一种手动制备玄武岩纤维浸胶纱的装置

技术领域

本发明涉及玄武岩纤维浸胶纱制备技术领域，具体涉及一种手动制备玄武岩纤维浸胶纱的装置。

背景技术

玄武岩纤维浸胶纱是指将连续玄武岩纤维浸渍树脂，并固化后制成的圆棒状复合材料，主要用于拉伸性能测试，评价玄武岩纤维的力学性能；现有技术中制备浸胶纱装置结构较为复杂，对对工人的技术熟练程度要求较高，使用完毕后拆卸和清洗困难。

中国专利公开号CN 110938953 A提供了一种可用于制备玄武岩纤维浸胶纱的装置，该设备对地面平整度及安装有一定要求，需提供电力方可工作，成本高昂，浸胶过程可视化效果较差，无法抵近观察浸胶过程，等浸胶后的纤维被牵引至浸胶纱缠绕架上之后才可观察浸胶效果。若发现所制备的浸胶纱有缺陷，必须对设备参数进行一系列的修正，然后重新制样。这会造成树脂、纤维以及时间上的浪费。

基于此，需提供一种结构简单，易于组装，可及时调整浸胶过程的一种手动制备玄武岩纤维浸胶纱的装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种手动制备玄武岩纤维浸胶纱的装置，穿纤维、浸胶、卷绕过程均手动操作，可随时观察浸胶效果，并调整手动卷绕的速度，防止纤维浸胶不均匀或纤维未绷紧；使用完毕后，只需拆卸和清洗浸胶槽和穿孔板两个部件即可，本发明装置结构简单，易于组装。

为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

本发明提供的一种手动制备玄武岩纤维浸胶纱的装置，包括用于固定和连接整套装置的底板、支架、穿孔板；所述支架上设置有定位槽；所述穿孔板上设置定位孔和纤维通孔，通过定位孔分别固定连接支架和浸胶槽；所述纤维通孔用于约束所穿过的纤维的活动范围；所述限位架上设置限位辊，和定位孔；所述浸胶槽用于盛装树脂，浸胶槽上设有定位孔；所述卷绕架用于卷绕浸胶后的纤维，所述卷绕架设有定位孔；所述限位架、浸胶槽、卷绕架通过定位孔与支架固定连接；所述卷绕架上还设手柄，用于手工卷绕；所述卷绕架上包括用于卷绕和绷紧浸胶后的纤维的张力架。

优选地，所述支架的数量≥2根，分别用于固定浸胶槽、卷绕架。

优选地，所述纤维通孔的直径≥纤维束的直径，且纤维通孔的直径≥浸胶纱的直径。

优选地，所述浸胶槽顶部尺寸≥与限位架的尺寸。

优选地，所述限位辊的数量≥3根。

优选地，所述张力架的边缘为圆弧形。

优选地，所述张力架最小间距≥300 mm。

优选地，所述卷绕架可通过移动手柄而绕着定位孔转动。

优选地，所述穿孔板的表面粗糙度Ra≤0.2 μm；所述限位辊的表面粗糙度Ra≤0.2μm，所述张力架的表面粗糙度Ra≤0.2 μm。

基于上述技术方案，本发明实施例至少可以产生如下技术效果：

（1）本发明提供的一种手动制备玄武岩纤维浸胶纱的装置，该装置结构简单，易于组装；穿纤维、浸胶、卷绕过程均手动操作，可随时观察浸胶效果，并调整手动卷绕的速度，防止纤维浸胶不均匀或纤维未绷紧；使用完毕后，只需拆卸和清洗浸胶槽和穿孔板两个部件即可；整个浸胶纱制备过程无需专业培训即可上手操作，只需目视有无干纱现象，即纤维未浸到树脂以及流挂现象，即纤维表面有多余的树脂即可。

