碳纖維材料在紡織機械中的幾種應用形式

2021-01-08 新材發現

我國的紡織機械發展主要存在兩個問題:一是紡機裝備運轉速度較低,二是設備平均能耗較高。為了進一步降低能耗、提高生產效率,紡織機械設備開始逐步在零部件中應用碳纖維材料。碳纖維質量輕,比強度卻很大,是中高端機械設備輕量化的理想材料。下文就針對目前紡織機械中碳纖維應用的幾種形式做一簡單介紹。

梭子和箭杆:

梭子和箭杆是碳纖維複合材料在紡織機械中應用較早的形式。木製的投梭棒每根重達1.2kg,而碳纖維杆的重量僅有0.1kg;木梭的頻率約為120-130次/分,碳纖維複合材料杆的頻率至少能提高一倍;木梭的使用壽命僅有6個月,而碳纖維複合材料杆的使用壽命長達6-8年。

碳纖維綜片框和纏線器卷芯:

後來,隨著織布機的無梭化,轉數提高,織物的幅面變寬,生產效率顯著提高。在噴水孔室,轉數為1700rpm,杼寬達2m,為了抑制長大杼的變形,在綜片框上採用了輕質、高剛性的碳纖維複合材料。織布機纏線器的卷芯通常是鋼管,插入紙管後,加氣壓則產生小突起,成為固定紙管的結構,但是缺陷是重量大。用碳纖維複合材料管替代後,重量減輕很多,插到直管上,無論是織布機的安裝作業還是從卷好的織物中取下的人力作業都輕鬆很多。

碳纖維增強尼龍齒輪:

傳統的紡機設備用齒輪主要是純尼龍齒輪,由於強度低、抗疲勞性差、使用周期短,維護費用高,但是採用碳纖維增強尼龍製作的傳動齒輪導電性強,防靜電效果好,不僅具有一般鑄鐵件的導電性能,還能有效防止靜電的產生,降低火災等事故的發生機率;強度大、韌性好,抗拉強度接近於屈服強度,對衝擊、應力震動有較強的能量吸收能力;耐磨、自潤滑效果好,減少油汙,耐疲勞性好,使用壽命可以提高一倍;重量輕、噪聲小,噪聲比鑄鐵齒輪低30%,能耗降低20%,耐腐蝕,能抵禦汽油、油脂、酒精、弱鹼等的侵蝕。

以上的碳纖維材料應用還只是局限於體積小或者數量少的零部件上,在這些部位碳纖維材料的價值並沒有得到凸顯,與此相比,碳纖維輥軸的應用則是近幾年來紡織機械輕量化應用最有潛力的方向之一。

碳纖維輥軸:

輥作為紡織機械中主要的運轉部件之一,對紡織機械的整體設備性能影響很大,對產品的質量和穩定性都有著直接的作用力。據國內碳纖維輥的主要生產方無錫智上新材的負責人介紹,傳統的紡織機用輥多數是鋼製的,鋼輥的重量大、設備能耗高,為了滿足提速的需求還要不斷增加壁厚,從而引發一系列的弊端。採用碳纖維輥則能同時滿足重量輕、速度快、剛度好、變形小、能耗低等多種需求。

在無錫智上新材提供的多個客戶應用案例中,碳纖維輥具體表現為以下優點:

一是自重輕、能耗低,大大縮短啟動和停機時間。碳纖維複合材料製成的輥能減少35-70%的重量,因為自重變小,機器運轉所需的能耗就得到了大幅度的降低,運轉速度得到了成倍的提升,大大提高了生產效率。

二是剛性好,允許擴展寬幅,使紡織機械能適應現代化生產的需要。過去,紡織機械設備的幅寬會受制於輥的長度,因為輥越長重量越重,當金屬輥長度過長就會發生微小形變,然後逐漸演化成嚴重變形,而輥體重量過重時,又會影響到機械的運轉速度。碳纖維複合材料的輕質化有效抵消了長度延長帶來的負面影響,而良好的剛性又保證了輥體不易變形。

三是彎曲模量大,在出現瞬間卷布等機器故障時可以憑藉自身的衝擊力吸收能力並產生瞬間彈性形變,在故障排除後又迅速恢復原來的狀態,減少維修成本,延長了有效工作時間。

以上幾種僅僅是碳纖維材料在紡織機械中應用較多和較為成熟的幾種形式,事實上,與眾多的工業機械設備一樣,碳纖維材料的應用還是「冰山一角」。隨著重量輕、強度高的碳纖維材料的深入應用,其將有力地推動紡織機械設備向著低成本、低能耗、高效率的方向繼續前進。

(版權所有,轉載時請務必保持內容的完整性並標明文章出處。)

