CN112779664B - 一种碳纤维复合材料加工工艺及其立式干燥装置 - Google Patents
一种碳纤维复合材料加工工艺及其立式干燥装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112779664B CN112779664B CN202010486691.6A CN202010486691A CN112779664B CN 112779664 B CN112779664 B CN 112779664B CN 202010486691 A CN202010486691 A CN 202010486691A CN 112779664 B CN112779664 B CN 112779664B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- carbon fiber
- threaded rod
- drying
- precursor
- composite material
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000001035 drying Methods 0.000 title claims abstract description 89
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 title claims abstract description 70
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 title claims abstract description 70
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 65
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 33
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 title claims abstract description 25
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims abstract description 42
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 22
- 238000009987 spinning Methods 0.000 claims abstract description 12
- IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N Dimethylsulphoxide Chemical compound CS(C)=O IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims abstract description 10
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 229920002239 polyacrylonitrile Polymers 0.000 claims abstract description 5
- VGTPCRGMBIAPIM-UHFFFAOYSA-M sodium thiocyanate Chemical group [Na+].[S-]C#N VGTPCRGMBIAPIM-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 5
- 238000002166 wet spinning Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 45
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims description 29
- 230000008595 infiltration Effects 0.000 claims description 22
- 238000001764 infiltration Methods 0.000 claims description 22
- 239000004744 fabric Substances 0.000 claims description 18
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 16
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 14
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims description 12
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 238000005192 partition Methods 0.000 claims description 8
- 238000009954 braiding Methods 0.000 claims description 7
- 238000010000 carbonizing Methods 0.000 claims description 7
- 238000005087 graphitization Methods 0.000 claims description 7
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 claims description 5
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 5
