本實(shí)用新型屬于紡絲設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，運(yùn)用于原絲紡絲線(xiàn)的上油機(jī)上，具體涉及到一種用于懸浮液上漿劑的碳纖維上漿裝置，可用于生產(chǎn)適用于聚酯基、聚碳酸酯基、聚酰胺基、聚芳醚酮基復(fù)合材料的碳纖維。

背景技術(shù)：

碳纖維上漿工序是碳纖維制造工藝工程中的核心工序之一，通過(guò)控制碳纖維上漿劑和合理的上漿工藝，使碳纖維表面均勻涂覆一層上漿劑層，可以提高碳纖維集束性、耐磨性、直挺度等工藝性能，減少纖維表面毛絲發(fā)生量，改善碳纖維與復(fù)合材料基體樹(shù)脂的力學(xué)增強(qiáng)性能。上漿劑種類(lèi)、上漿設(shè)備及配套工藝是碳纖維上漿工序的關(guān)鍵要點(diǎn)。目前常用的碳纖維上漿劑為環(huán)氧樹(shù)脂基乳液類(lèi)上漿劑，其制備的碳纖維綜合性能較好，適用于環(huán)氧樹(shù)脂、酚醛樹(shù)脂等熱固性基體復(fù)合材料。但隨著以聚酯樹(shù)脂、聚碳酸酯樹(shù)脂、聚酰胺樹(shù)脂、聚芳醚酮樹(shù)脂為代表的熱塑性復(fù)合材料研究的逐漸深入，目前環(huán)氧樹(shù)脂基上漿劑及其配套上漿設(shè)備、工藝均有所不足。首先，環(huán)氧樹(shù)脂基上漿劑的主體成分為環(huán)氧樹(shù)脂，其熔融溫度較低，因此纖維的上漿量要控制在較低的水平，否則會(huì)導(dǎo)致目前工藝下纖維難以烘干，含水過(guò)多。其次，纖維表面涂覆環(huán)氧樹(shù)脂在長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)存或高溫加工時(shí)會(huì)產(chǎn)生老化固化，難以鋪展，造成基體樹(shù)脂難以浸潤(rùn)結(jié)合。

采用以聚酯樹(shù)脂、聚碳酸酯樹(shù)脂、聚酰胺樹(shù)脂、聚芳醚酮樹(shù)脂等熱塑性樹(shù)脂粉末為主體制備的懸浮液上漿劑可以有效地解決上述問(wèn)題，纖維上漿量可以明顯提高，和基體樹(shù)脂加工結(jié)合性能改善。但目前的上漿設(shè)備不利于懸浮液上漿劑的應(yīng)用，上漿后纖維的烘干難度大，纖維鋪展困難。粘附在纖維表面的熱塑性樹(shù)脂粉末直接進(jìn)入后道烘干工序時(shí)，容易在纖維表面聚集形成顆粒團(tuán)，造成上漿不勻，纖維疵點(diǎn)增多。因此，懸浮液上漿劑必須采用專(zhuān)用的上漿設(shè)備和工藝。目前能夠適用于懸浮液上漿劑的碳纖維專(zhuān)用上漿裝置未見(jiàn)報(bào)道。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有上漿設(shè)備和工藝中存在的缺陷，提供一種用于懸浮液上漿劑的碳纖維上漿裝置，可避免絲束進(jìn)上漿槽時(shí)，由于絲束走偏引起絲束粘結(jié)，輥面繞輥的現(xiàn)象，且碳纖維上漿量又高又均勻，碳纖維絲束寬度一致且外觀平整，提高碳纖維質(zhì)量。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案是：

一種用于懸浮液上漿劑的碳纖維上漿裝置，包括帶有攪拌棒的上漿劑配料供料系統(tǒng)、分絲梳、上漿劑循環(huán)系統(tǒng)、連接碳纖維的第一傳動(dòng)輥、第二傳動(dòng)輥、設(shè)置在上漿槽內(nèi)的第一浸漬輥和第二浸漬輥，以及蒸汽熱輥、第三傳動(dòng)輥和壓輥；

所述的上漿劑配料供料系統(tǒng)包括經(jīng)管道依次連接的第一反應(yīng)釜、配料泵、第二反應(yīng)釜和供料泵，該供料泵經(jīng)管道與上漿槽相連；

所述的上漿劑循環(huán)系統(tǒng)包括經(jīng)管道與上漿槽相連的上漿劑循環(huán)泵，以及設(shè)置在上漿槽上方的噴嘴式噴淋管；

碳纖維依次通過(guò)所述分絲梳、第一傳動(dòng)輥、第一浸漬輥、第二浸漬輥、第二傳動(dòng)輥、蒸汽熱輥、第三傳動(dòng)輥和壓輥。

所述第一反應(yīng)釜和第二反應(yīng)釜采用夾套方式，根據(jù)上漿劑使用溫度范圍，夾套中可通熱水和冷凍水，熱水溫度范圍0-99℃，冷凍水水溫≥-9℃。操作簡(jiǎn)便，上漿劑混合均勻，不分層，且上漿劑調(diào)配溫度和使用溫度可精確控制，確保上漿劑使用周期長(zhǎng)，不受溫度過(guò)高或過(guò)低而引起的上漿劑變質(zhì)。

