CN212404484U - 复合式碳纤维原丝上油装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种复合式碳纤维原丝上油装置，属于碳纤维生产设备技术领域，包括若干油轮组和油槽，每个油轮组包括上下布置的上油轮和下油轮，在上油轮和下油轮的底部分别设有油盘；油槽设置在油轮的下方，油槽的进丝端和出丝端均设有导辊。碳纤维原丝丝束进入上油装置后，首先经过油轮组，从上下布置的上油轮和下油轮之间通过进行上油，通过上油轮和下油轮进行双面上油同时适当展幅，然后再进入油槽内进行浸渍上油，最后通过油槽出丝端的导辊离开该上油装置。可同时满足碳纤维原丝径向和轴向上油的均匀性和充分性。

Description

复合式碳纤维原丝上油装置

技术领域

本实用新型涉及碳纤维生产设备技术领域，具体地说，涉及一种复合式碳纤维原丝上油装置。

背景技术

碳纤维是一种国家亟需的战略性高科技材料，其先进复合材料广泛应用于国防工业和高性能民用领域，涉及航空航天、能源、体育、交通等。

高性能的聚丙烯腈基碳纤维来源于高质量的聚丙烯腈原丝。上油是保证聚丙烯腈基碳纤维原丝生产的重要手段，通过在纤维表面均匀成膜，不仅可以降低单丝与接触物的摩擦因数，减少运行中丝束表面的物理机械损伤和纤维的断头，而且可以通过油膜的耐热性能，减缓低温氧化阶段的氧扩散和热传递速率，控制纤维端面氧分布、环化度的差异性，为后续均质的碳化提供了可能。

目前，在聚丙烯腈基碳纤维原丝生产工艺中应用的上油方式主要有喷淋式、油嘴式、浸渍式和油轮式上油。

喷淋式上油是纤维丝束经过喷头，喷头上设有若干个油孔，油剂通过油泵经油管输送至喷头处对纤维进行上油喷淋，未吸附至丝束上的油剂流回油槽中循环利用。专利CN110079949A公开了一种喷淋式碳纤维原丝上油方法，其优点是在上油过程中可以对给油量进行控制，并且节省油剂用量。但采用喷油方式时，易出现丝束上油不均匀，同时纤维丝束上的细毛丝在喷油时受力会发生脱落，跟随油剂回流进入油槽后，再次从喷头孔喷出时容易堵塞喷油孔，影响纤维上油效果。

油嘴式上油是指油嘴内设有若干个油孔，油剂通过油泵经油管输送至油嘴，当纤维丝束经过油嘴时进行表面上油。油嘴式上油的缺点是纤维丝束经过油嘴时有集束趋向，影响上油的均匀性；而且油嘴是固定的，纤维丝束与其摩擦易产生毛丝。

浸渍式上油是通过导轮引导纤维丝束进入油槽并完全浸渍在油剂中进行上油。专利CN102634944A在碳纤维生产中采用油槽浸渍方法对纤维上油，该方法的优点是纤维上油充分。

油轮式上油是碳纤维丝束通过一个或两个油轮进行接触式上油。专利CN201753375U公开了一种油轮式碳纤维原丝上油装置，利用油轮式上油可以使丝束幅宽适当展开来提高纤维径向上油均匀性，但纤维与油轮接触长度受限，该方法容易导致纤维丝束上油不充分。

随着高性能碳纤维制备技术在大丝束、细旦化、高纺速、多纺位等方面不断发展，对纤维上油的充分性和均匀性要求越来越高，若无法同时满足每根纤维上油的均匀性和充分性，将直接影响到碳纤维产品的力学性能和加工使用性能。

实用新型内容

本实用新型的目的为提供一种复合式碳纤维原丝上油装置，通过油轮和油槽组合的方式，可以同时实现碳纤维轴向和径向上油均匀、充分的效果。

为了实现上述目的，本实用新型提供的复合式碳纤维原丝上油装置包括油槽和设置在所述油槽内的两个第一导辊，分别位于所述油槽的进丝端和出丝端，其特征在于，在所述油槽的进丝端上方设有若干油轮组，所述油轮组包括上下布置的上油轮和下油轮，在上油轮和下油轮的底部分别设有油盘。

上述技术方案中，碳纤维原丝丝束进入上油装置后，首先经过油轮组，从上下布置的上油轮和下油轮之间通过进行上油，通过上油轮和下油轮进行双面上油同时适当展幅，然后再进入油槽内进行上油。可同时满足碳纤维原丝丝束径向和轴向上油的均匀性和充分性，适用于大丝束、细旦化、高纺速、多纺位等高性能碳纤维的制备。

