专利名称：一种熔喷法制备沥青基碳纤维毡的生产装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种碳纤维的生产装置，具体地说是一种熔喷法制备浙青基碳纤维毡的生产装置。
背景技术：
目前生产熔喷碳纤维的原丝主要包括粘胶纤维、聚丙烯腈纤维、浙青纤维，浙青纤维由于其极强的脆性从而对生产工艺及装置提出了更高的要求。目前日本大阪煤气及吴羽均已实现工业化熔喷装置生产浙青基碳纤维毡，近年来大阪煤气已增设一条浙青基碳纤维的熔喷生产线，但纤维直径以及长度的离散系数较大，成毡厚度受到一定的限制。日本吴羽化学公司实现工业化生产的工艺采用以通用级各向同性浙青为原料的离心/熔喷纺丝路线，后道工序为稳定化和炭化。在现有的专利中，相关结构不能满足浙青的熔喷纺丝。在专利申请号03106783.2熔喷装置中，提供了一种带有一个排放细丝的喷嘴，同时一个可连续运动的沉积网帘被排布在该喷嘴的下方，用于制取熔喷制品的细丝能被沉积到该沉积网帘上。在沉积网帘处还设置有一个抽吸装置，用于抽吸空气通过沉积网帘。沿着其纵向，沉积网帘上设置有若干个相互分隔开的抽吸区域的熔喷装置，该装置相互分隔开的抽吸区域之间的一致性匹配难度大，容易造成熔喷毡的不均匀性，单个喷嘴的效率极低，不适合于产业化生产。专利申请号94111475.9熔喷法非织造布生产方法及其设备中，提供了一种带有热轧机及卷绕机的非织造布生产设备，无纺布的结合方式为纺粘布-熔喷布-纺粘布，用热轧机将它们热轧挤压成一体。由于浙青纤维脆性大，不能采用热轧挤压的方式，因此该装置不适合于浙青基碳纤维的生产。专利申请号201010003214.6熔喷装置中，提供了一种热牵伸空气多段分配，相邻的分配段之间具有伸缩缝的熔喷装置，该装置容易造成热牵伸空气分配不匀，各空气分配段参数的一致性、均匀性的控制难度大，从而导致成毡不均匀。。
发明内容本实用新型的目的是提供一种成毡性好、操作简单的熔喷法制备浙青基碳纤维毡的生产装置。本实用新型包括:真空自动抽吸上料装置，用来将原料送入料斗；料斗，用来存储真空自动抽吸上料装置来的原料，料斗设有氮气置换装置，将料斗内的空气置换干净，使物料处于惰性气氛保护下；计量皮带输送机，用来将料斗下来的原料计量输送到双螺杆挤压机；双螺杆挤压机，将计量皮带输送机输送来的原料浙青熔融均匀；增压泵，控制流量和压力，使经过双螺杆挤压机熔融后的浙青经两级过滤装置进入纺丝模头；[0014]过滤装置，用来过滤熔融后的浙青；纺丝模头，用来将过滤后熔融的浙青经过喷丝板喷成丝；纺丝室，用来将浙青丝用热空气牵伸；纺丝室内设有抽废气装置，将废气抽走；双滚筒接收装置，用来接收经热空气牵伸的丝；传送带，用来接收滚筒接收装置下来的浙青丝，并将浙青毡送入连续不熔化设备进行氧化反应，再进入连续炭化设备进行高温炭化反应制备出浙青碳纤维；抽风风机，位于传送带下方，将毡与网布吸在一起，又保证纺丝室内为负压，从而使喷出的短纤维能顺利进入双滚筒接收装置；连续不熔化设备，用来对浙青毡进行氧化处理；连续炭化设备，用来对氧化处理后的氧化浙青毡进行高温炭化处理，成为浙青碳纤维毡。上述的双螺杆挤压机为2-4段，连接有抽真空装置，真空度为-0.06 -0.1MPa，双螺杆的出口设有排料装置，双螺杆温度为320-400°C，螺杆转速60-240rpm。