一種碳纖維上漿後的乾燥方法
2023-06-01 07:43:11
一種碳纖維上漿後的乾燥方法
【專利摘要】本發明是一種碳纖維上漿後的乾燥方法，先將上漿後的碳纖維絲束通過乾燥滾筒進行接觸式預烘乾，碳纖維絲束在乾燥滾筒上的包角大於180°，接觸時間為10-60S，乾燥滾筒的表面溫度為100-150℃，預烘乾後得到含水量≤1%的碳纖維絲束，並使上漿劑在碳纖維絲束表面成膜；後將預乾燥後的碳纖維絲束穿過乾燥爐進行非接觸式烘乾，乾燥爐內的溫度為100-250℃，後得到含水量≤0.1%的碳纖維絲束，使樹脂膜更加乾爽，碳纖維絲束能保持扁平狀，便於鋪平和卷繞。本發明乾燥後得到的碳纖維絲束質量好，絲束硬度和展寬性能增強，毛絲減少，能實現規模化生產。
【專利說明】一種碳纖維上漿後的乾燥方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種乾燥方法，特別是一種碳纖維上漿後的乾燥方法。
【背景技術】
[0002]碳纖維在生產過程中，碳纖維經過高低溫碳化和表面處理後，為了提高纖維界面層的傳遞效率，進一步修飾纖維表面，會對碳絲進行上漿處理，即在纖維表面塗覆一層聚合物層。上漿一方面可以保護纖維，防止纖維吸附空氣中的雜質和水分，保護纖維表面活性基團；另一方面具有集束功能，便於後道的加工和使用；同時改善纖維的浸潤性能，便於樹脂浸潰，減少複合材料的製備時間，提高產品質量。碳纖維上漿後的乾燥是為了把上漿後在絲裡的水分乾燥，使樹脂在纖維表面成膜，賦予絲束一定的集束性，並增加絲的表面光澤度，潤滑度，保持良好的硬挺度，減少毛絲。但現有的乾燥設備有很多缺陷，主要有以下幾點:
(1)輥體多，纖維轉向太多，增加絲束運行過程中的阻力，在通過導絲輥時極易纏輥，造成斷絲和增加毛絲量，浪費較大，影響碳絲的收絲率；
(2)設備複雜，佔地面積大，不利於大規模生產；
(3)現有的設備主要都是採用電加熱，其能耗高，且加熱管容易損耗，更換困難；
(4)輥體太多，容易產生機械故障，維修和保養成本高；
(5)碳纖維絲通過導向輥越多，對絲的硬度和擴展性影響越大；
(6)現有的烘乾採用立式烘乾方式，立式烘乾必須把爐頂部封閉起來，這樣就造成水蒸氣不易散發出去，影響絲束的乾燥效果；封閉不嚴又會影響溫度的穩定性，而且長時間封閉起來，容易積累毛絲和焦油，引發火災。
【發明內容】
[0003]本發明所要解決的技術問題是針對現有技術的不足，提供一種方法簡單，處理效果好的碳纖維上漿後的乾燥方法。
[0004]本發明所要解決的技術問題是通過以下的技術方案來實現的，本發明是一種碳纖維上漿後的乾燥方法，其特點是，其步驟如下:先將上漿後的碳纖維絲束通過乾燥滾筒進行接觸式預烘乾，碳纖維絲束在乾燥滾筒上的包角大於180°，接觸時間為10-60S，乾燥滾筒的表面溫度為100-150°C，預烘乾後得到含水量< 1%的碳纖維絲束，並使上漿劑在碳纖維絲束表面成膜；後將預乾燥後的碳纖維絲束穿過乾燥爐進行非接觸式烘乾，乾燥爐內的溫度為100-25(TC，後得到含水量< 0.1%的碳纖維絲束，使樹脂膜更加乾爽，碳纖維絲束能保持扁平狀，便於鋪平和卷繞。