可选地，在一个实施例中，所述的油轮组的顶部设有第三导辊，用于将碳纤维原丝丝束引入上油装置。

可选地，在一个实施例中，所述的油轮组至少包括两组。上油轮和下油轮可通过驱动电机驱动旋转，油轮的转动方向与转动速度可调节。所有油轮通过齿轮传动机构连接至同一个驱动电机，该驱动电机带动所有油轮旋转。也可以每一油轮连接一个驱动电机。

可选地，在一个实施例中，所述的上油轮和下油轮沿横向可调整，以改变碳纤维原丝丝束与油轮之间的接触长度，达到在相同的油轮转速时调整上油量的目的。

可选地，在一个实施例中，还包括设有循环泵的油剂循环槽，所述油剂循环槽通过管道连接至所述油槽的油剂入口和位于最上方的油盘，并通过所述循环泵将油剂输送至油槽和油盘。油剂通过循环泵在油盘、油槽和油剂循环槽之间循环流动。

可选地，在一个实施例中，所述油槽底部设有第一溢流口，所述的油盘底部设有第二溢流口，油剂经各油盘的第二溢流口依次向下溢流至油槽，再经所述第一溢流口回流至所述油剂循环槽。

可选地，在一个实施例中，所述的第一溢流口的上方设有滤网。防止断丝等杂质进入油剂循环槽内。

可选地，在一个实施例中，所述的油槽的出丝端还设有位于油槽上方的第二导辊和活动贴合在所述第二导辊边缘的压辊，碳纤维原丝丝束从第二导辊和压辊之间通过。第二导辊和压辊的配合可调节出丝端丝束的含油量，挤掉多余的油剂，避免浪费。

可选地，在一个实施例中，所述的油槽一侧设有一支杆，所述第二导辊活动安装在所述支杆上，所述压辊通过一活动连杆安装在所述第二导辊上方，并通过重力贴合在第二导辊的边缘。

可选地，在一个实施例中，所述的油剂循环槽内设有浮球阀，所述浮球阀与高位槽连接，保持油剂循环槽内液位稳定；所述油剂循环槽内装有在线浓度计，实时监测油剂浓度。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

本实用新型的复合式碳纤维原丝上油装置采用油轮和油槽复合式上油，碳纤维经过油轮时接触上油的同时可适当展幅以提高单丝上油均匀性，再结合以油槽浸渍式上油达到充分上油的目的。本实用新型可以达到碳纤维原丝轴向和径向上油均匀且充分的效果，适用于大丝束、细旦化、高纺速、多纺位等高性能碳纤维制备。

附图说明

图1为本实用新型实施例的复合式碳纤维原丝上油装置的结构示意图。

图中各附图标记如下：

1-碳纤维原丝；2-导辊；31-上油轮；32-下油轮；4-油盘；5-导辊；6-油槽；7-滤网；8-第一溢流口；9-油管；10-导辊；11-压辊；12-循环泵；13-在线浓度计；15-油剂循环槽；16-浮球阀；17-高位槽；18-支杆；19-活动连杆。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，以下结合实施例及其附图对本实用新型作进一步说明。显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

除非另外定义，本实用新型使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本实用新型中使用的“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

实施例

参见图1，本实施例的复合式碳纤维原丝上油装置包括：油轮组、油槽6、油剂循环槽15和高位槽17。

其中，油轮组的顶部设有导辊2，用于将碳纤维原丝丝束引入上油装置。油轮组包括上下布置的上油轮31和下油轮32，上油轮31和下油轮32沿横向可调整，以改变碳纤维原丝丝束与油轮之间的接触长度。在上油轮31和下油轮32的底部分别设有油盘4，各油轮的转动方向与转动速度可通过驱动电机调节，使碳纤维原丝丝束适当展幅。本实施例包括沿竖直方向设置的两组油轮组。碳纤维原丝丝束1从上下油轮之间通过后进入油槽6内，依次上油。

油槽6的进丝端和出丝端均设有导辊5，油槽6一侧设有一支杆18，支杆18上活动安装有导辊10和压辊11，压辊11通过一活动连杆19安装在导辊10的上方，并通过重力贴合在导辊10的边缘，碳纤维原丝丝束从导辊10和压辊11之间通过，可调节出口碳纤维原丝丝束的含油量。