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 claims description 5
- QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N Copper oxide Chemical compound [Cu]=O QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000003763 carbonization Methods 0.000 claims description 4
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims description 4
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims description 4
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 9
- 238000002791 soaking Methods 0.000 description 8
- 230000008569 process Effects 0.000 description 6
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 4
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 3
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 3
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 239000011357 graphitized carbon fiber Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000009941 weaving Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
- D04C—BRAIDING OR MANUFACTURE OF LACE, INCLUDING BOBBIN-NET OR CARBONISED LACE; BRAIDING MACHINES; BRAID; LACE
- D04C1/00—Braid or lace, e.g. pillow-lace; Processes for the manufacture thereof
- D04C1/02—Braid or lace, e.g. pillow-lace; Processes for the manufacture thereof made from particular materials
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
- D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
- D01D10/00—Physical treatment of artificial filaments or the like during manufacture, i.e. during a continuous production process before the filaments have been collected
- D01D10/06—Washing or drying
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
- D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
- D01F9/00—Artificial filaments or the like of other substances; Manufacture thereof; Apparatus specially adapted for the manufacture of carbon filaments
- D01F9/08—Artificial filaments or the like of other substances; Manufacture thereof; Apparatus specially adapted for the manufacture of carbon filaments of inorganic material
- D01F9/12—Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof
- D01F9/14—Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof by decomposition of organic filaments
- D01F9/20—Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof by decomposition of organic filaments from polyaddition, polycondensation or polymerisation products
- D01F9/21—Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof by decomposition of organic filaments from polyaddition, polycondensation or polymerisation products from macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
