一種碳纖維表面連續(xù)處理裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及連續(xù)纖維增強樹脂基復合材料的制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種碳纖維表面連續(xù)處理裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]連續(xù)/長碳纖維增強尼龍復合材料是繼短纖維增強尼龍復合材料之后開始發(fā)展的高性能熱塑性樹脂基復合材料。然而，碳纖維的表面化學惰性，使得其與樹脂之間的界面相容性較差，增強效果未能有效地發(fā)揮出來。
[0003]碳纖維的表面處理通常有氣相氧化法、液相氧化法、陽極氧化法、等離子體氧化法、表面涂層改性法等。
[0004]氣相氧化法顯著的優(yōu)點是設備和工藝簡單，成本低，氧化性氣體可用空氣、氧氣、
臭氧、二氧化碳和二氧化氮等。
[0005]專利CN201310573150涉及一種碳纖維干燥爐。該爐包括爐體、用于氣體循環(huán)通過的風道和用來輸送碳纖維絲束的傳輸裝置，碳纖維絲進入爐體，通過熱風進行加熱。利用在爐體的外部設置循環(huán)加熱空氣的裝置及使碳纖維絲束多次進入爐體進行加熱干燥。
[0006]專利CN102345228A使用空氣作為碳纖維表面處理介質(zhì)，由等離子體發(fā)射裝置發(fā)射電中性的低溫等離子體，對運動中的碳纖維絲束表面進行低溫等離子體轟擊；碳纖維絲束運行速度60?150m/h ;碳纖維處理環(huán)境溫度范圍-10°C?50°C。
[0007]專利CN2214421Y碳纖維表面處理裝置，包括兩個串聯(lián)連接的表面處理爐，在表面處理爐橫向布置有紫外光反射板、紫外燈及氣體分布管，氣體分布管與爐體外的臭氧發(fā)生器連接，處理爐外有導電輥，導電輥與電流脈沖發(fā)生器連接。所述風道上安裝有用于為循環(huán)氣體加熱的加熱器，所述風道的兩端與所述爐體連接，所述風道內(nèi)設有用于帶動氣體循環(huán)的風機，所述傳輸裝置與所述爐體連接。
[0008]以上專利所述的碳纖維表面連續(xù)處理裝置為熱風加熱、等離子體處理、紫外燈及臭氧處理，未涉及電熱管、滾輪加熱。
[0009]專利CN202895503U公開一種連續(xù)長纖維增強熱塑性樹脂成型用的熔融浸潰機頭，機頭內(nèi)設有熔體分配流道和浸潰流道，熔體分配流道的各個出料口通過出料輥與浸潰流道連接；浸潰流道兩端為入口通道和出口通道，入口通道與出料輥之間設置至少一組張力輥，出口通道與出料輥之間設置至少一組張力輥。涉及可轉(zhuǎn)動的張力輥，用于惰性氣體環(huán)境中提高連續(xù)纖維的張力及浸潰效果，未涉及氧化性氣體中電熱管、滾輪對連續(xù)纖維的加熱、氧化。
【實用新型內(nèi)容】
[0010]本實用新型根據(jù)上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種碳纖維表面連續(xù)處理裝置，用于制備連續(xù)/長碳纖維增強熱塑性樹脂基復合材料的碳纖維的表面氧化處理。
[0011]為了達到上述目的，本實用新型采取的技術(shù)方案是:
[0012]一種碳纖維表面連續(xù)處理裝置，包括氧化裝置內(nèi)腔(3)，所述碳纖維紗(10)經(jīng)進紗口(2)進入氧化裝置內(nèi)腔(3)中，經(jīng)過上下錯開分布的固定的多個加熱管(4)表面，再與上下錯開分布的可自由轉(zhuǎn)動的多個滾輪(6)表面充分接觸，所述碳纖維紗(10)經(jīng)出紗口
(9)離開氧化裝置內(nèi)腔(3)，所述進紗口(2)的下方設有氣嘴(1)，氣體氧化劑通過氣嘴(I)通入氧化裝置內(nèi)腔(3)中。
[0013]進一步，所述的加熱管(4)是通過調(diào)壓器(15)調(diào)節(jié)電壓，進而起到調(diào)節(jié)、控制加熱管溫度的作用。
[0014]進一步，所述的加熱管(4)的頭部插入氧化裝置內(nèi)腔(3)前板的孔中，尾部通過螺紋部分固定在氧化裝置內(nèi)腔(3)后板的螺紋孔中，使其固定在氧化裝置內(nèi)腔(3)中。
[0015]進一步，所述的加熱管(4)的固定位置上下錯開分布，碳纖維紗(10)經(jīng)上部加熱管(4)的上表面牽至下部加熱管(4)的下表面，依次與各滾輪(6)上下表面充分接觸。
