[發明專利]一種聚丙烯腈基碳纖維生產裝置及其生產方法

在審

• 申請號: 201510609110.2
• 申請日: 2015-09-23
• 公開（公告）號: CN105177768A
• 公開（公告）日: 2015-12-23
• 發明（設計）人: 肖忠淵
• 申請（專利權）人: 榮成復合材料有限公司
• 主分類號: D01F9/32
• 分類號: D01F9/32;D01F9/22
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及碳纖維的生產領域，特別是涉及一種聚丙烯腈基碳纖維生產裝置及其生產方法。

背景技術

碳纖維作為人類第三代工程材料，不僅有著廣泛的社會效益，具有客觀的經濟效益。它的出現將給人類工業帶來一次嶄新的革命，將形成全新的工業體系。因碳纖維具有的特性及功能性，即將成為當今人類科技前沿發展的生活必需材料和重要的戰略物資已走了近半個世紀，從目前看還需數年的時間努力，也必須有強大的經濟實力和有效的政策支持，并且需要凝聚國內外具有相當的理論和實際經驗的專家隊伍共同研發。就目前看，如果將碳纖維這一高新技術材料產業化趕上發達國家最高水平，仍須不斷努力，需要解決諸多細節問題，如在碳化整套生產裝置、制造工藝、生產環境設置等諸多技術問題，需要逐步一一攻克、精心設計，認真操作。然而，必須具有精通碳纖維制造工藝路線的、卓有實踐經驗的專家提出系列工藝要求；整個碳纖維生產過程涉及機械設計、工業熱裝置熱處理、高分子材料聚合技術、電器和電腦及強弱電、物理化學、冶金技術、紡織技術、氣體分離技術、力學技術、工程材料等眾多領域的問題，因此，如何創設一種簡單實用、制造效果好、生產效率高、操作方便、碳纖維成品質量高的聚丙烯腈基碳纖維生產裝置及其生產方法，具有十分重要的作用。

發明內容

本發明的目的是要提供一種聚丙烯腈基碳纖維生產裝置及其生產方法，使其結構設計合理，生產效率高，可自動化生產碳纖維，最高產量可達4000噸，成本低。

為解決上述問題，本發明提供一種聚丙烯腈基碳纖維生產裝置，包括原絲退繞機、傳送機，預氧化裝置、蓄熱回收器、多層加熱器、空氣分流器、冷卻水處理系統、中溫碳化裝置、高溫碳化裝置、焦油處理器、清洗器、烘干器、浸膠器和廢液回收器，所述的原絲退繞機通過傳送機與預氧化裝置連接，所述的預氧化裝置內設有多層加熱器、空氣分流器和空氣加熱器，預氧化裝置上還設有蓄熱回收器，預氧化裝置設有多個，每兩個預氧化裝置之間通過傳送機、牽伸機、定位器和調整器連接。

每臺預氧化裝置的多層加熱器前后兩端分別安裝有導絲機。

所述的預氧化裝置通過傳送機、牽伸機、定位器和調整器與低溫碳化裝置連接，所述的低溫碳化裝置上設有焦油處理器、焦油回收器和氮氣分流器，低溫碳化裝置和中溫碳化裝置連接，低溫碳化裝置和中溫碳化裝置之間設有牽伸機和定位器，中溫碳化裝置上連接有惰性氣體分流器，中溫碳化裝置與高溫碳化裝置連接，中溫碳化裝置和高溫碳化裝置之間設有牽伸機和定位器，高溫碳化裝置的出口處也連接有牽伸機和定位器，高溫碳化裝置上設有冷卻水處理系統，高溫碳化裝置通過牽伸機和定位器與表面處理裝置連接，表面處理裝置上還連接有廢液回收器和清洗器，清洗器與烘干機連接，烘干機設有兩臺，兩臺烘干機之間設有浸膠器，浸膠器上連接有廢液回收器，烘干機后方連接有收卷機。

所述的收卷機為兩臺，纖維通過傳送機輸送到收卷機，傳送機上設有計量器。。

所述的預氧化設備為五臺，中溫碳化裝置為兩臺。

所述的預氧化裝置、低溫碳化裝置、高溫碳化裝置、中溫碳化裝置、表面處理裝置和浸膠器分別與排氣系統連接，排氣系統上設有廢氣回收器。廢氣回收器，主要目的是將在生產過程中所產生的有毒、有害、有塵氣體及物體回收并且可再利用。

本發明還提供一種采用上述生產裝置的聚丙烯腈基碳纖維的生產方法，首先將整徑裝置設定為5公斤張力后將纖維運送到牽伸機，再引送到多層加熱器前端的導絲機，以S型200度來回于第一臺預氧化設備中，，傳出到多層加熱器后端的導絲機，再經過傳送機，輸送到第二臺預氧化設備的多層加熱器前端的導絲機，第二臺預氧化設備溫度220度，以S型來回于第二臺預氧化設備，由多層加熱器后端的導絲機傳出，經過牽伸機和定位器傳送到溫度為250度的第三臺預氧化設備的多層加熱器前端的導絲機，以S型來回于第三臺預氧化設備，再輸送到270度的第四臺預氧化設備的多層加熱器前端的導絲機，，以S型來回于第四臺預氧化設備，再輸送到300度的第五臺預氧化設備的多層加熱器前端的導絲機，以S型來回于第五臺預氧化設備，再經過定位器，再輸送到550度的低溫碳化裝置；再由低溫碳化裝置經過牽伸機輸送到定位器，經過定位器依次通過溫度為750度的中溫碳化裝置和溫度為950度中溫碳化裝置，再經過牽伸機輸送到定位器，由定位器再輸送到1500度高溫碳化裝置。再由高溫碳化裝置經過牽伸機(雙層)輸送到定位器，由定位器再輸送到表面處理裝置；經表面處理裝置處理后進行清洗、烘干，烘干溫度110℃，然后經過牽伸機運送到浸膠器備，經過浸膠后在傳送到烘干器進行烘干，烘干溫度為130℃，由烘干設備烘干后輸送到收卷機。