CN115648480B - 一种回收碳纤维再利用装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及复合材料技术领域，尤其涉及一种回收碳纤维再利用装置及方法，包括：放纱机构、牵引机构及：第一加热机构，第一加热机构设置在靠近放纱机构处，对放纱机构放出的纱线进行加热，去除纱线表面的上浆剂；上浆机构，上浆机构设置在第一加热机构远离放纱机构的一端，对纱线重新上浆；集束成型机构，集束成型机构设置在上浆机构远离放纱机构的一端，对上浆后的纱线进行集束成型；第二加热机构，第二加热机构设置在集束成型机构远离放纱机构的一端，对纱束进行烘干；其中，牵引机构远离放纱机构的一端设置有短切机，短切机对纱束进行短切。本发明中，使碳纤维生产、制作、回收、再利用形成闭环，节能环保，提高效益。

Description

一种回收碳纤维再利用装置及方法

技术领域

本发明涉及复合材料技术领域，尤其涉及一种回收碳纤维再利用装置及方法。

背景技术

碳纤维具有高强、高模、耐高温、耐摩擦、导热、导电及耐腐蚀等特性，因此可作为增强材料与树脂复合，制造出高性能的复合材料，被广泛应用于汽车、体育、航空航天等领域。

但是碳纤维的生产成本高，随着碳纤维的需求逐年增加，在碳纤维生产过程中，会出现废丝或尾纱等废料，碳纤维生产成本的降低成为一大要求，而碳纤维废丝、尾纱的回收再利用具有极高的经济、社会价值。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明提供了一种回收碳纤维再利用装置及方法，从而有效解决背景技术中的问题。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种回收碳纤维再利用装置及方法，包括：

放纱机构、牵引机构及设置在所述放纱机构和所述牵引机构之间的：

第一加热机构，所述第一加热机构设置在靠近所述放纱机构处，对所述放纱机构放出的纱线进行加热，去除纱线表面的上浆剂；

上浆机构，所述上浆机构设置在所述第一加热机构远离所述放纱机构的一端，对纱线重新上浆；

集束成型机构，所述集束成型机构设置在所述上浆机构远离所述放纱机构的一端，对上浆后的纱线进行集束成型；

第二加热机构，所述第二加热机构设置在所述集束成型机构远离所述放纱机构的一端，对纱束进行烘干；

其中，所述牵引机构远离所述放纱机构的一端设置有短切机，所述短切机对纱束进行短切。

进一步地，所述第一加热装置和第二加热装置分别包括：

烘箱，所述烘箱水平方向的两端设置有开口，纱线或纱束从两端的所述开口进入并离开所述烘箱；

循环风机，所述循环风机设置在所述烘箱上，对所述烘箱内气流进行循环；

废气收集装置，所述烘箱顶端设置有废气口，所述废气收集装置设置在所述废气口处，对废气进行收集。

进一步地，所述上浆机构包括：

浸胶槽，所述浸胶槽内设置有上浆剂，纱线从所述浸胶槽内经过；

两挤胶辊，两所述挤胶辊水平设置，纱线经过所述浸胶槽后，从两所述挤胶辊之间经过，两所述挤胶辊将纱线上多余的上浆剂进行挤出。

进一步地，所述浸胶槽内设置有超声波装置，所述超声波装置对所述浸胶槽内的上浆剂发出超声波。

进一步地，所述第二加热机构与所述牵引辊之间设置有冷却装置，所述冷却装置包括若干风扇。

进一步地，所述集束成型机构包括若干集束口，一个所述集束口将若干纱线集束成一纱束。

进一步地，所述集束口截面为矩形、圆形、椭圆形中的任意一种。

进一步地，所述集束口包括缩口段、过渡段和出口段，所述缩口段、过渡段和出口段逐渐减小，所述出口段处包括若干弹性结构，若干弹性结构之间包括一间隙，所述弹性结构可弹性形变使所述出口段的出口增大，对纱束直径进行自适应。

进一步地，所述短切机末端设置有收集箱，对短切碳纤维进行收集。

本发明还包括一种回收碳纤维再利用方法，包括如下步骤：

将回收碳纤维整理成纱线，并进行放卷；

高温去除表面上浆剂，并重新上浆，使纱线与上浆剂充分浸润；

挤出纱线上多余上浆剂，再集束成型为纱束；

烘干纱束上水分，将纱束引入短切机中进行短切，最终得到短切碳纤维。

本发明的有益效果为：本发明通过设置放纱机构、牵引机构、第一加热机构、上浆机构、集束成型机构、第二加热机构和短切机，从而将回收的碳纤维进行重新利用，制作为短切碳纤维，短切碳纤维可与树脂颗粒进行注塑成型，形成结构增强的产品，从而大大降低碳纤维的生产成本，使碳纤维生产、制作、回收、再利用形成闭环，节能环保，提高效益。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明中装置的结构示意图；

