国内外展纱技术及设备探究进展.pdfVIP

2014年第 11期 玻 璃 钢 ／复 合 材 料 91 国内外展纱技术及设备研究进展 李蓓蓓 ，朱家强 ，李 炜 (1．东华大学纺织学院，上海 201620；2．上海晋飞复合材料科技有限公司，上海 201100； 3．产业用纺织品教育部工程研究中心，上海 201620) 摘要 ：与传统碳纤维织物相 比，展纱织物可以将纤维在织造前展开，使得纤维在织物中取向直、屈曲少。展纱技术可以制 得更为轻薄的织物，并且织物表面平整度进一步提高，最终改善 了复合材料的机械性能。本文介绍 了展纱技术及 目前常用的 机械式多组辊筒、声波、超声波以及气流喷射扩纤法原理及相关设备。 关键词：展纱；机械多辊筒；气流喷射；超声波；声波 中图分类号：TB332 文献标识码：A 文章编号 ：1003—0999(2014)11—0091—05 1 引 言 目前 ，用于先进复合材料中的增强纤维主要是 碳纤维 ¨，。为了实现低价格化而增多碳纤维集束 根数 (大丝束纤维)，但是大丝束碳纤维存在随着纤 维束根数增多而发生纤维的曲折、扭结的现象 ，且 树脂基体不容易浸润到大丝束纤维束 内部，单丝间 容易产生孔隙，容易造成纤维相和树脂相的富集与 (a)纤维束展宽前后宽度变化 分离等缺陷，同时会随丝束直径增加，在复合材料成 (a)Changesinthewidthoffibertowbe~re 型过程中出现纤维屈曲及铺层角度错位的可能性也 andaftertow—spreading 1一原始纤维束 (宽度：6mm)；2一展宽纤维束 (宽度：12mm)； 在增加，从而使复合材料强度、刚度受影响，力学性 3-展宽纤维束(宽度 ：20ram) 能降低 、分散性大，不能满足结构设计的要求 。国 内外正在开发将纤维束扩宽变薄的展纱技术，在很 大程度上能避免此类缺陷的产生。展纱技术符合先 进复合材料轻质、高强、高模、易于成型的要求，成为 新材料研究领域的关键技术之一。本文介绍了展纱 技术、展纱原理及其设备。 (b)展纱前后纤维束排列 的变化 (b)Changesin山earrangementoffibertow be~re andaftertow—spreading 2 展纱技术 展纱技术是将纤维束沿宽度方向均匀扩散、丝 图1 展纱前后纤维柬变化 Fig．1 Changesinthefibertow be~reandaftertow-spreading 束变薄的过程。纤维束被展的宽度越宽，厚度相应 就会越薄。图1所示为纤维束展纱前后宽度、排列 展纱织物是利用展纱技术制得展宽纤维束作为 变化，传统 12K碳纤维宽为 6mm左右，利用展纱技 经纱和纬纱，按一定规律交织而成的片状织物集合 术可将碳纤维宽度可分散至 12—32mm(即约为原来 体 ]。如图2所示，传统碳纤维织物因为纤维未展 开，丝束细，纤维束单位面积经、纬交织处会比较多， 的2—5倍)，纤维束截面由圆形变为扁平状，纤维束 丝束厚，使得纤维束卷曲度大，纤维束不容易排列紧 变薄 j。 收稿 日