[发明专利]用于处理碳纤维束的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于处理碳纤维束的方法和装置。

背景技术

为了生产碳纤维半成品，使用所谓的粗纱，该粗纱是由数千至数万平行或具有轻微捻转(保护性捻转以防止散开)的长丝(长纤维)构成的纤维束、纤维捆或复丝纱线，所述粗纱被卷绕到卷筒、滚筒，或转筒上并且为了加工可被不断拉出。不同于断续的手工铺设，这被称为在线方法。单丝直径通常为5～8μm。

在在线加工碳纤维束时，常常需要加热初始产品(碳纤维)并且有时加热到高温。已知通过使用烤箱、本生灯、热灯或其它辐射源进行加热。在此纤维在生产速度下穿过热源，在此应通过改变温度和速度来调整纤维材料的加热。然而在这种方法中纤维材料的加热往往不够均匀。这可导致生产过程期间的波动并且因此导致半成品产品的特性的差异。热输入也可能过于集中于点或总体上过强，以致纤维可能损坏。基于高的热损失，所述方法的能量效率也不尽如人意。

发明内容

本发明的任务在于，提供一种用于加工碳纤维束的方法和装置，它们至少部分克服现有技术的缺点。本发明的任务尤其在于，提供可良好控制的用于处理碳纤维束的方法和装置，其允许均匀和温和地加热碳纤维束中的纤维材料，从而也可避免纤维损坏。本发明的另一任务在于，减少加热纤维材料所需的能量消耗。

上述任务至少在一些方面通过根据本发明的具有权利要求1特征的方法并且通过具有权利要求6特征的装置得以解决。在此结合本发明装置所描述的特征和细节也适用于本发明系统、本发明设备、本发明方法，并且反之亦然，并且可交替，因此始终可交替引用本发明各方面的公开内容。

本发明的第一方面涉及一种用于加热连续输送的碳纤维束的方法。根据本发明规定，通过向碳纤维束中馈入电流来进行加热。

无捻转或仅最小程度捻转的由碳制成的准长丝可理解为在概念“碳纤维束”之下。当通过向碳纤维束中馈入电流来加热碳纤维束时，由这种材料制成的丝线的调温由内向外进行，因此热量可均匀均质且因此温和地输入碳纤维束中。纤维中的温度梯度与从外部加热时相反。

当在馈入电流之前展开碳纤维束时，可改善与碳纤维束的接触，因为丝线分布在宽面上。

在一种优选实施方式中，加热进行到这样的温度上，该温度至少相应于处在碳纤维束的纤维上的浆液或浸渍物的软化温度。当纤维的涂层软化(尤其是熔化)时，可简化随后复合材料部件的制造，因为涂层例如可包含用于纤维复合体的基质材料。

根据特别优选的实施方式，加热进行到这样的温度上，该温度至少相应于处在碳纤维束的纤维上的浆液的分解温度。由此可去除供货状态中存在的浆液，如后续加工步骤不需要涂层或需要其它涂层时。

在一种优选扩展方案中，借助以下措施之中的至少一个措施控制或调节碳纤维束的通过加热达到的最终温度：

-改变电压，在该电压下馈入电流；

-改变串联电阻器；

-改变碳纤维束的拉出速度；

-改变电流馈入点之间的距离。

由此实现简单的可控性。

本发明的另一方面涉及一种用于加热连续输送的碳纤维束的加热装置。根据本发明的加热装置构造用于实施前述方法。

在一种优选实施方式中，加热装置包括电压源和至少两个与电压源的相应极连接、与周围绝缘的接触元件，所述接触元件构造用于与碳纤维束接触，使得在接触时与电压源形成闭合电路。所述接触元件可具有接触辊和/或滑动触点。在本发明的意义中接触辊也可理解为接触滚子。接触辊也可根据需要构造成凸形或凹形的。

加热装置尤其是包括控制单元，该控制单元构造用于控制电压源。

在本发明的一种优选扩展方案中，设置用于测量碳纤维束的最终温度的温度传感器，控制单元构造用于接收温度传感器的输出信号并且通过采用以下措施之中的至少一个措施调节碳纤维束的最终温度：

-控制电压源以便改变电压源的输出电压；

-控制可变电阻以便改变接触元件之间的电压；

-控制调节驱动装置以便改变接触元件之间的距离；

-控制驱动装置以便改变碳纤维束的拉出速度。

附图说明

本发明其它特征、任务和效果由下述说明和附图给出。附图如下：

图1为根据本发明一种实施例的加热装置的示意图；

图2为根据本发明另一实施例的具有加热装置的碳纤维预处理设备的示意图；

图3为根据本发明又一实施例的加热装置的示意图。

具体实施方式