CN116202307A - 一种碳纤维上浆后的干燥装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种碳纤维上浆后的干燥装置及其控制方法，干燥装置包括：干燥炉炉腔、进风管路、回风管路和除湿蒸发器，干燥炉炉腔具有进风口和出风口，干燥炉炉腔的一端设置干燥炉入丝口，另一端设置干燥炉出丝口，以使得碳纤维丝能从干燥炉入丝口穿设进入干燥炉炉腔中，并从干燥炉出丝口穿出干燥炉炉腔；进风管路能与进风口连通，回风管路与出风口连通，回风管路还与进风管路连通；除湿蒸发器设置在进风管路和/或回风管路上，以能对在进风管路和/或回风管路中的空气进行除湿。根据本发明实现了对碳纤维上浆后的低温干燥，能够同时解决易产生焦油废气和发生碳纤维受损的问题。

Description

一种碳纤维上浆后的干燥装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及聚丙烯腈基碳纤维生产技术领域，具体涉及一种碳纤维上浆后的干燥装置及其控制方法。

背景技术

碳纤维是一种新型碳材料，具有高强度、低密度、耐高温、耐腐蚀、良好的导电和导热性能等优点，广泛应用于制备各种构件和功能性复合材料。碳纤维在经过预氧化、低温碳化、高温碳化和表面处理后，为了提高纤维界面传递效率，会对碳纤维进行上浆处理，在材料表面形成保护膜，保护纤维表面活性基团，避免碳纤维吸附空气中的灰尘和水分，避免后续加工过程中的磨损，且可作为“桥梁”与基体树脂结合，以更好发挥其结构性能。碳纤维上浆后的干燥是为了把丝束中的水分去除，使纤维表面光滑无粘连，赋予纤维良好的集束性、润滑度、硬挺度，最后收丝成卷，便于下游工序加工和使用。但现有的干燥方法存在很多问题，主要有以下几点：

1.为了缩短干燥时间，节约生产场地，现有的碳纤维干燥技术采用温度为100-250℃高温热风干燥，能耗高，实际生产运行过程中纤维表面附着的上浆剂部分受热分解成焦油废气，严重污染运行中的纤维和炉体，也对环境和操作人员健康造成不利影响，焦油长期累积容易发生火灾。

2.热风干燥是以热空气为干燥介质，强制对流的方式与纤维进行湿热交换，为了提高干燥效率，需设定高气速，大流量，但是容易把丝束吹散吹毛，也会吹去部分浆液，影响产品质量。

3.为了提高干燥效率，同时避免上浆剂分解产生焦油，有的技术采用70-100℃热辊干燥，为了达到干燥效果，需设置多个辊体以保证纤维与热辊有较大接触面积，辊体多，转向多，摩擦阻力易使纤维受损形成毛丝，上浆剂粘附在辊面容易发生缠辊、断丝等事故，也增加了操作人员烫伤的风险，不利于稳定生产。热辊组件造价较高，无形中也增加了生产维护的成本。

由于现有技术的碳纤维干燥中若采用高温热风干燥，能耗高，容易使得上浆剂部分受热分解成焦油废气，若采用较高温干燥需要设置多个辊体，而导致发生纤维受损等技术问题，因此本发明研究设计出一种碳纤维上浆后的干燥装置及其控制方法。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术的碳纤维生产干燥过程中无法同时解决易产生焦油废气和发生纤维受损的缺陷，从而提供一种碳纤维上浆后的干燥装置及其控制方法。

为了解决上述问题，本发明提供一种碳纤维上浆后的干燥装置，其包括：

干燥炉炉腔、进风管路、回风管路和除湿蒸发器，所述干燥炉炉腔具有进风口和出风口，所述干燥炉炉腔的一端设置干燥炉入丝口，另一端设置干燥炉出丝口，以使得碳纤维丝能从所述干燥炉入丝口穿设进入所述干燥炉炉腔中，并从所述干燥炉出丝口穿出所述干燥炉炉腔；所述进风管路能与所述进风口连通，所述回风管路与所述出风口连通，所述回风管路还与所述进风管路连通；所述除湿蒸发器设置在所述进风管路和/或所述回风管路上，以能对在所述进风管路和/或所述回风管路中的空气进行除湿。

