本发明专利技术提供一种碳纤维上浆后的干燥装置及其控制方法，干燥装置包括：干燥炉炉腔、进风管路、回风管路和除湿蒸发器，干燥炉炉腔具有进风口和出风口，干燥炉炉腔的一端设置干燥炉入丝口，另一端设置干燥炉出丝口，以使得碳纤维丝能从干燥炉入丝口穿设进入干燥炉炉腔中，并从干燥炉出丝口穿出干燥炉炉腔；进风管路能与进风口连通，回风管路与出风口连通，回风管路还与进风管路连通；除湿蒸发器设置在进风管路和/或回风管路上，以能对在进风管路和/或回风管路中的空气进行除湿。根据本发明专利技术实现了对碳纤维上浆后的低温干燥，能够同时解决易产生焦油废气和发生碳纤维受损的问题。焦油废气和发生碳纤维受损的问题。焦油废气和发生碳纤维受损的问题。
【技术实现步骤摘要】
一种碳纤维上浆后的干燥装置及其控制方法
[0001]本专利技术涉及聚丙烯腈基碳纤维生产
，具体涉及一种碳纤维上浆后的干燥装置及其控制方法。
技术介绍
[0002]碳纤维是一种新型碳材料，具有高强度、低密度、耐高温、耐腐蚀、良好的导电和导热性能等优点，广泛应用于制备各种构件和功能性复合材料。碳纤维在经过预氧化、低温碳化、高温碳化和表面处理后，为了提高纤维界面传递效率，会对碳纤维进行上浆处理，在材料表面形成保护膜，保护纤维表面活性基团，避免碳纤维吸附空气中的灰尘和水分，避免后续加工过程中的磨损，且可作为“桥梁”与基体树脂结合，以更好发挥其结构性能。碳纤维上浆后的干燥是为了把丝束中的水分去除，使纤维表面光滑无粘连，赋予纤维良好的集束性、润滑度、硬挺度，最后收丝成卷，便于下游工序加工和使用。但现有的干燥方法存在很多问题，主要有以下几点：
[0003]1.为了缩短干燥时间，节约生产场地，现有的碳纤维干燥技术采用温度为100
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250℃高温热风干燥，能耗高，实际生产运行过程中纤维表面附着的上浆剂部分受热分解成焦油废气，严重污染运行中的纤维和炉体，也对环境和操作人员健康造成不利影响，焦油长期累积容易发生火灾。
[0004]2.热风干燥是以热空气为干燥介质，强制对流的方式与纤维进行湿热交换，为了提高干燥效率，需设定高气速，大流量，但是容易把丝束吹散吹毛，也会吹去部分浆液，影响产品质量。
[0005]3.为了提高干燥效率，同时避免上浆剂分解产生焦油，有的技术采用70
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100℃热辊干燥，为了达到干燥效果，需设置多个辊体以保证纤维与热辊有较大接触面积，辊体多，转向多，摩擦阻力易使纤维受损形成毛丝，上浆剂粘附在辊面容易发生缠辊、断丝等事故，也增加了操作人员烫伤的风险，不利于稳定生产。热辊组件造价较高，无形中也增加了生产维护的成本。
[0006]由于现有技术的碳纤维干燥中若采用高温热风干燥，能耗高，容易使得上浆剂部分受热分解成焦油废气，若采用较高温干燥需要设置多个辊体，而导致发生纤维受损等技术问题，因此本专利技术研究设计出一种碳纤维上浆后的干燥装置及其控制方法。
技术实现思路
[0007]因此，本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术的碳纤维生产干燥过程中无法同时解决易产生焦油废气和发生纤维受损的缺陷，从而提供一种碳纤维上浆后的干燥装置及其控制方法。
[0008]为了解决上述问题，本专利技术提供一种碳纤维上浆后的干燥装置，其包括：
[0009]干燥炉炉腔、进风管路、回风管路和除湿蒸发器，所述干燥炉炉腔具有进风口和出风口，所述干燥炉炉腔的一端设置干燥炉入丝口，另一端设置干燥炉出丝口，以使得碳纤维
