大丝束干燥致密化过程的匀整化装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种大丝束干燥致密化过程的匀整化装置，包括：至少两个干燥热辊(9)，所述至少两个干燥热辊(9)表面绕有片层状丝束(8)，所述至少两个干燥热辊(9)对片层状丝束(8)进行干燥；导轮(7)，所述导轮(7)设置在所述至少两个干燥热辊(9)之间，所述导轮(7)外周面与片层状丝束(8)张紧接触，丝束张力调控范围为180～550厘牛/K，并对片层状丝束(8)的丝层厚度进行匀整；支撑结构(10)，所述导轮(7)安装在所述支撑结构(10)上。本发明专利技术采用导轮对片层状丝束的厚度进行匀整，结构简单、操作方便；可根据丝层厚度不均程度，方便、灵活、准确选择凹导轮或凸导轮，实用性好，推广价值高。

Homogenization Device for Drying and Densification of Large Tow

【技术实现步骤摘要】
大丝束干燥致密化过程的匀整化装置
本专利技术属于纤维生产
，具体涉及一种大丝束干燥致密化过程的匀整化装置。
技术介绍
碳纤维具有高比强度、高比模量、耐热、耐腐蚀、耐疲劳、抗蠕变等特性，是一种高性能纤维材料，已经广泛应用于航空航天、国防建设、体育休闲用品、医疗器械和建筑行业。碳纤维可分为聚丙烯腈基、沥青基、粘胶基碳纤维，其中聚丙烯腈基碳纤维用途最广、用量最大、发展最为迅速，在碳纤维生产中占有绝对优势。聚丙烯腈基碳纤维由聚丙烯腈纤维经过预氧化、炭化过程制得。高品质的聚丙烯腈纤维是工业生产高性能聚丙烯腈基碳纤维的基础。目前，国内较为主流的是以湿法纺丝制备聚丙烯腈纤维，高粘度的聚丙烯腈的二甲基亚砜溶液(聚合液)依次经多级凝固浴成型、水洗、热水牵伸、上油、干燥致密化、蒸汽牵伸、松弛热定型工艺制备得到聚丙烯腈纤维。化学纤维在成纤过程中，由于条件的影响，纤维的表皮与芯部常表现出明显的结构差异，这种并存的结构叫作皮芯结构。对湿法纺织得到的初生纤维，这种特点会保留到成品纤维中，并影响其性能。皮芯结构明显的纤维，强度偏低，在高速拉伸中皮芯结构承受大部分荷载容易出现缺陷，造成应力集中引起纺程上断头率增加。对化学纤维，皮芯结构的成因与纺丝条件有关。与皮芯结构相对的，是纤维丝束均质化，均质化程度越高，纤维的表皮与芯部的结构均匀，差异小，纤维的品质越好。高性能聚丙烯腈基碳纤维制备依赖于聚丙烯腈纤维的品质，而高品质的聚丙烯腈纤维制备的核心是控制丝束均质化程度。丝束的均质化包含两方面内容：1、一束纤维中单纤维的表层及内部结构均匀、差异小；2、一束纤维中所有单根纤维之间的空间结构均质化，结构整体差异小。丝束均质化控制的核心是纺丝过程中丝束传质传热控制。小丝束(1K、3K、6K，“6K”表示每束纤维含有6000根单纤维)纺丝过程中，单位时间内丝束传质传热量相对缓和，丝束匀整程度对传质传热的影响较小，制备出均质化程度较高的聚丙烯腈纤维难度较小；而大丝束(12K、24K、48K等)纺丝过程中，丝束量大，单位时间内传质传热剧烈，丝束匀整程度对传质传热的影响大，进而对大丝束均质化程度影响较大。传质传热对大丝束均质化影响在纺丝凝固成型、干燥致密化过程中表现的最为突出，其中干燥致密化过程丝束匀整性对传质传热的影响较大，对丝束均质性影响较大。干燥致密化工艺是用于实现丝束去除水分、孔隙闭合、致密化程度增加。生产中，通常采用干燥热辊对丝束进行干燥致密化。