在一些实施方式中，还包括干燥风缓冲腔，所述干燥风缓冲腔与所述干燥炉炉腔相接，且所述干燥风缓冲腔设置于所述进风管路与所述干燥炉炉腔之间，所述干燥风缓冲腔的一端能与所述进风管路连通，另一端能与所述干燥炉炉腔连通。

在一些实施方式中，所述干燥炉炉腔与所述干燥风缓冲腔组成干燥炉，所述干燥炉炉腔与所述干燥风缓冲腔之间通过分隔件分隔，所述分隔件上还设置有多个通孔和多个喷嘴，所述喷嘴的一端与所述通孔连通，另一端伸入所述干燥炉炉腔中，以能将所述干燥风缓冲腔中的空气引导并喷射至所述干燥炉炉腔中。

在一些实施方式中，所述分隔件为分隔板的结构，所述喷嘴为螺旋形喷嘴；多个所述喷嘴之间彼此间隔设置；所述除湿蒸发器中通入能进行相变换热的制冷剂，所述制冷剂能对所述进风管路和/或所述回风管路中的空气换热降温。

在一些实施方式中，还包括干燥风分散管路，所述干燥风分散管路连接设置在所述进风管路与所述干燥风缓冲腔之间，且所述干燥风分散管路包括主管路和分支管路，所述主管路为一个，所述分支管路为多个，所述主管路的一端与所述进风管路连通、另一端与多个所述分支管路的一端连通，多个所述分支管路的另一端与所述干燥风缓冲腔连通。

在一些实施方式中，多个所述分支管路之间彼此间隔设置；所述干燥风分散管路、所述干燥风缓冲腔和所述干燥炉炉腔沿着竖直方向从上至下依次相接布置，所述干燥炉炉腔的下部为水平横截面积逐渐减小的缩口结构，所述缩口结构的底端相对于所述干燥炉入丝口而靠近所述干燥炉出丝口设置；

所述进风管路和所述回风管路连通形成为一整根管路，所述整根管路的一端与所述出风口连通、另一端与所述主管路连通。

在一些实施方式中，还包括丝束展宽装置，所述丝束展宽装置设置于所述干燥炉炉腔的外部且位于所述干燥炉入丝口的一侧，以使得进入所述干燥炉入丝口前的碳纤维能与所述丝束展宽装置相接且被所述丝束展宽装置展宽。

在一些实施方式中，所述回风管路上还设置有空气过滤器，所述进风管路上还设置有循环风机；所述丝束展宽装置为辊体。

本发明还提供一种如前述的碳纤维上浆后的干燥装置的控制方法，其包括：

控制步骤，在碳纤维丝束穿设于所述干燥炉炉腔中之前，先调节所述干燥炉炉腔的入丝口和出丝口的开度，并控制打开所述循环风机运行第一预设时间，即空炉运行第一预设时间；然后将水洗后的碳纤维丝束浸渍上浆剂，再通过所述丝束展宽装置并穿设进入所述干燥炉炉腔中，在干燥过程中控制所述循环风机的运行频率以控制风速，控制所述干燥炉炉腔内的温度，并控制所述碳纤维丝束在所述干燥炉炉腔中干燥第二预设时间。

在一些实施方式中，所述干燥炉炉腔的入丝口和出丝口的开度均被调节为5～10mm，所述循环风机执行空炉运行15～45分钟，空炉运行时所述循环风机的频率为50Hz；在对碳纤维丝束穿设进入所述干燥炉炉腔中并进行干燥的过程中，控制所述循环风机的运行频率以控制风速为10～50m/s，并控制所述干燥炉炉腔内的温度为5～40℃，并控制干燥的第二预设时间为30～90s。

本发明提供的一种碳纤维上浆后的干燥装置及其控制方法具有如下有益效果：

本发明通过在干燥炉炉腔的进风管路和/或回风管路上设置除湿蒸发器，能够对该管内的空气进行有效的降温除湿作用，从而使得再次进入干燥炉炉腔中的空气为低温干燥空气，利用低温干燥空气在纤维表面循环，由于被干燥纤维的表面水蒸气分压与低温低湿空气的水蒸气分压不同以及具有一定速度的空气的流动，迫使被干燥纤维的水分不断蒸发从而使低湿空气达到饱和，带走碳纤维丝上的水分，再通过除湿加热之后变成干空气，如此循环往复，达到干燥目的；相对于现有的采用高温干燥(100-250℃高温热风干燥，70-100℃热辊干燥)的技术手段而言，实现了对碳纤维上浆后的低温干燥，有效地避免和防止了上浆剂由于受热分解为焦油的情况发生，避免焦油废气污染运行中的纤维和炉体的情况发生，还避免使用多个辊体干燥而导致碳纤维丝受损的情况发生，防止发生缠辊、断丝等事故发生，因此能够同时解决易产生焦油废气和发生碳纤维受损的问题，能够实现持续稳定生产碳纤维丝的效果；并且不用高速气流吹向丝束，避免出现丝束吹散吹毛等情况发生。

