碳纤维干燥致密化设备干燥机研制.pdfVIP

天津纺织科技 总第183期 碳纤维干燥致密化设备干燥机的研制 许静波江苏省灌溉动力管理一处 秦海燕江苏华纶化纤机械厂 摘要：碳纤维的品质在很大程度上取决于原丝，干燥致密化是碳纤维原丝制备中一 道重要工艺。本文介绍了制取高性能碳纤维原丝的关键设备之一——干燥机(组) 的结构组成及研究概况，对主机主要零部件：辊筒轴部件受力情况进行了分析研 究；对保温部件进行了结构设计；对润滑方式和电气控制方式进行了简单分析和选 择。对碳纤维干燥致密化设备有了进一步创新。 关键词：碳纤维干燥致密化热辊干燥机(组) 1引言 热、蒸汽加热或油加热等几种．由于蒸汽加热温度反应 迅速，测量准确，因此所有辊筒设计均按采用蒸汽加热 碳纤维号称军民两用的材料之王：同钛、钢、铝等金属 方式进行。蒸汽加热是利用其汽化热，当蒸汽压力不变 材科相比，在物理性能上具有强度大、模量高、密度低、线 时，汽化热高。温度稳定。辊筒内可通O．0—2．5Mpa的 膨胀系数小等优点，广泛应用于飞机制造等军工领域、风力 循环饱和蒸汽。调节蒸汽压力，以达到不同工艺温度要 发电叶片等工业领域、GOLF球棒等体育休闲领域。 求。辊筒温度一般在100～2000c之间。蒸汽压力达到 目前碳纤维的制备方法可分为两种：一种是有机纤维 2．5Mpa时，辊筒温度达到最高为200℃。可由温度检测 前驱体法，另一种是气相生长法。当今工业化生产的主要 系统测得并由温度显示器显示出来。蒸汽由进汽管进入 是前者，由有机纤维(原丝)在一定的张力、温度下，经 辊筒内．沿辊筒母线迂回加热后由排汽管排出。 过一定时间的预氧化、炭化处理等过程制成。为研制生产 2．1．3干燥辊的结构原理：以前大多应用的是虹吸原 出高性能碳纤维．我们和有关方面合作，共同研制了碳纤 理，由于虹吸弯管不能承受较大的冲击力，受到震动和 维原丝制备设备重要的配套设备之一——干燥机．此设备 机械应力后易变形。需要经常更换。同时虹吸管加热时 结合了碳纤维干燥和定型原理的特性。采用了不少新工艺 辊筒表面因旋转造成辊筒表面温度不均匀，而影响碳纤 和新方法，确保经过本机处理后的碳纤维含水量降低、温 维的干燥和定型效果，所以我们研制了了新型的加热方 度升高、纤维内应力被清除、使用性能得到明显改善，有 式——循环夹套式加热。蒸汽(或热水)由进汽口进入 利于后道处理工序的进行。从而获得高强度的碳纤维。 法兰。经法兰上一孔进入内壳与外壳之间的夹层，夹层 之间用若干隔条隔开，形成整个圆柱面上的蒸汽循环， 2干燥机原理及设计 对辊筒表面加热，循环后的蒸汽及冷凝水经法兰上回汽 孔到出汽孑L出来。 2．1基本原理 内套展开 2．1．1工艺要求：本干燥机(组)采用逐步升温的分段 致密化工艺．先将水的c-)为100％一150％的溶胀态纤 f17fr r 维在100—300。C的热辊上干燥到水c-)30％以下，然后 再用110～1400C的热辊将纤维干燥至水c．)2％以下． 这样对纤维进行缓慢的致密化，可防止产生皮芯结构， 』 【 J lj j 并可防止单丝间并丝。 2．1．2干燥辊的加热原理：根据纤维的品种、旦数和 图1夹套武辊筒蒸汽加热原理 加工速度等条件的不同．通常采取的加热方式有电加