- D01F9/22—Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof by decomposition of organic filaments from polyaddition, polycondensation or polymerisation products from macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds from polyacrylonitriles
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
- D04C—BRAIDING OR MANUFACTURE OF LACE, INCLUDING BOBBIN-NET OR CARBONISED LACE; BRAIDING MACHINES; BRAID; LACE
- D04C3/00—Braiding or lacing machines
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
- D04C—BRAIDING OR MANUFACTURE OF LACE, INCLUDING BOBBIN-NET OR CARBONISED LACE; BRAIDING MACHINES; BRAID; LACE
- D04C3/00—Braiding or lacing machines
- D04C3/48—Auxiliary devices
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- D06B—TREATING TEXTILE MATERIALS USING LIQUIDS, GASES OR VAPOURS
- D06B3/00—Passing of textile materials through liquids, gases or vapours to effect treatment, e.g. washing, dyeing, bleaching, sizing, impregnating
- D06B3/02—Passing of textile materials through liquids, gases or vapours to effect treatment, e.g. washing, dyeing, bleaching, sizing, impregnating of fibres, slivers or rovings
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
- D06M15/00—Treating fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials, with macromolecular compounds; Such treatment combined with mechanical treatment
- D06M15/19—Treating fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials, with macromolecular compounds; Such treatment combined with mechanical treatment with synthetic macromolecular compounds
- D06M15/37—Macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
- D06M15/55—Epoxy resins
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
- D06M2101/00—Chemical constitution of the fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, to be treated
- D06M2101/40—Fibres of carbon
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Textile Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Drying Of Solid Materials (AREA)
Abstract
本发明公开了一种碳纤维复合材料加工工艺及其立式干燥装置，包括以下步骤及装置：聚丙烯腈以水溶剂制得15％的纺丝液，水溶剂一般为硫氰酸钠或硝酸、二甲基亚砜等，经过湿法纺丝等纺丝工艺既可制得原丝，将原丝置于立式干燥装置内进行干燥。本发明通过转动第一螺纹杆带动上槽下降使得两个吸水海绵接触，湿润的原丝经过两个吸水海绵时，通过两个吸水海绵能够对原丝上的水进行吸附，从而减少原丝上的水分，能够完成对原丝的预处理，进而减少干燥时间，能够提高干燥效率，反向转动第一螺纹杆能够使上槽上升，从而使两个吸水海绵分离，能够便于使用者对吸水海绵进行更换。
Description
技术领域
本发明涉及一种复合材料加工工艺及干燥装置，具体为一种碳纤维复合材料加工工艺及其立式干燥装置。
背景技术
碳纤维由碳元素组成的一种特种纤维，具有耐高温、抗摩擦、导电、导热及耐腐蚀等特性外形呈纤维状、柔软、可加工成各种织物，由于其石墨微晶结构沿纤维轴择优取向，因此沿纤维轴方向有很高的强度和模量，碳纤维的密度小，因此比强度和比模量高，碳纤维布是常见的纤维复合材料。
目前，碳纤维布在加工过程中存在以下问题：1、干燥装置缺乏预处理机构，干燥时间长，效率低；2、不能控制碳纤维浸润的时间。因此我们对此做出改进，提出一种碳纤维复合材料加工工艺及其立式干燥装置。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：
本发明一种碳纤维复合材料加工工艺及其立式干燥装置，包括以下步骤及装置：
