способ резки волокна

Формула изобретения

Способ резки волокна, заключающийся в том, что волокна загружают в камеру резки, днище которой выполнено из ряда параллельно расположенных ножей, и нагружают сверху усилием, обеспечивающим резку волокна, отличающийся тем, что перед резкой волокна осуществляют преимущественно ориентацию волокон параллельно поверхности, проходящей через режущие кромки ножей, и уплотняют с линейной скоростью не более 0,58 м/с, при этом высота слоя волокна в камере резки в пересчете на плотную упаковку составляет не более 2,5 минимальных размеров поперечного сечения камеры резки, а величина приложенного к слою усилия резки на единицу длины ножа не превышает 3 10⁴ Н/м.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к резке материалов и может быть использовано для резки путаного углеродного волокна.

Известен способ резания, заключающийся в том, что материал загружают в корпус, днище которого выполнено в виде ножевой рамки, и продавливают через ножи пуансоном [1]

Недостатком данного способа при резке путаного волокна является отсутствие предварительной стадии ориентации волокон, что приведет к большому количеству брака за счет увеличения количества волокон с отклонениями от заданных пределов по длине.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предложенному решению является способ измельчения отходов путаного стеклянного волокна, заключающийся в том, что путаное стекловолокно загружают в камеру резки, днище которой выполнено из ряда параллельно расположенных ножей, и нагружают сверху усилием, обеспечивающим резку волокна [2]

Однако при резке путаного углеродного волокна /которое затем используется для производства углеродных волокнистых композитов/ необходимо строго соблюдать заданные пределы по длине элементарных волокон, т.к. это влияет на качество получаемых композитов. При этом следует отметить хрупкость углеродного волокна /динамический модуль упругости волокна углеродного марки ВПР-19С составляет 343 ГПа, а жгута углеродного марки ВМН-4 225 ГПа/, что приводит к его ломке и чрезмерному измельчению при резких нагрузках, перегибах, трении о стенки и между собой и т.п. Таким образом, недостатком известного способа при резке углеродного волокна является большое количество брака по длине /т.е. волокон, длина которых отклоняется от заданных пределов/, которое связано с отсутствием предварительной стадии ориентации волокон и ненормированностью таких параметров процесса резки как скорость перемещения пуансона /т. е. скорость уплотнения/, высота слоя волокна в камере резки и удельное усилие резки.

Техническим результатом /целью/ предложенного решения является повышение качества резки углеродного волокна за счет уменьшения количества волокон с отклонениями от заданной длины.

Результат достигается тем, что в способе резки волокна, заключающемся в том, что волокна загружают в камеру резки, днище которой выполнено из ряда параллельно расположенных ножей, и нагружают сверху усилием, обеспечивающим резку волокна, согласно изобретению перед резкой волокна осуществляют преимущественную ориентацию волокон параллельно поверхности, проходящей через режущие кромки ножей и уплотняют с линейной скоростью не более 0,58 м/с, при этом высота слоя волокна в камере резки в пересчете на плотную упаковку составляет не более 2,5 минимальных размеров поперечного сечения камеры резки, а величина приложенного к слою усилия резки на единицу длины ножа не превышает 310⁴ H/м.

На фиг. 1 схематично изображено устройство для осуществления предложенного способа резки волокна; на фиг. 2 графики, показывающие влияние на количество брака по длине:

а/ скорости уплотнения;

б/ высоты слоя волокна в камере резки;

в/ удельной нагрузки на единицу длины ножа.

Устройство содержит камеру резки 1, днище которой выполнено из ряда параллельно расположенных ножей 2, и пуансон 3.

Предложенный способ осуществляется следующим образом.

Жгуты отходов путаного углеродного волокна укладывают в камеру резки 1, стараясь ориентировать волокна параллельно поверхности, проходящей через режущие кромки ножей 2 и перпендикулярно лезвию режущих ножей 2. Чтобы волокна не укладывать перпендикулярно лезвию ножей 2, возможна установка второго ряда ножей перпендикулярных первому ряду ножей 2 /т.е. лезвия ножей должны образовать квадратные ячейки/ или выполняют камеру резки 1 таким образом, чтобы расстояние между ее стенками, перпендикулярными лезвию ножей 2, не превышало 1,5 диаметра загружаемых жгутов/. Высота загруженного в камеру резки 1 слоя волокна в пересчете на плотную упаковку не должна превышать 2,5 минимальных размера поперечного сечения камеры резки 1. Затем в работу включается пуансон 3, который перемещаясь вниз с линейной скоростью не более 0,58 м/с обеспечивает уплотнение слоя волокна и его резку, создавая удельную нагрузку на единицу длины ножа 2 не выше 310⁴ H/м.

Представленные на фиг. 2 графики показывают влияние на количество брака по длине при резке углеродного волокна следующих параметров:

а/ скорости уплотнения слоя волокна пуансоном 3 в камере R резки 1;

б/ высоты слоя волокна в камере резки 1 в пересчете на плотную упаковку отнесенной к минимальному размеру поперечного сечения камеры резки 1;

в/ величины приложенного к слою волокна усилия резки, переведенного в удельную нагрузку на единицу длины ножа.

Представленные на графиках данные получены в экспериментах над углеродными волокнами марки ВПР-19С и были подтверждены при работе с другими марками углеродных волокон.

По мнению авторов резкое увеличение количества брака волокна по длине при линейной скорости уплотнения слоя волокна свыше 0,58 м/с связано с работы количества ломаных /измельченных в слое волокон, которые не успевают переориентироваться параллельно поверхности пуансона 3, а при превышении указанной высоты слоя волокна с измельчением волокон за счет роста трения о стенки камеры резки 1.

Воздействие пуансоном 3 с удельной нагрузкой на единицу длины ножа 2 свыше 310⁴ H/м приводит к резкому возрастанию усилия внутри слоя волокна и раздавливанию /измельчению/ волокон внутри слоя.