聚丙烯腈纤维上油装置和上油方法与流程

本申请属于聚丙烯腈纤维制备，具体涉及一种聚丙烯腈纤维上油装置和上油方法。

背景技术：

1、聚丙烯腈纤维(即纤维)是制取高性能碳纤维的前提，在碳纤维生产中，纤维占总成本的50％，纤维质量差、生产成本高是制约碳纤维及其复合材料发展的关键因素。纤维生产工艺流程包括喷丝、凝固浴、水洗、热牵、上油、干燥致密化、蒸汽牵伸、收丝。其中上油过程是纤维生产环节中成本较高、关系碳纤维最终质量的关键工序；对聚丙烯腈纤维进行上油处理，可使制得的纤维表面成膜，防止单丝之间粘连或并丝，在预氧化过程中防止单丝表面之间摩擦、磨损，同时还可以降低丝束与传动辊之间的摩擦，减少毛丝的出现，减少预氧化过程中引入的表面缺陷，从而提升碳纤维的性能。聚丙烯腈纤维的上油量过少，或者上油的均匀性不好，都无法有效保护纤维，会引起单丝之间的粘连或并丝，但上油的剂量过多，或油剂选用不当，渗透到纤维内层，严重的会引起硅污染，降低碳纤维的拉伸强度。

2、现有对聚丙烯腈纤维进行上油的方式，主要是将聚丙烯腈纤维浸入式通过油槽，这就造成聚丙烯腈纤维上的水会被带入油槽中，使得油槽中的油液浓度变稀，因此需要定量补加高浓度的油剂，聚丙烯腈纤维不断带进的水和定量补加的浓油剂，造成油槽的液位升高，最后溢流至油剂地坑，或定期抽出废油，进行回收处理，造成油剂的浪费、成本的增加。

技术实现思路

1、因此，本申请提供一种聚丙烯腈纤维上油装置和上油方法，能够解决现有技术中聚丙烯腈纤维上油过程中油剂浪费和成本高的问题。

2、为了解决上述问题，本申请提供一种聚丙烯腈纤维上油装置，包括：除水组件和油槽，聚丙烯腈纤维依次经过所述除水组件和所述油槽；

3、所述除水组件，设置于所述油槽的入丝一侧，用于除去聚丙烯腈纤维上的水分，使得所述聚丙烯腈纤维含水率小于等于预设值；所述预设值为30％；

4、所述油槽中设有挡油板，使得所述油槽分设为两个槽体：第一槽体和第二槽体，所述聚丙烯腈纤维浸入式通过所述第一槽体；当所述第一槽体中油液过量时，部分油液能够翻越所述挡油板顶部进入所述第二槽体。

5、可选地，还包括：油回路，将所述第二槽体中的油液送回所述第一槽体；优选的，所述油回路出口设有喷油装置，所述喷油装置用于喷淋进入所述第一槽体前的所述聚丙烯腈纤维。

6、可选地，所述除水组件包括平行间隔设置的喂丝辊和压辊，所述聚丙烯腈纤维穿过所述喂丝辊和所述压辊之间的缝隙。

7、可选地，还包括滤油组件，所述滤油组件设于所述油槽的出丝一侧，用于对上油后的所述聚丙烯腈纤维进行滤油处理，除去所述聚丙烯腈纤维表面的油液。

8、可选地，所述滤油组件包括滤油杆和挤压部件；所述聚丙烯腈纤维依次经过至少两个所述滤油杆和所述挤压部件。

9、根据本申请的另一方面，提供了一种使用如上所述聚丙烯腈纤维上油装置的上油方法，包括：

10、除水：对聚丙烯腈纤维进行除水处理至预设值；

11、上油：除水后的所述聚丙烯腈纤维浸入式通过油槽上油；所述油槽中的油液温度满足第一预设范围，体积浓度满足第二预设范围，所述聚丙烯腈纤维(13)通过所述油槽的时间满足第三预设范围。

