[發明專利]碳纖維的生產方法

有效

• 申請號: 200810014695.3
• 申請日: 2008-03-01
• 公開（公告）號: CN101245503A
• 公開（公告）日: 2008-08-20
• 發明（設計）人: 高長星;李松峰
• 申請（專利權）人: 威海拓展纖維有限公司
• 主分類號: D01F9/14
• 分類號: D01F9/14
• 代理公司: 威海科星專利事務所
• 代理人: 鮑光明

技術領域

本發明涉及有機化學領域，屬于高分子材料制造技術，具體地說一種用于生產高質量、廉價碳纖維的生產方法。

背景技術

眾所周知，碳纖維作為高性能纖維增強復合材料廣泛用于航空航天、國防軍工、體育休閑用品、汽車制造和建筑業等各大工業領域，近年來，對碳纖維的需求更是呈現出大幅增長的態勢，但高昂的價格也讓許多普通用戶望而卻步，市場需要碳纖維生產廠家能夠提供大量具有高質量廉價的碳纖維，而生產高質量廉價的碳纖維也是每一個碳纖維生產廠家所追求的終極目標。制造碳纖維用的碳纖維生產線是由退絲機、氧化爐、碳化爐、表面處理設備(電解機、水洗機、上漿機、烘干爐)和收絲機等組成，其中，氧化爐是生產高質量碳纖維的關鍵設備之一。多束原絲從退絲機上退卷，再通過導輥的牽引，原絲絲束在導輥上排成單層的布面狀(原絲絲束間留有一定的間隙)進入氧化爐進行預氧化處理，進入氧化爐的原絲受到從爐內不同方向吹來的熱空氣的作用，在一定的溫度條件下，原絲與熱空氣發生反應，目的是使原絲能夠完全的被氧化處理，以去除原絲化學組成中的H、N等元素，達到碳元素富集和纖維定型的目的，而當原絲在氧化爐內氧化不充分時，應會導致纖維在碳化過程中分子結構排列不規整，在同等的張力負荷下伸長也不一樣，取向度會變差，最終導致碳纖維的力學性能不合格。而要想使原絲在氧化爐內的預氧化處理能夠充分，首要的是要保證爐內的熱空氣流動性要好，空氣流動線路上要盡量減小阻力。目前各生產廠家能夠采取的辦法均是增大原絲絲束間的間隙，減少進入爐內的原絲絲束數量，或采用增大熱空氣的流動速度，而風速大，容易把纖維吹斷開成毛絲，影響使用，這樣一來，雖然一定程度上保證了碳纖維的力學性能指標，但是面纖維的產量和質量卻隨之大幅下降，生產成本會驟增。

發明內容

為了克服現有技術的不足，本發明目的在于，提供一種生產成本低、所生產的碳纖維質量好的碳纖維生產方法。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：多束原絲從退絲機上退卷，分為上層原絲、中層原絲、下層原絲，上層原絲與中層原絲之間、中層原絲與下層原絲之間分別設有導輥，再通過兩個導輥的牽引，上層原絲、中層原絲、下層原絲在導輥上排成布面狀，上層原絲、中層原絲、下層原絲在爐口上爐板與爐口下爐板之間排列成三層的布狀形式進入氧化爐內進行預氧化處理，原絲束之間的間距及中層原絲與上層原絲、下層原絲之間的間距≥5mm，進入氧化爐內的原絲受到從爐內不同方向吹來的熱空氣的作用，在180℃～300℃的溫度條件下，原絲與熱空氣發生反應，達到碳元素富集和纖維定型，在傳動輥的驅動下，經氧化處理后的三層布狀形式的原絲經氧化爐出口位置的導輥導向從氧化爐內輸出。

本發明的有益效果是，該方法與傳統生產工藝相比較，在保證碳纖維質量不變甚至略有提高前題下，提高了單位時間內碳纖維的產量，從而降低生產成本。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。

圖1是本發明的工藝流程示意圖。

圖中1.導輥，2.爐口上爐板，3.爐口下爐板，4.上層原絲，5.中層原絲，6.下層原絲，7.傳動輥。

具體實施方式

在圖1中，多束原絲從退絲機上退卷，分為上層原絲4、中層原絲5、下層原絲6，上層原絲4與中層原絲5之間、中層原絲5與下層原絲6之間分別設有一個導輥1，再通過兩個導輥1的牽引，上層原絲4、中層原絲5、下層原絲6在導輥上排成布面狀，上層原絲4、中層原絲5、下層原絲6經爐口上爐板2與爐口下爐板3之間排列三層的布狀形式進入氧化爐內進行預氧化處理，原絲束之間的間距及中層原絲5與上層原絲4、下層原絲6之間的間距≥5mm，進入氧化爐內的原絲受到從爐內不同方向吹來的熱空氣的作用，在180℃～300℃的溫度條件下，原絲與熱空氣發生反應，達到碳元素富集和纖維定型，在傳動輥7的驅動下，經氧化處理后的三層布狀形式的原絲經氧化爐出口位置的導輥導向從氧化爐內輸出。