CN110042483A - 一种中间相沥青连续纺丝过程中断头的复原方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种中间相沥青连续纺丝过程中断头的复原方法，该复原方法的实现主要集中在上油集束工序。该工序用到的装置包括上油辊、油槽和集束轮，断头复原用到的装置主要为变频风机及与其相连的抽气管道。经喷丝板连续挤出的初纺沥青纤维先经转动的上油辊连续均匀上油，再经集束轮进行集束，集束后再经卷绕机进行卷绕，熔融纺丝过程中产生的断头被抽吸到与变频风机相连的管道中，通过调节负压的大小进行断头丝径的细化控制，确保断头丝径与主流纤维丝径保持一致，再用手将其拨移到主流丝束中，也即完成了纺丝过程中断头的复原。本发明采用的断头复原方法操作简单，极易在工业化生产中推广使用。

Description

一种中间相沥青连续纺丝过程中断头的复原方法
技术领域
本发明属于高性能中间相沥青基炭纤维连续长丝制备技术领域，具体涉及一种中间相沥青连续纺丝过程中断头的复原方法，用于减少离散进一步提升沥青纤维的品质。
背景技术
高性能中间相沥青基炭纤维具有高导热、高模量特性，特别适用于昼夜温差大的太空环境，用它作为增强体可以制备出热膨胀系数为零的各种结构型和功能型复合材料，已成为解决外层空间结构及功能复合材料不可或缺的关键增强体。
在高性能中间相沥青基炭纤维连续长丝的制备过程中，熔融纺丝过程是非常重要的一环，尤其是对中间相沥青炭石墨纤维的微观结构起到了决定性的作用，而后续的预氧化、碳化及石墨化过程仅是对其的进一步修饰与完善。除此之外，沥青纤维的丝径、连续长度、缺陷结构、纤维丝径的离散度、断丝率等均由熔融纺丝过程决定。
中间相沥青的纺丝相较于其它化学纤维纺丝而言，其纺丝难度更大，主要体现在首先对纺丝沥青原料的综合性能(包括中间相含量、软化点、热稳定性、流变性能、灰分含量等)要求较高；其次其纺丝温度更高(通常要在320℃以上)，对热媒的性质要求更为苛刻；再次初纺沥青纤维非常脆弱，手一碰就断经不起过多的牵伸和折腾，众多因素导致目前沥青纺丝很难实现数小时一根不断的连续纺丝。目前对于断丝的处理通常是用手将断丝直接合拢到主流纤维中，而断丝未经牵伸直接合拢到主流纤维中会导致丝径偏粗、离散偏大、一致性和稳定性降低，品质无法保证。基于此，如何开发一种针对沥青纤维连续纺丝过程中断头的复原方法就显得尤为迫切，这对于进一步提升纺丝的表观稳定性，继而提高沥青纤维的品质也具有重要的意义，而目前关于这方面的专利或文献报道却较为少见。
发明内容
本发明的目的是提供一种中间相沥青连续纺丝过程中断头的复原方法。该方法的技术特点是利用负压气流牵伸细化的原理，在上油集束的过程中，把纤维断头抽吸到与变频风机相连的管道中，通过调节负压的大小进行断头丝径的细化控制，确保断头丝径与主流纤维丝径保持一致后，再用手将其拨移到主流丝束中，也即完成了纺丝过程中断头的复原。本发明采用的断头复原方法操作简单，极易在工业化生产中推广使用。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种中间相沥青连续纺丝过程中断头的复原方法，该复原方法的实现主要集中在上油集束工序，该工序用到的装置包括上油辊、油槽和集束轮，断头复原用到的装置主要为变频风机及与其相连的抽气管道，其特征在于包括以下几个步骤：
步骤(1)：将充分熔融的中间相沥青通过多孔喷丝板连续挤出成纤；
步骤(2)：将初纺沥青纤维经转动的上油辊连续均匀上油，再经集束轮进行集束，集束后再经卷绕机进行卷绕；
步骤(3)：把熔融纺丝过程中产生的断头抽吸到与变频风机相连的抽气管道中；
步骤(4)：通过调节变频风机的转速，继而实现抽气管道内负压大小的调节，获得一系列不同直径的断头沥青纤维；
步骤(5)：采用扫描电子显微镜检测上述断头沥青纤维丝径的大小，建立断头纤维丝径与抽气负压大小之间的函数关系，也即D＝k/f+y，其中常数k的值为100μm·Hz，常数y的值为5μm，风机频率f的取值范围为5～50Hz，纤维丝径D的取值范围为7～25μm，依据该函数关系便可以快速实现抽气管道内断头纤维丝径与主流纤维束丝径保持一致；
步骤(6)：确保断头丝径与主流纤维丝径保持一致后，用手将其拨移到主流丝束中，也即完成了纺丝过程中断头的复原。
所述的喷丝板的孔数通常为500孔、1000孔或2000孔。
所述的上油辊的形状为圆柱形，表面采用犁地处理，具体尺寸为：ф100×500mm；转速为50～80r/min。
所述的集束轮最小处间距不超过1mm。
所述的变频风机在抽气管道内产生的负压风速为1～10m/s。
所述的抽气管道为口径为ф20mm的塑料管。
本发明具有以下优点：
1、该断头复原方法所用到的装置简单易得，操作方便；
2、熔融纺丝过程中产生的断头被抽吸到与变频风机相连的管道中，通过调节负压的大小进行断头丝径的细化控制，确保断头丝径与主流纤维丝径保持一致。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明的的结构示意图。
附图标记说明:
1—喷丝板； 2—上油辊； 3—油槽；
4—抽气管道； 5—变频风机； 6—集束轮；
7—卷绕机；
具体实施方式
实施例1
本实施例为本发明的一个具体实施方式，具体为以下步骤：
步骤(1)：将充分熔融的中间相沥青通过500孔喷丝板连续挤出成纤；
步骤(2)：将初纺沥青纤维经转动速度为50r/min的上油辊连续均匀上油，再经集束轮进行集束，集束后再经卷绕机进行卷绕；
步骤(3)：把熔融纺丝过程中产生的断头抽吸到与变频风机相连的抽气管道中；
步骤(4)：通过调节变频风机的转速，继而实现抽气管道内负压大小的调节，获得一系列不同直径的断头沥青纤维；
步骤(5)：依据函数关系D＝k/f+y，断头丝径为15μm时所需的风机频率为10Hz，以此快速实现抽气管道内断头纤维丝径与主流纤维束丝径保持一致；
步骤(6)：确保断头丝径与主流纤维丝径保持一致后，用手将其拨移到主流丝束中，也即完成了纺丝过程中断头的复原。
实施例2
本实施例为本发明的一个具体实施方式，具体为以下步骤：
步骤(1)：将充分熔融的中间相沥青通过1000孔喷丝板连续挤出成纤；
步骤(2)：将初纺沥青纤维经转动速度为80r/min的上油辊连续均匀上油，再经集束轮进行集束，集束后再经卷绕机进行卷绕；
步骤(3)：把熔融纺丝过程中产生的断头抽吸到与变频风机相连的抽气管道中；
步骤(4)：通过调节变频风机的转速，继而实现抽气管道内负压大小的调节，获得一系列不同直径的断头沥青纤维；
步骤(5)：依据函数关系D＝k/f+y，断头丝径为10μm时所需的风机频率为20Hz，以此快速实现抽气管道内断头纤维丝径与主流纤维束丝径保持一致；
步骤(6)：确保断头丝径与主流纤维丝径保持一致后，用手将其拨移到主流丝束中，也即完成了纺丝过程中断头的复原。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (6)