附图说明

图1是本发明的碳纤维上浆后的干燥装置的整体结构图；

图2是本发明的碳纤维上浆后的干燥装置中的分隔件和喷嘴的结构图。

附图标记表示为：

1、循环风机；2、进风管路；3、干燥风分散管路；31、主管路；32、分支管路；4、干燥风缓冲腔；5、喷嘴；6、干燥炉出丝口；7、干燥炉入丝口；8、碳纤维丝；9、过滤网；10、除湿蒸发器；11、回风管路；12、空气过滤器；13、丝束展宽装置；14、干燥炉炉腔；15、干燥炉炉体外壳；16、分隔件。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，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”、“接触”、“连通”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。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1-2所示，本发明还提供一种碳纤维上浆后的干燥装置，其包括：

干燥炉炉腔14、进风管路2、回风管路11和除湿蒸发器10，所述干燥炉炉腔14具有进风口和出风口，所述干燥炉炉腔14的一端设置干燥炉出丝口6，另一端设置干燥炉入丝口7，以使得碳纤维丝能从所述干燥炉入丝口7穿设进入所述干燥炉炉腔14中，并从所述干燥炉出丝口6穿出所述干燥炉炉腔14；所述进风管路2能与所述进风口连通，所述回风管路11与所述出风口连通，所述回风管路11还与所述进风管路2连通；所述除湿蒸发器10设置在所述进风管路2和/或所述回风管路11上，以能对在所述进风管路2和/或所述回风管路11中的空气进行降温除湿。

本发明通过在干燥炉炉腔的进风管路和/或回风管路上设置除湿蒸发器，能够对该管内的空气进行有效的降温除湿作用，从而使得再次进入干燥炉炉腔中的空气为低温干燥空气，利用低温干燥空气在纤维表面循环，由于被干燥纤维的表面水蒸气分压与低温低湿空气的水蒸气分压不同以及具有一定速度的空气的流动，迫使被干燥纤维的水分不断蒸发从而使低湿空气达到饱和，带走碳纤维丝上的水分，再通过除湿加热之后变成干空气，如此循环往复，达到干燥目的；相对于现有的采用高温干燥(100-250℃高温热风干燥，70-100℃热辊干燥)的技术手段而言，实现了对碳纤维上浆后的低温干燥，有效地避免和防止了上浆剂由于受热分解为焦油的情况发生，避免焦油废气污染运行中的纤维和炉体的情况发生，还避免使用多个辊体干燥而导致碳纤维丝受损的情况发生，防止发生缠辊、断丝等事故发生，因此能够同时解决易产生焦油废气和发生碳纤维受损的问题，能够实现持续稳定生产碳纤维丝的效果；并且不用高速气流吹向丝束，避免出现丝束吹散吹毛等情况发生。

在一些实施方式中，还包括干燥风缓冲腔4，所述干燥风缓冲腔4与所述干燥炉炉腔14相接，且所述干燥风缓冲腔4设置于所述进风管路2与所述干燥炉炉腔14之间，所述干燥风缓冲腔4的一端能与所述进风管路2连通，另一端能与所述干燥炉炉腔14连通。这是本发明的碳纤维上浆后的干燥装置的进一步优选结构形式，通过干燥风缓冲腔的设置能够对进风管路进入干燥炉炉腔之间的气体进行有效地缓冲和混合，使得空气气流得到有效的缓冲，速度和压力均能趋于稳定，有利于在进入到干燥炉炉腔中与碳纤维丝束进行充分均匀的接触，提高吹扫的均匀性，提高碳纤维丝水分的蒸发效果，增强对碳纤维丝的干燥效果。