所述分絲梳的絲束根數(shù)是n根，分絲梳上安裝的分絲棒數(shù)量是n+1根，絲束寬度是a(單位：毫米)，相鄰分絲棒的間距是a+2(單位：毫米)。碳纖維生產(chǎn)過(guò)程中，每根絲束按順序，依次在間隔的分絲棒之間走絲運(yùn)行，均勻地通過(guò)分絲梳，可確保碳纖維絲束分絲清晰，絲束在輥面上運(yùn)行時(shí)，不移位，不產(chǎn)生互相粘連。

所述噴嘴式噴淋管是在噴淋管上安裝一定數(shù)量的噴嘴。絲束寬度是a(毫米)，噴嘴安裝的間距是20×(a+2)(單位：毫米)。碳纖維生產(chǎn)過(guò)程中，啟動(dòng)上漿劑循環(huán)泵，上漿槽中上漿劑循環(huán)流動(dòng)，上漿劑不分層，且噴淋管的噴嘴中噴射一定數(shù)量的上漿劑，可均勻地噴射在碳纖維絲束上，確保碳纖維上漿量高，達(dá)到工藝要求值，且碳纖維上漿量均勻。

所述蒸汽熱輥的一端有蒸汽進(jìn)口一個(gè)，蒸汽回氣口一個(gè)，蒸汽進(jìn)口處通入飽和水蒸汽，在熱輥輥筒夾層中形成回路，蒸汽熱輥輥面上溫度控制范圍為0～ 360℃。蒸汽熱輥輥面上溫度可快速地達(dá)到工藝要求值，且輥面溫度均勻，可脫除碳纖維的水分，防止碳纖維進(jìn)入后道干燥箱烘干時(shí)發(fā)生劇烈汽化，又可以使碳纖維表面所粘有的懸浮液上漿劑粉末在高溫下熔融鋪展，在碳纖維表面形成一層連續(xù)均勻的樹(shù)脂膜，提高碳纖維上漿均勻性，且碳纖維絲束寬度一致。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是：

1)采用上漿劑配料供料系統(tǒng)，使上漿劑混合均勻，不分層，可精確控制上漿劑調(diào)配溫度和使用溫度，保質(zhì)期時(shí)間長(zhǎng)。

2)使用分絲梳，可確保碳纖維絲束分絲清晰，絲束在輥面上運(yùn)行時(shí)，不移位，不產(chǎn)生互相粘連。

3)采用上漿劑循環(huán)系統(tǒng)，確保上漿劑不分層，碳纖維上漿量又高又均勻。采用蒸汽熱輥，可脫除碳纖維的水分，防止碳纖維進(jìn)入后道干燥箱烘干時(shí)發(fā)生劇烈汽化，又可以使碳纖維表面所粘有的懸浮液上漿劑粉末在高溫下熔融鋪展，在碳纖維表面形成一層連續(xù)均勻的樹(shù)脂膜，提高碳纖維上漿均勻性，且碳纖維絲束寬度一致。

4)操作簡(jiǎn)便，碳纖維生產(chǎn)運(yùn)行平穩(wěn)，可避免絲束進(jìn)上漿槽時(shí)，由于絲束走偏引起絲束粘結(jié)，輥面繞輥的現(xiàn)象，延長(zhǎng)生產(chǎn)平穩(wěn)運(yùn)行周期，大大降低生產(chǎn)成本。且碳纖維上漿量又高又均勻，碳纖維絲束寬度一致且外觀平整，提高碳纖維質(zhì)量。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型用于懸浮液上漿劑的碳纖維上漿裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本實(shí)用新型中分絲梳的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本實(shí)用新型碳中噴嘴式噴淋管結(jié)的構(gòu)示意圖。

圖4是本實(shí)用新型中蒸汽熱輥的的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，但不應(yīng)以此限制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。

請(qǐng)先參閱圖1，圖1是本實(shí)用新型用于懸浮液上漿劑的碳纖維上漿裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖所示，一種用于懸浮液上漿劑的碳纖維上漿裝置，包括帶有攪拌棒的上漿劑配料供料系統(tǒng)、分絲梳9、上漿劑循環(huán)系統(tǒng)、連接碳纖維的第一傳動(dòng)輥10、第二傳動(dòng)輥11、設(shè)置在上漿槽內(nèi)的第一浸漬輥12和第二浸漬輥13，以及蒸汽熱輥14、第三傳動(dòng)輥15和壓輥16；碳纖維1依次通過(guò)所述分絲梳9、第一傳動(dòng)輥10、第一浸漬輥12、第二浸漬輥13、第二傳動(dòng)輥11、蒸汽熱輥14、第三傳動(dòng)輥15和壓輥16。