1.一种中间相沥青连续纺丝过程中断头的复原方法，在上油集束工序中实现，上油集束工序用到的装置包括上油辊(2)、油槽(3)和集束轮(6)，断头复原用到的装置为变频风机(5)及与其相连的抽气管道(4)，其特征在于包括以下几个步骤：
步骤(1)：将充分熔融的中间相沥青通过多孔喷丝板(1)连续挤出成纤；
步骤(2)：将初纺沥青纤维经转动的上油辊(2)连续均匀上油，再经集束轮(6)进行集束，集束后再经卷绕机(7)进行卷绕；
步骤(3)：把熔融纺丝过程中产生的断头抽吸到与变频风机(5)相连的抽气管道(4)中；
步骤(4)：通过调节变频风机(5)的转速，继而实现抽气管道(4)内负压大小的调节，获得一系列不同直径的断头沥青纤维；
步骤(5)：采用扫描电子显微镜检测上述断头沥青纤维丝径的大小，建立断头纤维丝径与抽气负压大小之间的函数关系，也即D＝k/f+y，其中常数k的值为100μm·Hz，常数y的值为5μm，风机频率f的取值范围为5～50Hz，纤维丝径D的取值范围为7～25μm，依据该函数关系便可以快速实现抽气管道(4)内断头纤维丝径与主流纤维束丝径保持一致；
步骤(6)：确保断头丝径与主流纤维丝径保持一致后，将其拨移到主流丝束中，完成纺丝过程中断头的复原。
2.如权利要求1所述的一种中间相沥青连续纺丝过程中断头的复原方法，其特征在于：步骤(1)所述的喷丝板(1)的孔数通常为500孔、1000孔或2000孔。
3.如权利要求1所述的一种中间相沥青连续纺丝过程中断头的复原方法，其特征在于：步骤(2)所述的上油辊(2)的形状为圆柱形，表面采用犁地处理，具体尺寸为：ф100×500mm；转速为50～80r/min。
4.如权利要求1所述的一种中间相沥青连续纺丝过程中断头的复原方法，其特征在于：步骤(2)所述的集束轮(6)最小处间距不超过1mm。
5.如权利要求1所述的一种中间相沥青连续纺丝过程中断头的复原方法，其特征在于：步骤(3)所述的变频风机(5)在抽气管道(4)内产生的负压风速为1～10m/s。
6.如权利要求1所述的一种中间相沥青连续纺丝过程中断头的复原方法，其特征在于：步骤(3)所述的抽气管道(4)为口径为ф20mm的塑料管。
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