專利名稱：一種熔噴法制備瀝青基碳纖維氈的生產裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種碳纖維的生產裝置，具體地說是一種熔噴法制備浙青基碳纖維氈的生產裝置。
背景技術：
目前生產熔噴碳纖維的原絲主要包括粘膠纖維、聚丙烯腈纖維、浙青纖維，浙青纖維由于其極強的脆性從而對生產工藝及裝置提出了更高的要求。目前日本大阪煤氣及吳羽均已實現工業化熔噴裝置生產浙青基碳纖維氈，近年來大阪煤氣已增設一條浙青基碳纖維的熔噴生產線，但纖維直徑以及長度的離散系數較大，成氈厚度受到一定的限制。日本吳羽化學公司實現工業化生產的工藝采用以通用級各向同性浙青為原料的離心/熔噴紡絲路線，后道工序為穩定化和炭化。在現有的專利中，相關結構不能滿足浙青的熔噴紡絲。在專利申請號03106783.2熔噴裝置中，提供了一種帶有一個排放細絲的噴嘴，同時一個可連續運動的沉積網簾被排布在該噴嘴的下方，用于制取熔噴制品的細絲能被沉積到該沉積網簾上。在沉積網簾處還設置有一個抽吸裝置，用于抽吸空氣通過沉積網簾。沿著其縱向，沉積網簾上設置有若干個相互分隔開的抽吸區域的熔噴裝置，該裝置相互分隔開的抽吸區域之間的一致性匹配難度大，容易造成熔噴氈的不均勻性，單個噴嘴的效率極低，不適合于產業化生產。專利申請號94111475.9熔噴法非織造布生產方法及其設備中，提供了一種帶有熱軋機及卷繞機的非織造布生產設備，無紡布的結合方式為紡粘布-熔噴布-紡粘布，用熱軋機將它們熱軋擠壓成一體。由于浙青纖維脆性大，不能采用熱軋擠壓的方式，因此該裝置不適合于浙青基碳纖維的生產。專利申請號201010003214.6熔噴裝置中，提供了一種熱牽伸空氣多段分配，相鄰的分配段之間具有伸縮縫的熔噴裝置，該裝置容易造成熱牽伸空氣分配不勻，各空氣分配段參數的一致性、均勻性的控制難度大，從而導致成氈不均勻。。
發明內容本實用新型的目的是提供一種成氈性好、操作簡單的熔噴法制備浙青基碳纖維氈的生產裝置。本實用新型包括:真空自動抽吸上料裝置，用來將原料送入料斗；料斗，用來存儲真空自動抽吸上料裝置來的原料，料斗設有氮氣置換裝置，將料斗內的空氣置換干凈，使物料處于惰性氣氛保護下；計量皮帶輸送機，用來將料斗下來的原料計量輸送到雙螺桿擠壓機；雙螺桿擠壓機，將計量皮帶輸送機輸送來的原料浙青熔融均勻；增壓泵，控制流量和壓力，使經過雙螺桿擠壓機熔融后的浙青經兩級過濾裝置進入紡絲模頭；[0014]過濾裝置，用來過濾熔融后的浙青；紡絲模頭，用來將過濾后熔融的浙青經過噴絲板噴成絲；紡絲室，用來將浙青絲用熱空氣牽伸；紡絲室內設有抽廢氣裝置，將廢氣抽走；雙滾筒接收裝置，用來接收經熱空氣牽伸的絲；傳送帶，用來接收滾筒接收裝置下來的浙青絲，并將浙青氈送入連續不熔化設備進行氧化反應，再進入連續炭化設備進行高溫炭化反應制備出浙青碳纖維；抽風風機，位于傳送帶下方，將氈與網布吸在一起，又保證紡絲室內為負壓，從而使噴出的短纖維能順利進入雙滾筒接收裝置；連續不熔化設備，用來對浙青氈進行氧化處理；連續炭化設備，用來對氧化處理后的氧化浙青氈進行高溫炭化處理，成為浙青碳纖維氈。上述的雙螺桿擠壓機為2-4段，連接有抽真空裝置，真空度為-0.06 -0.1MPa，雙螺桿的出口設有排料裝置，雙螺桿溫度為320-400°C，螺桿轉速60-240rpm。