S1、纺丝，聚丙烯腈以水溶剂制得15%的纺丝液，水溶剂一般为硫氰酸钠或硝酸、二甲基亚砜等，经过湿法纺丝等纺丝工艺既可制得原丝；
S2、干燥，将原丝置于立式干燥装置内进行干燥；
所述立式干燥装置由干燥机构和预处理机构组成，所述干燥机构由一个干燥箱、一个箱盖、一个隔板、若干个加热板、四个转轴、四个滚筒和两个通孔组成，所述干燥机构由支撑板、下槽、上槽、连接块、第一螺纹杆、限位杆和吸水海绵组成，所述连接块和吸水海绵的数量均为两个；
S3、预氧化，将S2步骤干燥的原丝和催化剂放置在预氧化炉内，在200~220°环境及张力状态条件下用空气进行氧化处理10-30min，然后在220~330°C及张力状态条件下继续氧化处理30~-100min，使纤维的颜色逐渐由白变黄，最后变成铜褐色；
S4、炭化，使用炭化炉将预氧化完成的原丝在纯氮气流保护下先经过300~1000°C炭化再经过1000~1800°C炭化转化成具有乱层结构的碳纤维；
S5、石墨化处理，使用碳管炉在惰性气体保护下进行，在2000~3000°C高的热处理温度下牵伸石墨化；
S6、浸润，经过石墨化处理所得碳纤维使用浸润机构进行浸润，浸润液采用环氧树脂浸润溶液；
所述浸润机构包括一个浸润池、两个辅助组件和一个调节组件，所述辅助组件由两个支撑座和一个辅助辊组成，所述调节组件由一个横板、一个第二螺纹杆、一个连接座、一个限位辊和两个竖杆组成；
S7、干燥，使用立式干燥装置对浸润完成的碳纤维丝进行干燥；
S8、编织，使用编织机将浸润并干燥后的原丝编织成碳纤维布；
S8、收卷，使用收卷机构对编织成的碳纤维布进行收卷；
所述收卷机构由收卷组件和位于收卷组件顶部左侧的张紧组件组成，所述收卷组件由支撑台、第三螺纹杆、从动轮、主动轮、电机、定盘、动盘和卷筒组成，所述张紧组件由竖板、方杆、安装座、张紧辊和弹簧组成。
作为本发明的一种优选技术方案，所述箱盖通过铰链设置在干燥箱的正面，所述箱盖上设置有锁具和把手，两个所述通孔分别开设在干燥箱的两侧，所述转轴固定安装在干燥箱远离箱盖一侧的内壁上，所述滚筒通过轴承设置在转轴的外表面。
作为本发明的一种优选技术方案，所述隔板固定安装在干燥箱内腔底端的中部，若干个所述加热板分别设置在干燥箱两侧的内壁以及隔板的两侧上，若干个所述加热板之间相互并联且外接有同一温度控制器，所述温度控制器与外接电源电性连接。
作为本发明的一种优选技术方案，所述下槽的底部与支撑板的顶部固定连接，所述第一螺纹杆和限位杆分别位于下槽的两侧，所述限位杆的底部与支撑板固定连接，所述第一螺纹杆的底端通过轴承与支撑板的顶部相连，两个所述连接块分别固定安装在上槽的两侧，其中一个所述连接块的内壁与限位杆穿插连接，另一个所述连接块的内壁与第一螺纹杆螺纹连接，两个所述吸水海绵分别放置在下槽和上槽的内部，两个所述吸水海绵接触。
作为本发明的一种优选技术方案，两个所述支撑座的底部均与浸润池的顶部固定连接，所述辅助辊的两端分别通过轴承与两个支撑座相连，所述浸润池的背面设置有排液管，所述排液管上设置阀门。
作为本发明的一种优选技术方案，所述横板的底部通过螺栓与浸润池的顶部相连，所述第二螺纹杆的外表面与横板的内壁螺纹连接，所述第二螺纹杆的底端通过轴承与连接座相连，所述限位辊的两端分别通过轴承与连接座的内壁相连。
作为本发明的一种优选技术方案，两个所述竖杆的底部均与连接座的顶部固定连接，两个所述竖杆分别位于第二螺纹杆的两侧，两个所述竖杆的顶端均贯穿横板并延伸至横板顶端的外部。
作为本发明的一种优选技术方案，所述第三螺纹杆的外表面通过轴承与支撑台的内壁相连，所述从动轮固定套设在第三螺纹杆的底端且位于支撑台的下方，所述主动轮与从动轮螺纹连接，所述主动轮固定套设在电机的输出轴上，所述电机安装在支撑台上。
作为本发明的一种优选技术方案，所述定盘固定套设在第三螺纹杆的外表面，所述定盘位于支撑台的上方，所述动盘螺纹连接在第三螺纹杆的外表面，所述动盘位于定盘的上方，所述卷筒套设在弹簧的外表面，所述卷筒位于定盘和动盘之间。
作为本发明的一种优选技术方案，所述竖板的底部与支撑台的顶部固定连接，所述方杆的外表面与竖板的内壁穿插连接，所述方杆的右端与安装座固定连接，所述张紧辊通过轴承设置在安装座上，所述弹簧设置在方杆的外表面，所述弹簧的两端分别与竖板和安装座固定连接。
本发明的有益效果是：
1、该种碳纤维复合材料加工工艺及其立式干燥装置，通过转动第一螺纹杆带动上槽下降使得两个吸水海绵接触，湿润的原丝经过两个吸水海绵时，通过两个吸水海绵能够对原丝上的水进行吸附，从而减少原丝上的水分，能够完成对原丝的预处理，进而减少干燥时间，能够提高干燥效率，反向转动第一螺纹杆能够使上槽上升，从而使两个吸水海绵分离，能够便于使用者对吸水海绵进行更换；
2、该种碳纤维复合材料加工工艺及其立式干燥装置，通过转动第二螺纹杆能够带动限位辊上升或下降，通过限位辊能够改变碳纤维经过浸润池时的行程，从而能够对碳纤维浸润的时间进行控制，提高了该该种碳纤维复合材料加工工艺及其立式干燥装置的实用性；
3、该种碳纤维复合材料加工工艺及其立式干燥装置，通过弹簧的作用力推动安装座使张紧辊与卷筒接触，能够使张紧辊对卷筒上卷收的碳纤维布进行张紧，从而提高碳纤维布收卷时的紧凑性，通过动盘、第三螺纹杆和定盘的相互配合能够对卷筒进行夹紧固定，而拧动动盘使动盘与第三螺纹杆分离，向上拉动卷筒能够将卷筒取下，从而便于使用者对卷筒进行拆装。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明一种碳纤维复合材料加工工艺及其立式干燥装置的工艺流程图；
图2是本发明一种碳纤维复合材料加工工艺及其立式干燥装置中立式干燥装置的示意图；
图3是本发明一种碳纤维复合材料加工工艺及其立式干燥装置的干燥箱的剖视结构示意图；
图4是本发明一种碳纤维复合材料加工工艺及其立式干燥装置的预处理机构的结构示意图；
图5是本发明一种碳纤维复合材料加工工艺及其立式干燥装置的下槽的结构示意图；
图6是本发明一种碳纤维复合材料加工工艺及其立式干燥装置的润浸机构的结构示意图；
图7是本发明一种碳纤维复合材料加工工艺及其立式干燥装置的调节组件的结构示意图；