[0005]以上所述的本發明碳纖維上漿後的乾燥方法技術方案中:所述碳纖維絲束在乾燥爐內的乾燥時間為l_3min。
[0006]以上所述的本發明碳纖維上漿後的乾燥方法技術方案中:所述乾燥滾筒的加熱方式為蒸汽加熱、電加熱或油加熱。
[0007]以上所述的本發明碳纖維上漿後的乾燥方法技術方案中:所述乾燥爐為熱風乾燥爐或熱輻射乾燥機。
[0008]以上所述的本發明碳纖維上漿後的乾燥方法技術方案中:所述熱風乾燥爐內的熱風為循環熱風。
[0009]以上所述的本發明碳纖維上漿後的乾燥方法技術方案中:所述熱風乾燥爐為臥式熱風乾燥爐或立式熱風乾燥爐。
[0010]以上所述的本發明碳纖維上漿後的乾燥方法技術方案中:在乾燥滾筒和乾燥爐之間設有碳纖維絲束展寬裝置。碳纖維絲束展寬裝置為現有技術公開的任何一種適用於本發明的展寬裝置。
[0011]本發明使用乾燥滾筒進行接觸式預烘乾，可以使物料適應能力強，產品的乾燥程度均勻、不粘樹脂，而且容易清理衛生；乾燥滾筒結構簡單，佔地面積小，易於建造和維修，烘乾時不會改變烘乾產品的原有特性，保持其形狀和色澤；另外對熱能利用效率高、節省能量、經濟合理。
[0012]使用乾燥爐進行非接觸式烘乾，爐溫升高快，，耗能低，能節省電量，得到的絲束毛絲少，光澤度好，硬度高。
[0013]與現有技術相比，本發明採用組合是乾燥設備，使碳纖維絲束上漿後依次進行接觸式乾燥和非接觸式乾燥，使其最終含水量< 0.1%，乾燥後得到的碳纖維絲束質量好，絲束硬度和展寬性能增強，毛絲減少，並能實現規模化生產。
【具體實施方式】
[0014]以下進一步描述本發明的具體技術方案，以便於本領域的技術人員進一步地理解本發明，而不構成對其權利的限制。
[0015]實施例1，一種碳纖維上漿後的乾燥方法，其步驟如下:
表面處理過後的碳纖維絲束浸潰上漿劑，經擠壓輥除去多餘水分後，先通過蒸氣加熱式乾燥滾筒進行接觸式預烘乾，碳纖維絲束在乾燥滾筒上的包角大於180°，接觸時間為50S，乾燥滾筒的表面溫度為120°C，預烘乾後得到含水量< 1%的碳纖維絲束，並使上漿劑在碳纖維絲束表面成膜。在蒸氣加熱式乾燥滾筒和臥式熱風乾燥爐之間設有碳纖維絲束展寬裝置。將預乾燥後的碳纖維絲束經過展寬裝置展寬，後穿過臥式熱風乾燥爐進行非接觸式烘乾，臥式熱風乾燥爐內的溫度為200°C，乾燥時間為lmin，後得到含水量彡0.1%的碳纖維絲束，使樹脂膜更加乾爽，碳纖維絲束能保持扁平狀，便於鋪平和卷繞。
實施例2，一種碳纖維上漿後的乾燥方法，其步驟如下:
表面處理過後的碳纖維絲束浸潰上漿劑，經擠壓輥除去多餘水分後，先通過蒸氣加熱式乾燥滾筒進行接觸式預烘乾，碳纖維絲束在乾燥滾筒上的包角大於180°，接觸時間為55S，乾燥滾筒的表面溫度為120°C，預烘乾後得到含水量< 1%的碳纖維絲束，並使上漿劑在碳纖維絲束表面成膜。在蒸氣加熱式乾燥滾筒和臥式熱風乾燥爐之間設有碳纖維絲束展寬裝置。將預乾燥後的碳纖維絲束經過展寬裝置展寬，後穿過臥式熱風乾燥爐進行非接觸式烘乾，臥式熱風乾燥爐內的溫度為180°C，乾燥時間為1.5min，後得到含水量彡0.1%的碳纖維絲束，使樹脂膜更加乾爽，碳纖維絲束能保持扁平狀，便於鋪平和卷繞。
