[发明专利]一种沥青纤维原位开卷的方法

说明书

本发明涉及高性能纤维制造技术领域，尤其涉及一种沥青纤维原位开卷的方法。该方法在收卷过程中，将沥青纤维顺次进行上油集束处理和干燥处理；在开卷过程中，在沥青纤维表面形成静电层，沥青纤维在静电和重力协同作用下完成连续开卷；开卷后，对沥青纤维进行除静电处理。该方法克服了已有机械开卷技术的不足，开卷驱动力较常规机械力易于控制，对纤维基本无损伤，可设计性强，适合工程化的生产节拍。

技术领域

本发明涉及高性能纤维制造技术领域，尤其涉及一种沥青纤维原位开卷的方法。

背景技术

沥青基碳纤维具备轻质高强、高导热、高模量、热膨胀系数低、高温性能好等优点，在国防军工、航空航天、轨道交通和高端制造业上具有广泛的应用。熔融纺丝是沥青基碳纤维制备的关键环节，所纺的沥青纤维经过后续的氧化、碳化和石墨化处理最终变成碳纤维产品。由于沥青纤维强度很低，约为10～50MPa，脆性大，无法像聚丙烯腈原丝(强度约500MPa)进行连续的纺丝、牵伸和氧化等工艺过程，往往需要纺丝收卷后利用开卷方式进行后续的氧化过程。由于沥青纤维本征的硬脆特征，采用机械力开卷时极易产生纤维损伤，从而导致后续碳纤维产品强度大幅降低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种沥青纤维原位开卷的方法，该方法克服了已有机械开卷技术的不足，开卷驱动力较常规机械力易于控制，对纤维基本无损伤，可设计性强，适合工程化的生产节拍。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种沥青纤维原位开卷的方法，包括以下步骤：

1)在收卷过程中，将沥青纤维顺次进行上油集束处理和干燥处理；

2)在开卷过程中，在沥青纤维表面形成静电层，沥青纤维在静电和重力协同作用下完成连续开卷；

3)开卷后，对沥青纤维进行除静电处理。

作为优选，所述沥青纤维的种类包括各向同性沥青纤维和中间相沥青纤维中的一种或两种。

作为优选，步骤1)中所述上油集束处理选用水溶性功能基改性的聚二甲基硅氧烷进行，所述功能基为苯基、氨基、环氧基或聚醚基。

作为优选，步骤1)中所述干燥处理的温度为30～80℃，时间为1～5h。

作为优选，步骤2)中所述开卷为干燥处理后的沥青纤维在收卷方向转动并进行空气吹扫，形成静电层，然后引出沥青纤维线头，在沥青纤维丝筒的3点钟方向开卷，垂落高度为1～5m后，进行收卷方向的反向转动。

作为优选，所述空气吹扫的空气湿度≤30％，风速为2～5m/s，风口截面宽度为2～5mm，吹风时间为5～20min。

作为优选，所述转动的速度为30～60m/min。

作为优选，步骤3)中所述除静电处理为开卷后的沥青纤维落在输送带上接地除静电。

作为优选，所述输送带的材质为钢铁、铝合金或C/C复合材料。

作为优选，所述输送带的速度为0.1～0.5m/min。

本发明与现有技术相比具有以下积极效果：

沥青纤维本身硬脆易损伤，机械开卷力需要控制得很微小且力度极为精确，容错率低，装备的设计、制造和维护成本高昂。本发明利用干燥的空气吹扫沥青纤维表面，通过控制风速、风量和湿度使沥青纤维表面产生适量的静电，静电力在纤维开卷时施加一种微弱的斥力驱动纤维丝束分离；与此同时，利用沥青纤维本身的重力作为开卷的另一种驱动力，静电力和重力协同诱导作用保证沥青纤维的开卷是一个适度柔和、连续、低成本投入的工程化方法。