[发明专利]一种碳纤维上浆后的干燥装置及其控制方法

说明书

本发明提供一种碳纤维上浆后的干燥装置及其控制方法，干燥装置包括：干燥炉炉腔、进风管路、回风管路和除湿蒸发器，干燥炉炉腔具有进风口和出风口，干燥炉炉腔的一端设置干燥炉入丝口，另一端设置干燥炉出丝口，以使得碳纤维丝能从干燥炉入丝口穿设进入干燥炉炉腔中，并从干燥炉出丝口穿出干燥炉炉腔；进风管路能与进风口连通，回风管路与出风口连通，回风管路还与进风管路连通；除湿蒸发器设置在进风管路和/或回风管路上，以能对在进风管路和/或回风管路中的空气进行除湿。根据本发明实现了对碳纤维上浆后的低温干燥，能够同时解决易产生焦油废气和发生碳纤维受损的问题。

技术领域

本发明涉及聚丙烯腈基碳纤维生产技术领域，具体涉及一种碳纤维上浆后的干燥装置及其控制方法。

背景技术

碳纤维是一种新型碳材料，具有高强度、低密度、耐高温、耐腐蚀、良好的导电和导热性能等优点，广泛应用于制备各种构件和功能性复合材料。碳纤维在经过预氧化、低温碳化、高温碳化和表面处理后，为了提高纤维界面传递效率，会对碳纤维进行上浆处理，在材料表面形成保护膜，保护纤维表面活性基团，避免碳纤维吸附空气中的灰尘和水分，避免后续加工过程中的磨损，且可作为“桥梁”与基体树脂结合，以更好发挥其结构性能。碳纤维上浆后的干燥是为了把丝束中的水分去除，使纤维表面光滑无粘连，赋予纤维良好的集束性、润滑度、硬挺度，最后收丝成卷，便于下游工序加工和使用。但现有的干燥方法存在很多问题，主要有以下几点：

1.为了缩短干燥时间，节约生产场地，现有的碳纤维干燥技术采用温度为100-250℃高温热风干燥，能耗高，实际生产运行过程中纤维表面附着的上浆剂部分受热分解成焦油废气，严重污染运行中的纤维和炉体，也对环境和操作人员健康造成不利影响，焦油长期累积容易发生火灾。

2.热风干燥是以热空气为干燥介质，强制对流的方式与纤维进行湿热交换，为了提高干燥效率，需设定高气速，大流量，但是容易把丝束吹散吹毛，也会吹去部分浆液，影响产品质量。

3.为了提高干燥效率，同时避免上浆剂分解产生焦油，有的技术采用70-100℃热辊干燥，为了达到干燥效果，需设置多个辊体以保证纤维与热辊有较大接触面积，辊体多，转向多，摩擦阻力易使纤维受损形成毛丝，上浆剂粘附在辊面容易发生缠辊、断丝等事故，也增加了操作人员烫伤的风险，不利于稳定生产。热辊组件造价较高，无形中也增加了生产维护的成本。

由于现有技术的碳纤维干燥中若采用高温热风干燥，能耗高，容易使得上浆剂部分受热分解成焦油废气，若采用较高温干燥需要设置多个辊体，而导致发生纤维受损等技术问题，因此本发明研究设计出一种碳纤维上浆后的干燥装置及其控制方法。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术的碳纤维生产干燥过程中无法同时解决易产生焦油废气和发生纤维受损的缺陷，从而提供一种碳纤维上浆后的干燥装置及其控制方法。

为了解决上述问题，本发明提供一种碳纤维上浆后的干燥装置，其包括：

干燥炉炉腔、进风管路、回风管路和除湿蒸发器，所述干燥炉炉腔具有进风口和出风口，所述干燥炉炉腔的一端设置干燥炉入丝口，另一端设置干燥炉出丝口，以使得碳纤维丝能从所述干燥炉入丝口穿设进入所述干燥炉炉腔中，并从所述干燥炉出丝口穿出所述干燥炉炉腔；所述进风管路能与所述进风口连通，所述回风管路与所述出风口连通，所述回风管路还与所述进风管路连通；所述除湿蒸发器设置在所述进风管路和/或所述回风管路上，以能对在所述进风管路和/或所述回风管路中的空气进行除湿。

在一些实施方式中，还包括干燥风缓冲腔，所述干燥风缓冲腔与所述干燥炉炉腔相接，且所述干燥风缓冲腔设置于所述进风管路与所述干燥炉炉腔之间，所述干燥风缓冲腔的一端能与所述进风管路连通，另一端能与所述干燥炉炉腔连通。