一种制备碳纤维用上浆装置及上浆方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种制备碳纤维用上浆装置及上浆方法，其中装置部分包括第一上浆槽、第二上浆槽、上浆剂补给系统、上浆剂循环装置和氮气鼓泡装置，两个上浆槽的设置实现对未上浆碳纤维的两次上浆操作，两个上浆槽之间设置有挤压辊，在金属导辊的牵引作用下纤维经过第一次上浆后通过挤压辊的挤压作用，将上浆剂浸润至纤维内部，再通过第二次上浆实现上浆的内外均匀；上浆剂补给系统可以实现在全工位进行均匀补液，避免产生局部的上浆剂浓度差；上浆剂循环装置用于上浆槽内进行液体循环，保证槽内液体浓度稳定一致；氮气鼓泡装置用于达到控制碳纤维上浆剂含量的目的。该装置采用多主动控住元素，调节上浆量，保证碳纤维上浆剂含量的稳定性和工位一致性。定性和工位一致性。定性和工位一致性。

【技术实现步骤摘要】
一种制备碳纤维用上浆装置及上浆方法


[0001]本专利技术涉及碳纤维表面上浆
，特别是涉及一种制备碳纤维用上浆装置及上浆方法。

技术介绍

[0002]碳纤维表面上浆是碳纤维在生产过程中的重要工序。上浆处理能够在碳纤维表面形成均匀的树脂薄层，在生产和应用过程中能够起到防止纤维机械损伤、改善工艺操作性能、提高碳纤维与树脂基体润湿性和界面结合强度等作用。通常将碳纤维用上浆剂分为三类，即溶液型上浆剂、水溶性上浆剂和乳液型上浆剂。溶液型上浆剂，一般使用的有机溶剂极易挥发，而且易燃易爆，同时会造成资源浪费和环境污染。水溶性上浆剂，在满足大多数复合材料要求的水溶性聚合物方面极其有限，所以在应用层面上很难推广。乳液型上浆剂通过树脂和一定量的表面活性剂、乳化剂、能提升界面结合性能的特殊助剂按照一定的比例混合配制而成。这类上浆剂的优点是很少将树脂残留在加工设备上，不会在后续加工过程中对纤维造成破坏，另外它不易挥发，一定程度上减少了对环境的污染。所以乳液型上浆剂是目前碳纤维生产的主流上浆剂。
[0003]目前碳纤维生产用上浆装置主要存在的问题：1.上浆量不均匀，纤维丝束内部和外部的不均匀，存在工位上浆剂含量的差异，上浆含量的长程不均匀性；2.传统方式的上浆剂槽内循环会造成破乳，导致上浆剂无法长期使用；3.上浆量调节的控制手段单一，只能采用调节上浆剂浓度来调整上浆量。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种制备碳纤维用上浆装置及上浆方法，以解决上述现有技术存在的问题，该结构有效解决碳纤维生产中上浆的工位、纤维内外差异，长期运行的上浆量波动难题，采用更多的主动控住元素，来调节上浆量，保证碳纤维上浆剂含量的稳定性和工位一致性。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：本专利技术提供一种制备碳纤维用上浆装置，包括
[0006]上浆槽，所述上浆槽包括顺次设置在导丝架上的第一上浆槽和第二上浆槽，所述第一上浆槽和第二上浆槽的上料端和下料端均设置有金属导辊，所述第一上浆槽和第二上浆槽之间设置有挤压辊，未上浆碳纤维经过所述金属导辊的牵引依次进入第一上浆槽和第二上浆槽；以及
[0007]上浆剂补给系统，所述上浆剂补给系统包括补液桶、流量调节阀和浆液分布器，所述补液桶通过补液管分别为所述第一上浆槽和第二上浆槽进行浆液补给，所述补液管上设置有所述流量调节阀，所述补液管的末端安装有所述浆液分布器；以及
[0008]上浆剂循环装置，所述上浆剂循环装置包括循环管、前挡板和两级缓冲挡板，所述循环管的取液口和出液口分别位于所述第一上浆槽或第二上浆槽的两侧，所述循环管上设
