一種連續(xù)功能纖維束氣流分散和成型方法及其設(shè)備的制作方法

一種連續(xù)功能纖維束氣流分散和成型方法及其設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種連續(xù)功能纖維束氣流分散和成型方法及其設(shè)備，包括以下幾個(gè)步驟：通過高速氣流膨化器讓高速氣流通過膨化器噴嘴連續(xù)吹噴功能纖維長(zhǎng)紗束，將每根單紗充分分離成單絲狀態(tài)。調(diào)整吹噴速度為20-50米/秒，吹噴角度為15°-75°，可制成兩種基本類型的膨體紗，即膨松型和螺旋型。采用較粗、含氣孔較多的膨體紗進(jìn)行編織，可極大地提高編織效率，大大降低編織成本，對(duì)纖維的損傷也減小。采用連續(xù)功能纖維束分散進(jìn)行粗編，是實(shí)現(xiàn)規(guī)模化、批量化生產(chǎn)的有效方法之一。連續(xù)功能纖維預(yù)制胚體制作工藝簡(jiǎn)單，可成型大尺寸件，能降低生產(chǎn)成本，縮短產(chǎn)品生產(chǎn)周期。
【專利說明】一種連續(xù)功能纖維束氣流分散和成型方法及其設(shè)備
【技術(shù)領(lǐng)域】:
[0001]本發(fā)明涉及一種功能纖維束分散和成型方法及其設(shè)備，具體地說是一種利用高速氣流通過膨化器連續(xù)吹噴功能纖維束而形成膨體紗的方法。
【背景技術(shù)】:
[0002]連續(xù)功能纖維長(zhǎng)紗束、短切紗及其纖維制品為國(guó)防、民用建設(shè)發(fā)揮了巨大的作用。但是，連續(xù)功能纖維長(zhǎng)紗束及其制品在很多工程應(yīng)用中存在一定的缺陷，沒能發(fā)揮出每一根單紗的特性優(yōu)勢(shì)。一般地，在成紗工藝中需要通過浸潤(rùn)劑或上漿劑把各單紗集合成束紗，束紗表面含有一定的浸潤(rùn)劑，在復(fù)合過程中，樹脂或其它基體僅大部分包覆在束紗外面，樹脂或其它基體不能與每根纖維形成包覆界面，在材料的內(nèi)部容易形成孔洞性缺陷；在松散型纖維網(wǎng)或纖維絮大量應(yīng)用的隔熱、過濾、吸附、隔音、吸波、耐腐蝕等柔性材料領(lǐng)域，需要將纖維進(jìn)行充分開松，以發(fā)揮每根單紗纖維的功能特性；成型厚度受限制。只需要進(jìn)行簡(jiǎn)單地開松和梳理，即可制成單紗分散狀的短切纖維網(wǎng)或纖維絮。
[0003]杭州蕭山天成機(jī)械有限公司生產(chǎn)提供玻璃纖維膨體紗機(jī)設(shè)備，用于膨體紗的生產(chǎn)。高速氣流膨化器為設(shè)備中的一個(gè)關(guān)鍵部件。該設(shè)備用于玻璃纖維膨體紗生產(chǎn)的，市場(chǎng)有售，但不能直接用于碳纖維膨體紗的生產(chǎn)。在通用產(chǎn)品中，玻璃纖維絲較脆硬，絲束中斷頭較多，浸潤(rùn)劑用量較多。碳纖維絲相對(duì)較細(xì)較軟，絲束中斷頭較少，浸潤(rùn)劑用量較少。由于玻璃纖維和碳纖維性質(zhì)的不同，氣流過小，達(dá)不到膨體紗的效果，而氣流過大，又會(huì)損傷纖維。原裝置結(jié)構(gòu)中氣流與絲束同時(shí)進(jìn)入一個(gè)圓柱形膨化器中。沒有設(shè)定專門的氣流通道，也沒有對(duì)氣流吹噴纖維絲束的角度、方向進(jìn)行設(shè)計(jì)，因此經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)堵塞輸出口、紗線局部膨大的現(xiàn)象。
[0004]連續(xù)功能纖維束氣流分散方法是一種物理分散方法，不會(huì)像化學(xué)方法處理纖維法造成對(duì)纖維的表面損傷和性能下降。這種膨體紗每根單紗呈松式分離狀態(tài)，連續(xù)功能纖維束分散具有較高的氣孔率，通過不同角度的編織、疊層等成型設(shè)計(jì)，可有效控制氣孔的形狀和尺寸大小，這對(duì)柔性過濾材料、吸附材料等非常有效；連續(xù)功能纖維束分散還是很好的填充材料，比短纖維或晶須的填充性能更好，可廣泛應(yīng)用于夾芯結(jié)構(gòu)；連續(xù)功能纖維束分散還可應(yīng)用于功能性目的如隔熱、吸附、吸收等。與短切纖維氈工藝相比，連續(xù)功能纖維束分散的可成型性能較好，其纖維預(yù)制胚體具有一定的力學(xué)承載能力，是膨松功能纖維毯及各種結(jié)構(gòu)纖維預(yù)制體成型的基礎(chǔ)原材料之一。在柔性功能材料中可有效發(fā)揮功能纖維的性能特點(diǎn)，可在隔熱材料、密封材料、過濾材料、吸附材料、隔音材料、吸波材料、耐腐蝕材料等領(lǐng)域有效發(fā)揮功能性作用。