图2为第一加热机构的结构示意图；

图3为上浆机构的结构示意图；

图4为冷却装置和牵引机构的结构示意图；

图5为短切机的结构示意图；

图6为集束口的结构示意图；

图7为出口段的正面视图；

图8为本发明中方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

在本发明的描述中，需要说明的是，属于“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或者位置关系为基于附图所示的方位或者位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体式连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1至7所示：一种回收碳纤维再利用装置，包括：

放纱机构1、牵引机构2及设置在放纱机构1和牵引机构2之间的：

第一加热机构3，第一加热机构3设置在靠近放纱机构1处，对放纱机构1放出的纱线进行加热，去除纱线表面的上浆剂；

上浆机构4，上浆机构4设置在第一加热机构3远离放纱机构1的一端，对纱线重新上浆；

集束成型机构5，集束成型机构5设置在上浆机构4远离放纱机构1的一端，对上浆后的纱线进行集束成型；

第二加热机构6，第二加热机构6设置在集束成型机构5远离放纱机构1的一端，对纱束进行烘干；

其中，牵引机构2远离放纱机构1的一端设置有短切机7，短切机7对纱束进行短切。

通过设置放纱机构1、牵引机构2、第一加热机构3、上浆机构4、集束成型机构5、第二加热机构6和短切机7，从而将回收的碳纤维进行重新利用，制作为短切碳纤维，短切碳纤维可与树脂颗粒进行注塑成型，形成结构增强的产品，从而大大降低碳纤维的生产成本，使碳纤维生产、制作、回收、再利用形成闭环，节能环保，提高效益。

在本实施例中，第一加热装置和第二加热装置分别包括：

烘箱31，烘箱31水平方向的两端设置有开口311，纱线或纱束从两端的开口311进入并离开烘箱31；

循环风机32，循环风机32设置在烘箱31上，对烘箱31内气流进行循环；

废气收集装置33，烘箱31顶端设置有废气口312，废气收集装置33设置在废气口312处，对废气进行收集。

通过设置烘箱31、循环风机32和废气收集装置33，保证纱线的加热效果，也对产生的废气进行收集，更加环保，在第一加热机构3的烘箱31中，由于需要对碳纤维进行退浆，所以温度需要较高，为400~500摄氏度，而第二加热机构6只需要对丝束进行烘干，温度不需要很高，只需要几十至一百多摄氏度，但是需要保证丝束能够烘干，需要将第二加热机构6中的烘箱31设置的比较长，来保证烘干效果。

其中，上浆机构4包括：

浸胶槽41，浸胶槽41内设置有上浆剂，纱线从浸胶槽41内经过；

两挤胶辊42，两挤胶辊42水平设置，纱线经过浸胶槽41后，从两挤胶辊42之间经过，两挤胶辊42将纱线上多余的上浆剂进行挤出。

浸胶槽41内设置有超声波装置43，超声波装置43对浸胶槽41内的上浆剂发出超声波。

通过将纱线经过浸胶槽41，且浸胶槽41内设置有超声波装置43，来对上浆剂发出超声波，此时上浆剂作为超声波的传递介质，浸胶槽41内的纱线被超声波打散，从而使碳纤维纱线能够与上浆剂充分浸润结合。

其中，第二加热机构6与牵引辊之间设置有冷却装置8，冷却装置8包括若干风扇81。

在本实施例中，集束成型机构5包括若干集束口51，一个集束口51将若干纱线集束成一纱束。

集束口51截面为矩形、圆形、椭圆形中的任意一种。

在将回收碳纤维制作成为短切碳纤维时，可以制成圆柱形的短粒、矩形的短粒或者较为扁平状的短粒，此时，可根据需要制作的短切碳纤维的形状，对集束口51的截面进行选择。

其中，集束口51包括缩口段511、过渡段512和出口段513，缩口段511、过渡段512和出口段513逐渐减小，出口段513处包括若干弹性结构5131，若干弹性结构5131之间包括一间隙，弹性结构5131可弹性形变使出口段513的出口增大，对纱束直径进行自适应。