置有气动隔膜泵和循环流量调节阀，所述前挡板靠近所述取液口设置，两级缓冲挡板靠近所述出液口设置；以及
[0009]氮气鼓泡装置，所述氮气鼓泡装置包括氮气供应管和氮气分布器，所述氮气供应管的进气端连接氮气源，所述氮气供应管上设置有总流量调节阀和氮气减压阀，且氮气供应管上安装有氮气分布器，从氮气分布器中分出的氮气支路管的末端伸入第二上浆槽内，所述氮气分布器的各支路上均设置有管路氮气开关。
[0010]优选地，所述导丝架为金属框架，所述金属导辊的外表面进行镀陶处理，所述第一上浆槽和第二上浆槽均由不锈钢板焊接而成。
[0011]优选地，所述第一上浆槽设置于所述第二上浆槽的底部，所述导丝架的顶部两端也安装有金属导辊；未上浆碳纤维自所述导丝架顶部一侧的金属导辊向下进入所述第一上浆槽后，再经过所述挤压辊后进入位于上方的所述第二上浆槽内，最后由所述导丝架顶部另一侧的金属导辊导出。
[0012]优选地，所述第一上浆槽和第二上浆槽呈同水平依次排布的形式；未上浆碳纤维在金属导辊的牵引下进入所述第一上浆槽后再经由所述挤压辊进入另一侧的所述第二上浆槽内，最后由末端的金属导辊导出。
[0013]优选地，所述第一上浆槽或第二上浆槽的进液侧顺次设置有所述循环管的取液口、浆液分布器和前挡板，所述前挡板的高度低于所述第一上浆槽或第二上浆槽的深度。
[0014]优选地，所述第一上浆槽或第二上浆槽上远离进液侧的另一侧顺次设置有所述循环管的出液口和两级缓冲挡板，两级缓冲挡板包括两块上下错落分布的缓冲挡板，且两块缓冲挡板的高度均低于所述第一上浆槽或第二上浆槽的深度。
[0015]本专利技术还提供一种制备碳纤维用上浆装置的上浆方法，应用于上述的制备碳纤维用上浆装置，包括以下步骤：
[0016]步骤1：未上浆碳纤维的引入
[0017]将未上浆碳纤维的端部，自导丝架顶部一侧的金属导辊向下进入第一上浆槽后，再经过挤压辊进入位于上方的第二上浆槽内，最后由导丝架顶部另一侧的金属导辊导出；
[0018]步骤2：上浆剂补给
[0019]将预先配置好的上浆剂盛放到补液桶内，补液桶通过补液管分别为所述第一上浆槽和第二上浆槽进行浆液补给，通过补液管上设置的流量调节阀调节上浆剂的流速，位于第一上浆槽和第二上浆槽内的浆液分布器分别调整浆液分布情况；
[0020]步骤3：氮气鼓泡和上浆剂循环准备
[0021]在第二上浆槽内连通氮气鼓泡装置，并将第一上浆槽和第二上浆槽的上浆剂循环装置开启；
[0022]步骤4：上浆操作
[0023]将未上浆碳纤维引入上浆装置比完成上浆剂补给后，开启上浆装置，在齿轮或皮带的传动下，挤压辊和各金属导辊转动，从而牵引未上浆碳纤维开始进行上浆操作，未上浆碳纤维经过第一次上浆后通过挤压辊的挤压作用，将上浆剂浸润至纤维内部，再通过第二次上浆实现上浆的内外均匀，完成两次上浆的碳纤维最终由金属导辊引出。
[0024]本专利技术还提供另一种制备碳纤维用上浆装置的上浆方法，应用于上述的制备碳纤维用上浆装置，包括以下步骤：
[0025]步骤1：未上浆碳纤维的引入
[0026]将未上浆碳纤维的端部在金属导辊的牵引下进入第一上浆槽后再经由挤压辊进入另一侧的第二上浆槽内，最后由末端的金属导辊导出；
[0027]步骤2：上浆剂补给
[0028]将预先配置好的上浆剂盛放到补液桶内，补液桶通过补液管分别为所述第一上浆槽和第二上浆槽进行浆液补给，通过补液管上设置的流量调节阀调节上浆剂的流速，位于第一上浆槽和第二上浆槽内的浆液分布器分别调整浆液分布情况；
