用于生产纤维的离心吐丝头部制造技术

一种碳纤维离心头部，包括内部机构，其至少部分地控制前体材料在吐丝期间向头部的外部孔的流动。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于生产纤维的离心吐丝头部。
技术介绍
碳纤维最初在1958年开发出。自从那时以来，碳纤维已经在多种应用中得到使用，例如，包括增强复合材料、高温气体过滤和石墨电极中的添加剂。由于对碳纤维的不断需求，故在本领域中需要改善的纤维生产方法。
技术实现思路
根据一个实施例，提供了一种用于生产纤维的离心吐丝头部(centrifugalspinning head)，且吐丝头部包括形成内部容积的外壳体。外壳体具有带多个外部孔口的外壳。内部筛屏(inner screen)定位在内部容积内，且与外壳间隔开以形成内部筛屏与外壳之间的间隙。内部筛屏包括多个内部孔口。纤维前体材料收纳在内部容积中，且在使头部吐丝时，流过内部孔口，进入间隙中，且然后穿过外部孔口。根据另一个实施例，一种生产碳纤维的方法，包括提供具有外壳体的头部，外壳体形成内部容积，且包括多个外部孔口。头部还包括定位成具有内部容积的筛屏。间隙形成在外壳体与筛屏之间。纤维前体材料加入内部容积中。头部吐丝，且纤维前体材料加热至高于纤维前体材料的软化点的温度。通过控制间隙的尺寸来控制离开外部孔口的纤维前体材料的流动。纤维在从外部孔口喷出之后被捕集。纤维随后稳定且碳化。【附图说明】图1为吐丝头部的侧立面视图。图2为沿图1的线A-A截取的截面视图。图3为沿图1的线B-B截取的截面视图。图4为离心吐丝设备的局部示意图。【具体实施方式】现在参看图1-3，示出了纤维吐丝头部，且大体上由数字10指出。头部10具有外壳体，外壳体包括底壁12、大体上圆筒形的外壳14，以及从壳体14的顶缘向内和向上延伸的锥形截头圆锥区段16。截头圆锥区段16终止于顶部开口 18处。顶部开口 18提供了通向头部18的内部容积20的通路。外壳14包括多个孔口 15，其可围绕外壳14随机地布置，或均匀地布置或它们的组合。在该实施例或其它实施例中，孔口 15可围绕外壳14周向地间隔开。孔口 15可定位成一个或多个垂直地间隔开的周向排，其可对准或偏置。有利的是，孔口 15可具有从大约0.5mm到大约5mm的直径。更有利的是，孔口 15可具有从大约Imm到大约2mm的直径。内部筛屏22定位在内部容积20内且在外壳14的径向内侧。可选的是，加热元件24可定位在内部容积20内且在内部筛屏22的内侧。内部筛屏22围绕头部10的整个内部20沿周向延伸，且包括多个孔口 23，孔口 23可围绕内部筛屏22随机地或均匀地布置或沿周向间隔开。在该实施例或其它实施例中，孔口 23可定位成一个或多个垂直地间隔开的周向排，其可对准或偏置。有利的是，孔口 23可具有从大约0.5mm到大约5_的直径。更有利的是，孔口 23可具有从大约Imm到大约2_的直径。在一个优选实施例中，大致所有孔口 23都与孔口 15不对准。在特定的优选实施例中，没有孔口 23与孔口 15对准。内部孔口的总面积在其中限定为内部孔口的平均面积乘以内部孔口的数目。同样，外部孔口的总面积在其中限定为外部孔口的平均面积乘以外部孔口的数目。内部孔口的总面积除以外部孔口的总面积的比率(〃内部面积与外部面积之比〃)可影响离开头部10的前体材料的流速。内部面积与外部面积之比可为从大约0.1到大约100。内部面积与外部面积之比可进一步有利地为从大约0.5到大约10。内部面积与外部面积之比可还有利地在0.5到大约5之间。间隙26形成在外壳14与内部筛屏22之间。间隙尺寸具体影响头部10的吐丝期间离开孔口 23的前体的流速。间隙26可为从大约0.025mm到大约2mm。有利的是，间隙26为从大约0.075mm到大约0.5mm。间隙26可由定位在内部筛屏与外壳之间的一个或多个隔离件(未示出)保持。在使用中，纤维前体材料经过开口 18填充到头部10的内部容积20中。在一个实施例中，前体材料可在插入头部10之前预热。在该实施例或其它实施例中，加热元件24可在头部10的内部容积20内的同时加热前体材料。一旦填充有前体材料，则头部10可围绕轴线27旋转。该旋转引起离心力，离心力继而又引起前体材料针对内部筛屏22而沿径向向外拉动。当头部10吐丝时，前体材料经由孔口 23流入间隙26中，且随后流出外壳14的孔口 15。当前体材料排出孔口 15时，其在空气中固化或硬化，且以纤维形式落入容器中。纤维产生过程可为分批的，其中头部10被填充和吐丝，直到内部的前体材料耗尽。作为备选，该过程可为连续的。例如，参看图4，前体供应源30可携带其中的前体材料的供应源。前体可经过可选的加热元件32给送，且随后给送到头部10中，头部10在平台34上吐丝。纤维36从头部10连续地喷出，且随后收集在容器38中来用于附加处理。在一个特定实施例中，前体材料为沥青材料。沥青材料可为煤焦油沥青或石油沥青。有利的是，头部10使前体沥青具有在O到50重量百分数的喹啉不溶物值(下文为QI)。在其它实施例中，前体沥青的QI值大于I重量百分数。在其它实施例中，前体沥青的QI值大于5重量百分数。在其它实施例中，前体沥青的QI值大于10重量百分数。在其它实施例中，前体沥青的QI值为5重量百分数到25重量百分数之间。在其它实施例中，前体沥青的QI值为10重量百分数到20重量百分数之间。前体沥青可具有大约90°C到350°C之间的软化点。有利的是，前体沥青具有大约150°C到大约330°C之间的软化点。更有利的是，前体沥青具有大约200°C到大约330°C之间的软化点。前体沥青可具有大约30%到大约95%之间的焦化值。有利的是，前体沥青具有大约70%到95%之间的焦化值。甚至更优选的是，前体沥青具有大约80%到大约95%之间的焦化值。在使用头部10来形成之后，纤维通过在空气气氛中在从大约30°当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于生产纤维的离心吐丝头部，包括：外壳体，其形成内部容积，所述外壳体具有带多个外部孔口的外壳；内部筛屏，其定位在所述内部容积内，且与所述外壳间隔开以形成所述内部筛屏与所述外壳之间的间隙，所述内部筛屏包括多个内部孔口；以及其中纤维前体材料收纳在所述内部容积中，且在使所述头部吐丝时，穿过所述内部孔口流入所述间隙中，且随后穿过所述外部孔口。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈茺，JJ帕夫利辛，BP阿斯基，
申请(专利权)人：格拉弗技术国际控股有限公司，
类型：新型
国别省市：美国;US