上述的过滤装置为两级过滤，一级过滤精度为10-60 μ m，二级过滤精度为2-8 μ m0上述的纺丝模头温度340_360°C，模头压力2_12MPa，喷丝板孔数为1000-3000孔。双滚筒接收装置的双侧分别设网布放卷轴，网布与传送带一起运行，加固在毡的上下两侧。上述的增压泵可以是齿轮泵。上述的连续不熔化设备的不熔化温度为330_360°C，不熔化反应时间6_10h ；上述的连续炭化设备的炭化温度为1000-1300°C，炭化时间0.5-1.5h。工艺过程如下:纺丝浙青通过真空自动抽吸上料装置，送入到螺杆挤压机上方的料斗内，通过氮气置换装置将料斗内的空气置换干净，使物料处于惰性气氛保护下，单位纺丝浙青所耗氮气量4-10L/kg。料斗内的浙青经皮带传输，以重量计量方式输送至双螺杆挤压机内，双螺杆挤压机为2-4段，连接有抽真空装置，真空度为-0.06 -0.1MPa,双螺杆挤压机的出口设有排料装置，双螺杆挤压机温度为320-400°C，螺杆转速60-240rpm。纺丝浙青经双螺杆挤压机熔融均匀后，进入到增压泵，然后经两级过滤装置送入到纺丝模头，一级过滤精度为10-60 μ m, 二级过滤精度为2-8 μ m,喷丝板孔数为1000-3000孔，喷丝板前采用计量泵进行流量及压力控制，纺丝装置的压力采用闭环控制，纺丝模头温度 340-360°C，模头压力 2-12MPa。纺丝模头下方设有纺丝室，由喷丝板挤出的物料经热空气牵伸，热空气温度320-400°C，热空气压力50-200kPa，纺丝室内设有抽废气装置，将废气抽走，同时通过传送带下方的抽吸风机保证纺丝室内为负压，从而使喷出的短纤维能顺利进入双滚筒接收装置。短纤维经双滚筒接收后成毡并落入到传送带，在滚筒的双侧分别设网布放卷轴，网布与传送带一起运行，加固在毡的上下两侧，由于浙青纤维脆性大，不能采用传统的热轧挤压成一体，在传送带的下方设有抽吸风机，将毡与网布吸在一起，传送带的速度可调，控制租的厚度，传送带运行速度为0.l-5m/min,租的厚度为2-50mm,租的宽度为l_4m。[0034]浙青毡经传送带输送进入连续不熔化设备进行氧化反应，再进入连续炭化设备进行高温炭化反应制备出浙青碳纤维。不熔化终温330-360°C，不熔化反应时间6-10h，炭化终温1000-1300°C，炭化时间0.5-1.5h。炭化后毡的密度为0.05 0.2g/cm3本实用新型与现有技术相比较有如下优点:本实用新型成毡均匀，毡厚度可调，成的毡既保证了浙青纤维的形态又保证了浙青毡的强度，所成的浙青毡便于后处理，成毡工艺简单实用、可操作性强。
图1是本实用新型的示意图。图中:1.真空自动抽吸上料装置，2.料斗，3.计量皮带输送机，4.双螺杆挤压机，
5.抽真空装置，6.增压泵，7.过滤装置，8.纺丝模头，9.纺丝模头，10.纺丝室，11.双滚筒接收装置，12.传送带，13.连续不熔化设备，14.连续炭化设备。
具体实施方式