丝能从所述干燥炉入丝口穿设进入所述干燥炉炉腔中，并从所述干燥炉出丝口穿出所述干燥炉炉腔；所述进风管路能与所述进风口连通，所述回风管路与所述出风口连通，所述回风管路还与所述进风管路连通；所述除湿蒸发器设置在所述进风管路和/或所述回风管路上，以能对在所述进风管路和/或所述回风管路中的空气进行除湿。
[0010]在一些实施方式中，还包括干燥风缓冲腔，所述干燥风缓冲腔与所述干燥炉炉腔相接，且所述干燥风缓冲腔设置于所述进风管路与所述干燥炉炉腔之间，所述干燥风缓冲腔的一端能与所述进风管路连通，另一端能与所述干燥炉炉腔连通。
[0011]在一些实施方式中，所述干燥炉炉腔与所述干燥风缓冲腔组成干燥炉，所述干燥炉炉腔与所述干燥风缓冲腔之间通过分隔件分隔，所述分隔件上还设置有多个通孔和多个喷嘴，所述喷嘴的一端与所述通孔连通，另一端伸入所述干燥炉炉腔中，以能将所述干燥风缓冲腔中的空气引导并喷射至所述干燥炉炉腔中。
[0012]在一些实施方式中，所述分隔件为分隔板的结构，所述喷嘴为螺旋形喷嘴；多个所述喷嘴之间彼此间隔设置；所述除湿蒸发器中通入能进行相变换热的制冷剂，所述制冷剂能对所述进风管路和/或所述回风管路中的空气换热降温。
[0013]在一些实施方式中，还包括干燥风分散管路，所述干燥风分散管路连接设置在所述进风管路与所述干燥风缓冲腔之间，且所述干燥风分散管路包括主管路和分支管路，所述主管路为一个，所述分支管路为多个，所述主管路的一端与所述进风管路连通、另一端与多个所述分支管路的一端连通，多个所述分支管路的另一端与所述干燥风缓冲腔连通。
[0014]在一些实施方式中，多个所述分支管路之间彼此间隔设置；所述干燥风分散管路、所述干燥风缓冲腔和所述干燥炉炉腔沿着竖直方向从上至下依次相接布置，所述干燥炉炉腔的下部为水平横截面积逐渐减小的缩口结构，所述缩口结构的底端相对于所述干燥炉入丝口而靠近所述干燥炉出丝口设置；
[0015]所述进风管路和所述回风管路连通形成为一整根管路，所述整根管路的一端与所述出风口连通、另一端与所述主管路连通。
[0016]在一些实施方式中，还包括丝束展宽装置，所述丝束展宽装置设置于所述干燥炉炉腔的外部且位于所述干燥炉入丝口的一侧，以使得进入所述干燥炉入丝口前的碳纤维能与所述丝束展宽装置相接且被所述丝束展宽装置展宽。
[0017]在一些实施方式中，所述回风管路上还设置有空气过滤器，所述进风管路上还设置有循环风机；所述丝束展宽装置为辊体。
[0018]本专利技术还提供一种如前述的碳纤维上浆后的干燥装置的控制方法，其包括：
[0019]控制步骤，在碳纤维丝束穿设于所述干燥炉炉腔中之前，先调节所述干燥炉炉腔的入丝口和出丝口的开度，并控制打开所述循环风机运行第一预设时间，即空炉运行第一预设时间；然后将水洗后的碳纤维丝束浸渍上浆剂，再通过所述丝束展宽装置并穿设进入所述干燥炉炉腔中，在干燥过程中控制所述循环风机的运行频率以控制风速，控制所述干燥炉炉腔内的温度，并控制所述碳纤维丝束在所述干燥炉炉腔中干燥第二预设时间。
[0020]在一些实施方式中，所述干燥炉炉腔的入丝口和出丝口的开度均被调节为5～10mm，所述循环风机执行空炉运行15～45分钟，空炉运行时所述循环风机的频率为50Hz；在对碳纤维丝束穿设进入所述干燥炉炉腔中并进行干燥的过程中，控制所述循环风机的运行频率以控制风速为10～50m/s，并控制所述干燥炉炉腔内的温度为5～40℃，并控制干燥的
第二预设时间为30～90s。
[0021]本专利技术提供的一种碳纤维上浆后的干燥装置及其控制方法具有如下有益效果：
