CN102990799A - 多晶硅氢化炉热场带筋保温盖碳纤维预制体的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种多晶硅氢化炉热场带筋保温盖碳纤维预制体的制备方法，所述制备方法的制作步骤如下：单元套裁模板制造；根据模板的形状，对碳布和碳纤维网胎进行剪裁；采用碳布、碳纤维网胎叠加铺设或只采用碳纤维网胎沿弧面连接直形端面铺设；在铺设薄层网胎后针刺，并根据产品整体层厚设计纤维铺设角度，逐层叠加，逐层针刺到产品整体层厚，针刺密度为15～45针/cm2，层间密度为2～20层/10mm，完成整体部分成形；再在整体部分边缘，设计增强筋至所需层厚及宽度，与整体部分形成一体，制备成全碳纤维整体结构预制体；最后将预制体边缘加工到产品所需尺寸。该方法效果好，原材料利用率高，且满足各种大尺寸预制体的制作。
Description
技术领域
本发明属于热场碳/碳复合材料技术领域，具体涉及多晶硅氢化炉热场带筋保温盖碳纤维预制体制备技术。
技术背景
CN102030555A目前，生产多晶硅的主要方法为改良西门子法，采用改良西门子法生产的多晶硅占全球多晶硅总产量的80%以上。在改良西门子法生产多晶硅产品时，氢化炉为循环系统即反应产物回收的一个步骤，即将生成多晶硅制品反应的副产物SiCl4与H2反应生成的SiHCl3原料进行重新利用。晶硅炉的热系统的好坏能直接影响拉晶的成品率和耗能，为保证隔热屏内部达到氢化炉反应所要求的温度，上、下、侧向的整个保温系统的好坏显得十分重要。
目前国内外晶硅炉只重视侧向的保温，而上下都比较开放，造成大量能量损失，必须加大功率，纵向温度梯度大影响晶体产品质量。目前多晶硅氢化炉用保温盖由石墨制造，由于石墨制品强度低，导热系数高，耐高温热震性能差，使用寿命短，更换频繁，大尺寸制品成形困难，使其难以满足多晶硅生产发展的要求。
发明内容
为了克服以上问题，本发明提供一种多晶硅纯化炉顶部隔热保温材料的高性能增强材料，一次性整体成型，且在弧面连接直形端面设有加强筋，有助于提高保温盖的承载强度，且采用碳纤维材料制得的碳碳复合保温盖抗热聚集效果好，原材料利用率高，且满足各种大尺寸、高性能要求的保温盖的制作需求，满足多晶硅生产发展的需要，是典型的低成本高性能新材料。
为解决以上技术问题，本发明提供一种可多晶硅氢化炉热场带筋保温盖碳纤维预制体的制备方法，所述制备方法的制作步骤如下：
首先，单元套裁模板设计；
根据产品内外形面要求设计套裁模板形状与尺寸，然后对碳布和碳纤维网胎进行剪裁；
将剪裁后的碳布、碳纤维网胎在模具上叠加铺设或只采用碳纤维网胎沿弧面连接直形端面铺设；
然后在铺设薄网胎后针刺，并根据产品整体层厚设计铺设角度，逐层叠加，逐层针刺到产品整体层厚，针刺密度为15～45针/cm2，层间密度为2～20层/10mm，完成整体部分成形；
再在整体部分边缘，设计增强筋至所需层厚及宽度，与整体部分形成一体，制备成全碳纤维整体结构预制体；
最后将预制体边缘加工到产品所需尺寸。
进一步地，所述碳布/碳纤维网胎或碳纤维网胎沿弧面连接直形端面铺设角度，其角度为0°～180°。
进一步地，所述碳布与碳纤维网胎叠加的方法为一层碳布一层网胎或一层碳布多层网胎或多层碳布一层网胎或多层碳布多层网胎。
进一步地，碳布为碳纤维织造成的平纹布或斜纹布或缎纹布或无纬单向布，其面密度为100～400g/m2，碳布碳纤维为≥6K。
进一步地，所述薄网胎为由纤维长度为30～100mm的短切聚丙烯腈基碳纤维，经化学或物理的成网工艺制成，面密度为20～400g/m2的可针刺无纺织物，网胎碳纤维为≥6K。