（2）本发明提供的一种手动制备玄武岩纤维浸胶纱的装置，易于安装使用，对使用场所无特殊要求，只需地面平整即可，无需电力、燃气等配套设施，工人无需专业培训即可上手操作。

（3）本发明提供的一种手动制备玄武岩纤维浸胶纱的装置，采用本发明制备的玄武岩纤维浸胶纱拉伸性能符合GB/T 25045对强度的要求，符合T/CCFA 01055对模量及模量变异系数的要求，质量稳定，数据波动小。

附图说明

图1是本发明实施例的整体结构示意图；

图2是本发明实施例的整体结构示意图；

图3是本发明实施例的整体结构示意图；

图中，底板1、支架2、支架一210、支架二220、支架三230、支架四240、定位槽3、穿孔板4、定位孔5、纤维通孔6、限位架7、限位辊8、浸胶槽9、卷绕架10、手柄11、张力架12。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

如图1所示，本发明提供的一种手动制备玄武岩纤维浸胶纱的装置，包括底板1、支架2和穿孔板4；底板1用于固定和连接整套装置，同时工作过程中保持支架2不晃动；所述支架2上设置有定位槽3，用于安装限位架7、浸胶槽9、卷绕架10；所述穿孔板4上设置定位孔5和纤维通孔6，使用螺栓通过定位孔5将穿孔板4安装在定位槽3上，纤维通孔6用于约束所穿过的纤维的活动范围；所述限位架7上设置限位辊8，用于约束所穿过的纤维的活动范围、提供一定的张力，并刮除一部分纤维表面多余的树脂；所述限位架7上还设有定位孔5，使用螺栓通过定位孔5将限位架7安装在定位槽3上；所述浸胶槽9用于盛装树脂，浸胶槽9上设有定位孔5，使用螺栓通过定位孔5将浸胶槽9安装在定位槽3上；所述卷绕架10用于卷绕浸胶后的纤维，所述卷绕架10设有定位孔5，使用螺栓通过定位孔5将卷绕架10安装在定位槽3上；所述卷绕架10上还设手柄11，用于手工卷绕；所述卷绕架10上包括用于卷绕和绷紧浸胶后的纤维的张力架12；优选地，所述纤维通孔6的直径≥纤维束的直径，且纤维通孔6的直径≥浸胶纱的直径；优选地，所述浸胶槽9顶部尺寸≥与限位架7的尺寸；优选地，所述限位辊8的数量≥3根；优选地，所述张力架12的边缘为圆弧形；优选地，所述张力架12最小间距≥300mm，保证所制备的浸胶纱满足GB/T 20310要求；优选地，所述卷绕架10可通过移动手柄11而绕着定位孔5转动，从而使浸渍了树脂的纤维缠绕在张力架12上；优选地，所述穿孔板4的表面粗糙度Ra≤0.2 μm，所述限位辊8的表面粗糙度Ra≤0.2 μm，所述张力架12的表面粗糙度Ra≤0.2 μm，避免接触部位损坏或割伤纤维。

实施例1

如图2所示，作为一种可选的实施方式，优选地，所述支架2的数量为4根，其中支架一210上安装有限位架7，支架二220上安装有限位架7和浸胶槽9，支架三230上安装有穿孔板4，支架四240上安装有卷绕架10；玄武岩纤维依次穿过支架一210上的限位架7、支架二220上的限位架7、支架二220上的浸胶槽9、支架三230上的穿孔板4，然后卷绕在支架四240上的卷绕架10上。

实施例2

如图3所示，作为一种可选的实施方式，优选地，所述支架2的数量为3根，其中支架一210上安装有限位架7，支架二220上安装有限位架7和浸胶槽9，支架三230上安装有卷绕架10；所述穿孔板4固定在加工了定位孔5的浸胶槽9的一端上；玄武岩纤维依次穿过支架一210上的限位架7、支架二220上的限位架7、支架二220上的浸胶槽9、浸胶槽9上的穿孔板4，然后卷绕在支架三230上的卷绕架10上。