图8是本发明一种碳纤维复合材料加工工艺及其立式干燥装置的辅助组件的结构示意图；
图9是本发明一种碳纤维复合材料加工工艺及其立式干燥装置的收卷机构的结构示意图；
图10是本发明一种碳纤维复合材料加工工艺及其立式干燥装置的收卷组件的结构示意图；
图11是本发明一种碳纤维复合材料加工工艺及其立式干燥装置的张紧组件的结构示意图。
图中：1、干燥箱；2、箱盖；3、隔板；4、加热板；5、转轴；6、滚筒；7、通孔；8、支撑板；9、下槽；10、上槽；11、连接块；12、第一螺纹杆；13、限位杆；14、吸水海绵；15、浸润池；16、支撑座；17、辅助辊；18、横板；19、第二螺纹杆；20、连接座；21、限位辊；22、竖杆；23、支撑台；24、第三螺纹杆；25、从动轮；26、主动轮；27、电机；28、定盘；29、动盘；30、竖板；31、方杆；32、安装座；33、张紧辊；34、弹簧；35、卷筒。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例：如图1-11所示，本发明一种碳纤维复合材料加工工艺及其立式干燥装置，包括以下步骤及装置：
S1、纺丝，聚丙烯腈以水溶剂制得15%的纺丝液，水溶剂一般为硫氰酸钠或硝酸、二甲基亚砜等，经过湿法纺丝等纺丝工艺既可制得原丝；
S2、干燥，将原丝置于立式干燥装置内进行干燥；
所述立式干燥装置由干燥机构和预处理机构组成，干燥机构由一个干燥箱1、一个箱盖2、一个隔板3、若干个加热板4、四个转轴5、四个滚筒6和两个通孔7组成，干燥机构由支撑板8、下槽9、上槽10、连接块11、第一螺纹杆12、限位杆13和吸水海绵14组成，连接块11和吸水海绵14的数量均为两个；
S3、预氧化，将S2步骤干燥的原丝和催化剂放置在预氧化炉内，在200~220°环境及张力状态条件下用空气进行氧化处理10-30min，然后在220~330°C及张力状态条件下继续氧化处理30~-100min，使纤维的颜色逐渐由白变黄，最后变成铜褐色；
S4、炭化，使用炭化炉将预氧化完成的原丝在纯氮气流保护下先经过300~1000°C炭化再经过1000~1800°C炭化转化成具有乱层结构的碳纤维；
S5、石墨化处理，使用碳管炉在惰性气体保护下进行，在2000~3000°C高的热处理温度下牵伸石墨化；
S6、浸润，经过石墨化处理所得碳纤维使用浸润机构进行浸润，浸润液采用环氧树脂浸润溶液；
浸润机构包括一个浸润池15、两个辅助组件和一个调节组件，辅助组件由两个支撑座16和一个辅助辊17组成，调节组件由一个横板18、一个第二螺纹杆19、一个连接座20、一个限位辊21和两个竖杆22组成；
S7、干燥，使用立式干燥装置对浸润完成的碳纤维丝进行干燥；
S8、编织，使用编织机将浸润并干燥后的原丝编织成碳纤维布；
S8、收卷，使用收卷机构对编织成的碳纤维布进行收卷；
收卷机构由收卷组件和位于收卷组件顶部左侧的张紧组件组成，收卷组件由支撑台23、第三螺纹杆24、从动轮25、主动轮26、电机27、定盘28、动盘29和卷筒35组成，张紧组件由竖板30、方杆31、安装座32、张紧辊33和弹簧34组成。
其中，箱盖2通过铰链设置在干燥箱1的正面，箱盖2上设置有锁具和把手，两个通孔7分别开设在干燥箱1的两侧，转轴5固定安装在干燥箱1远离箱盖2一侧的内壁上，滚筒6通过轴承设置在转轴5的外表面，通过设置箱盖2能够对干燥箱1进行防护，通过设置把手能够便于使用者打开箱盖2。
其中，隔板3固定安装在干燥箱1内腔底端的中部，若干个加热板4分别设置在干燥箱1两侧的内壁以及隔板3的两侧上，若干个加热板4之间相互并联且外接有同一温度控制器，温度控制器与外接电源电性连接，可适用的型号为GYB-01型电加热板，通过干燥箱1两侧的内壁以及隔板3的两侧上设置的加热板4能够对原丝进行干燥。
其中，下槽9的底部与支撑板8的顶部固定连接，第一螺纹杆12和限位杆13分别位于下槽9的两侧，限位杆13的底部与支撑板8固定连接，第一螺纹杆12的底端通过轴承与支撑板8的顶部相连，两个连接块11分别固定安装在上槽10的两侧，其中一个连接块11的内壁与限位杆13穿插连接，另一个连接块11的内壁与第一螺纹杆12螺纹连接，两个吸水海绵14分别放置在下槽9和上槽10的内部，两个吸水海绵14接触，通过转动第一螺纹杆12带动上槽10下降使得两个吸水海绵14接触，湿润的原丝经过两个吸水海绵14时，通过两个吸水海绵14能够对原丝上的水进行吸附，从而减少原丝上的水分，能够完成对原丝的预处理，进而减少干燥时间，能够提高干燥效率，反向转动第一螺纹杆12能够使上槽10上升，从而使两个吸水海绵14分离，能够便于使用者对吸水海绵14进行更换。
其中，两个支撑座16的底部均与浸润池15的顶部固定连接，辅助辊17的两端分别通过轴承与两个支撑座16相连，浸润池15的背面设置有排液管，排液管上设置阀门，通过设置辅助辊17能够使原丝经过浸润池15时更加平稳，排液管能够将浸润池15内部的液体排出。
其中，横板18的底部通过螺栓与浸润池15的顶部相连，第二螺纹杆19的外表面与横板18的内壁螺纹连接，第二螺纹杆19的底端通过轴承与连接座20相连，限位辊21的两端分别通过轴承与连接座20的内壁相连，通过转动第二螺纹杆19能够带动限位辊21上升或下降，通过限位辊21能够改变碳纤维经过浸润池15时的行程，从而能够对碳纤维浸润的时间进行控制，提高了该该种碳纤维复合材料加工工艺及其立式干燥装置的实用性。
其中，两个竖杆22的底部均与连接座20的顶部固定连接，两个竖杆22分别位于第二螺纹杆19的两侧，两个竖杆22的顶端均贯穿横板18并延伸至横板18顶端的外部，通过设置两个竖杆22能够对限位辊21的移动轨迹进行限定，从而使限位辊21上升或下降时更加平稳
其中，第三螺纹杆24的外表面通过轴承与支撑台23的内壁相连，从动轮25固定套设在第三螺纹杆24的底端且位于支撑台23的下方，主动轮26与从动轮25螺纹连接，主动轮26固定套设在电机27的输出轴上，电机27安装在支撑台23上，电机27外接有控制器和驱动器，驱动器与控制器电性连接，控制器与外接电源电性连接，电机27可适用的型号为110HCY160AL3S型步进电机，控制器可适用的型号为TPC8-8TD型控制器，驱动器可适用的型号为8594型驱动器，用过设置控制器和驱动器能够对电机27的转速以及转向进行控制，通过电机27、主动轮26和第三螺纹杆24的相互配合能够带动卷筒35旋转并对碳纤维布进行收卷。