上述的過濾裝置為兩級過濾，一級過濾精度為10-60 μ m，二級過濾精度為2-8 μ m0上述的紡絲模頭溫度340_360°C，模頭壓力2_12MPa，噴絲板孔數為1000-3000孔。雙滾筒接收裝置的雙側分別設網布放卷軸，網布與傳送帶一起運行，加固在氈的上下兩側。上述的增壓泵可以是齒輪泵。上述的連續不熔化設備的不熔化溫度為330_360°C，不熔化反應時間6_10h ；上述的連續炭化設備的炭化溫度為1000-1300°C，炭化時間0.5-1.5h。工藝過程如下:紡絲浙青通過真空自動抽吸上料裝置，送入到螺桿擠壓機上方的料斗內，通過氮氣置換裝置將料斗內的空氣置換干凈，使物料處于惰性氣氛保護下，單位紡絲浙青所耗氮氣量4-10L/kg。料斗內的浙青經皮帶傳輸，以重量計量方式輸送至雙螺桿擠壓機內，雙螺桿擠壓機為2-4段，連接有抽真空裝置，真空度為-0.06 -0.1MPa,雙螺桿擠壓機的出口設有排料裝置，雙螺桿擠壓機溫度為320-400°C，螺桿轉速60-240rpm。紡絲浙青經雙螺桿擠壓機熔融均勻后，進入到增壓泵，然后經兩級過濾裝置送入到紡絲模頭，一級過濾精度為10-60 μ m, 二級過濾精度為2-8 μ m,噴絲板孔數為1000-3000孔，噴絲板前采用計量泵進行流量及壓力控制，紡絲裝置的壓力采用閉環控制，紡絲模頭溫度 340-360°C，模頭壓力 2-12MPa。紡絲模頭下方設有紡絲室，由噴絲板擠出的物料經熱空氣牽伸，熱空氣溫度320-400°C，熱空氣壓力50-200kPa，紡絲室內設有抽廢氣裝置，將廢氣抽走，同時通過傳送帶下方的抽吸風機保證紡絲室內為負壓，從而使噴出的短纖維能順利進入雙滾筒接收裝置。短纖維經雙滾筒接收后成氈并落入到傳送帶，在滾筒的雙側分別設網布放卷軸，網布與傳送帶一起運行，加固在氈的上下兩側，由于浙青纖維脆性大，不能采用傳統的熱軋擠壓成一體，在傳送帶的下方設有抽吸風機，將氈與網布吸在一起，傳送帶的速度可調，控制租的厚度，傳送帶運行速度為0.l-5m/min,租的厚度為2-50mm,租的寬度為l_4m。[0034]浙青氈經傳送帶輸送進入連續不熔化設備進行氧化反應，再進入連續炭化設備進行高溫炭化反應制備出浙青碳纖維。不熔化終溫330-360°C，不熔化反應時間6-10h，炭化終溫1000-1300°C，炭化時間0.5-1.5h。炭化后氈的密度為0.05 0.2g/cm3本實用新型與現有技術相比較有如下優點:本實用新型成氈均勻，氈厚度可調，成的氈既保證了浙青纖維的形態又保證了浙青氈的強度，所成的浙青氈便于后處理，成氈工藝簡單實用、可操作性強。
圖1是本實用新型的示意圖。圖中:1.真空自動抽吸上料裝置，2.料斗，3.計量皮帶輸送機，4.雙螺桿擠壓機，
5.抽真空裝置，6.增壓泵，7.過濾裝置，8.紡絲模頭，9.紡絲模頭，10.紡絲室，11.雙滾筒接收裝置，12.傳送帶，13.連續不熔化設備，14.連續炭化設備。
具體實施方式