[0005]由于連續(xù)功能纖維束分散具有一定的力學(xué)承載能力，對(duì)于像過濾材料、吸附材料等行業(yè)，通過清洗可進(jìn)行重復(fù)使用；利用連續(xù)功能纖維束分散制作出的纖維預(yù)制體，構(gòu)件的尺寸更大，成型更簡(jiǎn)單；利用連續(xù)功能纖維束分散制作二維和三維編預(yù)制體的成型效率更高；利用連續(xù)功能纖維束分散可織造成膨松式毯，可用作保溫隔熱材料或纖維預(yù)制體片材。可用于柔性過濾材料、吸附材料等。
【發(fā)明內(nèi)容】
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[0006]本發(fā)明的目的在于克服上述已有技術(shù)的不足，提供一種功能纖維束分散和成型方法，即通過膨化器中高速氣流吹噴法直接由連續(xù)功能纖維制成膨體紗的方法。
[0007]—種連續(xù)功能纖維束氣流分散方法，包括以下幾個(gè)步驟:
[0008](I)通過高速氣流膨化器讓高速氣流通過膨化器噴嘴連續(xù)吹噴功能纖維長(zhǎng)紗束，將每根單紗充分分離成單絲狀態(tài)。
[0009](2)調(diào)整吹噴速度為20-50米/秒，吹噴角度為15° _75°，可制成兩種基本類型的膨體紗，即膨松型和螺旋型。
[0010]所述高速氣流膨化器由膨化器外殼和設(shè)置在內(nèi)部的通道組成，膨化器外殼上設(shè)置導(dǎo)氣孔。所述導(dǎo)氣孔角度為15° -75°。通道的直徑在8mm?15mm,導(dǎo)氣孔直徑范圍在2mm ?Smnin
[0011]為了解決上述問題，并且保證盡量不損傷纖維，本裝置通過膨化器的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，專門設(shè)計(jì)出了氣流通道，并預(yù)留出了吹噴角度(15° -75。)，如圖2中的6和7，使得氣流吹入方向、角度最佳，能實(shí)現(xiàn)膨體紗連續(xù)化順暢輸出。不會(huì)出現(xiàn)堵塞輸出口的現(xiàn)象。通過調(diào)節(jié)氣流吹噴流量大小，使之產(chǎn)生一定頻率波動(dòng)，本膨化器可實(shí)現(xiàn)螺旋式膨體紗輸出。本裝置是在原有技術(shù)上的改進(jìn)，研制出了既適用于碳纖維又適用于玻璃纖維的膨體紗膨化器。
[0012]高速氣流膨化器生產(chǎn)膨體紗的控制參數(shù)為:
[0013]膨體紗細(xì)度:60-5000Tex;
[0014]膨體紗形狀:毛條型或螺旋型；
[0015]紗線常規(guī)喂入比例:30% ；
[0016]花式紗線喂入比例:50% ；
[0017]紗筒內(nèi)徑:80mm-100mm指空筒管的內(nèi)徑；
[0018]最大滿筒直徑:420_ ;指紗線卷繞滿筒時(shí)的直徑。這兩種直徑都可直接測(cè)量；
[0019]筒紗長(zhǎng)度:250mm-350mm；
[0020]出紗速度:2000mm/min-8000mm/min；
[0021]氣壓:IMPa。
[0022]所述連續(xù)纖維束為碳纖維或玻璃纖維或碳化硅纖維或玄武巖纖維。
[0023]通過對(duì)連續(xù)功能纖維膨體紗進(jìn)行切斷，可以制成單紗分散狀的短切纖維網(wǎng)或纖維絮。
[0024]有益效果:
[0025]在這種膨體紗中每根單紗分離，膨體紗含有一定的氣孔率(20-95%)，可通過對(duì)膨體紗的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)得到不同規(guī)格的膨體紗，如纖維膨體部分高度、纖維堆積密度等。采用本發(fā)明技術(shù)可在隔熱材料、密封材料、過濾材料、吸附材料、隔音材料、吸波材料、耐腐蝕材料等柔性功能材料領(lǐng)域有效發(fā)揮重要作用。采用本發(fā)明技術(shù)所制成的纖維預(yù)制體，可直接進(jìn)入CVD工藝，且預(yù)制體不會(huì)發(fā)生變形，易滲碳易沉積，可得到高致密性、結(jié)構(gòu)均勻的復(fù)合材料。