大丝束纤维以片状铺层状态通过多组转动的干燥热辊，片层状丝束具有较大的丝束幅宽(即片层状丝束的宽度)，为保证丝束干燥致密化程度均匀，大丝束聚丙烯腈纤维在热辊上的丝束铺层平均厚度最好控制在0.1-0.5mm，丝束铺层厚度最大差异不超过0.1mm。由于传动热辊的尺寸精度、径向跳动及干燥致密化工艺匹配等因素，容易引起片层状丝束丝层厚度不均匀，厚度差异超过0.1mm，厚度不均又造成传热不均，导致丝束不同部位干燥致密化程度不均，降低了整束丝均质化程度。传统纤维加工领域常使用碾压法、空气梳吹法提升丝束匀整性。其中碾压法是采用加热热辊对丝束进行均匀双面碾压，提升丝束厚度的均匀性，有利于后续加工，但是碾压法不适用于干燥致密化过程，干燥致密化过程还涉及纤维结构的物理变化过程，若是采用双面碾压，虽然能够提升丝束匀整性，但会影响纤维水分去除历程、孔隙闭合物理过程，进而影响纤维结构。空气梳吹扫匀整，吹扫过程容易使纺丝过程中较嫩的纤维束起毛，毛丝明显，进而影响后续工艺状况。
技术实现思路
因此，本专利技术为解决大丝束干燥致密化过程中大幅宽片层状丝束的丝层厚度不均匀的技术问题，提供了一种大丝束干燥致密化过程的匀整化装置。为了解决上述问题，本专利技术提供一种大丝束干燥致密化过程的匀整化装置，包括：至少两个干燥热辊，至少两个干燥热辊表面绕有片层状丝束，至少两个干燥热辊对片层状丝束进行干燥；导轮，导轮设置在至少两个干燥热辊之间，导轮外周面与片层状丝束张紧接触，丝束张力调控范围为180-550厘牛/K，并对片层状丝束的丝层厚度进行匀整；支撑结构，导轮安装在支撑结构上。本专利技术的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。优选地，导轮的垂直于轴线的不同截面的直径不同，截面的直径与所述截面对应的丝束的丝层厚度成正比。优选地，导轮为凹导轮，和/或凸导轮，和/或锥导轮。优选地，凹导轮的凹弧的曲率与片层状丝束的丝束幅宽呈反比，与片层状丝束的丝层厚度差值呈正比；和/或，凸导轮的凸弧的曲率与片层状丝束的丝束幅宽呈反比，与片层状丝束的丝层厚度差值呈正比。优选地，支撑结构包括支撑导杆，支撑导杆设有高度调节装置，导轮安装在支撑导杆上。优选地，支撑导杆上通过摆臂组件活动安装有至少一个的凹导轮，和/或至少一个的凸导轮，和/或至少一个锥导轮。优选地，片层状丝束与导轮外周面接触区域对应的导轮的圆心角α范围为15～120°。优选地，摆臂组件包括摆臂、定位销，导轮安装在摆臂的一端，摆臂的另一端活动安装在支撑导杆上，摆臂能够沿支撑导杆的轴向移动，并能够绕支撑导杆的轴线转动，导轮的轴线与支撑导杆轴线平行，定位销用于将摆臂固定在支撑导杆上。优选地，导轮采用金属材料制作而成，导轮外周面设有陶瓷涂层。优选地，导轮的两端面分别设有突出导轮外周面的幅宽匀整板。本专利技术提供的大丝束干燥致密化过程的匀整化装置至少具有下列有益效果：1、本专利技术采用导轮对片层状丝束的厚度进行匀整，结构简单、操作方便；可根据大幅宽丝层厚度不均程度，方便、灵活、准确选择凹导轮或凸导轮，并便于调整导轮与丝束的接触张力。2、本专利技术的局部易损部件，如具有陶瓷涂层的导轮，易损件采用活动连接，可根据需要随时更换，便于拆装，维修；3、本专利技术的丝层厚度均匀化控制效果好，既有效控制了干燥致密化过程丝束丝层厚度均匀性，又提升了丝束幅宽的均匀性，从而整体上提升了丝束的均质化程度；实用性好，推广价值高。附图说明图1为本专利技术实施例的大丝束干燥致密化过程的匀整化装置结构及安装示意图；图2为本专利技术实施例的凹导轮凹弧示意图；图3为本专利技术实施例的凸导轮凸弧示意图；图4为本专利技术实施例的凹导轮与凸导轮组合示意图。