Установка для расправления углеродного жгута



Установка для расправления углеродного жгута
Установка для расправления углеродного жгута
Установка для расправления углеродного жгута
Установка для расправления углеродного жгута
Установка для расправления углеродного жгута
Установка для расправления углеродного жгута

 


Владельцы патента RU 2435877:

Закрытое акционерное общество "Институт новых углеродных материалов и технологий" (ЗАО "ИНУМиТ") (RU)
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет" (ГОУ ВПО "ВГТУ") (RU)

Изобретение относится к производству химических волокон, в частности к получению расправленных углеродных жгутов, используемых для изготовления различных тканей, лент и препрегов. Установка для расправления углеродного жгута содержит последовательно расположенные узел смотки 1, пару подающих валков 2, узел контроля 3 и регулирования натяжения обрабатываемого жгута, узел расправления 4 углеродного жгута воздушным потоком, пару принимающих валков 5, а также узел намотки 6 расправленного жгута. Узел расправления 4 углеродного жгута воздушным потоком выполнен в виде двух поддерживающих валков 11, 12 и сопла 13, которое закреплено между поддерживающими валками и над ними с наклоном под углом от 30° до 70° к плоскости перемещения жгута, и выполнено с плоским щелевым отверстием 14 с возможностью подачи через него под давлением сжатого воздуха. Щелевое отверстие 14 сопла 13 узла расправления 4 углеродного жгута может быть выполнено с перегородками 15. Сопло 13 может быть установлено с возможностью регулирования угла его наклона в зависимости от толщины жгута. За счет высоких скоростей потока сжатого воздуха достигается эффективное разделение углеродного жгута на монофиламенты и получение лент углеродных волокон с более низкой поверхностной плотностью. 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

 

Изобретение относится к производству химических волокон, в частности к получению расправленных углеродных жгутов (англ. - spread tow), используемых для изготовления различных тканей, лент и препрегов. Изготовленные на основе расправленных углеродных жгутов композиционные материалы имеют более плотную упаковку лент и тканей при более высокой прочности на разрыв. За счет меньшей толщины монослоя композиционного материала на основе расправленных углеродных жгутов снижается концентрация напряжений, вызванная использованием слоев с различной ориентацией, снижается концентрация напряжений, вызванная наличием отверстий, галтелей, полостей и т.д. В композиционных материалах на основе расправленных жгутов прочность на сдвиг и вязкость разрушения выше, чем материалов, полученных из традиционных тканей и лент. При этом использование расправленных углеродных жгутов в составе тканей и лент при изготовлении углепластиков позволяет снизить стоимость изделий за счет использования более толстых углеродных жгутов для получения материалов с низкой толщиной монослоя, получить изделия, которые невозможно изготовить из традиционных тканей и лент, например тонкостенные, использовать новые возможности при изготовлении гибридных композиционных материалов.

Наиболее близкой к заявленной установке является установка для расправления углеродного жгута, которая содержит последовательно расположенные узел смотки, пару подающих валков, узел расправления углеродного жгута воздушным потоком, пару принимающих валков, устройство намотки расправленного углеродного жгута, а также систему контроля и регулирования натяжения обрабатываемого углеродного жгута (например, патент US 6032342, D01D 11/02, 2000).

Недостатком указанной установки является то, что расправление углеродного жгута осуществляют воздушным потоком при прохождении жгута над воздушным трактом, в который вакуумным насосом всасывается воздух. Так как сечение воздушного тракта велико, то невозможно обеспечить высокую скорость воздушного потока, что приводит к низкой степени расправления углеродного жгута и качества получаемого материала.

Задачей изобретения является повышение степени расправления углеродного жгута и увеличение ширины углеродных лент, получаемых при расправлении углеродного жгута за счет увеличения скорости воздушного потока.

Технический результат достигается посредством установки для расправления углеродного жгута, которая содержит последовательно расположенные узел смотки, пару подающих валков, узел контроля и регулирования натяжения обрабатываемого жгута, узел расправления углеродного жгута воздушным потоком, пару принимающих валков, а также узел намотки расправленного жгута, при этом узел расправления углеродного жгута воздушным потоком выполнен в виде двух поддерживающих валков и сопла, которое закреплено между поддерживающими валками и над ними с наклоном под углом от 30° до 70° к плоскости перемещения жгута и выполнено с плоским щелевым отверстием с возможностью подачи через него под давлением сжатого воздуха. При этом за счет высоких скоростей потока сжатого воздуха достигается эффективное разделение углеродного жгута на монофиламенты и получение лент углеродных волокон с более низкой поверхностной плотностью.