进一步地，所述增强筋包扩射线型或网格形纤维增强层，其碳纤维为≥6K。
进一步地，所述预制体体积密度为0.15～0.65g/cm 3 ，T型剥离强度为0.05～1.2KN/m。
本发明涉及的这种制备方法，一次性整体成型，原材料利用率高。
具体实施方式
实施例1
采用两层面密度为80g/m2的无纬单向布按0°/90°错位铺层成正交结构，在碳布上层铺设面密度为160g/m2的网胎后针刺，针刺密度为25～30针/cm2，逐层叠加，逐层针刺，制得厚度为16mm的碳纤维整体结构预制体，然后在整体边缘加设射线型加强筋至其厚度为20mm，制得的保温盖预制体层间密度为8层/10mm，体积密度为0.32g/cm3，T型剥离强度为0.385KN/m。
实施例2
采用面密度为360g/m2的平纹碳布按0°/60°/120°错位铺层，在碳布上层铺设面密度为90g/m2的网胎铺层后针刺，针刺密度为35～40针/cm2，逐层叠加，逐层针刺，制得厚度为16.5mm的碳纤维整体结构预制体，然后在整体边缘加设网格型加强筋至其厚度为21mm，制得的保温盖预制体层间密度为9层/10mm，体积密度为0.47 g/cm3，T型剥离强度为0.423KN/m。
本发明所述的具体实施方式并不构成对本申请范围的限制，凡是在本发明构思的实质和原则之内，本领域的专业人员能够作出的任何修改、等同替换和改进等均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种多晶硅氢化炉热场带筋保温盖碳纤维预制体的制备方法，其特征在于，所述制备方法的制作步骤如下：
首先，单元套裁模板设计；
根据产品内外形面要求设计套裁模板形状与尺寸，然后对碳布和碳纤维网胎进行剪裁；
将剪裁后的碳布、碳纤维网胎在模具上叠加铺设或只采用碳纤维网胎沿弧面连接直形端面铺设；
然后再铺设薄层网胎后针刺，并根据产品整体层厚设计铺设角度，逐层叠加，逐层针刺到产品整体层厚，针刺密度为15～45针/cm2，层间密度为2～20层/10mm，完成整体部分成形；
再在整体部分边缘，设计增强筋至所需层厚及宽度，与整体部分形成一体，制备成全碳纤维整体结构预制体；
最后将预制体边缘加工到产品所需尺寸。
2.根据权利要求1所述的多晶硅氢化炉热场带筋保温盖碳纤维预制体的制备方法，其特征在于，所述碳布沿弧面连接直形端面铺设角度，其角度为0°～180°。
3.根据权利要求1或2所述的可多晶硅氢化炉热场带筋保温盖碳纤维预制体的制备方法，其特征在于，碳布为碳纤维织造成的平纹布或斜纹布或缎纹布或无纬单向布，其面密度为100～400g/m2，碳布碳纤维为≥6K。
4.根据权利要求1所述的可多晶硅氢化炉热场带筋保温盖碳纤维预制体的制备方法，其特征在于，所述薄网胎为由纤维长度为30～100mm的短切聚丙烯腈基碳纤维，经无纺非织造的成网工艺制成，面密度为20～400g/m2的可针刺无纺织物，网胎碳纤维为≥6K。
5.根据权利要求1所述的多晶硅氢化炉热场带筋保温盖碳纤维预制体的制备方法，其特征在于，所述碳布与碳纤维网胎叠加的方法为一层碳布一层网胎或一层碳布多层网胎或多层碳布一层网胎或多层碳布多层网胎。
6.根据权利要求1所述的可多晶硅氢化炉热场带筋保温盖碳纤维预制体的制备方法，其特征在于，所述增强筋包括射线型或网格形纤维增强层，其碳纤维为≥6K。
7.根据权利要求1所述的可多晶硅氢化炉热场带筋保温盖碳纤维预制体的制备方法，其特征在于，所述预制体体积密度为0.15～0.65g/cm 3 ，T型剥离强度为0.05-1.2KN/m。
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