[发明专利]碳纤维制造流水线

说明书

技术领域

本发明涉及一种碳纤维，尤其涉及一种碳纤维制造流水线。

背景技术

碳纤维(carbon fiber，简称CF)，是一种含碳量在95％以上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料。它是由片状石墨微晶等有机纤维沿纤维轴向方向堆砌而成，经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料。碳纤维“外柔内刚”，质量比金属铝轻，但强度却高于钢铁，并且具有耐腐蚀、高模量的特性，在国防军工和民用方面都是重要材料。它不仅具有碳材料的固有本征特性，又兼备纺织纤维的柔软可加工性，是新一代增强纤维。

碳纤维可分别用聚丙烯腈纤维、沥青纤维、粘胶丝或酚醛纤维经碳化制得。应用较普遍的碳纤维主要是聚丙烯腈碳纤维和沥青碳纤维。碳纤维的制造包括纤维纺丝、预氧化、碳化、石墨化等4个过程。其间伴随的化学变化包括，脱氢、环化、预氧化、氧化及脱氧等。

现有技术中，预氧化过程采用的是电阻加热炉进行的，才有此技术方案的弊端是在预氧化过程中无法对纤维进行牵伸，而无法牵伸会造成预氧化后的纤维分子取向度不够高，进而造成碳纤维在生产的开始阶段就不具备较好的强度。

同时现有技术中，碳化过程中采用的加热方式需要预先将炉温提高到预定的高温状态，其大部分热能并不是用来加热纤维，而是用来提高炉子本身的温度，因此造成了大量的能源浪费。

发明内容

本发明克服了现有技术的不足，提供一种纤维取向度更高且更节能的碳纤维制造流水线。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：一种碳纤维制造流水线，包括：沿流水线依次设置的原丝生产装置、预氧化装置、炭化装置和石墨化装置，其特征在于，所述预氧化装置包括石墨均热室和设置在所述石墨均热室两端的牵伸机构，所述石墨均热室侧周设置有焰源。

本发明一个较佳实施例中，所述炭化装置包括外周缠绕线圈的高频感应加热器，所述高频感应加热器设置有贯穿的双层通道，内层通道为纤维通道，外层通道为环绕所述内层通道的气帘通道。

本发明一个较佳实施例中，所述牵伸装置能够对石墨均热室内运行的纤维进行牵伸。

本发明一个较佳实施例中，所述牵伸装置为设置在所述石墨均热室两个端部外侧的各一组牵伸轮。

本发明一个较佳实施例中，所述焰源为能够向所述石墨均热室进行火焰灼烧的火焰。

本发明一个较佳实施例中，所述气帘通道通入氩气或氮气。

本发明一个较佳实施例中，所述高频感应加热器的线圈通入的是微电压电流或微电压电流。电压小于0.1V,电流小于0.01mA。

本发明解决了背景技术中存在的缺陷，本发明具备以下有益效果：

(1)设置石墨均热室与焰源配合，石墨均有的良好导热性能，可以起到自身均热的效果，进而保证纤维受热均一稳定，预氧化的效果得以保证。

(2)石墨均热室的加热方式和其自身结构可以保证在给纤维预氧化过程中其结构不会影响牵伸机构对纤维的牵伸，因此本发明实现了预氧化过程中同步具备牵伸纤维的能力，此时纤维的取向度得以进一步提高，保证碳纤维在生产初期就具有了较好的材料强度性能。

(3)高频感应加热器利用了预氧化后纤维具备导电性能的特性，其采用电磁场感应加热，使得在纤维通道内的纤维自身发热，电能主要的加热对象为纤维，加热的对象更加具有针对性，能源消耗大大降低。

(4)零电压的电流不会导致纤维毛羽具由于高电压产生尖端放电打火的现象。

(5)气帘通道通入的氩气或氮气，一方面可以起到防护纤维在碳化过程中与氧气接触带来的不必要氧化，另一方面，氩气或氮气的流动可以及时将高频感应加热器外周的热量带走，防止高频感应加热器温度过高产生损坏。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明；

图1是本发明的优选实施例的结构示意图；

图中：1、原丝生产装置，2、牵伸轮，3、石墨均热室，4、焰源，5、高频感应加热器，6、纤维通道，7、气帘通道，8、纤维。

具体实施方式

现在结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明，这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。