裝配在南京科銳擠出機(jī)械有限公司LFT長(zhǎng)纖維增強(qiáng)熱塑性成套生產(chǎn)線(xiàn)上，適配一步法長(zhǎng)玻纖、長(zhǎng)碳纖改性造粒設(shè)備，可匹配PP、PA、PPS等多種基體樹(shù)脂的長(zhǎng)纖生產(chǎn)工藝。在汽車(chē)輕量化、新能源配件、gao端裝備零部件原料生產(chǎn)項(xiàng)目中，該張力展紗裝置發(fā)揮出顯著工藝優(yōu)勢(shì)，經(jīng)過(guò)預(yù)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(chǎn)線(xiàn)連續(xù)運(yùn)行時(shí)間得到延長(zhǎng)，減少重新穿紗引絲的停機(jī)頻次；纖維展開(kāi)均勻，樹(shù)脂浸漬充分，長(zhǎng)纖維有效保留長(zhǎng)度得到保障，成品粒子力學(xué)性能更加穩(wěn)定，批次之間性能波動(dòng)小。裝置適配不同規(guī)格絲束，方便工廠切換不同牌號(hào)碳纖維、玻璃纖維原料，設(shè)備調(diào)試簡(jiǎn)單，降低操作人員工藝調(diào)試難度。整套裝置零部件加工、加熱溫度校驗(yàn)、張力機(jī)構(gòu)反復(fù)耐久測(cè)試全部納入ISO9001:2015質(zhì)量管理體系管控，保障展紗輥、浮動(dòng)張力機(jī)構(gòu)長(zhǎng)期高速運(yùn)行下動(dòng)作靈敏可靠。

作為公司長(zhǎng)纖維復(fù)合材料裝備板塊的核心實(shí)用新型專(zhuān)li，本專(zhuān)li與企業(yè)水下切粒系列專(zhuān)li、特種熱敏材料擠出專(zhuān)li形成互補(bǔ)，完shan從纖維預(yù)處理、浸漬混煉、擠出成型到水下切粒造粒完整工藝知識(shí)產(chǎn)權(quán)矩陣。結(jié)合企業(yè)機(jī)電成套設(shè)備電氣控制系統(tǒng)生產(chǎn)備案、粉塵處理負(fù)壓輸送輔機(jī)環(huán)保生產(chǎn)備案、CE歐盟安全認(rèn)證、出口產(chǎn)品檢驗(yàn)備案、自營(yíng)進(jìn)出口配套能力，搭載本專(zhuān)li裝置的LFT長(zhǎng)纖維生產(chǎn)線(xiàn)既服務(wù)國(guó)內(nèi)眾多新材料、汽車(chē)零部件企業(yè)，也可以完成海外項(xiàng)目成套設(shè)備交付。南京科銳擠出機(jī)械有限公司深耕高分子改性與長(zhǎng)纖維復(fù)合材料裝備領(lǐng)域，聚焦生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)真實(shí)工藝難點(diǎn)，針對(duì)纖維預(yù)熱、展紗、張力控制等前置關(guān)鍵工序進(jìn)行專(zhuān)項(xiàng)技術(shù)創(chuàng)新，把專(zhuān)li成果轉(zhuǎn)化為設(shè)備實(shí)際工藝能力，致力于為客戶(hù)提供纖維浸潤(rùn)充分、斷紗少、運(yùn)行穩(wěn)定的長(zhǎng)纖維增強(qiáng)熱塑性成套擠出整體解決方案。