[发明专利]增强纤维浸胶纱制样中的定量控制装置及制样方法

说明书

本发明公开了一种增强纤维浸胶纱制样中的定量控制装置及制样方法，包括机架；张力控制装置，张力控制装置包括张力控制器、驱动装置、磁粉离合器、磁粉制动器、浸胶纱缠绕架和原纱支撑辊；树脂黏度控制装置，树脂黏度控制装置包括移动小车、树脂槽和树脂加热槽，树脂槽位于树脂加热槽内，原纱经过树脂槽内浸胶，移动小车与张力控制器电连接并随浸胶纱缠绕在浸胶纱缠绕架上而在原纱支撑辊的长度方向上移动；树脂含量控制装置，包括压辊架、上压辊、下压辊和第一排叉。本发明的有益效果是：将增强纤维浸胶纱制样过程中决定纤维力学性能的几个参数：张力、树脂黏度、树脂含量进行了定量控制，试样通过定量可控的制备过程，品质更为稳定。

技术领域

本发明涉及一种增强纤维浸胶纱制样中的定量控制装置及制样方法。

背景技术

增强纤维浸胶纱是由增强纤维丝束经过浸渍液态树脂并固化后制成的类圆柱体丝束状复合材料。这种材料一般用来作为检测试样测试其拉伸性能。而这种测试方法是评价增强纤维力学性能最常规和最直观的方法。

一根标准的浸胶纱试样，外表平直、浸胶均匀、样品表面无毛刺、断纱、无挂树脂胶体、无纤维错位，周身呈集束状，色泽圆润光亮。同时试样的树脂和纤维的质量含量必须在标准规定的范围内。否则，试样不符合以上表述，应舍弃不能用于试验。

但是即使符合上述要求的试样，在测试过程中，依旧会出现数据不稳定的情况，同型号不同纱卷的浸胶纱试样在顺序依次制样完毕后，测试的数据差异较大的情况。通常这种情况下，技术人员会对数据结果进行比对分析，大多数情况下分析出差异的原因会追溯至制样过程中，结论是制样过程中，试样的张力、树脂黏度、树脂含量无法进行定量控制，导致测试结果的差异。所以，因为数据差异导致的重复制样的情况是经常发生的，数据的不稳定，让检测机构不得不投入人员进行重复劳动，不仅降低了工作效率，频繁的重复试验或者为保证报告寄送客户的及时率，更让相关技术人员不得不加班加点工作，疲惫不堪。

浸胶纱的张力，影响试样成型后的平直程度，增强纤维在其增强方向（纤维方向）如果发生弯曲，就会降低最终力学性能（拉伸强度）实测数据。由于目前比较常用的张力控制方式是标准（GB/T 20310-2006 玻璃纤维无捻粗纱 浸胶纱试样的制作和拉伸强度的测定）里介绍的机械摩擦法，就是让增强纤维（原纱）通过辊轮，以调节纱线经过辊轮的数量和角度，让纱线和辊轮发生摩擦后产生阻力，转化为纱线的张力，使纱线呈紧绷伸直状态，张力过小会让纱线弯曲，影响测试数据；张力过大，即纱线和辊轮之间的摩擦阻力也增大，过大的阻力在实际过程中会发生纱线断丝的情况，这也会造成纱线成型之前的损伤，最终依旧会影响测试数据。

树脂黏度和树脂含量是两个相互关联的技术指标，树脂黏度影响树脂浸润纤维的速度和效果，理论上树脂黏度越低，树脂流动性越好，浸润纤维的速度越快，效果会越好；反之树脂流动性越差，浸润速度也会越慢，效果也会较差。树脂含量是描述复合材料中树脂和纤维的体积或质量的占比情况，树脂在复合材料中是保护纤维和传递载荷的作用，树脂含量较低，会造成局部载荷传递不均匀的情况，导致薄弱处提前发生破坏，影响试验结果；反之树脂含量过高，容易造成试样挂珠情况，这些挂珠的部位会产生应力集中，同样会造成试样提前破坏，因此树脂含量必须控制在一定范围内。树脂黏度在一定程度上会影响树脂含量的，粘度过低，树脂流动性很大，会让树脂含量相对偏低；反之，粘度较高，树脂流动性差，树脂易附着与纤维表面，没有外界干预的情况下，很难去除，造成树脂含量偏高甚至挂珠的现象。

标准里谈及张力控制、树脂含量控制以及树脂黏度控制，但是均无具体定量控制的方案，甚至有些非定量方案在实施过程中也很难实现或者实现后的效果不理想。比如：树脂含量控制装置，标准里画图表示采用直径适中的圆孔，让浸胶纱穿过圆孔，过滤多余的树脂，但是实际制样过程中，纱线线密度（粗细）不一致，线密度较低的纱线，直径只有0.3mm甚至以下的尺寸，穿纱进这样尺寸的圆孔本就是不方便实现的操作。

发明内容