相關焦點

  • 圖解:碳纖維管材的十大應用形式
    碳纖維管是碳纖維複合材料在工業、民用、醫療等領域中較為常見的應用形式之一,因為其具有質量輕、強度高、設計靈活等優點,有成為新一代零部件的發展趨勢。下文就選取最有代表性的十類對其應用價值進行簡單介紹。一、無人機機體部件碳纖維材料質輕而高強,物理化學性能都非常好,如今的航拍機、植保機等飛行器都偏向於使用這種材料,大多數金屬的疲勞極限是其抗拉強度的30%-50%,而碳纖維複合材料的疲勞極限可達到抗拉強度的70%-80%,在使用過程中可減少由突發性事故帶來的機體傷害,安全性高,壽命長。
  • 碳纖維機械臂是否可以替代傳統金屬材料機械臂
    江蘇博實科技:目前,機械手臂在工業製造、醫學治療、娛樂服務、軍事、半導體製造以及太空探索等領域得到廣泛應用。傳統的機械臂多是採用金屬材質,例如鋁合金、鋼。,從一般的三軸、四軸、直角坐標類機器人到多關節類機器人,從機械連杆、臂管到機械關節,使用碳纖維複合材料製作機器人零部件的比例越大越高,工業機器人對高強度輕質化材料的需求與汽車製造產業同樣強烈。
  • 碳纖維在土木建築中的應用
    由於碳纖維和芳綸纖維等其有強度高、模量大、比重小、耐鹼腐蝕,對人畜無害等特點,在土木建築應用中日益受到人們的青睞。目前,形成五大應用熱點。    一、碳纖維增強混凝土。碳纖維增強混凝土指的是短纖維或長纖維增強的混凝土材料。它主要用作高層建築的外牆牆板。
  • 「分享」碳纖維材料在結構加固中的作用
    用碳纖維與塑料製成的複合材料所做的飛機輕巧,而且消耗動力少,推力大,噪音小;用碳纖維增強塑料來製造衛星和火箭等宇宙飛行器,機械強度高,質量小,可節約大量的燃料;用碳纖維制電子計算機的磁碟,能提高計算機的儲存量和運算速度;在體育器材應用中主要用於製作高爾夫棒、網球拍、賽車、弓箭、跳竿、冰球棒、遊艇、賽艇、滑翔機、人力飛機、帆船桅杆、摩託車及登山用品,如登山杖、滑雪杖、攀巖頭盔等。
  • 「分享」碳纖維材料在結構加固中的作用.
    用碳纖維與塑料製成的複合材料所做的飛機輕巧,而且消耗動力少,推力大,噪音小;用碳纖維增強塑料來製造衛星和火箭等宇宙飛行器,機械強度高,質量小,可節約大量的燃料;用碳纖維制電子計算機的磁碟,能提高計算機的儲存量和運算速度;在體育器材應用中主要用於製作高爾夫棒、網球拍、賽車、弓箭、跳竿、冰球棒、遊艇、賽艇、滑翔機、人力飛機、帆船桅杆、摩託車及登山用品,如登山杖、滑雪杖、攀巖頭盔等。
  • 碳纖維輥在紙張分切機/復卷機中的應用
    長期為造紙、印刷、包裝、紡織、鋁箔等工業機械提供定製版碳纖維輥筒的無錫智上新材料科技有限公司針對碳纖維輥在紙張分切機/復卷機中的具體應用,將碳纖維輥的應用優勢和關鍵性的事項作出如下說明:為什麼要選用碳纖維輥?
  • 碳纖維復材2020:新工藝、新材料、新應用
    新工藝:iComposite4.0項目目前,碳纖維複合材料零部件製造商經常使用碳纖維複合材料板作為切割的原材料,這種方法導致了材料的平均利用率僅為50%,這意味著有將近一半的昂貴碳纖維複合材料遭到了浪費。在舒勒等人開發的中,碳纖維材料能夠實現完全利用,不會出現過多廢棄材料。
  • 應用在軍事裝備中的碳纖維複合材料
    可用於軍事裝備中的碳纖維複合材料碳纖維「外柔內剛」,不僅具有碳材料的本質特性,又兼備紡織纖維的柔軟和可加工性,是新一代高性能增強纖維。比頭髮絲還細幾倍的碳纖維與樹脂、碳、陶瓷、金屬等基體,經過特殊複合成型工藝製造,即可獲得性能優異的碳纖維複合材料,能夠廣泛應用於航空、航天、能源、交通、軍用裝備等眾多領域,是國防軍工和民用生產生活的重要材料。
  • 木質素或成為廉價碳纖維主要材料
    據了解,這項技術經充分試驗,可以從竹子、木材、果枝、灌木、蘆葦、秸杆等植物中有效地分離提取出纖維素、半纖維素、木質素及各種有機成分,原料利用率極高。該項目延伸技術涉及到紡織、造紙、能源、化工、建材及航空航天、軍事等幾大領域。該項技術的問世突破了行業一直延用的傳統「酸鹼法」製漿技術的瓶頸。
  • 熱塑性碳纖維的推動者需兼具新材料研發能力與應用「落地」能力
    先進複合材料的價值在「工業強國」路線中得到了越來越多的重視,國內的碳纖維複合材料應用卻處於「瓶頸」期,絕大部分產品仍以熱固性樹脂基碳纖維為主,無論是材料研發還是市場應用好像都在往一個死胡同裡走。究其所以,國內大多數碳纖維零部件製造企業往往不具備新材料的研發能力,而掌握新材料技術力量的研究部門到零部件的實際應用之間存在「空檔」。因此,目前國內的碳纖維複合材料零部件產品材料單一,應用廣度和深度都受到了極大的制約。
  • 發光材料在紡織上的應用
    發光材料在紡織上的應用 發表時間:2017/11/16
  • 熱塑性碳纖維材料可以取代熱固性碳纖維材料嗎?
    碳纖維機械手臂這樣是不是就可以說熱塑性碳纖維材料可以取代熱固性碳纖維材料了?博實的回答是否定的,至少目前來說還不可以。首先,我們從成本上來說,碳纖維原料成本本來就高,再加上熱塑性碳纖維材料比熱固性碳纖維材料要高許多,普及應用還有有相當大的難度的。而且熱塑性碳纖維複合材料與碳纖維熔融比較困難,技術工藝相對來說比較複雜,這就導致生產成本也很高昂。
  • 紡織面料|「黑色黃金」碳纖維,新材料王國耀眼之星!
    碳纖維是一種碳含量在90%以上的高強度高模量纖維材料,耐高溫性能居所有化纖之首。它既具纖維的柔軟性,又不失碳材料本徵的固有屬性。碳纖維屬於複雜技術產業的典型代表,通過不同的製作工藝得到的產品也差異巨大。上遊原材料的要求高,中間過程產出複雜,需要大量穩定的核心機械設備。
  • 碳纖維是什麼材料?碳纖維材料為什麼那麼貴?
    碳纖維這個詞,想必大家應該都比較熟悉了。最常見的是一些跑車,可能會用到碳纖維材料,包括現在的飛機啊飛彈什麼的,也都會用到。碳纖維為什麼這麼貴?碳纖維有什麼作用呢?碳纖維是怎麼製成的?今天,小編就帶大家了解一下碳纖維。
  • 碳纖維:撐起大國重器的「小材料」
    別看碳纖維材料像紡織纖維一樣柔軟可加工,卻是一種強度比鋼大,且耐腐蝕、耐高溫、導電導熱性好的新一代高性能材料。人們平時接觸最多的碳纖維材料自行車,就是藉助了碳纖維材料沒有塑性形變的特性,不但減輕了車身重量,更大大提升了自行車的使用壽命。目前,碳纖維複合材料的特性還存在著巨大的提升空間。
  • 熱塑性碳纖維複合材料或將取代熱固性碳纖維
    與熱固性碳纖維複合材料相比,熱塑性碳纖維複合材料的優勢表現於以下幾個方面:一是可回收性,熱塑性碳纖維複合材料在達到一定熔點後,可以實現二次成型,而熱固性碳纖維複合材料不具備這種特性,無法實現回收利用;二是熱固性碳纖維複合材料預浸料需要低溫保存,而熱塑性碳纖維複合材料在儲存期、儲存條件等方面沒有要求;三是熱塑性碳纖維複合材料製品在成型過程中與熱固性碳纖維複合材料發生的反應不同,在成型周期上時間更短
  • 碳纖維材料不同連接方式的優缺點介紹
    複合材料連接有多種連接方法,需要根據應用於不同連接區域的載荷特點等進行選擇。據蘇州挪恩複合材料介紹,現階段碳纖維複合材料連接共存在5種方法:機械連接、膠接連接、縫合連接、Z-Pin連接以及混合連接。(而目前結構連接傳遞載荷應用最多的就要數機械連接和膠接連接。
  • 前沿應用|高科技纖維材料在醫療領域的應用
    前沿應用|高科技纖維材料在醫療領域的應用 發表時間:2018/9/11
  • 碳纖維電池箱體:EV與HV輕量化應用案例
    利用先進複合材料可以幫助新能源車實現電池箱體的高強度輕量化目標,無錫智上新材將碳纖維複合材料與金屬材料以最優化的形式組合而成,通過模壓、熱壓罐等多種成型方式實現了電池箱託盤和外罩等複雜形狀的一體化成型。這種一體化成型技術能夠在最大程度上保證箱體的密封性和安全性,還可以有效減少金屬件的配置,在簡化裝備工序的同時降低電池箱的重量。
  • 高性能碳纖維複合材料在航空航天中的主要應用特點
    1、高的比強度和比模量 在不同飛行器上節省結構質量所具有的價值不盡相同,但是為達到減重的目標,除了優化結構形式外,採用高比強度、高比模量的材料幾乎是唯一的途徑。