[0016]進一步，所述的加熱管(4)數(shù)量為2?10個。
[0017]進一步，所述的加熱管(4)溫度為350?450°C。
[0018]進一步，所述的滾輪(6)兩端均由耐熱的密封式軸承支撐，以滿足可自由轉(zhuǎn)動的要求。
[0019]進一步,所述的滾輪(6)數(shù)量為5?40個。
[0020]進一步，所述的氧化裝置內(nèi)腔(3)溫度為350?450°C。
[0021]進一步,所述的進紗口(2)的數(shù)量為I?600個。
[0022]本實用新型通過調(diào)壓器將加熱管加熱到所需溫度，加熱套通過供電、測溫、控溫裝置也控制在所需溫度。碳纖維束從進束口進入腔體，分別與固定的加熱管表面接觸、摩擦吸收熱量，再被牽引，與滾輪表面滾動接觸傳熱，在此過程中腔體中的熱空氣或其他氧化性氣體同樣對纖維進行加熱、氧化，生成一些活性基團，如羥基和羧基。從而起到提高碳纖維與樹脂界面相容性的作用。
[0023]本實用新型的有益效果是:
[0024]本實用新型采用連續(xù)碳纖維與電熱管、滾輪金屬表面直接接觸，熱傳導效率高，具有傳熱速率快，可連續(xù)操作，方法簡單、易行的優(yōu)點。
【附圖說明】
[0025]圖1是碳纖維表面連續(xù)處理裝置結(jié)構(gòu)示意圖主視圖；
[0026]圖2是碳纖維表面連續(xù)處理裝置結(jié)構(gòu)示意圖俯視圖。
[0027]圖中標記:1:氣嘴；2:進紗口 ；3:氧化裝置內(nèi)腔；4:加熱管；5:觀察口 ；6:滾輪；7:腔體壁；8:加熱套；9:出紗口 ；10:碳纖維紗；11:軸承；12:分散的碳纖維紗；13:加熱管螺紋段；14:電線:15:調(diào)壓器；16:電源開關(guān)；17:電源；18:電源、測溫、控溫裝置。
【具體實施方式】
[0028]現(xiàn)在結(jié)合附圖對本實用新型作進一步詳細的說明。這些附圖均為簡化的示意圖，僅以示意方式說明本實用新型的基本結(jié)構(gòu)，因此其僅顯示與本實用新型有關(guān)的構(gòu)成。
[0029]如圖1~2所示，本實用新型涉及一種碳纖維表面連續(xù)處理裝置，包括氧化裝置內(nèi)腔3，氧化裝置內(nèi)腔3中含有氣嘴1、進紗口 2、加熱管4、滾輪6、軸承11、出紗口 9 ;墻體外包括加熱套8、電線14、調(diào)壓器15、電源開關(guān)16、電源17以及加熱套用電源、測溫、控溫裝置18。
[0030]本碳纖維表面連續(xù)處理裝置的氣嘴I用于輸入氧化性氣體；進紗口 2設有9個，碳纖維紗由此口進入氧化裝置內(nèi)腔3 ;氧化裝置內(nèi)腔3包括4個加熱管4，上下錯開分布，通過調(diào)壓器調(diào)節(jié)電壓，進而起到調(diào)節(jié)、控制加熱管溫度的作用。觀察口 5用于觀察纖維束的分散情況。可自由轉(zhuǎn)動的20個滾輪6，為節(jié)省空間，與滾輪表面充分接觸，兩滾輪之間的距離等于滾輪外徑。滾輪6上下錯開分布，兩端均由耐熱的密封式軸承支撐，以滿足可自由轉(zhuǎn)動的要求。碳纖維紗經(jīng)多個加熱管4、滾輪6及氧化裝置內(nèi)腔3的熱氣體加熱和氧化至出紗口 9離開表面連續(xù)處理裝置。加熱套8的溫度通過供電、測溫、控溫裝置18控制。
[0031]本碳纖維表面連續(xù)處理裝置的使用方法，包括以下步驟:
[0032]I)將碳纖維紗10按圖1所示，從進紗口 2穿入，從第一個加熱管2上表面經(jīng)過，再從第二個加熱管的下方繞過，再到第三個加熱管的上方，依次在氧化裝置內(nèi)腔3內(nèi)的所有加熱管2和滾輪6繞過，最后從出紗口 9引出；
[0033]2)將加熱管插進氧化裝置內(nèi)腔3，并把加熱管螺紋段13固定在腔體壁7上；
[0034]3)將加熱管4電線14與調(diào)壓器輸出端相聯(lián)，輸入端與220V電源17相接，如圖2所示；
[0035]4)將加熱套固定在腔體外壁上，通過外接供電、測溫、控溫裝置18控制；
[0036]5)調(diào)壓器15調(diào)至所需電壓,打開電源開關(guān)16通電；
[0037]6)外接的氧化性氣體軟管固定在氣嘴I上并接通；