Щелевое отверстие сопла узла расправления углеродного жгута может быть выполнено с перегородками.

Сопло может быть установлено с возможностью регулирования угла его наклона в зависимости от толщины жгута.

Вышеизложенные особенности и преимущества предлагаемого изобретения будут понятны из последующего описания предпочтительного примера его осуществления со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых для представления одинаковых элементов используются одинаковые позиции:

на фиг.1 представлена схема установки для расправления углеродного жгута в соответствии с настоящим изобретением;

на фиг.2 - то же, вид сверху;

на фиг.3 - сопло;

на фиг.4 - сопло, вид А фиг.3;

на фиг.5 - сопло, вид Б фиг.3;

на фиг.6 - другой пример сопла, вид Б фиг.3.

Установка для расправления углеродного жгута содержит узел 1 смотки, за которым последовательно размещены пара подающих валков 2, узел 3 контроля и регулирования натяжения обрабатываемого жгута, узел 4 расправления углеродного жгута воздушным потоком, пару принимающих валков 5, а также узел 6 намотки.

Узел 1 смотки выполнен в виде держателя бобины поперечной размотки, снабженного пружинным тормозом и установленного с возможностью осевого перемещения в зависимости от отклонения относительно оси 0-0 подаваемого через него жгута (оси перемещения жгута).

Подающие валки 2 предназначены для подачи и перемещения углеродного жгута к узлу 4 расправления углеродного жгута воздушным потоком. Один из подающих валков 2 (предпочтительно, верхний) выполнен приводным с возможностью регулирования скорости вращения в зависимости от усилия натяжения жгута, проходящего через приводные валки 2.

Узел 3 контроля натяжения выполнен в виде трех валков 7, 8, 9, связанных с тензометрическим датчиком 10, размещен за подающими валками 2 и предназначен для контроля усилия натяжения углеродного жгута.

Узел 4 расправления углеродного жгута воздушным потоком содержит поддерживающие валки 11, 12 и сопло 13, которое выполнено с плоским щелевым отверстием 14, расположенным поперек направления подачи углеродного жгута и через которое подается под давлением сжатый воздух. Сопло закреплено между поддерживающими валками 11, 12 над углеродным жгутом (и, соответственно, над поддерживающими валками) и с наклоном под углом α от 30° до 70° к плоскости подачи жгута с возможностью регулирования указанного угла в зависимости от типа углеродного волокна и необходимой ширины получаемой на выходе углеродной ленты. В плоском щелевом отверстии 14 сопла 13 могут быть выполнены перегородки 15 для разделения воздушного потока с возможностью образования нескольких струй воздуха.

За узлом 4 расправления углеродного жгута расположены принимающие валки 5, посредством которых осуществляется перемещение с регулируемым натяжением обрабатываемого углеродного жгута. По конструктивному исполнению принимающие валки 5 аналогичны подающим валкам 2, при этом приводы подающих валков 2 и принимающих валков 5 синхронизированы.

Узел 6 намотки расправленного углеродного жгута содержит вал, установленный с возможностью перемещения вдоль его оси (0'-0') с регулируемой скоростью, на который может быть установлена как приемная бобина для осуществления крестовой намотки с регулируемым углом раскладки, так и катушка.

Установка для расправления углеродного жгута имеет программируемый блок управления, посредством которого задаются основные параметры узлов, осуществляется контроль и синхронизация скоростей вращения приводных узлов и который обеспечивает автоматическую остановку установки при окончании жгута в любой из секций, при окончании жгута и при намотке полного вала.

Установка для расправления углеродного жгута работает следующим образом.

Бобину с углеродным жгутом устанавливают на держатель бобины узла 1 смотки. На этом же этапе, пропустив конец жгута через все узлы установки (через подающие валки 2, узел 3 контроля и регулирования натяжения углеродного жгута, узел 4 расправления углеродного жгута воздушным потоком, принимающие валки 5), закрепляют его на приемной бобине (или катушке на переходной втулке), установленной на валу узла 6 намотки.