实验例 一种手动制备玄武岩纤维浸胶纱的方法

实验例1：

1.1 玄武岩纤维浸胶纱制备

采用实施例1提供的一台手动制备玄武岩纤维浸胶纱的装置，将玄武岩纤维依次穿过支架一210上的限位架7、支架二220上的限位架7、支架二220上的浸胶槽9、支架三230上的穿孔板4，然后卷绕在支架四240上的卷绕架10上；接着将配好的树脂注入浸胶槽9，然后摇动手柄11，观察纤维是否绷紧、是否均匀浸渍了树脂、表面是否有多余的树脂聚集和流挂、表面是否有飞丝和毛羽；若纤维绷紧，且无上述缺陷，则表明浸胶纱初步制备成功；制备完成后将卷绕架10取下，整体固化成型，最后将固化完成的浸胶纱剪下，进入拉伸性能测试工作。

1.2 性能检测

采用本实验例中制作的20个玄武岩纤维浸胶纱样品，所使用的玄武岩纤维直径为11 μm，线密度为2400 tex。

取10个测试拉伸强度，获得10个有效数据，平均值为2768 MPa，变异系数为2.28%，符合GB/T 25045-2010《玄武岩纤维无捻粗纱》第5.13章节要求。

另10个测试了弹性模量，获得10个有效数据，平均值为92.4 GPa，变异系数为2.07%，符合T/CCFA 01055-2022《玄武岩纤维产品 无捻粗纱》第5.6章节要求。

实验例2：

2.1 玄武岩纤维浸胶纱制备

采用实施例2提供的一台手动制备玄武岩纤维浸胶纱的装置，与实施例1的不同之处在于，穿孔板4固定在加工了定位孔5的浸胶槽9上；将玄武岩纤维依次穿过支架一210上的限位架7、支架二220上的限位架7、支架二220上的浸胶槽9、浸胶槽9上的穿孔板4，然后卷绕在支架三230上的卷绕架10上；接着将配好的树脂注入浸胶槽9，然后摇动手柄11，观察纤维是否绷紧、是否均匀浸渍了树脂、表面是否有多余的树脂聚集和流挂、表面是否有飞丝和毛羽；若纤维绷紧，且无上述缺陷，则表明浸胶纱初步制备成功；制备完成后将卷绕架10取下，整体固化成型，最后将固化完成的浸胶纱剪下，进入拉伸性能测试工作。

2.2 性能检测

采用本实验例制作了20个玄武岩纤维浸胶纱样品，所使用的玄武岩纤维直径为11μm，线密度为2400 tex。

取10个测试了拉伸强度，获得10个有效数据，平均值为2740 MPa，变异系数为2.14%，符合GB/T 25045-2010《玄武岩纤维无捻粗纱》第5.13章节要求。

另10个测试了弹性模量，获得10个有效数据，平均值为91.3 GPa，变异系数为1.54%，符合T/CCFA 01055-2022《玄武岩纤维产品 无捻粗纱》第5.6章节要求。

实验例3：

3.1 玄武岩纤维浸胶纱制备

采用实施例2提供的一台手动制备玄武岩纤维浸胶纱的装置，将玄武岩纤维依次穿过支架一210上的限位架7、支架二220上的限位架7、支架二220上的浸胶槽9、浸胶槽9上的穿孔板4，然后卷绕在支架三230上的卷绕架10上；接着将配好的树脂注入浸胶槽9，然后摇动手柄11，观察纤维是否绷紧、是否均匀浸渍了树脂、表面是否有多余的树脂聚集和流挂、表面是否有飞丝和毛羽；若纤维绷紧，且无上述缺陷，则表明浸胶纱初步制备成功；制备完成后将卷绕架10取下，整体固化成型，最后将固化完成的浸胶纱剪下，进入拉伸性能测试工作。