以下結合附圖進一步說明本實用新型。實施例一:紡絲浙青通過真空自動抽吸上料裝置1，送入到螺桿擠壓機4上方的料斗2內，通過氮氣置換裝置將料斗2內的空氣置換干凈，使物料處于惰性氣氛保護下，單位紡絲浙青所耗氮氣量8L/kg ;料斗內的浙青經計量皮帶輸送機3傳輸，以重量計量方式輸送至雙螺桿擠壓機4內，雙螺桿擠壓機中的兩段連接抽真空裝置5，真空度為-0.09MPa,雙螺桿擠壓機4的出口設有排料裝置，雙螺桿擠壓機的溫度為320°C，螺桿轉速180rpm ;紡絲浙青經雙螺桿擠壓機熔融均勻后，進入到增壓泵6，然后經兩級過濾裝置7送入到紡絲模頭8，一級過濾精度為30 μ m, 二級過濾精度為3 μ m，噴絲板孔數為1000孔，噴絲板9采用計量泵進行流量及壓力控制，紡絲裝置的壓力采用閉環控制，紡絲模頭溫度350°C，模頭壓力5MPa ;紡絲模頭下方設有紡絲室10，由噴絲板9擠出的物料經熱空氣牽伸，熱空氣溫度350°C，熱空氣壓力150kPa，紡絲室10內設有抽廢氣裝置，將廢氣抽走，同時通過傳送帶下方的抽吸風機保證紡絲室內為負壓，從而使噴出的短纖維能順利進入雙滾筒接收裝置11 ;短纖維經雙滾筒接收后成氈并落入到傳送帶12，在滾筒的雙側分別設網布放卷軸，網布與傳送帶一起運行，加固在氈的上下兩側，由于浙青纖維脆性大，不能采用傳統的熱軋擠壓成一體，在傳送帶的下方設有抽吸風機，風機的抽吸風量為將氈與網布吸在一起，傳送帶的速度可調，控制租的厚度，傳送帶運行速度為2m/min,租的厚度為IOmm,租的寬度為1.4m ;浙青氈經傳送帶輸送進入連續不熔化設備13進行氧化反應，再進入連續炭化設備14進行高溫炭化反應制備出浙青碳纖維。不熔化終溫345°C，不熔化反應時間7h，炭化終溫1000°C，炭化時間40min。炭化后租的密度為0.06g/cm3。實施例二:紡絲浙青通過真空自動抽吸上料裝置1，送入到雙螺桿擠壓機4上方的料斗2內，通過氮氣置換系統將料斗2內的空氣置換干凈，使物料處于惰性氣氛保護下，單位紡絲浙青所耗氮氣量8L/kg ;料斗2內的浙青經計量皮帶輸送機3傳輸，以重量計量方式輸送至雙螺桿擠壓機4內，雙螺桿擠壓機4中的兩段連接抽真空裝置5，真空度為-0.09MPa，雙螺桿擠壓機4的出口設有排料裝置，雙螺桿擠壓機4的溫度為320°C，螺桿轉速ISOrpm ;紡絲浙青經雙螺桿擠壓機4熔融均勻后，進入到增壓泵6，然后經兩級過濾裝置7送入到紡絲模頭8, —級過濾精度為20 μ m, 二級過濾精度為5 μ m,噴絲板9孔數為2000孔，噴絲板9前采用計量泵進行流量及壓力控制，紡絲裝置的壓力采用閉環控制，紡絲模頭8溫度350°C，模頭壓力5MPa ;紡絲模頭8下方設有紡絲室10，由噴絲板9擠出的物料經熱空氣牽伸，熱空氣溫度350°C，熱空氣壓力150kPa，紡絲室10內設有抽廢氣裝置，將廢氣抽走，同時通過傳送帶下方的抽吸風機保證紡絲室內為負壓，從而使噴出的短纖維能順利進入雙滾筒接收裝置11 ;短纖維經雙滾筒接收裝置接收后成氈并落入到傳送帶12，在滾筒的雙側分別設網布放卷軸，網布與傳送帶一起運行，加固在氈的上下兩側，由于浙青纖維脆性大，不能采用傳統的熱軋擠壓成一體，在傳送帶的下方設有抽吸風機，風機的抽吸風量為將氈與網布吸在一起，傳送帶的速度可調，控制氈的厚度，傳送帶運行速度為2m/min，氈的厚度為15_，氈的寬度為2.2m ;浙青氈經傳送帶輸送進入連續不熔化設備13進行氧化反應，再進入連續炭化設備14進行高溫炭化反應制備出浙青碳纖維。不熔化終溫345°C，不熔化反應時間9h，炭化終溫1000°C，炭化時間60min。炭化后氈的密度為0.08g/cm3，最高使用溫度 2000°C。