12、可选地，所述油槽中的油液温度设为t，体积浓度设为k，所述聚丙烯腈纤维通过所述油槽的时间设为t，满足10℃≤t≤30℃，2％≤k≤5％和2s≤t≤10s。

13、可选地，所述聚丙烯腈纤维在所述第一槽体中浸入深度设为d2，所述第一槽体的油液深度设为d1，满足2<d1/d2<3。

14、可选地，在所述第二槽体中的油液送回所述第一槽体时，向该油液中补加新油，所述新油的浓度大于该油液的浓度。

15、可选地，所述补加新油的油剂补加量设为y，满足：

16、y＝a×b×c×f÷h；以及，y＝k×g×f÷(h-k)；

17、其中，a为聚丙烯腈纤维的线密度；b为收丝速度；c为上油率；f为纺位数；h为原油固含量；k为上油浓度；g为上油纤维含水量。

18、本申请提供的一种聚丙烯腈纤维上油装置和上油方法，在上油之前对聚丙烯腈纤维进行除水，降低含水率，减少水分带入油槽，减少废油的产生，同时上油的油槽采用挡油板结构，能回收部分油液，利用油水密度不同自然分层，将纯度高的油液收集于第二槽体中，减少废油，这样降低了成本。

技术特征：

1.一种聚丙烯腈纤维上油装置，其特征在于，包括：除水组件和油槽，聚丙烯腈纤维依次经过所述除水组件和所述油槽；

2.根据权利要求1所述的聚丙烯腈纤维上油装置，其特征在于，还包括：

3.根据权利要求1所述的聚丙烯腈纤维上油装置，其特征在于，所述除水组件包括平行间隔设置的喂丝辊(1)和压辊(2)，所述聚丙烯腈纤维(13)穿过所述喂丝辊(1)和所述压辊(2)之间的缝隙。

4.根据权利要求1-3任一项所述的聚丙烯腈纤维上油装置，其特征在于，还包括滤油组件，所述滤油组件设于所述油槽的出丝一侧，用于对上油后的所述聚丙烯腈纤维(13)进行滤油处理，除去所述聚丙烯腈纤维(13)表面多余的油液。

5.根据权利要求4所述的聚丙烯腈纤维上油装置，其特征在于，所述滤油组件包括滤油杆(7)和挤压部件；所述聚丙烯腈纤维(13)依次经过至少两个所述滤油杆(7)和所述挤压部件。

6.一种使用如权利要求1-5任一项所述聚丙烯腈纤维上油装置的上油方法，其特征在于，包括：

7.根据权利要求6所述的上油方法，其特征在于，所述油槽中的油液温度设为t，体积浓度设为k，所述聚丙烯腈纤维(13)通过所述油槽的时间设为t，满足10℃≤t≤30℃，2％≤k≤5％和2s≤t≤10s。

8.根据权利要求7所述的上油方法，其特征在于，所述聚丙烯腈纤维(13)在所述第一槽体(10)中浸入深度设为d2，所述第一槽体(10)的油液深度设为d1，满足2<d1/d2<3。

9.根据权利要求6所述的上油方法，其特征在于，在所述第二槽体(11)中的油液送回所述第一槽体(10)时，向该油液中补加新油，所述新油的浓度大于该油液的浓度。

10.根据权利要求9所述的聚丙烯腈纤维上油方法，其特征在于，所述补加新油的油剂补加量设为y，满足：

技术总结
本申请提供一种聚丙烯腈纤维上油装置和上油方法，属于聚丙烯腈纤维的生产领域。本申请提供的一种聚丙烯腈纤维上油装置，包括：除水组件和油槽，所述油槽中设有挡油板，使得所述油槽分设为两个槽体：第一槽体和第二槽体；聚丙烯腈纤维依次经过所述除水组件和所述油槽；聚丙烯腈纤维在上油之前进行除水，降低含水率，减少水分带入油槽，减少废油的产生，同时上油的油槽采用挡油板结构，能回收部分油液，利用油水密度不同自然分层，将纯度高的油液收集于第二槽体中，减少废油，这样降低了成本。

技术研发人员：韩笑笑,张发,王敬华,马跃文,张人杰,贾东森,王军峰,弓晓彤,李潮,曹锐
受保护的技术使用者：山西钢科碳材料有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15