Посредством блока управления задают основные параметры указанных узлов и включают установку для расправления углеродного жгута.

Углеродный жгут, захваченный подающими валками 2, с узла 1 смотки, обогнув валки 7, 8 и 9 узла 3 контроля натяжения, перемещается через узел 4 расправления воздушным потоком, где он поддерживается валками 11 и 12. При этом через щелевое отверстие 14 сопла 13 принудительно подается сжатый воздух. Сформированный плоским щелевым отверстием 14 равномерный по ширине воздушный поток высокой скорости воздействует на углеродный жгут под углом α к плоскости подачи жгута, выбранным в пределах от 30° до 70°, образуя петлю, расправляет углеродный жгут, и, поджимая его к поддерживающему валку 12, распределяет на отдельные монофиламенты, которые рассредоточиваются по ширине валка 12. При углах менее 30° и более 70° происходит дестабилизация получаемой петли, увеличивается натяжение углеродного жгута и как следствие снижается эффективность расправления углеродного жгута, при этом углеродная лента получается меньшей ширины и большей поверхностной плотности. При большой толщине жгута предпочтительно выполнять щелевое отверстие с перегородками 15 с целью разделения воздушного потока на несколько потоков для более равномерного распределения нитей жгута по ширине валка.

Полученный расправленный углеродный жгут в виде ленты наматывают с натяжением на бобину или катушку устройства 6 намотки. Намотка ленты на бобину осуществляется посредством движения бобины вправо и влево, а позиция нитенаправителя не меняется, т.е. зафиксирована, при этом раскладка ленты на бобину осуществляется без изгибов и сложений. Натяжение намотки настраивается автоматически. На панели системы контроля и регулирования натяжения обрабатываемого жгута отображается текущее количество намотки в метрах и оставшееся до заполнения бобины количество. После полной намотки бобины (после достижения заданного диаметра бобины) установка автоматически останавливается.

Предлагаемая установка расправления углеродного жгута за счет использования сопла с плоским щелевым отверстием, через которое подается сжатый воздух, и достижения более высоких скоростей воздушного потока позволяет равномерно распределять монофиламенты углеродного жгута и формировать равномерную ленту с низкой поверхностной плотностью.

1. Установка для расправления углеродного жгута, содержащая последовательно расположенные узел смотки, пару подающих валков, узел контроля и регулирования натяжения обрабатываемого жгута, узел расправления углеродного жгута воздушным потоком, пару принимающих валков, а также узел намотки расправленного жгута, при этом узел расправления углеродного жгута воздушным потоком выполнен в виде двух поддерживающих валков и сопла, которое закреплено между поддерживающими валками и над ними с наклоном под углом от 30° до 70° к плоскости перемещения жгута и выполнено с плоским щелевым отверстием с возможностью подачи через него под давлением сжатого воздуха.

2. Установка по п.1, в которой щелевое отверстие сопла выполнено с перегородками.

3. Установка по п.1, в которой сопло установлено с возможностью регулирования угла его наклона.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к устройству и способу автоматического управления раскладкой текстильного холста, образованного из нескольких жгутов, поступающих от подающего модуля и движущихся к приводному модулю.

Изобретение относится к производству химических волокон,, в частности к устройству для равномерной расправки волокон жгутов в процессе их промывки и отделки. .

Изобретение относится к получению углеродных наноматериалов методом химического осаждения из газовой среды. .
Изобретение относится к технологии получения из гидратцеллюлозы углеродного волокна и может быть использовано в качестве наполнителей композиционных материалов конструкционного, теплозащитного, антиэлектростатического назначения, а также при производстве углеродных волокнистых адсорбентов, носителей катализаторов, материалов для защиты от электромагнитного излучения, наноструктурированных композитов, фуллеренов, нанотрубок и т.д.
Изобретение относится к области получения углеродных волокнистых материалов и может быть использовано для создания наполнителей композиционных материалов, газораспределительных слоев в топливных элементах, компонентов смазочных материалов, аккумуляторов водорода, фильтрующих материалов, углеродных электродов литиевых батарей, клеевых композитов, носителей катализаторов, адсорбентов, антиоксидантов при производстве косметики, источников холодной эмиссии электронов, модифицирующих добавок в бетон специального назначения, а также для покрытий, экранирующих СВЧ и радиоизлучения.
Изобретение относится к технологии получения углеродных волокон из исходных целлюлозных волокон, используемых в качестве армирующих наполнителей композиционных материалов.