附图标记表示为：1、凹导轮；2、凸导轮；3、摆臂；4、定位销；5、支撑导杆；6、高度调节装置；7、导轮；8、片层状丝束；9、干燥热辊；10、支撑结构；11、幅宽匀整板。具体实施方式结合参见图1至图4所示，本专利技术实施例提供的一种大丝束干燥致密化过程的匀整化装置，包括：至少两个干燥热辊9，至少两个干燥热辊9表面绕有片层状丝束8，至少两个干燥热辊9对片层状丝束8进行干燥；导轮7，导轮7设置在至少两个干燥热辊9之间，导轮7外周面与片层状丝束8张紧接触，丝束张力调控范围为180-550厘牛/K，并对片层状丝束8的厚度进行匀整；支撑结构10，导轮安装在支撑结构10上。本实施例的大丝束干燥致密化过程的匀整化装置，用于大丝束初生纤维的干燥致密化过程中，大丝束以片层状丝束8的形态绕过多组干燥热辊9，进行干燥致密，在干燥热辊9之间采用导轮7对片层状丝束8的厚度进行匀整，导轮7以一定角度、一定张紧接触在片层状丝束8上，片层状丝束8较厚的部分所受的压迫力大于较薄的部分，片层状丝束8在差异性的压迫力的作用下，较厚部分中的单纤维向较薄部分展匀，从而实现丝束丝层厚度本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大丝束干燥致密化过程的匀整化装置，其特征在于，包括：至少两个干燥热辊(9)，所述至少两个干燥热辊(9)表面绕有片层状丝束(8)，所述至少两个干燥热辊(9)对片层状丝束(8)进行干燥；导轮(7)，所述导轮(7)设置在所述至少两个干燥热辊(9)之间，所述导轮(7)外周面与片层状丝束(8)张紧接触，丝束张力调控范围为180～550厘牛/K，并对片层状丝束(8)的丝层厚度进行匀整；支撑结构(10)，所述导轮(7)安装在所述支撑结构(10)上。

【技术特征摘要】
1.一种大丝束干燥致密化过程的匀整化装置，其特征在于，包括：至少两个干燥热辊(9)，所述至少两个干燥热辊(9)表面绕有片层状丝束(8)，所述至少两个干燥热辊(9)对片层状丝束(8)进行干燥；导轮(7)，所述导轮(7)设置在所述至少两个干燥热辊(9)之间，所述导轮(7)外周面与片层状丝束(8)张紧接触，丝束张力调控范围为180～550厘牛/K，并对片层状丝束(8)的丝层厚度进行匀整；支撑结构(10)，所述导轮(7)安装在所述支撑结构(10)上。2.根据权利要求1所述的大丝束干燥致密化过程的匀整化装置，其特征在于，所述导轮(7)的垂直于轴线的不同截面的直径不同，截面的直径与所述截面对应的丝束的丝层厚度成正比。3.根据权利要求2所述的大丝束干燥致密化过程的匀整化装置，其特征在于，所述导轮(7)为凹导轮(1)，和/或凸导轮(2)，和/或锥导轮。4.根据权利要求3所述的大丝束干燥致密化过程的匀整化装置，其特征在于，所述凹导轮(1)的凹弧的曲率与所述片层状丝束(8)的丝束幅宽呈反比，与所述片层状丝束(8)的丝层厚度差值呈正比；和/或，所述凸导轮(2)的凸弧的曲率与所述片层状丝束(8)的丝束幅宽呈反比，与所述片层状丝束(8)的丝层厚度差值呈正比。5.根据权利要求1-4任一所述的大丝束干燥致密化过程的匀整化装置，其特征在于，所述片层状丝...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕春祥，邵伟，隋敏，李永红，张君翔，
申请(专利权)人：中国科学院山西煤炭化学研究所，
类型：发明
国别省市：山西,14