[發(fā)明專利]碳纖維碳化與預(yù)浸料組合生產(chǎn)線及其生產(chǎn)工藝

在審

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• 申請日: 2017-11-11
• 公開（公告）號: CN107841801A
• 公開（公告）日: 2018-03-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 徐愛龍
• 申請（專利權(quán)）人: 龍邦復(fù)合材料有限公司
• 主分類號: D01F9/12
• 分類號: D01F9/12;B29B15/14
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及碳纖維生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種碳纖維碳化和預(yù)浸料組合生產(chǎn)線及其生產(chǎn)工藝。

背景技術(shù)

碳纖維是含碳量高于92％的無機(jī)高分子纖維，其中含碳量高于99％的稱石墨纖維。碳纖維的軸向強(qiáng)度和模量高，無蠕變，耐疲勞性好，比熱及導(dǎo)電性介于非金屬和金屬之間，熱膨脹系數(shù)小，耐腐蝕性好，纖維的密度低。用碳纖維復(fù)合的工程材料優(yōu)于金屬材料，其抗拉強(qiáng)度高于鋼材的3-4倍，耐疲勞高2倍，重量比鋼材輕3-4倍，熱膨脹小4-5倍；石墨纖維可以做到零變異。碳纖維被廣泛應(yīng)用于航天航空、高速軌道交通、體育用品、化工機(jī)械、紡織機(jī)械等領(lǐng)域。

如附圖2和附圖3所示，傳統(tǒng)的碳纖維碳化生產(chǎn)工藝包括放絲工序、氧化工序、低溫碳化工序、高溫碳化工序、表面處理工序、水洗工序、熱輥干燥工序；上漿工序、水平干燥工序、第二熱輥干燥工序和收絲工序。傳統(tǒng)的預(yù)浸料生產(chǎn)工藝包括放絲工序、展紗工序、熱壓含浸工序、冷卻工序、覆膜工序、栽切工序和收卷工序。

碳纖維預(yù)浸料是由碳纖維紗、環(huán)氧樹脂、離型紙等材料，經(jīng)過涂膜、熱壓、冷卻、覆膜、卷取等工藝加工而成的復(fù)合材料，又名碳纖維預(yù)浸布。之所以叫預(yù)浸布是因為這只是樹脂與碳纖維的初步含浸，在產(chǎn)品成型時才是最終含浸的緣故。

碳纖維生產(chǎn)線生產(chǎn)時，絲束在經(jīng)過碳化、水洗、烘干后進(jìn)行上漿處理，然后在烘干，最后用卷繞機(jī)進(jìn)行收卷。碳纖維預(yù)浸料在生產(chǎn)時，先要從將成錠的成品碳纖維，依次有序的放在預(yù)浸機(jī)的紗架上，在把全部絲束按順序整理好，然后經(jīng)過展紗輥進(jìn)行預(yù)浸料的制作。傳統(tǒng)的碳纖維碳化生產(chǎn)線與預(yù)浸料生產(chǎn)線相互分離設(shè)置，占地面積較大，生產(chǎn)成本高，不便于轉(zhuǎn)換生產(chǎn)的產(chǎn)品，不僅生產(chǎn)效率低，而且產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種能夠降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量，實現(xiàn)碳化生產(chǎn)線與預(yù)浸料生產(chǎn)線相結(jié)合的組合式生產(chǎn)線及其生產(chǎn)工藝。

本發(fā)明的目的是通過采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的：

碳纖維碳化和預(yù)浸料組合生產(chǎn)線，包括碳纖維的碳化生產(chǎn)線和預(yù)浸料生產(chǎn)線，所述碳化生產(chǎn)線和預(yù)浸料生產(chǎn)線相連接，所述碳化生產(chǎn)線包括依次連接的水洗裝置、第一熱輥干燥裝置、上漿裝置、水平干燥裝置、第二熱輥干燥裝置和收絲機(jī)；所述預(yù)浸料生產(chǎn)線包括依次連接的放絲裝置、展紗裝置、熱壓含浸裝置、冷卻裝置、栽切裝置和收卷裝置，所述碳化生產(chǎn)線的第一熱輥干燥裝置與預(yù)浸料生產(chǎn)線的展紗裝置相連接。

作為本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案，所述組合生產(chǎn)線設(shè)為雙層結(jié)構(gòu)，所述預(yù)浸料生產(chǎn)線設(shè)在上層，碳化生產(chǎn)線設(shè)在下層，碳化生產(chǎn)線的第一熱輥干燥裝置通過導(dǎo)向輥與預(yù)浸料生產(chǎn)線的展紗裝置連接。

作為本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案，所述預(yù)浸料生產(chǎn)線的冷卻裝置與栽切裝置之間還設(shè)有覆膜裝置。

作為本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案，所述碳化生產(chǎn)線的水洗裝置之前設(shè)有放絲裝置、氧化裝置、低溫碳化裝置、高溫碳化裝置和表面處理裝置，其中表面處理裝置與所述水洗裝置連接。

作為本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案，所述組合生產(chǎn)線設(shè)有控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)包括溫度控制裝置、氣動控制裝置和液壓裝置。

碳纖維碳化和預(yù)浸料組合生產(chǎn)工藝，包括碳纖維碳化生產(chǎn)工藝和預(yù)浸料生產(chǎn)工藝，所述碳纖維碳化生產(chǎn)工藝包括放絲工序、氧化工序、低溫碳化工序、高溫碳化工序、表面處理工序、水洗工序、熱輥干燥工序；所述預(yù)浸料生產(chǎn)工藝包括展紗工序、熱壓含浸工序、冷卻工序、覆膜工序、栽切工序和收卷工序；所述碳纖維碳化生產(chǎn)工藝的熱輥干燥工序之后直接進(jìn)入預(yù)浸料生產(chǎn)工藝的展紗工序；

所述碳纖維的絲束在完成碳化生產(chǎn)工藝的碳化工序后，進(jìn)入表面處理工序，該工序利用碳酸氫銨電解液對碳纖維絲束進(jìn)行表面處理，電解液電導(dǎo)率設(shè)為 20ms/cm，處理完之后，所述絲束通過牽引進(jìn)入水洗槽水洗，之后經(jīng)過熱輥進(jìn)行干燥，熱輥溫度設(shè)定為90℃；

然后，部分碳纖維絲束繼續(xù)向后道工序運(yùn)行進(jìn)行上漿處理，上漿固含量設(shè)定為1％；再進(jìn)入干燥工序，干燥溫度設(shè)為90℃；最后進(jìn)入收卷工序，將獲得的碳纖維成品進(jìn)行包裝；

另一部分碳纖維絲束經(jīng)過熱輥后面的轉(zhuǎn)向輥進(jìn)入預(yù)浸料生產(chǎn)線，通過轉(zhuǎn)向輥將絲束引至預(yù)浸料生產(chǎn)線的展紗輥進(jìn)行展紗，展紗完成后進(jìn)行覆膜，此時，碳纖維絲束的上下面被覆上涂有樹脂的離型紙，然后絲束經(jīng)過4道含浸輥對絲束進(jìn)行熱壓含浸，使樹脂充分浸漬，含浸輥溫度設(shè)為80℃；

經(jīng)過熱壓含浸后的碳纖維絲束進(jìn)入冷卻箱進(jìn)行風(fēng)冷，冷卻之后進(jìn)入覆膜工序收取一面離型紙，然后將被收取離型紙的那一面再覆上一層PE膜，最后進(jìn)行裁切和收卷。