Изобретение относится к технологии получения волокнистых углеродных материалов методом пиролиза ароматических и неароматических углеводородов. .
Изобретение относится к области получения высокопрочных углеродных волокон, преимущественно изготавливаемых из органического исходного материала (предшественника), в частности к способу стабилизации углеродсодержащего волокна и способу получения углеродного волокна.

Изобретение относится к области технологических процессов производства углеродных волокон, в частности к их упрочнению при помощи температурной обработки. .

Изобретение относится к технологии получения волокнистых углеродных материалов методом пиролиза ароматических и неароматических углеводородов. .

Изобретение относится к химической технологии осуществления гетерофазных реакций взаимодействия твердых веществ с газом или термического разложения и касается способа получения углеродных волокнистых материалов каталитическим методом

Изобретение относится к области гетерогенного катализа и может быть использовано для утилизации углеводородов и галогензамещенных углеводородов при изготовлении композиционных материалов, катализаторов, сорбентов и фильтров
Изобретение относится к получению углеродных волокон

Изобретение относится к модифицированию поверхности неорганического волокна путем формирования высокоразвитой поверхности неорганического волокна, используемого в качестве наполнителя, за счет формирования на волокнах углеродных наноструктур (УНС) и может найти применение в производстве высокопрочных и износостойких волокнистых композиционных материалов

Изобретение относится к получению углеродных волокнистых материалов и может быть использовано в производстве армирующих наполнителей композитов, теплоизоляции высокотемпературного термического оборудования, гибких электронагревателей, электродов, фильтров агрессивных газов, жидкостей и расплавов при высоких температурах, в производстве спортивных изделий, в медицине. Способ включает обработку вискозного волокнистого материала катализаторами пиролиза, нагревом до температуры карбонизации и последующую графитацию до температуры 3000°C в инертной среде. Перед карбонизацией осуществляют приготовление прекурсора путем предварительной отмывки исходного материала водой и/или 5-10%-ным раствором гипосульфита натрия при нагревании и сушке, и/или ионизирующего облучения пучком быстрых электронов при транспортировании через камеру облучения ускорителя электронов, и/или тепло-влажностного синтеза комплексного катализатора на поверхности вискозного волокна и в пористой его системе в (10-20)%-ном кипящем водном растворе хлористого аммония и с добавлением диаммоний фосфата в отношении от 0,5 до 4,0 с последующей пропаркой в горячем паре и окончательной вентилируемой сушкой при непрерывном транспортировании, обеспечивающими осаждение катализатора в виде аморфной пленки. Повышается стабильность процесса карбонизации вискозного волокнистого материала и физико-механические свойства получаемого углеродного материала. 5 з.п. ф-лы, 7 ил., 1 табл., 12 пр.

Изобретение относится к химической технологии, в частности к процессам карбонизации волокнистых вискозных материалов, и может быть использовано при производстве графитированных волокнистых материалов, используемых в качестве наполнителей композиционных материалов; электродов; гибких электронагревателей; фильтров агрессивных сред; в изделиях спортивного и медицинского назначения и др. Материал предварительно подвергают релаксационной обработке. Полученный материал, содержащий катализатор пиролиза, непрерывно транспортируют через зоны нагрева карбонизации. Карбонизацию проводят до 320-360°С в тепло- и газоизолированных одна от другой не менее, чем трех зонах нагрева, транспортируя материал под наклоном снизу вверх, увеличивая температуру нагрева от 160-200°С в первой зоне, на 40-60°С в каждой последующей зоне нагрева, по сравнению с предыдущей. Одновременно удаляют из указанных зон летучие продукты в тепло- и газоизолированную от внешней среды зону эвакуации, расположенную над зонами нагрева и сообщающуюся с ними через перфорированную стенку. Температуру в зоне эвакуации летучих устанавливают на 5-15°С выше температур соответствующих зон нагрева, а температуру выходного патрубка 5-15°С выше максимальной температуры карбонизации. Изобретение обеспечивает повышение интенсивности процесса и улучшение качества получаемых углеродных волокнистых материалов. 2 ил., 1 табл., 5 пр.