實施例3，一種碳纖維上漿後的乾燥方法，其步驟如下:
表面處理過後的碳纖維絲束浸潰上漿劑，經擠壓輥除去多餘水分後，先通過蒸氣加熱式乾燥滾筒進行接觸式預烘乾，碳纖維絲束在乾燥滾筒上的包角大於180°，接觸時間為50S，乾燥滾筒的表面溫度為120°C，預烘乾後得到含水量< 1%的碳纖維絲束，並使上漿劑在碳纖維絲束表面成膜。在蒸氣加熱式乾燥滾筒和臥式熱風乾燥爐之間設有碳纖維絲束展寬裝置。將預乾燥後的碳纖維絲束經過展寬裝置展寬，後穿過臥式熱風乾燥爐進行非接觸式烘乾，臥式熱風乾燥爐內的溫度為150°C，乾燥時間為2min，後得到含水量彡0.1%的碳纖維絲束，使樹脂膜更加乾爽，碳纖維絲束能保持扁平狀，便於鋪平和卷繞。
實施例4，一種碳纖維上漿後的乾燥方法，其步驟如下:
先將上漿後的碳纖維絲束通過蒸氣加熱式乾燥滾筒進行接觸式預烘乾，碳纖維絲束在乾燥滾筒上的包角大於180°，接觸時間為45S，乾燥滾筒的表面溫度為130°C，預烘乾後得到含水量< 1%的碳纖維絲束，並使上漿劑在碳纖維絲束表面成膜。在蒸氣加熱式乾燥滾筒和臥式熱風乾燥爐之間設有碳纖維絲束展寬裝置。將預乾燥後的碳纖維絲束經過展寬裝置展寬，後穿過臥式熱風乾燥爐進行非接觸式烘乾，臥式熱風乾燥爐內的溫度為130°C，乾燥時間為2min，後得到含水量< 0.1%的碳纖維絲束，使樹脂膜更加乾爽，碳纖維絲束能保持扁平狀，便於鋪平和卷繞。
實施例5，一種碳纖維上漿後的乾燥方法，其步驟如下:
先將上漿後的碳纖維絲束通過蒸氣加熱式乾燥滾筒進行接觸式預烘乾，碳纖維絲束在乾燥滾筒上的包角大於180°，接觸時間為40S，乾燥滾筒的表面溫度為130°C，預烘乾後得到含水量< 1%的碳纖維絲束，並使上漿劑在碳纖維絲束表面成膜。在蒸氣加熱式乾燥滾筒和臥式熱風乾燥爐之間設有碳纖維絲束展寬裝置。將預乾燥後的碳纖維絲束經過展寬裝置展寬，後穿過立式熱風乾燥爐進行非接觸式烘乾，立式熱風乾燥爐內的溫度為110°C，乾燥時間為2.5min，後得到含水量< 0.1%的碳纖維絲束，使樹脂膜更加乾爽，碳纖維絲束能保持扁平狀，便於鋪平和卷繞。
實施例6，一種碳纖維上漿後的乾燥方法，其步驟如下:
先將上漿後的碳纖維絲束通過蒸氣加熱式乾燥滾筒進行接觸式預烘乾，碳纖維絲束在乾燥滾筒上的包角大於180°，接觸時間為35S，乾燥滾筒的表面溫度為140°C，預烘乾後得到含水量< 1%的碳纖維絲束，並使上漿劑在碳纖維絲束表面成膜。在蒸氣加熱式乾燥滾筒和臥式熱風乾燥爐之間設有碳纖維絲束展寬裝置。將預乾燥後的碳纖維絲束經過展寬裝置展寬，後穿過臥式熱風乾燥爐進行非接觸式烘乾，臥式熱風乾燥爐內的溫度為130°C，乾燥時間為2min，後得到含水量< 0.1%的碳纖維絲束，使樹脂膜更加乾爽，碳纖維絲束能保持扁平狀，便於鋪平和卷繞。
實施例7，一種碳纖維上漿後的乾燥方法，其步驟如下:
先將上漿後的碳纖維絲束通過蒸氣加熱式乾燥滾筒進行接觸式預烘乾，碳纖維絲束在乾燥滾筒上的包角大於180°，接觸時間為30S，乾燥滾筒的表面溫度為140°C，預烘乾後得到含水量< 1%的碳纖維絲束，並使上漿劑在碳纖維絲束表面成膜。在蒸氣加熱式乾燥滾筒和臥式熱風乾燥爐之間設有碳纖維絲束展寬裝置。將預乾燥後的碳纖維絲束經過展寬裝置展寬，後穿過臥式熱風乾燥爐進行非接觸式烘乾，臥式熱風乾燥爐內的溫度為110°C，乾燥時間為1.5min，後得到含水量< 0.1%的碳纖維絲束，使樹脂膜更加乾爽，碳纖維絲束能保持扁平狀，便於鋪平和卷繞。
實施例8，一種碳纖維上漿後的乾燥方法，其步驟如下:先將上漿後的碳纖維絲束通過蒸氣加熱式乾燥滾筒進行接觸式預烘乾，碳纖維絲束在乾燥滾筒上的包角大於180°，接觸時間為20S，乾燥滾筒的表面溫度為140°C，預烘乾後得到含水量< 1%的碳纖維絲束，並使上漿劑在碳纖維絲束表面成膜。後將預乾燥後的碳纖維絲束穿過立式熱風乾燥爐進行非接觸式烘乾，立式熱風乾燥爐內的溫度為110°C，乾燥時間為lmin，後得到含水量< 0.1%的碳纖維絲束，使樹脂膜更加乾爽，碳纖維絲束能保持扁平狀，便於鋪平和卷繞。
將實施例1-8乾燥得到的碳纖維絲束的性能進行比較，結果如下表所示:
【權利要求】
1.一種碳纖維上漿後的乾燥方法，其特徵在於，其步驟如下:先將上漿後的碳纖維絲束通過乾燥滾筒進行接觸式預烘乾，碳纖維絲束在乾燥滾筒上的包角大於180°，接觸時間為10-60S，乾燥滾筒的表面溫度為100-150°C，預烘乾後得到含水量< 1%的碳纖維絲束，並使上漿劑在碳纖維絲束表面成膜；後將預乾燥後的碳纖維絲束穿過乾燥爐進行非接觸式烘乾，乾燥爐內的溫度為100-250°C，後得到含水量< 0.1%的碳纖維絲束，使樹脂膜更加乾爽，碳纖維絲束能保持扁平狀，便於鋪平和卷繞。
2.根據權利要求1所述的碳纖維上漿後的乾燥方法，其特徵在於:所述碳纖維絲束在乾燥爐內的乾燥時間為l_3min。
3.根據權利要求1所述的碳纖維上漿後的乾燥方法，其特徵在於:所述乾燥滾筒的加熱方式為蒸汽加熱、電加熱或油加熱。
4.根據權利要求1所述的碳纖維上漿後的乾燥方法，其特徵在於:所述乾燥爐為熱風乾燥爐或熱輻射乾燥機。
5.根據權利要求4所述的碳纖維上漿後的乾燥方法，其特徵在於:所述熱風乾燥爐內的熱風為循環熱風。
6.根據權利要求4所述的碳纖維上漿後的乾燥方法，其特徵在於:所述熱風乾燥爐為臥式熱風乾燥爐或立式熱風乾燥爐。
7.根據權利要求1所述的碳纖維上漿後的乾燥方法，其特徵在於:在乾燥滾筒和乾燥爐之間設有碳纖維絲束展寬裝置。
【文檔編號】F26B7/00GK104195766SQ201410451043
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年9月5日 優先權日:2014年9月5日
【發明者】張家好, 連峰, 裴懷周, 楊平 申請人:中復神鷹碳纖維有限責任公司, 江蘇鷹遊紡機有限公司