[0029]步骤3：氮气鼓泡和上浆剂循环准备
[0030]在第二上浆槽内连通氮气鼓泡装置，并将第一上浆槽和第二上浆槽的上浆剂循环装置开启；
[0031]步骤4：上浆操作
[0032]将未上浆碳纤维引入上浆装置比完成上浆剂补给后，开启上浆装置，在齿轮或皮带的传动下，挤压辊和各金属导辊转动，从而牵引未上浆碳纤维开始进行上浆操作，未上浆碳纤维经过第一次上浆后通过挤压辊的挤压作用，将上浆剂浸润至纤维内部，再通过第二次上浆实现上浆的内外均匀，完成两次上浆的碳纤维最终由金属导辊引出。
[0033]本专利技术相对于现有技术取得了以下有益技术效果：
[0034]本专利技术中的制备碳纤维用上浆装置及上浆方法，应用本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种制备碳纤维用上浆装置，其特征在于：包括上浆槽，所述上浆槽包括顺次设置在导丝架上的第一上浆槽和第二上浆槽，所述第一上浆槽和第二上浆槽的上料端和下料端均设置有金属导辊，所述第一上浆槽和第二上浆槽之间设置有挤压辊，未上浆碳纤维经过所述金属导辊的牵引依次进入第一上浆槽和第二上浆槽；以及上浆剂补给系统，所述上浆剂补给系统包括补液桶、流量调节阀和浆液分布器，所述补液桶通过补液管分别为所述第一上浆槽和第二上浆槽进行浆液补给，所述补液管上设置有所述流量调节阀，所述补液管的末端安装有所述浆液分布器；以及上浆剂循环装置，所述上浆剂循环装置包括循环管、前挡板和两级缓冲挡板，所述循环管的取液口和出液口分别位于所述第一上浆槽或第二上浆槽的两侧，所述循环管上设置有气动隔膜泵和循环流量调节阀，所述前挡板靠近所述取液口设置，两级缓冲挡板靠近所述出液口设置；以及氮气鼓泡装置，所述氮气鼓泡装置包括氮气供应管和氮气分布器，所述氮气供应管的进气端连接氮气源，所述氮气供应管上设置有总流量调节阀和氮气减压阀，且氮气供应管上安装有氮气分布器，从氮气分布器中分出的氮气支路管的末端伸入所述第二上浆槽内，所述氮气分布器的各支路上均设置有管路氮气开关。2.根据权利要求1所述的制备碳纤维用上浆装置，其特征在于：所述导丝架为金属框架，所述金属导辊的外表面进行镀陶处理，所述第一上浆槽和第二上浆槽均由不锈钢板焊接而成。3.根据权利要求1所述的制备碳纤维用上浆装置，其特征在于：所述第一上浆槽设置于所述第二上浆槽的底部，所述导丝架的顶部两端也安装有金属导辊；未上浆碳纤维自所述导丝架顶部一侧的金属导辊向下进入所述第一上浆槽后，再经过所述挤压辊后进入位于上方的所述第二上浆槽内，最后由所述导丝架顶部另一侧的金属导辊导出。4.根据权利要求1所述的制备碳纤维用上浆装置，其特征在于：所述第一上浆槽和第二上浆槽呈同水平依次排布的形式；未上浆碳纤维在金属导辊的牵引下进入所述第一上浆槽后再经由所述挤压辊进入另一侧的所述第二上浆槽内，最后由末端的金属导辊导出。5.根据权利要求1所述的制备碳纤维用上浆装置，其特征在于：所述第一上浆槽或第二上浆槽的进液侧顺次设置有所述循环管的取液口、浆液分布器和前挡板，所述前挡板的高度低于所述第一上浆槽或第二上浆槽的深度。6.根据权利要求5所述的制备碳纤维用上浆装置，其特征在于：所述第一上浆槽或第二上浆槽上远离进液侧的另一侧顺次设置有所述循环管的出液口和两级缓...

【专利技术属性】
技术研发人员：李东升，翟磊，段晋星，张颖新，吕春祥，李永红，袁淑霞，杨明珲，郭蕊，
申请(专利权)人：中国科学院山西煤炭化学研究所，
类型：发明
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