在一些实施方式中，所述干燥炉炉腔14与所述干燥风缓冲腔4组成干燥炉，所述干燥炉炉腔14与所述干燥风缓冲腔4之间通过分隔件16分隔，所述分隔件16上还设置有多个通孔和多个喷嘴5，所述喷嘴5的一端与所述通孔连通，另一端伸入所述干燥炉炉腔14中，以能将所述干燥风缓冲腔4中的空气引导并喷射至所述干燥炉炉腔14中。这是本发明的干燥炉炉腔和干燥风缓冲腔的进一步优选结构形式，二者通过分隔件分隔，从而有效形成两个不同的腔体，使得空气气流在干燥风缓冲腔中进行缓冲，缓冲后的空气再进入干燥炉炉腔中与碳纤维丝进行干燥，通过喷嘴的设置能够对缓冲腔中的气体进行有效地喷射，增大干燥风与碳纤维丝束的接触面积，提高空气气流的流动速度，进而增强对碳纤维丝的干燥效果。

在一些实施方式中，所述分隔件16为分隔板的结构，所述喷嘴5为螺旋形喷嘴；多个所述喷嘴5之间彼此间隔设置；所述除湿蒸发器10中通入能进行相变换热的制冷剂，所述制冷剂能对所述进风管路2和/或所述回风管路11中的空气换热降温，由于蒸发器表面温度低于空气露点温度，空气中的水蒸气冷凝成水，落入水盘由软管排走，空气成为干燥的冷空气。这是本发明的分隔件、喷嘴等结构的进一步优选结构形式，通过分隔板的结构能够对干燥风缓冲腔和干燥炉炉腔进行有效的分隔，通过螺旋形的喷嘴结构能够形成螺旋方向流动的气流，从而增大气流与碳纤维丝之间的接触面积，增强对碳纤维丝的干燥效果，多个间隔布置的喷嘴能够增大喷射面积，进一步增强对碳纤维丝的干燥效果；在除湿蒸发器中流动的且与空气进行换热的为相变制冷剂，相比于通常的水等载冷剂而言，其通过相变进行换热，换热效率大为提高，对空气的降温效果大为增强，能够进一步增强对碳纤维丝的低温干燥效果，防止出现焦油废气等。

干燥风分散装置侧视图如图2所示，干燥风进入炉腔顶部的空腔后经过螺旋形喷嘴，使干燥风形成伞装气流，增大干燥风与纤维的接触面积，延长干燥风停留在炉内的时长。吹到纤维表面的风速在10～50m/s。吹气风速小于10m/s，无法开纤，丝束不易干透。吹气风速大于50m/s，易吹散碳纤维丝束产生毛丝。如图2所示，螺旋形喷嘴三个一组排列，间隔距离相同，呈图2状排布，保证风帘密集而均匀。材质为304不锈钢。

在一些实施方式中，还包括干燥风分散管路3，所述干燥风分散管路3连接设置在所述进风管路2与所述干燥风缓冲腔4之间，且所述干燥风分散管路3包括主管路31和分支管路32，所述主管路31为一个，所述分支管路32为多个，所述主管路31的一端与所述进风管路2连通、另一端与多个所述分支管路32的一端连通，多个所述分支管路32的另一端与所述干燥风缓冲腔4连通。本发明还通过干燥风分散管路的设置能够对进入干燥风缓冲腔之前的空气进行分散作用，将气流分割成多个不同的气流，进一步使得空气在干燥炉炉体的沿碳纤维丝的长度和宽度方向的分布均更加均匀，提高了对碳纤维丝的干燥均匀性，增强了干燥效果。

在一些实施方式中，多个所述分支管路32之间彼此间隔设置；所述干燥风分散管路3、所述干燥风缓冲腔4和所述干燥炉炉腔14沿着竖直方向从上至下依次相接布置，所述干燥炉炉腔14的下部为水平横截面积逐渐减小的缩口结构，所述缩口结构的底端相对于所述干燥炉入丝口7而靠近所述干燥炉出丝口6设置；

