CN102011234B - 碳纤维原丝用水蒸汽牵伸装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及碳纤维原丝用水蒸汽牵伸装置，包括箱体、设置在箱体外部的水蒸汽供应装置、固定在箱体上且置于箱体内的多个传动装置、设置在箱体顶部的余热收集装置，传动装置包括传动轴和套于传动轴上传动辊，传动辊由多孔材料制成，传动轴为中空结构，其侧壁均匀分布有多个出气孔，热源供应装置与多个传动轴分别连通。本发明解决了现有的碳纤维原丝牵伸装置容易造成碳纤维原丝丝束产生毛丝和断丝的技术问题，本发明通过水蒸汽的热温效应，保证丝束在均匀的高温水蒸汽层中达到细旦化，降低纤维纤度的不匀率，减少毛丝或断丝的产生，提高碳纤维原丝丝束的性能。
Description
技术领域
本发明涉及碳纤维原丝纺织设备技术领域，具体涉及到一种碳纤维原丝用水蒸汽牵伸装置。
背景技术
碳纤维制造过程中，高质量的原丝是制造高性能碳纤维的关键，高倍水蒸汽牵伸装置在提高原丝性能过程中起着极其重要的作用。常用的牵伸装置是在高倍水蒸汽牵伸炉中使用高压水蒸汽将原丝加热后进行牵伸，如果汽封效果不好，会造成水蒸汽的大量浪费，并且高倍水蒸汽牵伸炉中牵伸通道狭窄，在牵伸过程中碳纤维原丝丝束容易产生毛丝或断丝。
发明内容
为了解决现有的碳纤维原丝牵伸装置容易造成碳纤维原丝丝束产生毛丝和断丝的技术问题，本发明提供一种碳纤维原丝用水蒸汽牵伸装置，通过水蒸汽的热温效应，保证丝束在均匀的高温水蒸汽层中达到细旦化，降低纤维纤度的不匀率，减少毛丝或断丝的产生，提高碳纤维原丝丝束的性能。
本发明的技术解决方案：
碳纤维原丝用水蒸汽牵伸装置，包括箱体2、设置在箱体2外部的水蒸汽供应装置8、固定在箱体2上且置于箱体内的多个传动装置7、设置在箱体2顶部的余热收集装置3，所述传动装置7包括传动轴5和套于传动轴上传动辊6，其特征在于：所述传动辊6由多孔材料制成，所述传动轴5为中空结构，其侧壁均匀分布有多个出气孔4，所述热源供应装置8与多个传动轴5分别连通。
上述热源供应装置8用于产生过热水蒸汽或高温压缩空气。
上述多孔材料为金属合金、不锈钢、镍或钛。
本发明所具有的优点：
1、本发明采用多孔材料作为传动辊，利用多孔材料的耐高温、耐腐蚀和良好的导热透过等优越性能，使过饱和水蒸汽在压力的作用下，通过多孔材料稀疏的小孔均匀的分布于整个牵伸辊体表面，溢出的饱和水蒸汽在多孔辊体的表面形成了均匀的高温水蒸汽层，使纤维丝束受热均匀并增强其塑化作用，大分子链逐步取向，直径缓慢细旦化，提高了碳纤维原丝丝束的取向度和结晶度，加强了纤维丝束的牵伸效率、增强丝束的塑化作用。
2、本发明在箱体外部增加了饱和水蒸汽收集装置。该装置将多孔材料辊溢出的饱和水蒸汽进行收集，供给其他需要加热的设备管路，水蒸汽进行了有效的循环减少水资源的浪费，降低热能损失，更容易控制工作环境中的温度。
附图说明
图1为本发明碳纤维原丝用水蒸汽牵伸装置的结构示意图；
图2为本发明传动装置的结构示意图；
其中附图标记为：1-底座，2-箱体，3-余热收集装置，4-出气孔，5-传动轴，6-传动辊，7-传动装置，8-水蒸汽供应装置。
具体实施方式
如图1-图2所示，碳纤维原丝用水蒸汽牵伸装置的结构示意图，包括底座1、箱体2、固定在箱体2上置于箱体2内的传动装置7以及热源供应装置8，传动装置7包括传动轴5和套于传动轴5上传动辊6，传动轴5上均匀分布有多个出气孔4，传动辊6的材料为多孔材料，热源供应装置8所提供的热源流向传动轴、传动辊内。多孔材料材质为不锈钢、镍及其金属合金。还包括收集装置，所述收集装置设置在箱体顶部。
本发明采用多孔材料作为传动辊，利用多孔材料的耐高温、耐腐蚀和良好的导热透过等优越性能，使过饱和水蒸汽在压力的作用下，通过多孔材料稀疏的小孔均匀的分布于整个牵伸辊体表面，辊体表面溢出的饱和水蒸汽在多孔辊体的表面形成了均匀的高温水蒸汽层，使缠绕在传动辊上的碳纤维原丝受热均匀并增强其塑化作用，碳纤维原丝在高温水蒸汽环境下更容易达到玻璃化温度，增强其塑化作用，大分子链逐步取向，直径缓慢细旦化，提高了碳纤维原丝丝束的取向度和结晶度，加强了纤维丝束的牵伸效率、增强丝束的塑化作用。碳纤维原丝是通过在牵伸机不同的速率比和传动辊提供的摩擦力＜丝束牵伸的原动力＞，进行丝束牵伸。
