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了解碳纤维增强树脂基复合材料的丝束扩展技术

   日期:2022-03-21     来源:碳纤维及其复合材料技术    浏览:302    评论:0    
核心提示:丝束铺展是最近在复合材料行业中使用的最先进技术之一。本系列文章将讨论碳纤维展丝技术背景、特点、主要展丝技术类型及其在高性
 丝束铺展是近在复合材料行业中使用的先进技术之一。本系列文章将讨论碳纤维展丝技术背景、特点、主要展丝技术类型及其在高性能碳纤维增强聚合物 (CFRP) 复合材料中应用案例。
 
1、Oxeon纤维展丝技术:
 
2014年一家名为Oxeon的瑞典公司开发了一种商业上被称为“TeXtreme”的展丝技术。目前尚缺乏关于Oxeon用于展丝技术的详细信息。Oxeon铺丝是通过将所需纤维的丝束扩展成具有一定面积重量和宽度的UD带(见图1)中来生产的。
技
 
丝束的铺展在能够保持宽度一致性的同时,可生产出极低面积重量的UD胶带。所生产的两种分散式UD胶带比传统的碳纤维胶带薄得多,并且在同一区域填充了更多的材料,从而产生了更好的机械性能。
 
利用Oxeon技术生产的展丝带(spread tow tapes,STT)通过交织所需纤维的展丝丝束带来生产展丝丝束织物(STF)(图2),从而获得几乎不卷曲的纤维直向织物,其结果是增强了交叉铺层UD的机械性能,并易于处理织物。
 
Oxeon技术适用于以任何角度的编织胶带,这种方法通过以不同角度+α/-β(例如+45/-45、+30/-60、+50/-25等)交织两组展开的丝束带,实现新型织物的连续长度生产。
 
2、Harmoni气流纤维展丝技术:
 
实现超轻复合材料的一种新气动方法被称为“展丝牵引技术”,它通过将牵引宽度从5mm增加到25mm,传统的12k CF牵引(即由12000根细丝组成)变薄,从而将单位面积重量减少约500%。该方法是由福井县工业技术中心与Harmoni合作开发的。
技技
常规丝束的碳纤维穿过一个展丝摊铺系统,该系统配有一个风道和一个真空装置,该真空装置通过风道向下吸入空气,风道由导辊控制到位。在真空的帮助下,丝束向气流方向向下下垂,从而失去张力,并导致瞬间处于无张力状态,此时带有热空气的前后振动展丝装置打开并均匀地扩展丝束。流体速度由空气流量调节器控制,以避免在展丝过程中损坏碳纤维。终,通过这种空气动力学方法,纤维束可以简单而安全地展开,然后用展开的纤维束制作薄层层板。
 
当空气在丝束两侧流动时,靠近和远离丝束的气流速度差会导致这些位置的压力差。如左边的图6所示,丝束附近的压力大于较远丝束的压力。压差产生一种空气动力,帮助长丝纤维瞬间失去张力。当丝束开始扩展时,气流在丝束之间流动,以帮助丝束扩展。
 
 
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