所述进风管路2和所述回风管路11连通形成为一整根管路，所述整根管路的一端与所述出风口连通、另一端与所述主管路31连通。

这是本发明的分支管路等的进一步优选结构，通过间隔设置的多个分支管路能够增大分隔面积，进一步提高对碳纤维丝的干燥均匀性；干燥分散管路、干燥风缓冲腔和干燥炉炉腔沿着竖直方向从上至下依次布置，能够使得气流沿着其重力方向从上而下依次经过干燥风分散管路进行气流的分散、在干燥风缓冲腔中对气流的速度和压力进行缓冲和稳定，最后进入干燥炉炉腔中与碳纤维丝进行接触以进行低温干燥；干燥炉炉腔下部为缩口结构能够尽可能增大气流在干燥炉炉腔中的停留时间，进一步增强空气与碳纤维丝之间的接触时间，缩口形成的类似“漏斗”形状能够加速毛丝和凝聚的液滴的收集，进一步增强碳纤维的干燥效果；本发明进一步优选进风和回风管路连接为一整根管路，整根管路连接在出风口和主管路之间，从而使得空气循环地在干燥炉炉腔中进行流动，因此能够使得空气被除湿蒸发器进行不断的冷却和除湿，使得空气的干燥程度得到进一步的提高，进而进一步提高碳纤维的干燥程度。

干燥炉炉腔的下部壁面为倾斜斜面，并且与重锤线(竖直方向)的夹角为45～80°之间；由于靠近丝束出口的位置循环风湿度较大，因此回风口管路设置在丝束出口一侧的位置。

在一些实施方式中，还包括丝束展宽装置13，所述丝束展宽装置13设置于所述干燥炉炉腔14的外部且位于所述干燥炉入丝口7的一侧，以使得穿入所述干燥炉入丝口7前的碳纤维能与所述丝束展宽装置13相接且被所述丝束展宽装置13展宽，对丝束的幅宽进行有效地展开能够防止丝束缠绕卷在一起，增加碳纤维单丝与干燥风的接触面积。

在一些实施方式中，所述回风管路11上还设置有空气过滤器12，所述进风管路2上还设置有循环风机1；所述丝束展宽装置为辊体。本发明还通过空气过滤器的结构能够对空气中的杂质进行除去和过滤，通过循环风机的设置能够提供动力以驱动空气通过进风管路进入干燥风分散管路3、所述干燥风缓冲腔4和所述干燥炉炉腔中，以完成对碳纤维丝的干燥，并且将干燥碳纤维后的湿空气进入除湿蒸发器中进行除湿，形成干燥空气，最终又循环进入进风管路中，使得空气的干燥度越来越高，因此对碳纤维丝的干燥效果也进一步得到提高。

本发明还提供一种如前述的碳纤维上浆后的干燥装置的控制方法，其包括：

控制步骤，在碳纤维丝束穿设于所述干燥炉炉腔14中之前，先调节所述干燥炉炉腔14的入丝口和出丝口的开度，并控制打开所述循环风机1运行第一预设时间，即空炉运行第一预设时间；然后将水洗后的碳纤维丝束浸渍上浆剂，通过所述丝束展宽装置13将丝束幅宽展宽，再穿设进入所述干燥炉炉腔14中，在干燥过程中控制所述循环风机1的运行频率以控制风速，控制所述干燥炉炉腔14内的温度，并控制所述碳纤维丝束在所述干燥炉炉腔14中干燥第二预设时间。

这是本发明的碳纤维上浆后的干燥装置的干燥方法，能够在碳纤维丝束穿设之前先进行空炉运行，使得循环风机和展宽装置能够进入稳定运行状态，干燥炉中的空气形成稳定流动后再将碳纤维丝束穿入，以增强系统装置运行的稳定性，以及增强丝束干燥的均匀性；通过控制碳纤维丝干燥过程中的循环风机的风速和干燥炉炉腔中的温度，能够对碳纤维丝束的干燥过程进行参数控制，从而实现碳纤维丝束在低温工况下进行干燥，有效避免和防止了上浆剂由于受热分解为焦油的情况发生，避免焦油废气污染运行中的纤维和炉体的情况发生，还避免使用多个辊体干燥而导致碳纤维丝受损的情况发生，防止发生缠辊、断丝等事故，因此能够同时解决易产生焦油废气和发生碳纤维受损的问题，能够实现持续稳定生产碳纤维丝的效果；并且不用高速气流吹向丝束，避免出现丝束吹散吹毛等情况发生。

现有技术中的干燥技术本质上都是通过热风把纤维表面水分加热成水蒸气再排走，加热的同时部分上浆剂也会受热分解为焦油，为解决以上缺点，本发明设计了一种碳纤维上浆后的低温干燥方法。利用低温干燥空气在纤维表面循环，由于被干燥纤维的表面水蒸气分压与低温低湿空气的水蒸气分压不同以及干燥空气具有一定的气流流速，迫使被干燥纤维的水分不断蒸发从而使低湿空气达到饱和，再通过除湿之后变成干空气，如此循环往复，达到干燥目的。