所述的上漿劑配料供料系統(tǒng)包括經(jīng)管道依次連接的第一反應(yīng)釜3、配料泵5、第二反應(yīng)釜4和供料泵6，且第一反應(yīng)釜3和第二反應(yīng)釜4采用夾套方式，所述供料泵6經(jīng)管道與上漿槽相連。

圖2是本實(shí)用新型中分絲梳的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖所示，分絲梳9的絲束根數(shù)是n根，該分絲梳9上安裝的分絲棒17數(shù)量是n+1根，絲束寬度是a(單位：毫米)，相鄰分絲棒的間距是a+2(單位：毫米)。

上漿劑循環(huán)系統(tǒng)包括經(jīng)管道與上漿槽相連的上漿劑循環(huán)泵7，以及設(shè)置在上漿槽上方的噴嘴式噴淋管8；所述噴嘴式噴淋管8是在噴淋管18上安裝一定數(shù)量的噴嘴19，絲束寬度為a(單位：毫米)，則噴嘴的安裝間距為20×(a+2)(單位：毫米)，如圖3所示。

圖4是本實(shí)用新型中蒸汽熱輥的的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖所示，蒸汽熱輥14的一端具有一個(gè)蒸汽進(jìn)口20和一個(gè)蒸汽回氣口，蒸汽進(jìn)口處通入飽和水蒸汽，在蒸汽熱輥筒夾層中形成回路21，蒸汽熱輥輥面上溫度控制范圍為0～360℃，輥面溫控精度為±1℃。

本實(shí)用新型的具體步驟操作如下：

先分別在第一反應(yīng)釜3和第二反應(yīng)釜4夾套中，通入55℃水，在第一反應(yīng)釜 3中加入定量水，然后逐漸加入聚酰胺樹(shù)脂粉末和聚丙烯酰胺的混合物(重量比為4:1)，以135rpm轉(zhuǎn)速攪拌40分鐘后，上漿劑混合均勻，不分層，開(kāi)啟配料泵5，輸送至第二反應(yīng)釜4中，加入十八烷醇聚氧乙烯醚(n＝30)，添加量為聚酰胺樹(shù)脂粉末和聚丙烯酰胺的混合物總重量的30wt％,以5000rpm轉(zhuǎn)速乳化10分鐘后靜置?？刂粕蠞{劑濃度為15％。開(kāi)啟供料泵6，把第二反應(yīng)釜4中混合均勻的上漿劑加入至上漿槽中，液位控制能浸沒(méi)上漿槽內(nèi)上漿劑第一浸漬輥12和第二浸漬輥13高度的五分之四。

然后引入寬度為4.5毫米的碳纖維，碳纖維先以6米/分的速度，穿絲經(jīng)過(guò)分絲梳，每根碳纖維絲束按順序依次分在間隔的分絲棒17之間，絲束按照相同的間距分絲走絲，碳纖維運(yùn)行平穩(wěn)，不移位，分絲清晰。然后，碳纖維依次運(yùn)行至第一傳動(dòng)輥10、第一浸漬輥12、第二浸漬輥13、第二傳動(dòng)輥11、蒸汽熱輥14、第三傳動(dòng)輥15和壓輥16。運(yùn)行過(guò)程中，開(kāi)啟循環(huán)泵7，形成上漿槽上漿劑的循環(huán)流動(dòng)，上漿劑分散均勻，不分層。調(diào)整噴嘴式噴淋管8的高度，使噴嘴式噴淋管8噴嘴中噴射的上漿劑，能均勻地噴射在碳纖維表面。

蒸汽熱輥14的蒸汽進(jìn)口處通入絕對(duì)壓力達(dá)到40kgf/cm2的飽和水蒸汽，在蒸汽熱輥夾層中形成回路，蒸汽熱輥輥面上溫度達(dá)到250℃，輥面上各處溫度偏差小于0.8℃，溫度均勻。碳纖維在蒸汽熱輥上運(yùn)行后，碳纖維水分減少60％，碳纖維表面所粘有的聚酰胺懸浮液上漿劑粉末在高溫下熔融鋪展，在碳纖維表面形成一層連續(xù)均勻的聚酰胺樹(shù)脂膜，碳纖維上漿均勻性好，碳纖維上漿量高，達(dá)到 9.2％，且碳纖維絲束寬度增加至8.9毫米，且每根碳纖維絲束寬度偏差小于0.1 毫米。

使用本實(shí)用新型碳纖維上漿裝置，操作簡(jiǎn)便，碳纖維生產(chǎn)運(yùn)行平穩(wěn)，可避免絲束進(jìn)上漿槽時(shí)，由于絲束走偏引起絲束粘結(jié)，輥面繞輥的現(xiàn)象，延長(zhǎng)生產(chǎn)平穩(wěn)運(yùn)行周期，大大降低生產(chǎn)成本。且碳纖維上漿量又高又均勻，碳纖維絲束寬度一致且外觀平整，提高碳纖維質(zhì)量。

最后所應(yīng)說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。