用于生产碳纤维的连续碳化方法及系统技术方案

一种用于碳化连续的、氧化的聚丙烯腈(PAN)前体纤维的连续碳化方法，其中离开碳化系统的前体纤维是碳化的纤维，该碳化的纤维在其从高温炉通过到下一个高温炉期间已经暴露于包含按体积计5％或更少、优选0.1％或更少、更优选0％的氧气的环境。在一个实施例中，该碳化系统包括预碳化炉、碳化炉、在这些炉之间的基本上气密的腔室、以及承载被该气密的腔室封闭的多个驱动辊的驱动支架。

Method and system for continuous carbonization of carbon fibers

For a continuous, oxidative carbonization of polyacrylonitrile (PAN) precursor fiber continuous carbonization method, wherein the precursor fibers leave the carbonization system is carbon fiber, the carbon fiber in the environment from the high temperature furnace to furnace through the next period has been exposed to contain 5% by volume or less, preferably 0.1% or less, more preferably 0% oxygen. In one embodiment, the carbonization system includes a pre carbonizing furnace, a carbonization furnace, a substantially airtight chamber between the furnaces, and a driving support for carrying a plurality of drive rolls enclosed by the hermetic chamber.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于生产碳纤维的连续碳化方法及系统本申请要求于2014年12月5日提交的在先的美国临时申请号62/087,900的权益，将所述美国临时申请的内容以其全文并入本申请。背景碳纤维因为其令人希望的特性诸如高强度和刚度、高耐化学性和低热膨胀已被用于各种应用中。例如，碳纤维可以形成为结合高强度和高刚度同时具有比具有等效特性的金属部件显著更轻的重量的结构零件。碳纤维正在越来越多地被用作用于航空航天应用的复合材料中的结构部件。特别地，已经开发了其中碳纤维充当树脂或陶瓷基质中的增强材料的复合材料。为了满足航空航天工业的严格要求，希望持续开发具有高拉伸强度(1,000ksi或更大)和高弹性模量(50Msi或更大)二者并且不具有表面瑕疵或内部缺陷的新碳纤维。相比于较低强度的碳纤维，单独具有较高的拉伸强度和模量的碳纤维可以以更少的量使用，并且对于给定的碳纤维增强的复合零件仍实现相同的总强度。结果是，含有这些碳纤维的复合零件重量更轻。结构重量的降低对于航空航天工业是重要的，因为这增加了燃料效率和/或增加了结合此类复合零件的飞机的负荷承载能力。附图简要说明图1示意性地说明了根据本披露的一个实施例的连续碳化方法和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种连续碳化方法，包括使连续的、氧化的聚丙烯腈(PAN)前体纤维通过碳化系统，所述碳化系统包含：a)第一驱动支架，其包含以第一速度(V1)旋转的一系列驱动辊；b)预碳化炉，其被配置成含有惰性气体并且供应在300℃至700℃的温度范围下的热量；c)碳化炉，其被配置成含有惰性气体并且供应在大于700℃、优选800℃‑2800℃的温度范围下的热量；d)第一基本上气密的腔室，其位于该预碳化炉与该碳化炉之间并且连接到该预碳化炉和该碳化炉上，使得没有来自周围环境的空气可以进入该预碳化炉、该碳化炉或该气密的腔室中；e)第二驱动支架，其包含以第二速度(V2)旋转的一系列驱动辊，该第二速度(V2)大于或等于V1...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.12.05 US 62/0879001.一种连续碳化方法，包括使连续的、氧化的聚丙烯腈(PAN)前体纤维通过碳化系统，所述碳化系统包含：a)第一驱动支架，其包含以第一速度(V1)旋转的一系列驱动辊；b)预碳化炉，其被配置成含有惰性气体并且供应在300℃至700℃的温度范围下的热量；c)碳化炉，其被配置成含有惰性气体并且供应在大于700℃、优选800℃-2800℃的温度范围下的热量；d)第一基本上气密的腔室，其位于该预碳化炉与该碳化炉之间并且连接到该预碳化炉和该碳化炉上，使得没有来自周围环境的空气可以进入该预碳化炉、该碳化炉或该气密的腔室中；e)第二驱动支架，其包含以第二速度(V2)旋转的一系列驱动辊，该第二速度(V2)大于或等于V1(或者V2≥V1)，该第二驱动支架被放置于该预碳化炉与该碳化炉之间，并且该第二驱动支架的这些驱动辊被所述气密的腔室封闭，其中该氧化的PAN纤维在进入该预碳化炉之前与该第一驱动支架的这些辊直接缠绕接触，并且离开该预碳化炉的该前体纤维然后在进入该碳化炉之前与该第二驱动支架的这些辊直接缠绕接触，并且其中离开该碳化炉的纤维是碳化的纤维，该碳化的纤维在其从该预碳化炉通过到该碳化炉期间已经暴露于包含按体积计5％或更少、优选0.1％或更少的氧气的环境。2.如权利要求1所述的连续碳化方法，进一步包括：第三驱动支架，其包含以小于或等于V2的第三速度(V3)旋转的一系列驱动辊，其中该第三驱动支架沿着该纤维的前进路径被放置于该碳化炉的下游。3.如权利要求1或2所述的连续碳化方法，其中该第一预碳化炉和该碳化炉各自包含多个梯度加热区。4.根据任一前述权利要求所述的连续碳化方法，其中将该第一基本上气密的腔室密封以保持相对于大气压的正压差。5.根据任一前述权利要求所述的连续碳化方法，其中该第一气密的腔室被配置成允许惰性气体到大气中的受控泄漏，以便防止在该腔室中的压力累积。6.根据任一前述权利要求所述的连续碳化方法，其中该第一基本上气密的腔室被配置成具有可以打开的进出门。7.根据任一前述权利要求所述的连续碳化方法，其中该第一基本上气密的腔室不是在真空压力下。8.根据任一前述权利要求所述的连续碳化方法，进一步包括：石墨化炉，其被配置成含有惰性气体并...

【专利技术属性】
技术研发人员：GV戴希潘德，BD米斯，RP芬内尔，
申请(专利权)人：塞特工业公司，
类型：发明
国别省市：美国,US