[发明专利]碳纤维原丝的水洗装置及其水洗方法

说明书

本发明提供一种碳纤维原丝的水洗装置及其水洗方法，水洗装置借由在水洗槽中设置隔板，以分隔温控装置及碳纤维原丝，故可精确控制清洗水的温度，并借由控制水洗槽中的喷嘴来加强碳纤维原丝的水洗效果。

技术领域

本发明是关于一种碳纤维原丝的水洗装置及其水洗方法，特别是关于一种包含喷嘴的碳纤维原丝的水洗装置及其水洗方法。

背景技术

碳纤维是一种具有高强度的纤维材料，其中又以聚丙烯腈(PAN)基碳纤维的市场占有率最大。聚丙烯腈基碳纤维是由聚丙烯腈前驱体纤维制得。聚丙烯腈前驱体纤维的生产包含聚合、过滤、凝丝、水洗、干燥致密及牵伸等工艺。在纺丝过程中，纺丝原液在凝丝时经过纺丝嘴进入凝丝液中，然而由于纺丝原液与凝丝液之间有浓度差，故纺丝原液中的溶剂向凝丝液扩散，同时凝丝液中的水会通过初生纤维的皮层向纤维内部渗透。经过此双扩散的过程，纺丝原液会凝固而形成初生纤维。由于初生纤维中仍含有一定浓度的溶剂，故须将初生纤维导入水洗装置，以进行纤维表面及内部的溶剂清洗作业。

在聚丙烯腈前驱体纤维的生产过程中，水洗是一个重要的步骤，其主要目的是降低纤维中的残存溶剂。若水洗效果不佳，溶剂残留量高，则纤维易在后续干燥致密过程中产生单纤融着，进而导致毛羽及断丝等缺陷。再者，也可能在后期氧化过程中有融断等生产异常的情况，且于后续加工作制作成碳纤复材时，将造成树脂含浸不均、碳纤复材物性下降及外观不佳等问题。

然而，若为了提升水洗效果而增加用水量，消耗的清洗水量愈大时，蒸汽用量及废水排放量也会相应地增加，则会大幅增加生产成本。

有鉴于此，亟须提供一种碳纤维原丝的水洗装置，以在不耗费大量清洗水的状况下，有效地提升纤维的水洗效果。

发明内容

本发明的一态样是提供一种碳纤维原丝的水洗装置，其借由在水洗槽中设置隔板，以分隔温控装置及碳纤维原丝，故可精确控制清洗水的温度，并利用控制喷嘴来加强碳纤维原丝的洗净效果。

本发明的另一态样是提供一种碳纤维原丝的水洗方法，其借由将碳纤维原丝通过上述态样的水洗装置来进行水洗操作。

根据本发明的一态样，提供一种碳纤维原丝的水洗装置，其包括复数个水洗槽。水洗槽沿着碳纤维原丝的生产方向串接配置。每一个水洗槽包含槽体、隔板、复数个传动滚轮、复数个导丝板、至少一个喷嘴、温控装置、多孔板及泵。槽体配置以容纳清洗水，其具有入丝端及出丝端。出丝端具有进水口与溢流口。隔板配置以将槽体分隔成上部及下部。前述进水口设于下部，且前述溢流口设于上部。传动滚轮设于上部的顶区域，且其配置以移动碳纤维原丝。导丝板设于上部，且在传动滚轮之间。碳纤维原丝在导丝板上方移动。喷嘴设于上部，且在入丝端及出丝端之间。喷嘴配置以自下方朝碳纤维原丝喷水。温控装置设于下部，且配置以控制清洗水的温度。多孔板设于出丝端并连接隔板。泵连接槽体与每一个喷嘴。清洗水自进水口流入槽体，并流经温控制装置与多孔板，以进入上部。

根据本发明的一实施例，上述每一个水洗槽还包含设于上部且靠近入丝端的温度计。

根据本发明的一实施例，每一个水洗槽包含1至5个喷嘴。

根据本发明的一实施例，上述清洗水在上部的流动方向与碳纤维原丝的生产方向相反。

根据本发明的一实施例，上述清洗水自水洗槽的一者的溢流口流入水洗槽的另一者的进水口，且前述水洗槽的一者的入丝端串接另一者的出丝端。

根据本发明的一实施例，上述每一个喷嘴与碳纤维原丝的距离为2cm至5cm。

根据本发明的一实施例，上述喷嘴的喷水量为50L/hr至100L/hr。

根据本发明的一实施例，上述喷嘴的喷洒压力为1kg/cm²至2kg/cm²。

根据本发明的一实施例，上述泵连接槽体的上部。