CN212714251U - 一种碳纤维丝束表面处理装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及碳纤维制造技术领域，尤其涉及一种碳纤维丝束表面处理装置，包括：表面处理箱、等离子发生器、气体储瓶和空气锁，其中，在线束经过所述表面处理箱时，所述气体储瓶内的气体进入至所述等离子发生器内发生等离子反应，并将发生反应后的活性等离子气体发射至碳纤维丝束表面，同时，所述空气锁朝向开口处吹气，形成封闭气幕，以减少所述表面处理箱内的活性等离子气体溢出。本实用新型通过等离子发生器在表面处理箱内吹入活性等离子气体，使得具有高氧化性的等离子体撞击碳纤维表面，将碳纤维表面的晶角、晶边等缺陷氧化成含氧活性基团，提高了碳纤维表面处理的效果；节省了表面处理后的水洗和烘干程序，降低了生产成本。

Description

一种碳纤维丝束表面处理装置

技术领域

本实用新型涉及碳纤维制造技术领域，尤其涉及一种碳纤维丝束表面处理装置。

背景技术

传统的碳纤维生产线生产时，丝束先经过放丝、预氧化、碳化、再进行表面处理、水洗、烘干后进行上浆处理，然后在烘干，最后用卷绕机进行收卷。

现有技术中，常采用阳极氧化法来对碳纤维表面进行处理，即把碳纤维作为电解池的阳极、石墨作为阴极，在电解水的过程中利用阳极生成的“氧”，氧化碳纤维表面的碳及其含氧官能团，将其先氧化成羟基，之后逐步氧化成酮基、羧基和CO₂的过程。化学氧化处理利用了碳纤维的导电性，一般是将碳纤维作为阳极置于电解质溶液中，通过电解所产生的活性氧来氧化碳纤维表面而引入极性基团，从而提高复合材料性能。

然而上述表面处理方式，由于需要将丝束浸入到电解液中进行电解处理，这样就增加了电解之后的水洗和干燥两步工序，增加了加工所需材料和加工时间，提高了产品的加工成本。

鉴于上述问题的存在，本设计人基于从事此类产品工程应用多年丰富的实务经验及专业知识，积极加以研究创新，以期创设一种碳纤维丝束表面处理装置，使其更具有实用性。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种碳纤维丝束表面处理装置，实现碳纤维丝束表面加工的成本降低。

为了达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：一种碳纤维丝束表面处理装置，包括：

表面处理箱，所述表面处理箱的相对两侧面开口设置，碳纤维丝束从所述表面处理箱中的两开口穿过设置；

等离子发生器，与所述表面处理箱连通，用于朝向所述表面处理箱内的碳纤维丝束表面发射等离子体；

气体储瓶，与所述等离子发生器连通，所述气体储瓶内存储有等离子发生用气体；

空气锁，设置在所述表面处理箱的两侧开口处，用于将表面处理箱内的等离子气体封在箱体内；

其中，在线束经过所述表面处理箱时，所述气体储瓶内的气体进入至所述等离子发生器内发生等离子反应，并将发生反应后的活性等离子气体发射至碳纤维丝束表面，同时，所述空气锁朝向开口处吹气，形成封闭气幕，以减少所述表面处理箱内的活性等离子气体溢出。

进一步地，还包括废气罩，所述废气罩设置在所述表面处理箱两侧开口处，所述废气罩与抽气设备连接，用于吸取所述处理箱两侧开口处的外泄废气。

进一步地，所述废气罩顶部具有波纹管，所述波纹管两侧具有调节法兰，通过紧固件与两所述调节法兰连接。

进一步地，所述空气锁的上下侧壁上具有吹气导管，所述吹气导管上具有朝向所述表面处理箱的开口中心处设置的吹气口；上下侧壁上的两所述吹气导管沿所述表面处理箱水平中心线对称设置。

进一步地，所述吹气导管沿所述空气锁的长度方向设置有多排，所述空气锁的长度方向与所述表面处理箱的长度方向相同。

进一步地，还包括支架，所述支架与所述表面处理箱底部连接，用于支撑所述表面处理箱，所述支架底部具有车轮。

进一步地，所述支架底部还具有高度调节机构，所述高度调节机构包括壳体、转动固定在所述壳体上的转盘，与所述转盘内部螺纹啮合的螺纹柱，其中，转动所述转盘以调节所述螺纹柱凸出于所述壳体底部的距离。