其中，定盘28固定套设在第三螺纹杆24的外表面，定盘28位于支撑台23的上方，动盘29螺纹连接在第三螺纹杆24的外表面，动盘29位于定盘28的上方，卷筒35套设在弹簧34的外表面，卷筒35位于定盘28和动盘29之间，通过动盘29、第三螺纹杆24和定盘28的相互配合能够对卷筒35进行夹紧固定，而拧动动盘29使动盘29与第三螺纹杆24分离，向上拉动卷筒35能够将卷筒35取下，从而便于使用者对卷筒35进行拆装。
其中，竖板30的底部与支撑台23的顶部固定连接，方杆31的外表面与竖板30的内壁穿插连接，方杆31的右端与安装座32固定连接，张紧辊33通过轴承设置在安装座32上，弹簧34设置在方杆31的外表面，弹簧34的两端分别与竖板30和安装座32固定连接，通过弹簧34的作用力推动安装座32使张紧辊33与卷筒35接触，能够使张紧辊33对卷筒35上卷收的碳纤维布进行张紧，从而提高碳纤维布收卷时的紧凑性。
工作时，首先聚丙烯腈以水溶剂制得15%的纺丝液，水溶剂一般为硫氰酸钠或硝酸、二甲基亚砜等，经过湿法纺丝等纺丝工艺既可制得原丝，然后将湿润的原丝从干燥箱1上靠近支撑板8一侧的通孔7引入干燥箱1内，并使原丝经过两个吸水海绵14，然后将原丝依次经过四个滚筒6后由另一个通孔7引出，通过两个吸水海绵14能够对原丝上的水进行吸附，从而减少原丝上的水分，通过干燥箱1内的若干个加热板4对原丝进行干燥，将干燥后的原丝和催化剂放置在预氧化炉内，在200~220°环境及张力状态条件下用空气进行氧化处理10-30min，然后在220~330°C及张力状态条件下继续氧化处理30~-100min，使纤维的颜色逐渐由白变黄，最后变成铜褐色，然后使用炭化炉将预氧化完成的原丝在纯氮气流保护下先经过300~1000°C炭化再经过1000~1800°C炭化转化成具有乱层结构的碳纤维，然后使用碳管炉在惰性气体保护下进行，在2000~3000°C高的热处理温度下牵伸石墨化，经过石墨化处理所得碳纤维丝经过第一辅助辊17的顶部后引入浸润池15内，再经过另一个辅助辊17的顶部引出，并使碳纤维丝的顶部与限位辊21的底部接触，然后转动第二螺纹杆19并调整好限位辊21的位置，浸润液采用环氧树脂浸润溶液，碳纤维丝经过浸润池15内的环氧树脂浸润溶液进行浸润，然后再使用立式干燥装置对浸润完成的碳纤维丝进行干燥，使用编织机将浸润并干燥后的原丝编织成碳纤维布，使用收卷机构对编织成的碳纤维布进行收卷，在收卷的过程中，通过弹簧34的作用力推动安装座32使张紧辊33与卷筒35接触，能够使张紧辊33对卷筒35上卷收的碳纤维布进行张紧，从而提高碳纤维布收卷时的紧凑性，通过动盘29、第三螺纹杆24和定盘28的相互配合能够对卷筒35进行夹紧固定，而拧动动盘29使动盘29与第三螺纹杆24分离，向上拉动卷筒35能够将卷筒35取下，从而便于使用者对卷筒35进行拆装。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种碳纤维复合材料加工工艺，其特征在于，包括以下步骤及装置：
S1、纺丝，聚丙烯腈以水溶剂制得15％的纺丝液，水溶剂为硫氰酸钠或硝酸、二甲基亚砜，经过湿法纺丝即可制得原丝；
S2、干燥，将原丝置于立式干燥装置内进行干燥；所述立式干燥装置由干燥机构和预处理机构组成，所述干燥机构由一个干燥箱(1)、一个箱盖(2)、一个隔板(3)、若干个加热板(4)、四个转轴(5)、四个滚筒(6)和两个通孔(7)组成，所述预处理机构由支撑板(8)、下槽(9)、上槽(10)、连接块(11)、第一螺纹杆(12)、限位杆(13)和吸水海绵(14)组成，所述连接块(11)和吸水海绵(14)的数量均为两个；
S3、预氧化，将S2步骤干燥的原丝和催化剂放置在预氧化炉内，在200～220°环境及张力状态条件下用空气进行氧化处理10-30min，然后在220～330°C及张力状态条件下继续氧化处理30～-100min，使纤维的颜色逐渐由白变黄，最后变成铜褐色；
S4、炭化，使用炭化炉将预氧化完成的原丝在纯氮气流保护下先经过300～1000°C炭化再经过1000～1800°C炭化转化成具有乱层结构的碳纤维；
S5、石墨化处理，使用碳管炉在惰性气体保护下进行，在2000～3000°C高的热处理温度下牵伸石墨化；
S6、浸润，经过石墨化处理所得碳纤维使用浸润机构进行浸润，浸润液采用环氧树脂浸润溶液；所述浸润机构包括一个浸润池(15)、两个辅助组件和一个调节组件，所述辅助组件由两个支撑座(16)和一个辅助辊(17)组成，所述调节组件由一个横板(18)、一个第二螺纹杆(19)、一个连接座(20)、一个限位辊(21)和两个竖杆(22)组成；
S7、干燥，使用立式干燥装置对浸润完成的碳纤维丝进行干燥；
S8、编织，使用编织机将浸润并干燥后的原丝编织成碳纤维布；
S9、收卷，使用收卷机构对编织成的碳纤维布进行收卷；
所述收卷机构由收卷组件和位于收卷组件顶部左侧的张紧组件组成，所述收卷组件由支撑台(23)、第三螺纹杆(24)、从动轮(25)、主动轮(26)、电机(27)、定盘(28)、动盘(29)和卷筒(35)组成，所述张紧组件由竖板(30)、方杆(31)、安装座(32)、张紧辊(33)和弹簧(34)组成；所述定盘(28)固定套设在第三螺纹杆(24)的外表面，所述定盘(28)位于支撑台(23)的上方，所述动盘(29)螺纹连接在第三螺纹杆(24)的外表面，所述动盘(29)位于定盘(28)的上方，所述卷筒(35)套设在弹簧(34)的外表面，所述卷筒(35)位于定盘(28)和动盘(29)之间；所述竖板(30)的底部与支撑台(23)的顶部固定连接，所述方杆(31)的外表面与竖板(30)的内壁穿插连接，所述方杆(31)的右端与安装座(32)固定连接，所述张紧辊(33)通过轴承设置在安装座(32)上，所述弹簧(34)设置在方杆(31)的外表面，所述弹簧(34)的两端分别与竖板(30)和安装座(32)固定连接。