3.2 性能检测

采用本实验例制作了20个玄武岩纤维浸胶纱样品，所使用的玄武岩纤维直径为13μm，线密度为1200 tex。

取10个测试了拉伸强度，获得10个有效数据，平均值为2688 MPa，变异系数为2.19%，符合GB/T 25045-2010《玄武岩纤维无捻粗纱》第5.13章节要求。

另10个测试了弹性模量，获得10个有效数据，平均值为91.8 GPa，变异系数为2.77%，符合T/CCFA 01055-2022《玄武岩纤维产品 无捻粗纱》第5.6章节要求。

实验例4：

4.1 玄武岩纤维浸胶纱制备

采用实施例2提供的一台手动制备玄武岩纤维浸胶纱的装置，将玄武岩纤维依次穿过支架一210上的限位架7、支架二220上的限位架7、支架二220上的浸胶槽9、浸胶槽9上的穿孔板4，然后卷绕在支架三230上的卷绕架10上；接着将配好的树脂注入浸胶槽9，然后摇动手柄11，观察纤维是否绷紧、是否均匀浸渍了树脂、表面是否有多余的树脂聚集和流挂、表面是否有飞丝和毛羽；若纤维绷紧，且无上述缺陷，则表明浸胶纱初步制备成功；制备完成后将卷绕架10取下，整体固化成型，最后将固化完成的浸胶纱剪下，进入拉伸性能测试工作。

4.2 性能检测

采用本实验例制作了20个玄武岩纤维浸胶纱样品，所使用的玄武岩纤维直径为13μm，线密度为2400 tex。

取10个测试了拉伸强度，获得10个有效数据，平均值为2607 MPa，变异系数为2.37%，符合GB/T 25045-2010《玄武岩纤维无捻粗纱》第5.13章节要求。

另10个测试了弹性模量，获得10个有效数据，平均值为90.5 GPa，变异系数为3.01%，符合T/CCFA 01055-2022《玄武岩纤维产品 无捻粗纱》第5.6章节要求。

实验例5：

5.1 玄武岩纤维浸胶纱制备

采用实施例2提供的一台手动制备玄武岩纤维浸胶纱的装置，将玄武岩纤维依次穿过支架一210上的限位架7、支架二220上的限位架7、支架二220上的浸胶槽9、浸胶槽9上的穿孔板4，然后卷绕在支架三230上的卷绕架10上；接着将配好的树脂注入浸胶槽9，然后摇动手柄11，观察纤维是否绷紧、是否均匀浸渍了树脂、表面是否有多余的树脂聚集和流挂、表面是否有飞丝和毛羽；若纤维绷紧，且无上述缺陷，则表明浸胶纱初步制备成功；制备完成后将卷绕架10取下，整体固化成型，最后将固化完成的浸胶纱剪下，进入拉伸性能测试工作。

5.2 性能检测

采用本实验例制作了20个玄武岩纤维浸胶纱样品，所使用的玄武岩纤维直径为17μm，线密度为4800 tex。

取10个测试了拉伸强度，获得10个有效数据，平均值为2351 MPa，变异系数为3.13%，符合GB/T 25045-2010《玄武岩纤维无捻粗纱》第5.13章节要求。

另10个测试了弹性模量，获得10个有效数据，平均值为91.4 GPa，变异系数为1.94%，符合T/CCFA 01055-2022《玄武岩纤维产品 无捻粗纱》第5.6章节要求。

本发明提供的一种手动制备玄武岩纤维浸胶纱的装置，穿孔板4处多余的树脂流回了浸胶槽9，节约了树脂，节省了清洗时间，且数据波动性更小；采用本发明制备的玄武岩纤维浸胶纱拉伸性能符合GB/T 25045对强度的要求，符合T/CCFA 01055对模量及模量变异系数的要求，质量稳定，数据波动小，且本发明易于安装使用，结构简单，制作方便，成本低廉，易于拆卸和清洗，无需复杂的维护和保养。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内，因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。