进一步地，所述支架上还具有瓶子支撑座，用于固定所述气体储瓶。

进一步地，所述气体储瓶设置有多个，且每个气体储瓶均具有与所述等离子发生器连接的气管，各所述气管上均具有阀门。

本实用新型的有益效果为：本实用新型通过等离子发生器在表面处理箱内吹入活性等离子气体，使得具有高氧化性的等离子体撞击碳纤维表面，将碳纤维表面的晶角、晶边等缺陷氧化成含氧活性基团，提高了碳纤维表面处理的效果；由于是等离体对碳纤维进行表面处理，所以碳纤维表面不会附带其他杂质，故不需要再进行水洗等工序。与现有技术相比，节省了表面处理后的水洗和烘干程序，降低了生产成本，同时提高了产品质量。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型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为本实用新型实施例中碳纤维丝束表面处理装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例中图1的俯视图；

图3为本实用新型实施例中表面处理箱与空气锁的连接结构示意图；

图4为本实用新型实施例中图3中的B处局部放大图；

图5为本实用新型实施例中图1中的A处局部放大图；

图6为本实用新型实施例中图5中高度调节机构调节高度时的结构示意图。

附图标记：10-表面处理箱；20-等离子发生器；30-气体储瓶；31-气管；32-阀门；40-空气锁；41-吹气导管；411-吹气口；50-废气罩；51-波纹管；52-调节法兰；60-支架；61-车轮；62-高度调节机构；621-壳体；622-转盘；623-螺纹柱；63-支撑座。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1至图6所示的碳纤维丝束表面处理装置，包括表面处理箱10、等离子发生器20、气体储瓶30和空气锁40，其中：

表面处理箱10的相对两侧面开口设置，碳纤维丝束从表面处理箱10中的两开口穿过设置；即在碳纤维丝束行进方向上，表面处理箱10的两个侧面开口设置，使得碳纤维丝束穿过表面处理箱10内部。

等离子发生器20与表面处理箱10连通，用于朝向表面处理箱10内的碳纤维丝束表面发射等离子体；等离子发生器20为现有技术，这里不再赘述，在本实用新型实施例中，等离子发生器20的发射口朝向碳纤维丝束设置，使得碳纤维表面的缺陷得到改性处理，使得最终产品的表面处理效果更佳。

气体储瓶30与等离子发生器20连通，气体储瓶30内存储有等离子发生用气体；

空气锁40设置在表面处理箱10的两侧开口处，用于将表面处理箱10内的等离子气体封在箱体内；

其中，在线束经过表面处理箱10时，气体储瓶30内的气体进入至等离子发生器20内发生等离子反应，并将发生反应后的活性等离子气体发射至碳纤维丝束表面，同时，空气锁40朝向开口处吹气，形成封闭气幕，以减少表面处理箱10内的活性等离子气体溢出。

通过空气锁40的设置，使得大部分活性等离子体都被封存在表面处理箱10内，从而提高了等离子体的利用率。

在上述实施例中，通过等离子发生器20在表面处理箱10内吹入活性等离子气体，使得具有高氧化性的等离子体撞击碳纤维表面，将碳纤维表面的晶角、晶边等缺陷氧化成含氧活性基团，提高了碳纤维表面处理的效果；由于是等离体对碳纤维进行表面处理，所以碳纤维表面不会附带其他杂质，故不需要再进行水洗等工序。与现有技术相比，节省了表面处理后的水洗和烘干程序，降低了生产成本，同时提高了产品质量。

在本实用新型实施例中，如图1所示，还包括废气罩50，废气罩50设置在表面处理箱10两侧开口处，废气罩50与抽气设备连接，用于吸取处理箱两侧开口处的外泄废气。通过废气罩50的设置，能够及时的将极少部分从表面处理箱10两端溢出的等离子气体吸走，减少对环境的污染。

进一步的，废气罩50顶部具有波纹管51，波纹管51两侧具有调节法兰52，通过紧固件与两调节法兰52连接。具体调节时，仅需使用螺母在螺柱的两端压紧调节法兰52，使得两调节法兰52相互靠近，则缩短了两调节法兰52之间的距离，从而提高了废气罩50的高度，反之则可以降低废气罩50的高度，通过这种设置，可以提高废气罩50的灵活性，从而提高废气罩50的吸气性能。

关于空气锁40的具体结构，请参照图3和图4，空气锁40的上下侧壁上具有吹气导管41，吹气导管41上具有朝向表面处理箱10的开口中心处设置的吹气口411；上下侧壁上的两吹气导管41沿表面处理箱10水平中心线对称设置。这里需要指出的是，空气锁40的结构与表面处理箱10类似，均为两侧贯通的箱体，空气锁40的一端与表面处理箱10的开口连接，使得表面处理箱10内的气体只能通过空气锁40溢出，通过在空气锁40上下壁上设置的吹气导管41，吹气导管41沿空气锁40的宽度方向布置，而且吹气口411也为连续的长孔，吹气导管41与气源连接，在吹气导管41吹气时，上下两侧同时往中间吹气，如图4中的曲线箭头所代表的就是吹气导管41中吹出的风向，通过吹气导管41中吹出的气体形成气幕，从而阻止表面处理箱10内的等离子体溢出。

