[發(fā)明專利]一種瀝青碳纖維用加壓熔融高速離心紡絲裝置及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110015476.2
• 申請日: 2021-01-05
• 公開（公告）號: CN112853518B
• 公開（公告）日: 2022-06-17
• 發(fā)明（設計）人: 曲世杰;申文忠
• 申請（專利權）人: 中國科學院山西煤炭化學研究所
• 主分類號: D01D5/18
• 分類號: D01D5/18;D01D13/02
• 代理公司: 太原申立德知識產(chǎn)權代理事務所(特殊普通合伙) 14115
• 代理人: 張向瑩

本發(fā)明公開了一種瀝青碳纖維用加壓熔融高速離心紡絲裝置及方法，屬于纖維材料紡絲技術領域。該裝置的高速電機與軸的一端連接，軸的另一端與紡絲桶連接，儲料罐安裝在軸的中部，位于儲料罐內部的軸中心設有與儲料罐相通的物料流通孔，且物料流通孔向下延伸與紡絲桶相聯(lián)通；儲料罐分別與高溫螺桿送料裝置和定壓裝置連接，加熱裝置設置在儲料罐外部，保溫箱設置在紡絲桶的外部。紡絲方法是將瀝青物料通過高溫螺桿送料裝置輸入儲料罐，經(jīng)物料流通孔進入紡絲桶，高速電機轉動時，在N₂壓力和離心力的作用下紡絲桶中的熔融狀瀝青由噴絲孔甩出，呈纖維狀。本發(fā)明通過穩(wěn)定加壓促使瀝青從噴絲孔均勻擠出，且通過高速離心牽引可降低瀝青纖維直徑。

技術領域

本發(fā)明涉及纖維材料紡絲技術領域，具體涉及一種瀝青碳纖維用加壓熔融高速離心紡絲裝置及方法。

背景技術

瀝青碳纖維是高新技術產(chǎn)品，是航天、航空和軍工等尖端技術不可或缺的材料，也是民用工業(yè)某些產(chǎn)品更新?lián)Q代的基礎原材料。目前，瀝青碳纖維生產(chǎn)技術僅掌握在日本、美國和德國等發(fā)達國家。即使通用級碳纖維成套技術出口尚需出口國政府特批。

生產(chǎn)瀝青碳纖維一個重要的步驟就是將高軟化點可紡瀝青經(jīng)熔融紡絲至20μm以下。傳統(tǒng)的熔融紡絲如果想順利的紡絲，就需要給熔體一個初始的動力。在傳統(tǒng)生產(chǎn)過程中，一般使用高壓氣體作為初始動力(0-2MPa)，太高的壓力會使紡出的纖維直徑變粗，還需配備牽引系統(tǒng)，否則影響后續(xù)的預氧化和炭化工藝。而傳統(tǒng)的熔融離心紡絲設備僅是靠離心力作為動力，在高速離心過程中會導致離心桶與空氣相對散熱面積增加，導致離心桶外壁溫度過低，由于高軟化點瀝青的黏溫特性，較小的溫度變化就會影響瀝青的粘度，因此瀝青經(jīng)噴絲孔變成纖維后，由于散熱導致溫度驟變，在5mm長度范圍內就會固話，使瀝青不能充分牽伸，致使纖維直徑太大，導致最終纖維強度變差，如果溫差太大，甚至會使瀝青在噴絲孔附近迅速冷卻而堵塞噴絲孔，使熔融紡絲不能連續(xù)進行。專利CN110257934A公開了一種熔融離心紡絲生產(chǎn)設備，但是離心桶與電機以皮帶連接，由于皮帶輪的傳動是依靠摩擦力來完成傳動，是在傳動大功率電機時，會出現(xiàn)打滑，不能保持準確的傳動比，這樣就會導致離心紡絲時轉速低，影響纖維直徑。

綜上所述，如何有效地解決離心紡絲效果不好的問題，是目前本領域技術人員亟需解決的問題。

鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種瀝青碳纖維用加壓熔融高速離心紡絲裝置及方法，該加壓熔融高速離心紡絲裝置不僅可通過穩(wěn)定加壓促使瀝青從噴絲孔均勻擠出，而且可通過高速離心牽引使纖維直徑降低，從而有效地解決離心紡絲效果不好的問題。

發(fā)明內容

針對現(xiàn)有技術中的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種瀝青碳纖維用加壓熔融高速離心紡絲裝置，該裝置不僅可通過穩(wěn)定加壓促使瀝青從噴絲孔均勻擠出，而且可通過高速離心牽引使纖維直徑降低，從而有效地解決離心紡絲效果不好的問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下技術方案：

一種瀝青碳纖維用加壓熔融高速離心紡絲裝置，包括高速電機、儲料罐、軸、紡絲桶、加熱裝置、保溫箱、定壓裝置、高溫螺桿送料裝置，所述高速電機與軸的一端連接，所述軸的另一端與紡絲桶連接，所述紡絲桶的側壁上設有多個噴絲孔，用于紡絲桶轉動時將其內腔的熔融狀瀝青從噴絲孔甩出；所述儲料罐用于存儲熔融瀝青物料，安裝在軸的中部，位于儲料罐內部的軸中心設有與儲料罐相通的物料流通孔，且物料流通孔向下延伸與紡絲桶相聯(lián)通；所述儲料罐的一側與高溫螺桿送料裝置連接，將瀝青物料通過螺桿輸送至儲料罐，所述儲料罐的另一側與定壓裝置連接，以使儲料罐與紡絲桶內紡絲壓力始終保持一致；所述加熱裝置設置在儲料罐的外部，以使瀝青始終處于熔融狀態(tài)；所述保溫箱設置在紡絲桶的外部。

優(yōu)選地，所述高速電機通過聯(lián)軸器與軸連接。

優(yōu)選地，所述高速電機的轉動軸線與所述紡絲桶的轉動軸線位于同一條直線上。

優(yōu)選地，所述高速電機配有變頻器，以調節(jié)電機轉速。