丝束是如何展开的？

随着专题文章“散布的传播”付印，这个支线故事大不相同，主要谈论我们不知道 关于丝束是如何传播的。然后我在 AZL 时事通讯 NewsLIGHT #7：ITA 中看到了一篇文章，标题为“用于加工增强丝束的新超声波铺展工艺 ”。事实证明，亚琛工业大学（德国亚琛）纺织技术研究所 (ITA) 自 2011 年以来一直在研究展开丝束方法。 ITA 复合材料部 Tapes 研究组负责人 Wilko Happach 说：因此，ITA 开发了新技术以实现高速生产 — 高达 100 m/min — 具有宽度变化更小的展开拖带 得益于集成控制。 ITA 将此技术称为AutoTow .

了解展开牵引技术

ITA 开始研究磁带。 “我们已经看到机织和非卷曲织物产生了大量的切割废料，而且也不允许优化设计，”Happach 回忆道。 “因为纤维并非都沿载荷方向施加，所以纤维被浪费了。”因此，他的团队开始研究自动铺设胶带 ，但当时缺乏磁带供应和知识，Happach 说。 “所以我们自己制作，选择开发干纤维粘合胶带 第一的。”然而，要做到这一点，他们首先必须了解传播。

Happach 描述了将粗纱铺展成更宽、更薄的带材的三种基本方法：

1. 使用高张力将纤维拉到撑杆上。
2. 使用狭缝喷嘴散播空气。
3. 对纤维施加超声波或其他振动。

铺展技术和工艺参数

• 扩展杆的数量 (3-5)
• 围绕钢筋的缠绕角度（90-180°）
• 酒吧温度
  (22-150°C)
• 条形表面（抛光、TopoCrom 涂层或 Bechem 涂层）
• 粗纱预张力（高达 2,000 厘牛顿）

• 气压
  （0-6 巴）
• 气流角度（0-180°）

• 活动扩展栏的数量 (3-5)
• 条形环绕角度（1-120°）
• 超声波频率 (30 kHz)
• 振幅强度
  (50-100%)
• 粗纱预张力（高达 2,000 厘牛顿）

来源：亚琛工业大学 ITA 胶带中心。

吊杆 似乎是最古老和最基本的技术，在碳纤维生产商 Zoltek 2001 年提交的一项专利中使用。 Happach 指出，设备供应商 Karl Mayer 也依赖其胶带和摊铺机中的吊杆。 “这种方法的问题在于它将生产速度限制在 25 m/min，”他说。 “如果你试图爬得更高，摩擦力就会太大，会损坏粗纱。棒材铺展也受到最大铺展宽度的限制。您最多可以将粗纱展开至其初始宽度的 3 倍。”

空气传播 Happach 说，当需要最大铺展宽度以降低面积重量时使用。他解释说：“气流将长丝分开，可以将粗纱展开至初始粗纱宽度的 6-7 倍，同时长丝损坏程度更低，因为摩擦更小。” “没有在高张力下将光纤拉过杆。”

然而，取决于应用于玻璃或碳纤维的尺寸，存在限制。 Happach 解释说：“为环氧树脂和其他热固性树脂调整大小的纤维可能很粘，因此空气传播过程无法轻易分离细丝。”在这种情况下，可能需要进行预处理以稍微分解大小。然而，与热塑性基体树脂（也是热塑性的）相容的胶料完全不粘，几乎就像未上胶的纤维一样。换句话说，不存在丝间粘附。 “所以这很容易传播，但很难处理，因为它往往会分崩离析，”Happach 指出。

超声波扩散 使用与吊杆相同的基本原理，但使用半圆柱形状的超声波发生器，Happach 指出，“可传递大量能量。粗纱缠绕在超声波发生器上，通过施加超声波，细丝振动并落在表面上，然后展开。”这种技术可以产生更高的铺展率（即将更大的纤维束铺展成非常薄的宽带），但不能用于玻璃纤维或沥青基碳纤维，因为它们太脆并且会断裂。

“您还可以使用机械诱导的低频振动，”Happach 说，“并且可以使用热量来软化纤维尺寸，使长丝更容易移动。”

自动拖车

ITA 开发了 AutoTow 以克服这些问题 用这些基本的传播方法。 Happach 指出 Tape Center 主要使用 24K、50K 和 60K 丝束（他指出来自三菱），因为传播效果最高。 “我们可以达到高达 100 m/min 的更高生产速度，因为我们可以旋转 最高 80 m/min 的单个吊杆 ，”他解释道。 “因此，相对速度为20 m/min，有利于铺展而不会损坏灯丝。”

Happach 指出，因为输入粗纱/丝束有变化 ，输出展开丝束的宽度也各不相同。 “对于预浸带，供应商只需切断边缘即可。但我们从干燥的粘合胶带开始，它的树脂少得多，所以很难切割边缘。” Happach 的团队意识到他们需要一种更好的方法来控制铺展宽度。

“我们使用相机 测量进出吊具的宽度，”他解释说。 “算法 使用这种宽度测量、处理速度和每种材料的某些已知因素来计算和控制速度 5 个旋转条中的每一个 连续调整胶带宽度。我们可以将变化减少到小于1毫米 .”

“我们还可以调整包角 围绕每个铺展棒的流动，”Happach 继续说道，“但不是实时的。”因此，这更像是对每次生产运行的校准。 “其他一切都在线完成 ，”他争辩道。 “如果您想将展开的丝束宽度从 25 毫米增加到 30 毫米，只需输入该数字，然后在几秒钟内 它会在生产过程中发生变化 , 和 高速，甚至 100 m/min。”

未来发展

ITA 磁带中心的目标是拥有完整的磁带工艺链 以支持产业发展。 “我们的目标是吸引行业合作伙伴为他们开发新的解决方案，”Happach 解释道。 “我们正在建设一条胶带生产线和零件生产线 还。我们希望拥有所有操作：施胶、铺展、胶带生产、自动胶带铺设和固化。”他说 ITA 永远不会成为机器供应商或零件制造商。 “我们希望生产轻质薄层零件，因为我们已经看到层更薄 , 机械性能越高 .现在我们可以高速生产高质量的干燥粘合胶带，我们的目标是降低面积重量，然后生产热塑性塑料 和热固性预浸料 磁带。”