针对现有技术不足，本发明提供一种低温(5-40℃)碳纤维上浆后的干燥方法。

步骤如下：

1.干燥前先调节干燥炉出入口宽度至5-10mm，将循环风机打开，空炉运行15-45分钟，使干燥炉腔内空气水分含量降低。

2.首先将上浆后纤维经过一个丝束展宽装置13，使丝束分散，易干透。

3.进入干燥炉进行烘干，时间为30-90s(视丝束量、走丝速度、炉体长度而定)，干燥炉内温度为5-40℃。

干燥炉包括循环风机1、进风管路2、干燥风分散管路3、干燥风缓冲腔4、螺旋形的喷嘴5、干燥炉出丝口6、干燥炉入丝口7、碳纤维丝8、过滤网9、除湿蒸发器10、回风管路11、空气过滤器12、丝束展宽装置13、干燥炉炉腔14、干燥炉炉体外壳15、分隔件16，见附图1。循环风经过循环风机1通过进风管路2，经过干燥风分散管路3，进入干燥风缓冲腔4，进入螺旋形的喷嘴5，使干燥风分散充满整个干燥炉炉腔14。与碳纤维丝8充分接触，吸附水分的循环风经过过滤网9滤去毛丝，进入回风管路11，再进入除湿蒸发器10(除湿蒸发器为现有技术中公开的任何一种适用于本发明的装置)，水分排走。干燥的循环风再进入空气过滤器12(空气过滤器为现有技术中公开的任何一种适用于本发明的装置)滤去灰尘、毛丝，再进入循环风机1后往复循环。干燥炉炉体外壳15的上半部分近似长方体结构，圆弧角结构，防止毛丝聚集在死区。干燥炉体下部为斜漏斗状，方便收集毛丝和凝聚的液滴。由于靠近丝束出口的位置循环风湿度较大，因此回风口管路设置在丝束出口位置。

干燥炉体整体材质为304不锈钢。走丝腔内壁光洁无毛刺防止挂丝，炉口进行抛光处理，炉口可调节宽度，走丝时炉口宽度5-10mm。停车检修时炉口侧板可完全打开，便于清理毛丝，更换螺旋形喷嘴。

本发明的有益效果如下：

①采用5-40℃低温烘干，上浆剂不会受热分解，无焦油废气产生，不会污染运行中的纤维和炉体，无环境污染和健康损害、烫伤、火灾等风险。

②由于采用被干燥纤维的表面水蒸气分压与低温低湿空气的水蒸气分压不同的干燥原理，无需利用空气与被干燥物间的强对流来使水分脱除。循环风经过缓冲区，风速小，纤维不会被吹散吹毛，得到的纤维舒展顺滑、毛丝少，幅宽均匀，集束性和开纤性均优于热风干燥的碳纤维丝。循环风经过螺旋喷嘴，与纤维接触面积增大，干燥效率高，丝程短，无需占用太大的厂房面积。可用于走丝速度较快的产线，生产效率高。

③温度降低后附着在碳纤维上的上浆剂不会受热分解，减少了上浆剂的浪费。经验证，根据纤维规格的不同，每月可节约上浆剂的用量5～120kg，降低生产成本。低温下的纤维表面上浆剂流动性变差，附着效果更好。

④与传统热风干燥相比更加低碳环保，能耗低，节约电量，无烫伤风险，干燥炉无需增加保温层，造价更低。无热气逸散至工作空间，温度适宜。

⑤干燥炉上半部分近似长方体结构，圆弧角结构，防止焦油毛丝聚集在死区。干燥炉体下部为斜漏斗状，方便收集毛丝和凝聚的液滴。

在一些实施方式中，所述干燥炉炉腔14的入丝口和出丝口的开度均被调节为5～10mm，所述循环风机执行空炉运行15～45分钟，空炉运行时所述循环风机的频率为50Hz；在对碳纤维丝束穿设进入所述干燥炉炉腔14中并进行干燥的过程中，控制所述循环风机1的运行频率以控制风速为10～50m/s，并控制所述干燥炉炉腔14内的温度为5～40℃，并控制干燥的第二预设时间为30～90s。