[0022]本专利技术通过在干燥炉炉腔的进风管路和/或回风管路上设置除湿蒸发器，能够对该管内的空气进行有效的降温除湿作用，从而使得再次进入干燥炉炉腔中的空气为低温干燥空气，利用低温干燥空气在纤维表面循环，由于被干燥纤维的表面水蒸气分压与低温低湿空气的水蒸气分压不同以及具有一定速度的空气的流动，迫使被干燥纤维的水分不断蒸发从而使低湿空气达到饱和，带走碳纤维丝上的水分，再通过除湿加热之后变成干空气，如此循环往复，达到干燥目的；相对于现有的采用高温干燥(100
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250℃高温热风干燥，70
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100℃热辊干燥)的技术本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种碳纤维上浆后的干燥装置，其特征在于：包括：干燥炉炉腔(14)、进风管路(2)、回风管路(11)和除湿蒸发器(10)，所述干燥炉炉腔(14)具有进风口和出风口，所述干燥炉炉腔(14)的一端设置干燥炉入丝口(7)，另一端设置干燥炉出丝口(6)，以使得碳纤维丝能从所述干燥炉入丝口(7)穿设进入所述干燥炉炉腔(14)中，并从所述干燥炉出丝口(6)穿出所述干燥炉炉腔(14)；所述进风管路(2)能与所述进风口连通，所述回风管路(11)与所述出风口连通，所述回风管路(11)还与所述进风管路(2)连通；所述除湿蒸发器(10)设置在所述进风管路(2)和/或所述回风管路(11)上，以能对在所述进风管路(2)和/或所述回风管路(11)中的空气进行除湿。2.根据权利要求1所述的碳纤维上浆后的干燥装置，其特征在于：还包括干燥风缓冲腔(4)，所述干燥风缓冲腔(4)与所述干燥炉炉腔(14)相接，且所述干燥风缓冲腔(4)设置于所述进风管路(2)与所述干燥炉炉腔(14)之间，所述干燥风缓冲腔(4)的一端能与所述进风管路(2)连通，另一端能与所述干燥炉炉腔(14)连通。3.根据权利要求2所述的碳纤维上浆后的干燥装置，其特征在于：所述干燥炉炉腔(14)与所述干燥风缓冲腔(4)组成干燥炉，所述干燥炉炉腔(14)与所述干燥风缓冲腔(4)之间通过分隔件(16)分隔，所述分隔件(16)上还设置有多个通孔和多个喷嘴(5)，所述喷嘴(5)的一端与所述通孔连通，另一端伸入所述干燥炉炉腔(14)中，以能将所述干燥风缓冲腔(4)中的空气引导并喷射至所述干燥炉炉腔(14)中。4.根据权利要求3所述的碳纤维上浆后的干燥装置，其特征在于：所述分隔件(16)为分隔板的结构，所述喷嘴(5)为螺旋形喷嘴；多个所述喷嘴(5)之间彼此间隔设置；所述除湿蒸发器(10)中通入能进行相变换热的制冷剂，所述制冷剂能对所述进风管路(2)和/或所述回风管路(11)中的空气换热、降温除湿。5.根据权利要求3或4所述的碳纤维上浆后的干燥装置，其特征在于：还包括干燥风分散管路(3)，所述干燥风分散管路(3)连接设置在所述进风管路(2)与所述干燥风缓冲腔(4)之间，且所述干燥风分散管路(3)包括主管路(31)和分支管路(32)，所述主管路(31)为一个，所述分支管路(32)为多个，所述主管路(31)的一端与所述进风管路(2)连通、另一端与多个所述分支管路(32)的一端连通，多个所述分支管路...
【专利技术属性】
技术研发人员：王思思，常春报，苗晓，高扬东，杜晓敏，崔占东，黄超，
申请(专利权)人：山西钢科碳材料有限公司，
类型：发明
国别省市：
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