2.根据权利要求1所述的一种碳纤维复合材料加工工艺，其特征在于，所述箱盖(2)通过铰链设置在干燥箱(1)的正面，所述箱盖(2)上设置有锁具和把手，两个所述通孔(7)分别开设在干燥箱(1)的两侧，所述转轴(5)固定安装在干燥箱(1)远离箱盖(2)一侧的内壁上，所述滚筒(6)通过轴承设置在转轴(5)的外表面。
3.根据权利要求1所述的一种碳纤维复合材料加工工艺，其特征在于，所述隔板(3)固定安装在干燥箱(1)内腔底端的中部，若干个所述加热板(4)分别设置在干燥箱(1)两侧的内壁以及隔板(3)的两侧上，若干个所述加热板(4)之间相互并联且外接有同一温度控制器，所述温度控制器与外接电源电性连接。
4.根据权利要求1所述的一种碳纤维复合材料加工工艺，其特征在于，所述下槽(9)的底部与支撑板(8)的顶部固定连接，所述第一螺纹杆(12)和限位杆(13)分别位于下槽(9)的两侧，所述限位杆(13)的底部与支撑板(8)固定连接，所述第一螺纹杆(12)的底端通过轴承与支撑板(8)的顶部相连，两个所述连接块(11)分别固定安装在上槽(10)的两侧，其中一个所述连接块(11)的内壁与限位杆(13)穿插连接，另一个所述连接块(11)的内壁与第一螺纹杆(12)螺纹连接，两个所述吸水海绵(14)分别放置在下槽(9)和上槽(10)的内部，两个所述吸水海绵(14)接触。
5.根据权利要求1所述的一种碳纤维复合材料加工工艺，其特征在于，两个所述支撑座(16)的底部均与浸润池(15)的顶部固定连接，所述辅助辊(17)的两端分别通过轴承与两个支撑座(16)相连，所述浸润池(15)的背面设置有排液管，所述排液管上设置阀门。
6.根据权利要求1所述的一种碳纤维复合材料加工工艺，其特征在于，所述横板(18)的底部通过螺栓与浸润池(15)的顶部相连，所述第二螺纹杆(19)的外表面与横板(18)的内壁螺纹连接，所述第二螺纹杆(19)的底端通过轴承与连接座(20)相连，所述限位辊(21)的两端分别通过轴承与连接座(20)的内壁相连。
7.根据权利要求1所述的一种碳纤维复合材料加工工艺，其特征在于，两个所述竖杆(22)的底部均与连接座(20)的顶部固定连接，两个所述竖杆(22)分别位于第二螺纹杆(19)的两侧，两个所述竖杆(22)的顶端均贯穿横板(18)并延伸至横板(18)顶端的外部。
8.根据权利要求1所述的一种碳纤维复合材料加工工艺，其特征在于，所述第三螺纹杆(24)的外表面通过轴承与支撑台(23)的内壁相连，所述从动轮(25)固定套设在第三螺纹杆(24)的底端且位于支撑台(23)的下方，所述主动轮(26)与从动轮(25)螺纹连接，所述主动轮(26)固定套设在电机(27)的输出轴上，所述电机(27)安装在支撑台(23)上。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010486691.6A CN112779664B (zh) | 2020-06-01 | 2020-06-01 | 一种碳纤维复合材料加工工艺及其立式干燥装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010486691.6A CN112779664B (zh) | 2020-06-01 | 2020-06-01 | 一种碳纤维复合材料加工工艺及其立式干燥装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN112779664A CN112779664A (zh) | 2021-05-11 |
| CN112779664B true CN112779664B (zh) | 2024-04-16 |
Family
ID=75749129
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202010486691.6A Active CN112779664B (zh) | 2020-06-01 | 2020-06-01 | 一种碳纤维复合材料加工工艺及其立式干燥装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN112779664B (zh) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113862891A (zh) * | 2021-08-27 | 2021-12-31 | 常熟市宏芳针织服饰有限公司 | 一种生产耐高温纤维布生产编织方法 |
| CN114097897A (zh) * | 2021-11-15 | 2022-03-01 | 鹰潭龙虎山风景名胜区华建种养殖专业合作社 | 一种果茶组分中八月瓜切片后干燥防变形装置 |
| CN114232247A (zh) * | 2021-12-24 | 2022-03-25 | 杭州信畅信息科技有限公司 | 一种纺织生产用高性能棉线润线机 |
| CN117140785A (zh) * | 2023-10-31 | 2023-12-01 | 泰州市朗拓塑料有限公司 | 一种注塑原料除湿干燥机 |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4069297A (en) * | 1975-04-08 | 1978-01-17 | Toho Beslon Co., Ltd. | Process for producing carbon fibers |
| JP2007321267A (ja) * | 2006-05-31 | 2007-12-13 | Toray Ind Inc | ポリアクリロニトリル系繊維および炭素繊維の製造方法 |
| CN101161880A (zh) * | 2007-11-22 | 2008-04-16 | 吉林奇峰化纤股份有限公司 | 一种聚丙烯腈基碳纤维原丝的制备方法 |
| CN104233514A (zh) * | 2014-09-29 | 2014-12-24 | 刘剑洪 | 一种聚丙烯腈碳纤维及其制备方法 |