这是本发明的参数的优选形式，即优选包括实施例1-3的不同实施方式。

实施例1，一种碳纤维上浆后的低温干燥方法，其步骤如下：

首先将干燥炉的出入口开度调节为5mm，打开循环风机，频率为50Hz。空炉运行15分钟，水洗后的规格为1K的碳纤维丝束浸渍上浆剂，经过展宽装置，干燥时间45s，调整循环风机频率使吹气风速控制在20m/s，干燥炉内温度为15℃，得到含水量≤0.1％的碳纤维丝束。纤维表面光滑无粘连退绕顺畅，有良好的集束性、润滑度、硬挺度，便于收丝成卷。

实施例2，一种碳纤维上浆后的低温干燥方法，其步骤如下：

首先将干燥炉的出入口开度调节为7mm，打开循环风机，频率为50Hz。空炉运行30分钟，水洗后的规格为3K/6K的碳纤维丝束浸渍上浆剂，经过展宽装置，干燥时间60s，调整循环风机频率使吹气风速控制在30m/s，干燥炉内温度为20℃，得到含水量≤0.1％的碳纤维丝束。纤维表面光滑无粘连退绕顺畅，有良好的集束性、润滑度、硬挺度，便于收丝成卷。

实施例3，一种碳纤维上浆后的低温干燥方法，其步骤如下：

首先将干燥炉的出入口开度调节为10mm，打开循环风机，频率为50Hz，空炉运行45分钟。水洗后的规格为12K/24K的碳纤维丝束浸渍上浆剂，经过展宽装置，干燥时间90s，调整循环风机频率使吹气风速控制在45m/s，干燥炉内温度为25℃，得到含水量≤0.1％的碳纤维丝束。纤维表面光滑无粘连退绕顺畅，有良好的集束性、润滑度、硬挺度，便于收丝成卷。

将实施例1-3干燥得到的碳纤维丝束的性能与热风干燥方法进行比较，结果如下表1所示：

表1

本发明提供一种碳纤维上浆后的低温干燥方法，干燥前先将干燥炉的出入口开度调节为5-10mm，再将循环风机以50Hz的频率打开，空炉运行15-45分钟，使干燥炉腔内空气水分含量降低。然后将上浆后纤维经过一个丝束展宽装置，使丝束分散，随即进入干燥炉，干燥时间为30-90s，干燥炉内温度为5-40℃，循环干燥风依次经过干燥风分散管路、缓冲腔、螺旋喷嘴、碳纤维丝束、滤网、除湿蒸发器、空气过滤器，往复循环。最终得到含水量≤0.1％的碳纤维丝束，便于收丝成卷。本发明干燥后得到的纤维表面舒展顺滑，无粘连退绕顺畅，有良好的集束性、润滑度、硬挺度，干燥过程中上浆剂不会受热分解，相对于现有技术的加热干燥方案(表1中的比较例4-6)而言，本发明(优选实施例1-3)无焦油废气产生，不会污染运行中的纤维和炉体，无环境污染和健康损害、烫伤火灾等风险。干燥效率高，节约电量，低碳环保。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种碳纤维上浆后的干燥装置，其特征在于：包括：

干燥炉炉腔(14)、进风管路(2)、回风管路(11)和除湿蒸发器(10)，所述干燥炉炉腔(14)具有进风口和出风口，所述干燥炉炉腔(14)的一端设置干燥炉入丝口(7)，另一端设置干燥炉出丝口(6)，以使得碳纤维丝能从所述干燥炉入丝口(7)穿设进入所述干燥炉炉腔(14)中，并从所述干燥炉出丝口(6)穿出所述干燥炉炉腔(14)；所述进风管路(2)能与所述进风口连通，所述回风管路(11)与所述出风口连通，所述回风管路(11)还与所述进风管路(2)连通；所述除湿蒸发器(10)设置在所述进风管路(2)和/或所述回风管路(11)上，以能对在所述进风管路(2)和/或所述回风管路(11)中的空气进行除湿。

2.根据权利要求1所述的碳纤维上浆后的干燥装置，其特征在于：

还包括干燥风缓冲腔(4)，所述干燥风缓冲腔(4)与所述干燥炉炉腔(14)相接，且所述干燥风缓冲腔(4)设置于所述进风管路(2)与所述干燥炉炉腔(14)之间，所述干燥风缓冲腔(4)的一端能与所述进风管路(2)连通，另一端能与所述干燥炉炉腔(14)连通。