Изобретение относится к области нанотехнологий и, более узко, к способам сортировки нанообъектов, таких как полупроводниковые и металлические углеродные нанотрубки. Способ сортировки нанообъектов (объектов с, по крайней мере, одним из пространственных размеров в диапазоне от ~0.05 nm до ~500 nm), в котором a) исходную смесь с каким-либо первичным содержанием менее электропроводящих нанообъектов и более электропроводящих нанообъектов приводят в контакт с какой-либо частью поверхности жидкой субстанции, b) обеспечивают передачу указанной смеси нанообъектов энергии таким образом, что различные нанообъекты в зависимости от степени их электропроводности испытывают разную степень разогрева (в единицу времени), причем в течение какого-либо ненулевого периода времени после начала передачи энергии поддерживают температуру T какой-либо части упомянутой контактной поверхности субстанции на таком уровне, что выполняется, по крайней мере одно из следующих соотношений: (1) модуль разности температуры T какой-либо части упомянутой контактной поверхности субстанции и ее температуры активного испарения (Te) меньше, чем ΔTn (то есть ), (2) модуль разности температуры T какой-либо части упомянутой контактной поверхности субстанции и температуры порога активного прохождения химической реакции с ее участием (Tcs) меньше, чем ΔTn (то есть ), (3) модуль разности этой температуры T какой-либо части контактной поверхности субстанции и температуры порога активного прохождения химической реакции с участием нанообъектов (Tcn) меньше, чем ΔTn (то есть ), и при этом обеспечивают то, что нанообъекты, нагретые до разной температуры (Tn), испытывают разную степень закрепления с контактной поверхностью (вплоть до полного отсутствия закрепления), c) отделяют от поверхности незакрепленные и слабозакрепленные нанообъекты и d) выделяют из полученных множеств нанообъектов по крайней мере один пространственно отделенный продукт, содержащий нанообъекты со средней электрической проводимостью, отличающейся от средней электрической проводимости нанообъектов в первоначальной смеси. Технический результат - повышение эффективности сортировки. 6 з.п. ф-лы, 1 ил., 12 пр.

Группа изобретений относится к области технологии получения высокотемпературных углеродных волокнистых материалов, используемых в качестве армирующих наполнителей композиционных материалов на основе полимерной, углеродной, керамической и металлической матриц. Установка для термической обработки углеродсодержащих волокнистых материалов включает устройство карбонизации и изолированное от него устройство графитации, между которыми встроено устройство для накопления и охлаждения карбонизованного материала и/или его отмывки и сушки. При этом устройство графитации может быть выполнено в виде двух одинаковых электрографитовых печей, не сообщающихся между собой и размещенных параллельно одна над другой по высоте. Электрографитовая печь включает нагревательный элемент, патрубок для удаления летучих продуктов, затвор на выходе для предотвращения доступа газовой среды в печь, трубопроводы для подачи инертного газа, приводной механизм для транспортирования термообрабатываемого материала, а также охлаждаемый металлический корпус с теплоизоляционным блоком, в котором проделаны горизонтальные щелевые каналы для транспортирования материала. Входной канал выполнен в виде патрубка прямоугольного сечения для удаления летучих продуктов, а между его верхней и нижней внутренними поверхностями над транспортируемым материалом под наклоном к указанным поверхностям установлен графитовый экран с зазорами между верхней поверхностью канала и верхним торцом экрана, а также между нижней поверхностью канала и нижним торцом экрана. Экран разделяет камеру нагрева на зону максимальной температуры, содержащей нагреватель, и зону средней температуры. Достигаемый при этом технический результат заключается в увеличении производительности и стабильности процесса термической обработки углеродсодержащих волокнистых материалов, а также в повышении качества готового продукта. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к способу получения углеродных нановолокон и/или углеродных нанотрубок. Способ включает пиролиз дисперсного целлюлозного и/или углеводного субстрата, импрегнированного соединением элемента или элементов, металл или сплав которых, соответственно, способен образовывать карбиды, в по существу свободной от кислорода атмосфере, содержащей летучее соединение кремния, необязательно в присутствии соединения углерода. Изобретение позволяет получить углеродные нанотрубки или нановолокна определенной формы. 4 н. и 11 з.п. ф-лы, 4 ил.
Наверх