通过设置缩口段511、过渡段512和出口段513，纱线一开始为平面状，经过缩口段511逐渐减小，再通过过渡段512过渡，最终在出口段513集束成为丝束，由于出口段513是最终集束纱线处，通过设置若干弹性结构5131，可弹性形变使出口段513的出口增大，弹性调节，对纱束直径进行自适应，避免纱线在集束的过程中出现毛丝和断纱。

作为上述实施例的优选，短切机7末端设置有收集箱9，对短切碳纤维进行收集。

如图8所示，本实施例中还包括一种回收碳纤维再利用方法，包括如下步骤：

将回收碳纤维整理成纱线，并进行放卷；

高温去除表面上浆剂，并重新上浆，使纱线与上浆剂充分浸润；

挤出纱线上多余上浆剂，再集束成型为纱束；

烘干纱束上水分，将纱束引入短切机7中进行短切，最终得到短切碳纤维。

将回收的碳纤维进行重新利用，制作为短切碳纤维，短切碳纤维可与树脂颗粒进行注塑成型，形成结构增强的产品，从而大大降低碳纤维的生产成本，使碳纤维生产、制作、回收、再利用形成闭环，节能环保，提高效益。

本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.一种回收碳纤维再利用装置，其特征在于，包括：

放纱机构、牵引机构及设置在所述放纱机构和所述牵引机构之间的：

第一加热机构，所述第一加热机构设置在靠近所述放纱机构处，对所述放纱机构放出的纱线进行加热，去除纱线表面的上浆剂；

上浆机构，所述上浆机构设置在所述第一加热机构远离所述放纱机构的一端，对纱线重新上浆；

集束成型机构，所述集束成型机构设置在所述上浆机构远离所述放纱机构的一端，对上浆后的纱线进行集束成型；

第二加热机构，所述第二加热机构设置在所述集束成型机构远离所述放纱机构的一端，对纱束进行烘干；

其中，所述牵引机构远离所述放纱机构的一端设置有短切机，所述短切机对纱束进行短切；

所述集束成型机构包括若干集束口，一个所述集束口将若干纱线集束成一纱束；

所述集束口截面为矩形、圆形、椭圆形中的任意一种；

所述集束口包括缩口段、过渡段和出口段，所述缩口段、过渡段和出口段逐渐减小，所述出口段处包括若干弹性结构，若干弹性结构之间包括一间隙，所述弹性结构可弹性形变使所述出口段的出口增大，对纱束直径进行自适应。

2.根据权利要求1所述的回收碳纤维再利用装置，其特征在于，所述第一加热机构和第二加热机构分别包括：

烘箱，所述烘箱水平方向的两端设置有开口，纱线或纱束从两端的所述开口进入并离开所述烘箱；

循环风机，所述循环风机设置在所述烘箱上，对所述烘箱内气流进行循环；

废气收集装置，所述烘箱顶端设置有废气口，所述废气收集装置设置在所述废气口处，对废气进行收集。

3.根据权利要求1所述的回收碳纤维再利用装置，其特征在于，所述上浆机构包括：

浸胶槽，所述浸胶槽内设置有上浆剂，纱线从所述浸胶槽内经过；

两挤胶辊，两所述挤胶辊水平设置，纱线经过所述浸胶槽后，从两所述挤胶辊之间经过，两所述挤胶辊将纱线上多余的上浆剂进行挤出。

4.根据权利要求3所述的回收碳纤维再利用装置，其特征在于，所述浸胶槽内设置有超声波装置，所述超声波装置对所述浸胶槽内的上浆剂发出超声波。

5.根据权利要求1所述的回收碳纤维再利用装置，其特征在于，所述第二加热机构与所述牵引机构之间设置有冷却装置，所述冷却装置包括若干风扇。

6.根据权利要求1所述的回收碳纤维再利用装置，其特征在于，所述短切机末端设置有收集箱，对短切碳纤维进行收集。

7.一种回收碳纤维再利用方法，其特征在于，使用如权利要求1至6任一项所述的回收碳纤维再利用装置，包括如下步骤：

将回收碳纤维整理成纱线，并进行放卷；

高温去除表面上浆剂，并重新上浆，使纱线与上浆剂充分浸润；

挤出纱线上多余上浆剂，再集束成型为纱束；

烘干纱束上水分，将纱束引入短切机中进行短切，最终得到短切碳纤维。

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