3.根据权利要求2所述的碳纤维上浆后的干燥装置，其特征在于：

所述干燥炉炉腔(14)与所述干燥风缓冲腔(4)组成干燥炉，所述干燥炉炉腔(14)与所述干燥风缓冲腔(4)之间通过分隔件(16)分隔，所述分隔件(16)上还设置有多个通孔和多个喷嘴(5)，所述喷嘴(5)的一端与所述通孔连通，另一端伸入所述干燥炉炉腔(14)中，以能将所述干燥风缓冲腔(4)中的空气引导并喷射至所述干燥炉炉腔(14)中。

4.根据权利要求3所述的碳纤维上浆后的干燥装置，其特征在于：

所述分隔件(16)为分隔板的结构，所述喷嘴(5)为螺旋形喷嘴；多个所述喷嘴(5)之间彼此间隔设置；所述除湿蒸发器(10)中通入能进行相变换热的制冷剂，所述制冷剂能对所述进风管路(2)和/或所述回风管路(11)中的空气换热、降温除湿。

5.根据权利要求3或4所述的碳纤维上浆后的干燥装置，其特征在于：

还包括干燥风分散管路(3)，所述干燥风分散管路(3)连接设置在所述进风管路(2)与所述干燥风缓冲腔(4)之间，且所述干燥风分散管路(3)包括主管路(31)和分支管路(32)，所述主管路(31)为一个，所述分支管路(32)为多个，所述主管路(31)的一端与所述进风管路(2)连通、另一端与多个所述分支管路(32)的一端连通，多个所述分支管路(32)的另一端与所述干燥风缓冲腔(4)连通。

6.根据权利要求5所述的碳纤维上浆后的干燥装置，其特征在于：

多个所述分支管路(32)之间彼此间隔设置；所述干燥风分散管路(3)、所述干燥风缓冲腔(4)和所述干燥炉炉腔(14)沿着竖直方向从上至下依次相接布置，所述干燥炉炉腔(14)的下部为横截面积逐渐减小的缩口结构，所述缩口结构的底端相对于所述干燥炉入丝口(7)而靠近所述干燥炉出丝口(6)设置；

所述进风管路(2)和所述回风管路(11)连通形成为一整根管路，所述整根管路的一端与所述出风口连通、另一端与所述主管路(31)连通。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的碳纤维上浆后的干燥装置，其特征在于：

还包括丝束展宽装置(13)，所述丝束展宽装置(13)设置于所述干燥炉炉腔(14)的外部且位于所述干燥炉入丝口(7)的一侧，以使得穿入所述干燥炉入丝口(7)前的碳纤维能与所述丝束展宽装置(13)相接且被所述丝束展宽装置(13)卷制展宽。

8.根据权利要求7所述的碳纤维上浆后的干燥装置，其特征在于：

所述回风管路(11)上还设置有空气过滤器(12)，所述进风管路(2)上还设置有循环风机(1)；所述丝束展宽装置为辊体。

9.一种如权利要求8所述的碳纤维上浆后的干燥装置的控制方法，其特征在于：包括：

控制步骤，在碳纤维丝束穿设于所述干燥炉炉腔(14)中之前，先调节所述干燥炉炉腔(14)的入丝口和出丝口的开度为5～10mm，并控制打开所述循环风机(1)运行第一预设时间，即空炉运行第一预设时间；然后将水洗后的碳纤维丝束浸渍上浆剂，通过所述丝束展宽装置(13)将丝束幅宽展宽，再穿设进入所述干燥炉炉腔(14)中，在干燥过程中控制所述循环风机(1)的运行频率以控制风速，控制所述干燥炉炉腔(14)内的温度，并控制所述碳纤维丝束在所述干燥炉炉腔(14)中干燥第二预设时间。

10.根据权利要求9所述的碳纤维上浆后的干燥装置的控制方法，其特征在于：

所述干燥炉炉腔(14)的入丝口和出丝口的开度均被调节为5～10mm，所述循环风机执行空炉运行15～45分钟，空炉运行时所述循环风机的频率为50Hz；在对碳纤维丝束穿设进入所述干燥炉炉腔(14)中并进行干燥的过程中，控制所述循环风机(1)的运行频率以控制风速为10～50m/s，并控制所述干燥炉炉腔(14)内的温度为5～40℃，并控制干燥的第二预设时间为30～90s。

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