以下结合附图进一步说明本实用新型。实施例一:纺丝浙青通过真空自动抽吸上料装置1，送入到螺杆挤压机4上方的料斗2内，通过氮气置换装置将料斗2内的空气置换干净，使物料处于惰性气氛保护下，单位纺丝浙青所耗氮气量8L/kg ;料斗内的浙青经计量皮带输送机3传输，以重量计量方式输送至双螺杆挤压机4内，双螺杆挤压机中的两段连接抽真空装置5，真空度为-0.09MPa,双螺杆挤压机4的出口设有排料装置，双螺杆挤压机的温度为320°C，螺杆转速180rpm ;纺丝浙青经双螺杆挤压机熔融均匀后，进入到增压泵6，然后经两级过滤装置7送入到纺丝模头8，一级过滤精度为30 μ m, 二级过滤精度为3 μ m，喷丝板孔数为1000孔，喷丝板9采用计量泵进行流量及压力控制，纺丝装置的压力采用闭环控制，纺丝模头温度350°C，模头压力5MPa ;纺丝模头下方设有纺丝室10，由喷丝板9挤出的物料经热空气牵伸，热空气温度350°C，热空气压力150kPa，纺丝室10内设有抽废气装置，将废气抽走，同时通过传送带下方的抽吸风机保证纺丝室内为负压，从而使喷出的短纤维能顺利进入双滚筒接收装置11 ;短纤维经双滚筒接收后成毡并落入到传送带12，在滚筒的双侧分别设网布放卷轴，网布与传送带一起运行，加固在毡的上下两侧，由于浙青纤维脆性大，不能采用传统的热轧挤压成一体，在传送带的下方设有抽吸风机，风机的抽吸风量为将毡与网布吸在一起，传送带的速度可调，控制租的厚度，传送带运行速度为2m/min,租的厚度为IOmm,租的宽度为1.4m ;浙青毡经传送带输送进入连续不熔化设备13进行氧化反应，再进入连续炭化设备14进行高温炭化反应制备出浙青碳纤维。不熔化终温345°C，不熔化反应时间7h，炭化终温1000°C，炭化时间40min。炭化后租的密度为0.06g/cm3。实施例二:纺丝浙青通过真空自动抽吸上料装置1，送入到双螺杆挤压机4上方的料斗2内，通过氮气置换系统将料斗2内的空气置换干净，使物料处于惰性气氛保护下，单位纺丝浙青所耗氮气量8L/kg ;料斗2内的浙青经计量皮带输送机3传输，以重量计量方式输送至双螺杆挤压机4内，双螺杆挤压机4中的两段连接抽真空装置5，真空度为-0.09MPa，双螺杆挤压机4的出口设有排料装置，双螺杆挤压机4的温度为320°C，螺杆转速ISOrpm ;纺丝浙青经双螺杆挤压机4熔融均匀后，进入到增压泵6，然后经两级过滤装置7送入到纺丝模头8, —级过滤精度为20 μ m, 二级过滤精度为5 μ m,喷丝板9孔数为2000孔，喷丝板9前采用计量泵进行流量及压力控制，纺丝装置的压力采用闭环控制，纺丝模头8温度350°C，模头压力5MPa ;纺丝模头8下方设有纺丝室10，由喷丝板9挤出的物料经热空气牵伸，热空气温度350°C，热空气压力150kPa，纺丝室10内设有抽废气装置，将废气抽走，同时通过传送带下方的抽吸风机保证纺丝室内为负压，从而使喷出的短纤维能顺利进入双滚筒接收装置11 ;短纤维经双滚筒接收装置接收后成毡并落入到传送带12，在滚筒的双侧分别设网布放卷轴，网布与传送带一起运行，加固在毡的上下两侧，由于浙青纤维脆性大，不能采用传统的热轧挤压成一体，在传送带的下方设有抽吸风机，风机的抽吸风量为将毡与网布吸在一起，传送带的速度可调，控制毡的厚度，传送带运行速度为2m/min，毡的厚度为15_，毡的宽度为2.2m ;浙青毡经传送带输送进入连续不熔化设备13进行氧化反应，再进入连续炭化设备14进行高温炭化反应制备出浙青碳纤维。不熔化终温345°C，不熔化反应时间9h，炭化终温1000°C，炭化时间60min。炭化后毡的密度为0.08g/cm3，最高使用温度 2000°C。