为了进一步提高对表面处理箱10内等离子体的封闭效果，吹气导管41沿空气锁40的长度方向设置有多排，空气锁40的长度方向与表面处理箱10的长度方向相同。

如图5和图6所示，本实用新型实施例中还包括支架60，支架60与表面处理箱10底部连接，用于支撑表面处理箱10，支架60底部具有车轮61。这里需要指出的是，车轮61转动固定在下文中的高度调节机构62上，且高度调节机构62的顶部可转动地固定在支架60底部，通过设置车轮61，可以便于对表面处理箱10的移动。

进一步地，请继续参照图6，支架60底部还具有高度调节机构62，高度调节机构62包括壳体621、转动固定在壳体621上的转盘622，与转盘622内部螺纹啮合的螺纹柱623，其中，转动转盘622以调节螺纹柱623凸出于壳体621底部的距离。通过转动转盘622可以调节螺纹柱623伸出壳体621的距离，当螺纹柱623的底部在车轮61底部时，此时支架60的位置被固定，同时继续转动转盘622可以继续调整支架60的高度，便于提高表面处理箱10的适用性。

此外，为了便于对气体储瓶30的更换和放置，支架60上还具有瓶子支撑座63，用于固定气体储瓶30。气体储瓶30可拆卸安装，通过这种设置，便于对气体储瓶30的更换。

由于等离子气体可设置为多种，因此，在本实用新型实施例中，气体储瓶30设置有多个，且每个气体储瓶30均具有与等离子发生器20连接的气管31，各气管31上均具有阀门32。通过多个气体储瓶30以及气管31上阀门32的设置，可以更换不同的等离子气体，从而进一步对不同的碳纤维丝束的表面处理采用不同类型的气体，由于等离子处理方式对碳纤维本体的性能影响较小，因此最终的处理效果也更好。

本行业的技术人员应该了解，本实用新型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实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型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实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.一种碳纤维丝束表面处理装置，其特征在于，包括：

表面处理箱，所述表面处理箱的相对两侧面开口设置，碳纤维丝束从所述表面处理箱中的两开口穿过设置；

等离子发生器，与所述表面处理箱连通，用于朝向所述表面处理箱内的碳纤维丝束表面发射等离子体；

气体储瓶，与所述等离子发生器连通，所述气体储瓶内存储有等离子发生用气体；

空气锁，设置在所述表面处理箱的两侧开口处，用于将表面处理箱内的等离子气体封在箱体内；

其中，在线束经过所述表面处理箱时，所述气体储瓶内的气体进入至所述等离子发生器内发生等离子反应，并将发生反应后的活性等离子气体发射至碳纤维丝束表面，同时，所述空气锁朝向开口处吹气，形成封闭气幕，以减少所述表面处理箱内的活性等离子气体溢出。

2.根据权利要求1所述的碳纤维丝束表面处理装置，其特征在于，还包括废气罩，所述废气罩设置在所述表面处理箱两侧开口处，所述废气罩与抽气设备连接，用于吸取所述处理箱两侧开口处的外泄废气。

3.根据权利要求2所述的碳纤维丝束表面处理装置，其特征在于，所述废气罩顶部具有波纹管，所述波纹管两侧具有调节法兰，通过紧固件与两所述调节法兰连接。

4.根据权利要求1所述的碳纤维丝束表面处理装置，其特征在于，所述空气锁的上下侧壁上具有吹气导管，所述吹气导管上具有朝向所述表面处理箱的开口中心处设置的吹气口；上下侧壁上的两所述吹气导管沿所述表面处理箱水平中心线对称设置。

5.根据权利要求4所述的碳纤维丝束表面处理装置，其特征在于，所述吹气导管沿所述空气锁的长度方向设置有多排，所述空气锁的长度方向与所述表面处理箱的长度方向相同。

6.根据权利要求1所述的碳纤维丝束表面处理装置，其特征在于，还包括支架，所述支架与所述表面处理箱底部连接，用于支撑所述表面处理箱，所述支架底部具有车轮。

7.根据权利要求6所述的碳纤维丝束表面处理装置，其特征在于，所述支架底部还具有高度调节机构，所述高度调节机构包括壳体、转动固定在所述壳体上的转盘，与所述转盘内部螺纹啮合的螺纹柱，其中，转动所述转盘以调节所述螺纹柱凸出于所述壳体底部的距离。

8.根据权利要求6所述的碳纤维丝束表面处理装置，其特征在于，所述支架上还具有瓶子支撑座，用于固定所述气体储瓶。

9.根据权利要求8所述的碳纤维丝束表面处理装置，其特征在于，所述气体储瓶设置有多个，且每个气体储瓶均具有与所述等离子发生器连接的气管，各所述气管上均具有阀门。

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