本实施例中，油剂循环槽15通过管道连接至油槽6的油剂入口和位于最上方的油盘，并通过循环泵12将油剂输送至油槽6和油盘，油剂通过循环泵12在油盘、油槽6和油剂循环槽15之间循环流动。油槽6的底部设有第一溢流口8，油盘底部设有第二溢流口，各油盘的第二溢流口依次向下溢流至油槽6，再经第一溢流口8及油管9回流至油剂循环槽15。在第一溢流口8的上方设有滤网7，防止断丝等杂质进入油剂循环槽15内。油剂循环槽15内设有浮球阀16，浮球阀16与高位槽17连接，保持油剂循环槽15内液位稳定。油剂循环槽15内还装有在线浓度计13，用于实时监测油剂浓度。

上述复合式碳纤维原丝上油装置的使用方法如下：

按比例用去离子水和原油配制成目标浓度油剂加入油剂循环槽15和高位槽17，开启油剂循环泵12，使各油盘和油槽6充满油剂。碳纤维原丝丝束1以60m/min的纺速通过导辊2进入上油装置，然后顺序通过第一个油轮组、第二个油轮组进行双面上油同时适当展幅，再经位于油槽6进丝端的导辊5进入油槽6浸渍上油，以保证丝束径向与轴向均匀且充分上油，最后通过位于油槽6出丝端上方的导辊10离开该上油装置。

不同规格的碳纤维原丝丝束通过本实施例的上油装置的上油率结果如下表所示：

	纺丝速度m/min	纤维规格	上油率CV％
				应用例1	60	3K	3
应用例2	40	3K	3
				应用例3	60	6K	3
应用例4	60	12K	4

通过应用例1～4可以看出，使用本实施例的上油装置及其上油方法，无论是提高纺速或者增大纤维K数，上油率CV％均＜5％，可以达到上油均匀且充分的目的。

本实施例采用油轮和油槽复合式上油，纤维经过油轮时接触上油的同时可适当展幅以提高单丝上油均匀性，再结合以油槽浸渍式上油达到充分上油的目的，有利于碳纤维原丝轴向和径向上油均匀且充分。适用于大丝束、细旦化、高纺速、多纺位等高性能碳纤维制备。

Claims (10)

1.一种复合式碳纤维原丝上油装置，包括油槽和设置在所述油槽内的两个第一导辊，两个第一导辊分别位于所述油槽的进丝端和出丝端，其特征在于，在所述油槽的进丝端上方设有若干油轮组，所述油轮组包括上下布置的上油轮和下油轮，在上油轮和下油轮的底部分别设有油盘。

2.根据权利要求1所述的复合式碳纤维原丝上油装置，其特征在于，所述的油轮组至少包括两组。

3.根据权利要求1所述的复合式碳纤维原丝上油装置，其特征在于，所述的上油轮和下油轮沿横向可调整。

4.根据权利要求1所述的复合式碳纤维原丝上油装置，其特征在于，还包括设有循环泵的油剂循环槽，所述油剂循环槽通过管道连接至所述油槽的油剂入口和位于最上方的油盘，并通过所述循环泵将油剂输送至油槽和油盘。

5.根据权利要求4所述的复合式碳纤维原丝上油装置，其特征在于，所述油槽底部设有第一溢流口，所述的油盘底部设有第二溢流口，油剂经各油盘的第二溢流口依次向下溢流至油槽，再经所述第一溢流口回流至所述油剂循环槽。

6.根据权利要求5所述的复合式碳纤维原丝上油装置，其特征在于，所述的第一溢流口的上方设有滤网。

7.根据权利要求1所述的复合式碳纤维原丝上油装置，其特征在于，所述的油槽的出丝端还设有位于油槽上方的第二导辊和活动贴合在所述第二导辊边缘的压辊，碳纤维原丝丝束从第二导辊和压辊之间通过。

8.根据权利要求7所述的复合式碳纤维原丝上油装置，其特征在于，所述的油槽一侧设有一支杆，所述第二导辊活动安装在所述支杆上，所述压辊通过一活动连杆安装在所述第二导辊上方，并通过重力贴合在第二导辊的边缘。

9.根据权利要求1所述的复合式碳纤维原丝上油装置，其特征在于，所述的油轮组的顶部设有第三导辊，用于将碳纤维原丝丝束引入上油装置。

10.根据权利要求4所述的复合式碳纤维原丝上油装置，其特征在于，所述的油剂循环槽内设有浮球阀，所述浮球阀与高位槽连接；所述油剂循环槽内装有在线浓度计。

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