一种用于小丝束纤维的快速制备方法

技术领域

本发明属于纤维材料加工领域，特别涉及一种用于小丝束纤维的快速制备方法。

背景技术

碳纤维作为先进复合材料的增强材料，因具有轻质、高强、高模、耐腐蚀等优点，目前在航空航天、兵器、轨道交通等领域已得到广泛应用，产品规格种类也已系列化发展，如T300级、T700级、T800级等，而丝束大小包括了1K、3K、6K、12K、24K等。受限于碳纤维成型技术的影响（如喷丝孔、碳化效率等），目前在民用领域多以低成本的大丝束纤维为主，如24K、48K等；而在航空航天领域，大丝束因单丝间分散性差不易制备细密化材料，因此小丝束碳纤维成为先进复合材料用主流纤维，如1K、3K等。随着材料对细密化的要求，对碳纤维的强度、线密度（与丝束大小有关）提出更高要求，如高强度（T700级以上）、小丝束（＜1K）等，但现有纺丝技术较难在满足强度以及低成本要求的前提下制备达到综合要求的小丝束碳纤维。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种用于小丝束纤维的快速制备方法，该方法实现了小丝束纤维的快速、无损伤、低成本制备，同时保留了原纤维的强度、模量、表面浸润剂等特性，不影响复合使用。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明提供一种用于小丝束纤维的快速制备方法，所述方法包括如下步骤：

步骤一：将展宽纤维束通过制动放卷装置输送至张力控制装置；

步骤二：带有一定张力的展宽纤维束经过分丝器后被分割成符合规格要求的小丝束纤维；

步骤三：分割后的小丝束纤维在分束器的作用下按照设定角度和/或间距均匀分开，以确保各个小丝束纤维之间无交织缠绕、保持形态不变；

步骤四：已分束的各个小丝束纤维在定幅筘的作用下按指定间距收丝；

步骤五：通过牵引卷曲装置将各个小丝束纤维均匀收卷至纱筒上。

优选地，所述展宽纤维束选用如下规格中的一种：T300-3K、T300-6K、T700-6K、T700-12K、T700-24K、T800系列、M40J系列、M50J系列。

优选地，所述小丝束纤维规格为0.5K、1K、1.5K。

优选地，所述展宽纤维束可以是碳纤维、陶瓷纤维、玻璃纤维、石英纤维、碳化硅纤维、氮化硅纤维或其它纤维。

优选地，所述制动放卷装置上可以同时送放多束不同规格展宽纤维束。

优选地，所述张力控制装置上设有张力过载报警装置，当张力小于或大于阈值时报警。

优选地，所述分丝器由若干排刀片和分隔片组成，所述刀片用于分割所述展宽纤维束，所述分隔片用于调节所述刀片之间间距。

优选地，所述分丝器由两排间隔分布的刀片和分隔片组成。

优选地，第二排刀片将第一排刀片分割后的每一份一分为二。

优选地，所述通过牵引卷曲装置将各个小丝束纤维均匀收卷至纱筒上在操作时与所述制动放卷装置配合进行。

优选地，分割展宽纤维束采用在展宽设备上在线分割或另加工序分割。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：

1、本发明区别于传统纺纱工艺，无需高温纺丝、预氧化、碳化等工序，采用以各类纤维的展宽纤维束为基础，通过专用分束装置，将展宽纤维束分解成任意规格小丝束纤维，实现了小丝束纤维的快速、无损伤、低成本制备，改变了现有小丝束碳纤维高成本、线密度受限等局面，同时保留了原纤维的强度、模量、表面浸润剂等特性，不影响复合使用。

2、本发明中的制动放卷装置可以同时送放多束不同规格展宽纤维束，从而可同时制备不同规格的小丝束纤维，提高了制备效率；张力控制装置为展宽纤维束提供适当张力，保证展宽纤维束状态不发生变化，不会出现丝束回收现象；分丝器可根据展宽纤维束宽度及小丝束纤维规格要求，采用若干排的刀片和分隔片组合间隔分布，达到分割成任意小丝束纤维的目的；分束器可将分开的纤维束按照一定角度、间距分开，保证各纤维束无交织、缠绕，保证了分割后纤维束形态。

附图说明

图1为小丝束纤维快速制备流程示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

以下结合具体实施例对本发明的实现进行详细的描述。

结合图1，本发明提供的用于小丝束纤维的快速制备方法包括如下步骤：

步骤一：将展宽纤维束通过制动放卷装置1输送至张力控制装置2；

步骤二：带有一定张力的展宽纤维束经过分丝器3后被分割成符合规格要求的小丝束纤维；

步骤三：分割后的小丝束纤维在分束器4的作用下按照设定角度和/或间距均匀分开，以确保各个小丝束纤维之间无交织缠绕、保持形态不变；

步骤四：已分束的各个小丝束纤维在定幅筘5的作用下按指定间距收丝；

步骤五：通过牵引卷曲装置6将各个小丝束纤维均匀收卷至纱筒上。

以T700-12K展宽至16mm的碳纤维为原材料制备0.5K碳纤维为例，制备流程如下：

1、将16mm碳纤维盘头安装固定在制动放卷装置上；

2、调整张力控制装置，设定张力值为55N；

3、根据纤维束展宽宽度和纤维规格，将16mm展宽纤维束分割成24份，分丝器采用两排间隔排布形式，第一排将纤维束分成均匀的12份；第二排将每一份一分为二，得到均匀的24份；

4、被分割后的小丝束纤维送入间距为50mm的分束器孔板；

5、从分束器引出的呈喇叭口状的小丝束纤维在定幅筘作用下，以一定间距呈平行排布；

6、在牵引卷曲装置作用下，将0.5K碳纤维束收卷至指定纱筒上。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。