| CN106917156A (zh) * | 2017-03-07 | 2017-07-04 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 一种含硼聚丙烯腈原丝及其碳纤维与石墨纤维的制备方法 |
| CN109881280A (zh) * | 2019-02-18 | 2019-06-14 | 北京化工大学 | 一种聚丙烯腈纤维、制备方法及其碳纤维的制备方法 |
| CN111088533A (zh) * | 2018-10-23 | 2020-05-01 | 中国石油化工股份有限公司 | 聚丙烯腈基碳纤维原丝的制造方法 |
| CN111139554A (zh) * | 2020-01-10 | 2020-05-12 | 北京化工大学 | 高浸透性聚丙烯腈基碳纤维及其制备方法 |
| CN212771263U (zh) * | 2020-06-01 | 2021-03-23 | 张家港伟诺复合材料有限公司 | 一种碳纤维复合材料加工用的立式干燥装置 |
-
2020
- 2020-06-01 CN CN202010486691.6A patent/CN112779664B/zh active Active
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4069297A (en) * | 1975-04-08 | 1978-01-17 | Toho Beslon Co., Ltd. | Process for producing carbon fibers |
| JP2007321267A (ja) * | 2006-05-31 | 2007-12-13 | Toray Ind Inc | ポリアクリロニトリル系繊維および炭素繊維の製造方法 |
| CN101161880A (zh) * | 2007-11-22 | 2008-04-16 | 吉林奇峰化纤股份有限公司 | 一种聚丙烯腈基碳纤维原丝的制备方法 |
| CN104233514A (zh) * | 2014-09-29 | 2014-12-24 | 刘剑洪 | 一种聚丙烯腈碳纤维及其制备方法 |
| CN106917156A (zh) * | 2017-03-07 | 2017-07-04 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 一种含硼聚丙烯腈原丝及其碳纤维与石墨纤维的制备方法 |
| CN111088533A (zh) * | 2018-10-23 | 2020-05-01 | 中国石油化工股份有限公司 | 聚丙烯腈基碳纤维原丝的制造方法 |
| CN109881280A (zh) * | 2019-02-18 | 2019-06-14 | 北京化工大学 | 一种聚丙烯腈纤维、制备方法及其碳纤维的制备方法 |
| CN111139554A (zh) * | 2020-01-10 | 2020-05-12 | 北京化工大学 | 高浸透性聚丙烯腈基碳纤维及其制备方法 |
| CN212771263U (zh) * | 2020-06-01 | 2021-03-23 | 张家港伟诺复合材料有限公司 | 一种碳纤维复合材料加工用的立式干燥装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN112779664A (zh) | 2021-05-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN112779664B (zh) | 一种碳纤维复合材料加工工艺及其立式干燥装置 | |
| CN212771263U (zh) | 一种碳纤维复合材料加工用的立式干燥装置 | |
| CN103707390B (zh) | 一种陶瓷弹簧成型装置与陶瓷弹簧的制备方法 | |
| CN107858829A (zh) | 一种微波氧化法制备聚丙烯腈预氧化丝的方法 | |
| CN109969864B (zh) | 一种高效的碳纤维生产专用收丝机 | |
| CN216945611U (zh) | 一种玻璃纤维生产用绕线收集装置 | |
| CN214481360U (zh) | 一种医疗ct机轴承装配用感应加热装置 | |
| CN211625995U (zh) | 一种棉纱生产用脱水装置 | |
| CN114908502A (zh) | 一种在线、连续的碳纤维表面改性装置 | |
| CN213778524U (zh) | 一种棉纱用烘干装置 | |
| CN109402789A (zh) | 提高碳纤维力学性能的装置和方法 | |
| CN210349592U (zh) | 一种滚筒型含浸机构 | |
| CN219731164U (zh) | 一种纱线均匀加捻装置 | |
| CN216814926U (zh) | 一种蚕丝烘干冷却收集装置 | |
| CN211005802U (zh) | 一种便于拆卸的碳纤维丝束加工用拉伸装置 | |
| CN217577802U (zh) | 一种多纬线交替供料装置 | |
| CN221739555U (zh) | 一种碳纤维布纱线张力调节装置 | |
| CN217392811U (zh) | 一种丝线浸胶装置和丝线制样设备 | |
| CN221587624U (zh) | 一种铜线加工生产的牵引装置 | |
| CN217520278U (zh) | 一种绝缘套管用铜棒均匀加热辅助装置 | |
| CN218809621U (zh) | 一种碳纤维纱张力调节装置 | |
| CN221501386U (zh) | 一种大丝束碳纤维用加热展纤棒 | |
| CN213711235U (zh) | 一种风机塔筒支撑装置 | |
| CN214842140U (zh) | 一种耐火材料快速烘干设备 | |
| CN215710743U (zh) | 一种优质锦纶单丝喷丝输送设备 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |