CN216338452U - 一种碳纤维生产线后处理用定型干燥*** - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种碳纤维生产线后处理用定型干燥***，其解决了现有定型干燥***烘干效果差，纤维上浆量不均的技术问题，其设有气吹干燥装置和热辊干燥装置，所述气吹干燥装置设有喷嘴，所述喷嘴设有进气口和出气口，所述喷嘴通过所述进气口与压缩空气连通；所述热辊干燥装置设有具有加热装置的三辊式导辊，所述三辊式导辊中的前两个导辊表面设有刮刀。本实用新型可广泛应于碳纤维生产。

Description

一种碳纤维生产线后处理用定型干燥***

技术领域

本实用新型涉及碳纤维生产领域，特别是涉及一种碳纤维生产线后处理用定型干燥***。

背景技术

碳纤维是由有机纤维在高温环境下裂解碳化形成碳主链结构的无机纤维。含碳量在90％以上，具有其它任何材料无可比拟的高比强度、高比模量、耐高温、耐腐蚀、传热和热膨胀系数小等优异性能，被誉为“新材料之王”，广泛应用于国防工业及高性能民用领域。因此，近年来碳纤维的应用的发展十分迅速，在航空航天、汽车、能源、建筑、运动器材等众多领域均得到了广泛的应用。是一种国家亟需、应用前景广阔的战略新材料。随着各生产厂家生产规模逐步扩大，已由百吨/年级产线发展到千吨/年级线。

目前在碳纤维生产中，各生产厂家在优化生产工艺，提高产品质量的同时，也在进行降本增效，提高产品在同行业的竞争力和占有率，故增加上丝量、提高整线的运行速度，是提高产能的重要手段，但由于驱动导辊宽度是定值，增加生产线运行丝束量、提高运行速度，势必会导致丝束在整线运行中会存在相互堆叠、浸胶后丝束相互黏连，造成烘干效果不好，纤维上浆量不均等诸多不利因素，最终影响产品的成型效果和性能指标。

发明内容

本实用新型为了解决现有定型干燥***烘干效果差，纤维上浆量不均的技术问题，提供一种烘干效果好、上浆均匀的碳纤维生产线后处理用定型干燥***。

本实用新型提供一种碳纤维生产线后处理用定型干燥***，其特征是，设有气吹干燥装置和热辊干燥装置，所述气吹干燥装置设有喷嘴，所述喷嘴设有进气口和出气口，所述喷嘴通过所述进气口与压缩空气连通；所述热辊干燥装置设有具有加热装置的三辊式导辊，所述三辊式导辊中的前两个导辊表面设有刮刀。

优选地，所述进气口前端设有监控压缩空气的进气量和压力的流量计和压力表，所述进气口位于所述喷嘴中间；所述出气口吹气方向与丝束运行方向互逆。

优选地，所述三辊式导辊分别设有辊筒和夹套，所述夹套与所述辊筒焊接，所述夹套内通导热油，所述夹套与所述加热装置连通。

优选地，所述加热装置设有加热油箱、加热器、热油循环泵和膨胀罐，所述加热装置通过分配管和旋转接头连通所述夹套。

优选地，所述三辊式导辊连接有交流变频电机，所述交流变频电机通过减速器和高精度齿轮将动力均匀分配到所述三辊式导辊。

优选地，所述刮刀为尼龙刮刀，所述尼龙刮刀刀口形式为斜刀口，所述尼龙刮刀设有刀刃层和刀体。

优选地，所述三辊式导辊前后两端设有进口托丝辊和出口托丝辊，所述进口托丝辊和出口托丝辊高度一致。

优选地，所述三辊式导辊、进口托丝辊和出口托丝辊采用镀铬抛光硬化钢管。

本实用新型有益效果：

本实用新型在上浆槽出口导辊上端设有压缩空气喷管，通过压力表和流量计来确保压缩空气出气量的稳定，并采用中间向两侧进气的方式，确保喷管各出气口压缩空气能均匀的吹到丝束上，使每束纤维所附带的浆剂量一致，避免纤维之间的黏连、交叉、浸胶不均等情况的发生。同时定型干燥***采用三辊式导辊进行加热干燥，使浸胶后的纤维正反两面都能够均匀受热，避免纤维因单面受热而引起色差或气泡现象的发生，同时本实用新型采用载热油加热的方式，使导辊表面受热更均匀，为避免浸胶后丝束表面的残液留在热辊干燥***的导辊表面，易引起丝束在导辊表面发生黏连、缠辊，故在前两个导辊表面设有尼龙刮刀来清理导辊表面残留的浆剂。本实用新型设有减速电机，通过齿轮和轴承带动导辊进行运转，有利于对纤维的张力控制，本实用新型中的三个载热油导辊和两个进出口托丝辊均采用不锈钢镀铬硬化处理。本实用新型生产运行平稳，纤维丝道稳定、无并丝，纤维毛丝少、产品上浆量稳定，使产品的综合性能提高。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

附图符号说明：

1.上浆槽进口托丝辊；2.上浆槽出口托丝辊；3.压缩空气喷嘴；4. 热辊干燥***进口托丝辊；5.第一刮刀；6.第二刮刀；7.第一导辊；8. 第二导辊；9.第三导辊；10.热辊干燥***出口托丝辊；20.上浆槽；30. 上浆干燥炉。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步说明，以使本实用新型所属技术领域的技术人员能够实施本实用新型。

实施例：

如图1所示，本实用新型其位于上浆槽20之后，上浆干燥炉30之前，由上浆槽出口上方的压缩空气喷嘴3、采用载热油加热的导辊两部分共同构成。前一部分使压缩空气通过喷嘴对经过上浆槽的丝束进行气吹，使其达到挤胶效果，使丝束之间能够保持一定间隙，避免相互堆叠，造成浸胶不均，影响产品的外观和性能指标。后一部分主要使用三辊式载热油导辊对丝束进行定型和预干燥，使浸胶后的纤维“正反”两面都能够均匀受热，防止纤维表面起泡、色差等情况的发生。为防止载热油导辊表面残留浆剂，易造成此处缠辊情况的发生，故在第一导辊 7、第二导辊8处设立尼龙第一刮刀5和第二刮刀6，用来清除导辊上残留的浆剂，经过定型干燥后的纤维，再进入上浆干燥炉进行最终干燥，在驱动等牵引力的带动下，使丝束进入卷绕***，最终进行收卷、下丝、检验等。

上浆槽出口上端设置的压缩空气喷嘴3，采用不锈钢材质，设有2排出气口，压缩空气先经过压力表、流量计后，在喷嘴中央位置进气并向喷嘴两端扩散，保证各出气口所出的压缩空气都能够均匀的吹到丝束表面上，压力表、流量计用以调节和监控压缩空气，目的是保证喷管两侧出气量压力和流量的稳定，确保纤维残留浆剂的均一。压缩空气压力维持在6Mpa，并通过流量计控制压缩空气流速的大小。喷嘴的安装位置在上浆槽出口上端并与丝束的运行方向呈45°左右，出气口吹气方向与丝束运行方向互逆，通过压缩空气喷嘴3吹下丝束上多余的浆剂回流到上浆槽内进行二次利用。避免因用海绵、绒类等传统材料直接与纤维接触摩擦，虽实现挤胶效果，但对纤维表面易造成损伤，并且还需专人定期清理此处毛丝。通过此挤胶设计，既实现了挤胶效果，又对纤维表面的损伤小，极大的改善了产品的外观质量。

热辊干燥***主体采用上1下2三辊式设计，主要由第一导辊7、第二导辊8、第三导辊9三个热辊、热辊干燥***进口托丝辊4、热辊干燥***出口托丝辊6、导热油电加热***、热油循环管路和电气控制***组成。热辊干燥***进口托丝辊4、热辊干燥***出口托丝辊6高度一致，保证丝束能水平喂入定型干燥***，确保纤维在浸胶之后，纤维的正反两面都能够均匀受热，避免因单面受热，引起纤维表面的色差、气泡等情况的发生。

三只热辊采用夹套式焊接结构，辊筒夹套内通导热油，采用载热油加热，较电加热和蒸汽加热相比，其导辊辊面受热温度跟均匀，温度更容易控制。导热油通过安装在辊筒操作侧旋转接头进出辊筒，其中热辊长1900mm，直径Φ600mm，材质采用304不锈钢，表面镀硬铬，梨面抛光处理，硬度：HV900，表面粗糙度Ra≤0.4，径向跳动≤0.04mm，采用交流变频电机驱动，通过减速器和齿轮组均匀分配到各个辊子。

导热油电加热及循环管路***：导热油加热采用电加热形式，该***主要包括：加热油箱、加热器、热油循环泵和膨胀罐组成。该***的进出油口通过分配管和旋转接头进出各个热辊。

电气控制***：电加热器的加热采用分组控制，通过铂热电阻检测热油温度，控制加热器输出功率以实现温度控制。热油温度可现场显示，循环泵可分别在现场和主控室进行操作。

托丝辊直径Φ210mm，采用304不锈钢，辊长2500mm，导辊两端带挡边，导辊表面镀硬铬，抛光处理，硬度：HV900；径向跳动：≤0.05mm；表面粗糙度：Ra≤0.1；采用交流变频减速电机进行驱动。

在第一导辊7上部、第二导辊8下部均设有尼龙刮刀对辊面进行除胶处理，刀口形式为斜刀口，主要由刀刃层和刀体两部分组成。尼龙刮刀与热辊是面接触，刮刀与热辊接触角度为15-30°左右，根据丝束的走丝方向，尼龙刮刀设在第一导辊7的正上方偏15-30°，第二导辊8的正下方偏15-30°。

对比例1：对上浆后的丝束不经过本实用新型，在上浆干燥后收卷至成品，在卷绕工序，根据卷绕机锭位的大、中、小号各取样5轴T700 级12K碳纤维样品进行上浆量、线密度、毛丝量等相关指标的检测，详见表1：

表1

对比例2：对上浆后的丝束经过本实用新型，再进入上浆干燥、最后收卷至成品，在卷绕工序，根据卷绕机锭位的大、中、小号各取样5轴 T700级12K碳纤维样品进行上浆量、线密度、毛丝量等相关指标的检测，详见表2：

对比例2	上浆量(％)	线密度(g/km)	毛丝量mg(50m)	丝宽mm
					1	1.1	801	3.76	7.52
2	1.0	794	4.12	7.31
					3	0.9	803	4.56	7.36
4	1.0	789	3.97	6.94
					5	1.2	805	3.67	6.88
6	1.1	802	3.91	7.26
					7	0.8	800	4.12	7.18
8	0.9	799	4.67	7.55
					9	1.1	794	5.03	6.74
10	1.2	786	3.86	6.95
					11	1.1	802	3.97	7.12
12	0.9	800	3.99	7.19
					13	0.9	807	4.51	6.94
14	1.0	805	4.96	6.99
					15	1.1	799	4.51	7.09

表2

从表1数据可以看出，在不经过喷嘴气吹，丝束在浸胶后，明显存在堆叠、浸胶不均等现象，从数据也可以看出各项指标离散较大，如T700 级12K碳纤维正常上浆量控制在(0.8％-1.2％)、线密度控制在 (780-820g/km)，同时毛丝量、丝宽波动也较大。但从表2数据可以看出，丝束上浆后并经过本实用新型，由于丝束之间粘连、堆叠不明显，附带浆剂量适中，并且都能在各自对应的丝道上运行，碳纤维各项指标数据波动不大。

以上所述仅对本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡是在本实用新型的权利要求限定范围内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种碳纤维生产线后处理用定型干燥***，其特征是，设有气吹干燥装置和热辊干燥装置，所述气吹干燥装置设有喷嘴，所述喷嘴设有进气口和出气口，所述喷嘴通过所述进气口与压缩空气连通；所述热辊干燥装置设有具有加热装置的三辊式导辊，所述三辊式导辊中的前两个导辊表面设有刮刀。

2.根据权利要求1所述碳纤维生产线后处理用定型干燥***，其特征在于，所述进气口前端设有监控压缩空气的进气量和压力的流量计和压力表，所述进气口位于所述喷嘴中间；所述出气口吹气方向与丝束运行方向互逆。

3.根据权利要求1所述碳纤维生产线后处理用定型干燥***，其特征在于，所述三辊式导辊分别设有辊筒和夹套，所述夹套与所述辊筒焊接，所述夹套内通导热油，所述夹套与所述加热装置连通。

4.根据权利要求3所述碳纤维生产线后处理用定型干燥***，其特征在于，所述加热装置设有加热油箱、加热器、热油循环泵和膨胀罐，所述加热装置通过分配管和旋转接头连通所述夹套。

5.根据权利要求1所述碳纤维生产线后处理用定型干燥***，其特征在于，所述三辊式导辊连接有交流变频电机，所述交流变频电机通过减速器和齿轮组将动力均匀分配到所述三辊式导辊。

6.根据权利要求1所述碳纤维生产线后处理用定型干燥***，其特征在于，所述刮刀为尼龙刮刀，所述尼龙刮刀刀口形式为斜刀口，所述尼龙刮刀设有刀刃层和刀体。

7.根据权利要求1所述碳纤维生产线后处理用定型干燥***，其特征在于，所述三辊式导辊前后两端设有进口托丝辊和出口托丝辊，所述进口托丝辊和出口托丝辊高度一致。

8.根据权利要求1所述碳纤维生产线后处理用定型干燥***，其特征在于，所述三辊式导辊、进口托丝辊和出口托丝辊采用镀铬抛光硬化钢管。

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