权利要求1.一种熔喷法制备浙青基碳纤维毡的生产装置，其特征在于包括: 真空自动抽吸上料装置，用来将原料送入料斗； 料斗，用来存储真空自动抽吸上料装置来的原料，料斗设有氮气置换装置，将料斗内的空气置换干净，使物料处于惰性气氛保护下； 计量皮带输送机，用来将料斗下来的原料计量输送到双螺杆挤压机； 双螺杆挤压机，将计量皮带输送机输送来的原料浙青熔融均匀； 增压泵，控制流量和压力，使经过双螺杆挤压机熔融后的浙青经两级过滤装置进入纺丝丰旲头； 过滤装置，用来过滤熔融后的浙青； 纺丝模头，用来将过滤后熔融的浙青经过喷丝板喷成丝； 纺丝室，用来将浙青丝用热空气牵伸；纺丝室内设有抽废气装置，将废气抽走； 双滚筒接收装置，用来接收经热空气牵伸的丝； 传送带，用来接收滚筒接收装置下来的浙青丝，并将浙青毡送入连续不熔化设备进行氧化反应，再进入连续炭化设备进行高温炭化反应制备出浙青碳纤维； 抽风风机，位于传送带下方，将毡与网布吸在一起，又保证纺丝室内 为负压，从而使喷出的短纤维能顺利进入双滚筒接收装置； 连续不熔化设备，用来对浙青毡进行氧化处理； 连续炭化设备，用来对氧化处理后的氧化浙青毡进行高温炭化处理，成为浙青碳纤维毡。
2.如权利要求1所述的一种熔喷法制备浙青基碳纤维毡的生产装置，其特征在于所述的双螺杆挤压机为2-4段，连接有抽真空装置，真空度为-0.06 -0.1MPa,双螺杆的出口设有排料装置，双螺杆温度为320-400°C，螺杆转速60-240rpm。
3.如权利要求1所述的一种熔喷法制备浙青基碳纤维毡的生产装置，其特征在于所述的纺丝模头温度340-360°C，模头压力2-12MPa，喷丝板孔数为1000-3000孔。
4.如权利要求1所述的一种熔喷法制备浙青基碳纤维毡的生产装置，其特征在于所述的双滚筒接收装置的双侧分别设网布放卷轴，网布与传送带一起运行，加固在毡的上下两侧。
5.如权利要求1所述的一种熔喷法制备浙青基碳纤维毡的生产装置，其特征在于所述的增压泵是齿轮泵。
6.如权利要求1所述的一种熔喷法制备浙青基碳纤维毡的生产装置，其特征在于所述的连续不熔化设备的不熔化温度为330-360°C，不熔化反应时间6-10小时。
7.如权利要求1所述的一种熔喷法制备浙青基碳纤维毡的生产装置，其特征在于所述的连续炭化设备的炭化温度为1000-1300°C，炭化时间为0.5-1.5小时。
专利摘要本实用新型涉及一种碳纤维的生产装置，具体地说是一种熔喷法制备沥青基碳纤维毡的生产装置。它包括上料装置、料斗、皮带输送机、双螺杆挤出机、增压泵、过滤装置、纺丝模头、喷丝板、纺丝室、热空气牵伸装置、接收装置、输送轨道。纺丝沥青通过螺杆熔融挤压，齿轮泵精确输送，进入纺丝模头经喷丝板喷出丝，再经纺丝室的热空气牵伸，沥青纤维采用双滚筒接收，所形成的沥青毡上下两面采用加固网布约束，成毡期间在传送带的下方有抽风装置，将沥青毡与上下两面的加固网布吸在一起，使网布起到较好的约束作用，然后经输送轨道运至连续网带不熔化炉、连续网带炭化炉制备沥青碳纤维。本装置成毡均匀，毡厚度可调，便于后处理，成毡工艺简单实用、可操作性强。
文档编号D04H1/70GK202989480SQ20122061632
公开日2013年6月12日 申请日期2012年11月20日 优先权日2012年11月20日
发明者张福强, 阳贤, 王斌, 林 源, 刘朗, 史景利 申请人:四川创越炭材料有限公司