本发明传动辊采用多孔材料，主要采用不锈钢、镍及其它金属合金等耐高温、耐腐蚀材料。长期在高温高压水蒸汽环境下，仍能保证多孔材料的耐高温、耐腐蚀和良好的导热透过等优越性能。使高温饱和水蒸汽均匀的透过多孔材料辊体，增强丝束的塑化作用。在较高的牵伸倍率下，碳纤维原丝丝束不会因为牵伸力较大而产生毛丝或断丝，降低了碳纤维原丝丝束纤度的不匀度。在较小的牵伸倍率下，碳纤维原丝丝束内部的热应力会释放，使其处于热力学稳定状态，达到松弛热定型作用，从而使碳纤维原丝具有更高的抵抗外界影响的能力和稳定程度。
使过饱和水蒸汽在压力的作用下，通过多孔材料稀疏的孔隙均匀的分布于整个牵伸辊体表面，将碳纤维原丝丝束包容在饱和水蒸汽氛围内，在较大的牵伸力下，碳纤维原丝丝束不容易产生毛丝或断丝。在较小的牵伸力下，碳纤维原丝丝束内部的热应力会释放，达到松弛热定型作用，从而使碳纤维原丝具有更高的抵抗外界影响的能力和稳定程度。并将多孔材料辊面逸出的饱和水蒸汽进行收集，供给需要加热的设备管路，水蒸汽进行了有效的循环减少水资源的浪费，降低热能损失。在恒定的温度下最终使碳纤维原丝丝束可以得到高倍率牵伸。
本发明在箱体外部增加了余热收集装置。该装置将多孔材料辊逸出的饱和水蒸汽进行收集，供给其他需要加热的设备管路，水蒸汽进行了有效的循环减少水资源的浪费，降低热能损失，更容易控制工作环境中的温度。下面参照示意图对本发明的实施例进行说明：
本发明主要适用于碳纤维原丝纺织设备技术领域。主要作用是在不同的牵伸力作用下，促进碳纤维原丝丝束的水蒸汽高倍牵伸及松弛热定型作用。
本发明中多孔材料采用不锈钢、镍及其它金属合金等耐高温、耐腐蚀材料。由于多孔材料具有耐高温、耐腐蚀和良好的透过性和导热性。保证饱和水蒸汽通过多孔材料稀疏的小孔均匀的分布于整个牵伸辊体表面，使碳纤维原丝丝束在水蒸汽环境下受热更均匀，促进水蒸汽高倍牵伸及松弛热定型作用。
本发明设置了饱和水蒸汽收集装置。将多孔材料辊逸出的饱和水蒸汽进行收集，供给其他需要加热的设备管路，水蒸汽进行了有效的循环减少水资源的浪费，降低热能损失，更容易控制工作环境中的温度。
本发明提供了一种碳纤维原丝用水蒸汽牵伸装置。它主要特点是由多孔材料作为牵伸装置辊体，在装置运行时定量的水蒸汽，在自身压力作用下，通过多孔材料排出，在多孔辊体的表面形成了均匀的高温水蒸汽层。在多孔材料辊体上使原丝大分子链逐步取向，并且通过调整牵伸倍率可以起到水蒸汽高倍牵伸及松弛热定型作用。提高了原丝的牵伸效率，能促进原丝的细旦化，取向度及强度。
Claims (5)
1.碳纤维原丝用水蒸汽牵伸装置，包括箱体(2)、设置在箱体(2)外部的水蒸汽供应装置(8)、固定在箱体(20)上且置于箱体内的多个传动装置(7)，所述传动装置(7)包括传动轴(5)和套于传动轴上传动辊(6)，其特征在于：所述传动辊(6)由多孔材料制成，所述传动轴(5)为中空结构，其侧壁均匀分布有多个出气孔(4)，所述水蒸汽供应装置(8)与多个传动轴(5)分别连通。
2.根据权利要求1所述的碳纤维原丝用水蒸汽牵伸装置，其特征在于：所述水蒸汽牵伸装置还包括设置在箱体(2)顶部的余热收集装置(3)。
3.根据权利要求1或2所述的碳纤维原丝用水蒸汽牵伸装置，其特征在于：所述水蒸汽供应装置(8)用于产生过热水蒸汽或高温压缩空气。
4.根据权利要求3所述的碳纤维原丝用水蒸汽牵伸装置，其特征在于：所述多孔材料为金属合金、镍或钛。
5.根据权利要求3所述的碳纤维原丝用水蒸汽牵伸装置，其特征在于：所述多孔材料为不锈钢。
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