[實用新型]無漿碳纖維三維防捻轉向工業化裝置

有效

• 申請號: 201921856844.0
• 申請日: 2019-10-31
• 公開（公告）號: CN211645459U
• 公開（公告）日: 2020-10-09
• 發明（設計）人: 鄧文彬;孫盛康;辛美音;杜永前;顧丹鳳;畢建東;楊依平
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石化上海石油化工股份有限公司
• 主分類號: D01F9/12
• 分類號: D01F9/12
• 代理公司: 上海恒慧知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31317
• 代理人: 張寧展

一種無漿碳纖維三維防捻轉向工業化裝置，其組成為：由碳纖維導引系統、導絲輪組固定系統、導絲輪組、基座系統與警報系統五部分組成。本三維防捻轉向裝置能便捷嫁接工業化生產線，杜絕傳統分絲梳，導輥導輪與紗架等在三維轉向過程中的側向磨擦、扭轉或加捻行為對碳纖維結構與性能造成的損傷，能精確、安穩、簡潔的批量實現工業化生產中的原生無漿碳纖維絲束有序轉向。

技術領域

本實用新型涉及碳纖維生產裝備領域，具體涉及一種無漿碳纖維三維防捻轉向工業化裝置

背景技術

無漿碳纖維是各種用途、牌號成品碳纖維的前驅體，是碳纖維生產流程中上漿工序之前、高溫碳化之后再經電化學表面刻蝕與水洗烘干工序處理的一種中間品。相對于成品碳纖維外表面有上漿劑保護膜保護與碳化爐工序之前的預氧絲、原絲有機分子鏈內有柔性基團保護，原生無漿碳纖維是一種無任何保護措施的高度取向的脆性最大的石墨片層骨架材料，其結構在無上漿劑保護情況下極易在三維轉向過程中被導輥、導輪的跳動、不平滑轉動、不光潔表面、側向磨擦、垂直于取向既垂直于碳纖維運行方向的扭轉與加捻所破壞，獲取不易。傳統的熱固性碳纖維、新出現的熱塑性碳纖維與電渡碳纖維、正在開發的陶瓷碳纖維等均需要原生無漿碳纖維，正因此，原生無漿碳纖維也是未來應用潛力最大、應用場景最多也是最難獲取的一個新碳纖維品種。

日本三菱麗陽報道了一種‘樹脂增強用碳纖維束及其制造方法以及碳纖維增強熱塑性樹脂組合物與成型品’(CN104603351A)專利中僅介紹了碳纖維表面上的上漿劑基團類別主要組份、上漿時間與上漿槽浸長，并未涉及原生無漿碳纖維的來源、狀態與裝置信息；專利‘試驗用碳纖維上漿裝置’(CN 205398940 U)涉及到上漿流程、碳纖維紗架，但并未對原生無漿碳纖維的來源作出說明，也未對碳纖維紗架形狀、特征、性能、功能、使用方法與材質等權利作進一步要求；專利‘碳纖維增強熱塑性樹脂復合材料的制備方法及裝置’(CN105348768A)涉及的制備方法與裝置為碳纖維退漿、電渡后再上漿。實際應用中一部用戶直接使用熱固性上漿劑碳纖維來增強熱塑性樹脂，由于熱固上漿劑與熱塑性樹脂的相容性差，其復合材料因復合界面性能較差無法顯著提高材料性能，上漿劑不能承受280℃以上工藝溫度，無法增強高溫熱塑性樹脂。而采用500-700℃左右的溫度保護氛圍中將碳纖維表面的熱固性上漿劑裂解，這一退漿過程將使碳纖維的性能不同程度下降，退漿后的碳纖維再進行熱塑性上漿劑上漿，不僅生產成本高，退漿處理后的廢液因無法回收而成為環保隱患，其復合材料的性能也無法穩定與最優。

傳統分絲梳對碳纖維表面產生強力磨擦，紗架、導輥與導輪的跳動、表面光潔度與軸承的不平滑轉動以及在碳纖維三維轉向過程中對碳纖維產生的扭轉或加捻行為損傷碳纖維結構與性能，同時，由于屬于非專用原生無漿碳纖維三維轉向臨時借用裝置，其外型尺寸難以在現場準確就位，且就位后會影響部分相鄰碳纖維的正常運行。此外，碳纖維的三維轉向張力所造成的分絲齒變形與紗架方位失穩反過來會加劇碳纖維運行軌跡跑偏、絲束錠位號失序，而磨擦所造成的毛絲與纏輥迅速造成分絲梳堵齒，導輥導輪紗架軸承卡頓，生產難以為繼。

隨著市場對高性能低成本熱塑性上漿劑碳纖維需求越來越急迫，需求量越來越大，實用新型簡潔實用、低成本、性能不受損傷、質量穩定、安全環保的工業化批量生產熱塑性碳纖維的方法與裝置成為碳纖維生產商滿足市場要求與拓展碳纖維應用的當務之急。

利用現有熱固性碳纖維生產線上的無漿碳纖維與配套資源，直接批量生產性能無損無漿碳纖維是一種最優方法。但現有工業化碳纖維生產裝置的工藝流程與設備控制均已固定，設備間距小，設備操作、維修空間有限，現有分絲梳、移動紗架、傾側羅拉以及它們的組合均無法實現無漿碳纖維在線無損三維轉向。因此，獲得無漿碳纖維關鍵技術是首要獲取裝置---無漿碳纖維三維防捻轉向裝置----的外形、材質、表面與性能必須避免對原生無漿碳纖維的脆性骨架造成傷害。

實用新型內容

本實用新型公開一種無漿碳纖維三維防捻轉向工業化裝置，為獲取無損原生無漿碳纖維提供一種首要設備。

本實用新型的技術解決方案如下：