權利要求1.一種熔噴法制備浙青基碳纖維氈的生產裝置，其特征在于包括: 真空自動抽吸上料裝置，用來將原料送入料斗； 料斗，用來存儲真空自動抽吸上料裝置來的原料，料斗設有氮氣置換裝置，將料斗內的空氣置換干凈，使物料處于惰性氣氛保護下； 計量皮帶輸送機，用來將料斗下來的原料計量輸送到雙螺桿擠壓機； 雙螺桿擠壓機，將計量皮帶輸送機輸送來的原料浙青熔融均勻； 增壓泵，控制流量和壓力，使經過雙螺桿擠壓機熔融后的浙青經兩級過濾裝置進入紡絲豐旲頭； 過濾裝置，用來過濾熔融后的浙青； 紡絲模頭，用來將過濾后熔融的浙青經過噴絲板噴成絲； 紡絲室，用來將浙青絲用熱空氣牽伸；紡絲室內設有抽廢氣裝置，將廢氣抽走； 雙滾筒接收裝置，用來接收經熱空氣牽伸的絲； 傳送帶，用來接收滾筒接收裝置下來的浙青絲，并將浙青氈送入連續不熔化設備進行氧化反應，再進入連續炭化設備進行高溫炭化反應制備出浙青碳纖維； 抽風風機，位于傳送帶下方，將氈與網布吸在一起，又保證紡絲室內 為負壓，從而使噴出的短纖維能順利進入雙滾筒接收裝置； 連續不熔化設備，用來對浙青氈進行氧化處理； 連續炭化設備，用來對氧化處理后的氧化浙青氈進行高溫炭化處理，成為浙青碳纖維氈。
2.如權利要求1所述的一種熔噴法制備浙青基碳纖維氈的生產裝置，其特征在于所述的雙螺桿擠壓機為2-4段，連接有抽真空裝置，真空度為-0.06 -0.1MPa,雙螺桿的出口設有排料裝置，雙螺桿溫度為320-400°C，螺桿轉速60-240rpm。
3.如權利要求1所述的一種熔噴法制備浙青基碳纖維氈的生產裝置，其特征在于所述的紡絲模頭溫度340-360°C，模頭壓力2-12MPa，噴絲板孔數為1000-3000孔。
4.如權利要求1所述的一種熔噴法制備浙青基碳纖維氈的生產裝置，其特征在于所述的雙滾筒接收裝置的雙側分別設網布放卷軸，網布與傳送帶一起運行，加固在氈的上下兩側。
5.如權利要求1所述的一種熔噴法制備浙青基碳纖維氈的生產裝置，其特征在于所述的增壓泵是齒輪泵。
6.如權利要求1所述的一種熔噴法制備浙青基碳纖維氈的生產裝置，其特征在于所述的連續不熔化設備的不熔化溫度為330-360°C，不熔化反應時間6-10小時。
7.如權利要求1所述的一種熔噴法制備浙青基碳纖維氈的生產裝置，其特征在于所述的連續炭化設備的炭化溫度為1000-1300°C，炭化時間為0.5-1.5小時。
專利摘要本實用新型涉及一種碳纖維的生產裝置，具體地說是一種熔噴法制備瀝青基碳纖維氈的生產裝置。它包括上料裝置、料斗、皮帶輸送機、雙螺桿擠出機、增壓泵、過濾裝置、紡絲模頭、噴絲板、紡絲室、熱空氣牽伸裝置、接收裝置、輸送軌道。紡絲瀝青通過螺桿熔融擠壓，齒輪泵精確輸送，進入紡絲模頭經噴絲板噴出絲，再經紡絲室的熱空氣牽伸，瀝青纖維采用雙滾筒接收，所形成的瀝青氈上下兩面采用加固網布約束，成氈期間在傳送帶的下方有抽風裝置，將瀝青氈與上下兩面的加固網布吸在一起，使網布起到較好的約束作用，然后經輸送軌道運至連續網帶不熔化爐、連續網帶炭化爐制備瀝青碳纖維。本裝置成氈均勻，氈厚度可調，便于后處理，成氈工藝簡單實用、可操作性強。
文檔編號D04H1/70GK202989480SQ20122061632
公開日2013年6月12日 申請日期2012年11月20日 優先權日2012年11月20日
發明者張福強, 陽賢, 王斌, 林 源, 劉朗, 史景利 申請人:四川創越炭材料有限公司