[0026]利用連續(xù)功能纖維如玻璃纖維、碳纖維等進(jìn)行的精細(xì)編織，費(fèi)工耗時(shí)，編織成本高，纖維損傷較大。為徹底改變這一現(xiàn)狀，采用較粗、含氣孔較多的膨體紗進(jìn)行編織，可極大地提高編織效率，大大降低編織成本，對(duì)纖維的損傷也減小。采用連續(xù)功能纖維束分散進(jìn)行粗編，是實(shí)現(xiàn)規(guī)模化、批量化生產(chǎn)的有效方法之一。通過適當(dāng)調(diào)整紗和織物的一些結(jié)構(gòu)參數(shù)，在保證應(yīng)用安全的前提下，使編織預(yù)制件的各項(xiàng)性能指標(biāo)不至于下降很多，已滿足應(yīng)用為原則。連續(xù)功能纖維預(yù)制胚體制作工藝簡(jiǎn)單，可成型大尺寸件，能降低生產(chǎn)成本，縮短產(chǎn)品生產(chǎn)周期。
【專利附圖】

【附圖說明】:
[0027]圖1為本發(fā)明設(shè)備的示意圖
[0028]圖中，1-膨體紗2-高速氣流膨化器3-連續(xù)功能纖維束4-長(zhǎng)紗束筒；
[0029]圖2為膨化器
[0030]圖中，5-膨化器外形6、7_導(dǎo)氣孔8-連續(xù)功能纖維束9-膨體紗；
[0031]圖3為改造前玻璃纖維膨體紗機(jī)設(shè)備裝置結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】:
[0032](I)通過高速氣流膨化器讓高速氣流連續(xù)吹噴功能纖維長(zhǎng)紗束，通過控制膨化器氣流速度和吹噴方向使每根單紗充分分離，形成膨松狀或螺旋狀的連續(xù)纖維絲束。
[0033](2)通過調(diào)整吹噴速度和吹噴角度，可制成兩種基本類型的膨體紗，即膨松型和螺旋型。通過調(diào)節(jié)改變流入通氣孔的氣流量大小，可實(shí)現(xiàn)不同規(guī)格膨體紗的制備；通過設(shè)計(jì)導(dǎo)氣孔角度在15°?75°之間變化，可加工出不同角度的膨化器以供選擇，通過參數(shù)優(yōu)選，可實(shí)現(xiàn)膨松型和螺旋型膨體紗的制備。
[0034](3)通過橫向拉伸，使連續(xù)纖維束分散在橫向延展，使連續(xù)纖維束分散變薄、變寬，同時(shí)維持纖維均勻分布，形成長(zhǎng)紗扁平紗。
[0035](4)將工序(3)中形成的長(zhǎng)紗扁平紗進(jìn)行往復(fù)式導(dǎo)紗，做交錯(cuò)鋪層并纏繞成筒子紗備用。
[0036](5)膨體紗、芯紗和固結(jié)紗三種紗均為相同材質(zhì)的功能纖維。
【權(quán)利要求】
1.一種連續(xù)功能纖維束氣流分散和成型方法，包括以下步驟:通過高速氣流膨化器讓高速氣流通過膨化器噴嘴連續(xù)吹噴功能纖維長(zhǎng)紗束，將每根單紗充分分離成單絲狀態(tài)；調(diào)整吹噴速度為20-50米/秒，吹噴角度為15° -75。，可制成兩種基本類型的膨體紗，即膨松型和螺旋型。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種連續(xù)功能纖維束氣流分散和成型方法，其特征在于，所述高速氣流膨化器生產(chǎn)膨體紗的控制參數(shù)為: 膨體紗細(xì)度:60-5000Tex ；膨體紗形狀:毛條型或螺旋型；紗線常規(guī)喂入比例:30% ；花式紗線喂入比例:50% ；紗筒內(nèi)徑:80_-100_ ；最大滿筒直徑:小于420mm ； 筒紗長(zhǎng)度:250mm-350mm ； 出紗速度:2000mm/min-8000mm/min ； 氣壓:lMPa。
3.一種用于權(quán)利要求1所述連續(xù)功能纖維束氣流分散和成型方法的高速氣流膨化器，其特征在于，所述高速氣流膨化器由膨化器外殼和設(shè)置在內(nèi)部的通道組成，膨化器外殼上設(shè)置導(dǎo)氣孔。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高速氣流膨化器，其特征在于，所述導(dǎo)氣孔角度為15° -75。；通道的直徑在8mm?15mm,導(dǎo)氣孔直徑范圍在2mm?5_。
【文檔編號(hào)】D02G3/24GK103614833SQ201310521410
【公開日】2014年3月5日 申請(qǐng)日期:2013年10月29日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月30日
【發(fā)明者】趙曉明, 楊朝坤 申請(qǐng)人:蘇州多維特種纖維制品科技有限公司