[0038]7)待加熱管4、氧化裝置內(nèi)腔3溫度達到所需溫度時，牽引出紗口出來的分散的碳纖維紗12即可進行碳纖維的表面連續(xù)處理。
[0039]以上述依據(jù)本實用新型的理想實施例為啟示，通過上述的說明內(nèi)容，相關(guān)工作人員完全可以在不偏離本項實用新型技術(shù)思想的范圍內(nèi)，進行多樣的變更以及修改。本項實用新型的技術(shù)性范圍并不局限于說明書上的內(nèi)容，必須要根據(jù)權(quán)利要求范圍來確定其技術(shù)性范圍。
【主權(quán)項】
1.一種碳纖維表面連續(xù)處理裝置，包括氧化裝置內(nèi)腔(3)，其特征在于:所述碳纖維紗(10)經(jīng)進紗口(2)進入氧化裝置內(nèi)腔(3)中，經(jīng)過上下錯開分布的固定的多個加熱管(4)表面，再與上下錯開分布的可自由轉(zhuǎn)動的多個滾輪(6)表面充分接觸，所述碳纖維紗(10)經(jīng)出紗口( 9 )離開氧化裝置內(nèi)腔(3 )，所述進紗口( 2 )的下方設有氣嘴(I )，氣體氧化劑通過氣嘴(I)通入氧化裝置內(nèi)腔(3 )中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種碳纖維表面連續(xù)處理裝置，其特征在于:所述的加熱管(4)是通過調(diào)壓器(15)調(diào)節(jié)電壓，進而起到調(diào)節(jié)、控制加熱管溫度的作用。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種碳纖維表面連續(xù)處理裝置，其特征在于:所述的加熱管(4)的頭部插入氧化裝置內(nèi)腔(3)前板的孔中，尾部通過螺紋部分固定在氧化裝置內(nèi)腔(3)后板的螺紋孔中，使其固定在氧化裝置內(nèi)腔(3)中。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種碳纖維表面連續(xù)處理裝置，其特征在于:所述的加熱管(4)的固定位置上下錯開分布，碳纖維紗(10)經(jīng)上部加熱管(4)的上表面牽至下部加熱管(4)的下表面，依次與各滾輪(6)上下表面充分接觸。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種碳纖維表面連續(xù)處理裝置，其特征在于:所述的加熱管(4)數(shù)量為2?10個。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種碳纖維表面連續(xù)處理裝置，其特征在于:所述的加熱管(4)溫度為350?450°C。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種碳纖維表面連續(xù)處理裝置，其特征在于:所述的滾輪(6)兩端均由耐熱的密封式軸承支撐，以滿足可自由轉(zhuǎn)動的要求。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種碳纖維表面連續(xù)處理裝置，其特征在于:所述的滾輪(6)數(shù)量為5?40個。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種碳纖維表面連續(xù)處理裝置，其特征在于:所述的氧化裝置內(nèi)腔(3)溫度為350?450°C。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種碳纖維表面連續(xù)處理裝置，其特征在于:所述的進紗口(2)的數(shù)量為I?600個。
【專利摘要】本實用新型公開了一種碳纖維表面連續(xù)處理裝置，包括氧化裝置內(nèi)腔，腔體中含有進氣嘴、進紗口、加熱管、滾輪、軸承、出紗口；腔體外包括加熱管用電線、調(diào)壓器、電源開關(guān)、電源以及加熱套用電源、測溫、控溫裝置。本實用新型通過調(diào)壓器將加熱管加熱到所需溫度，加熱套通過供電、測溫、控溫裝置也控制在所需溫度，碳纖維束進入腔體，分別與固定的加熱管表面接觸、摩擦吸收熱量，再被牽引，與滾輪表面滾動接觸傳熱，在此過程中腔體中的熱空氣或其他氧化性氣體同樣對纖維進行加熱、氧化，生成一些活性基團，從而起到提高碳纖維與樹脂界面相容性的作用。
【IPC分類】C08J5-06, D06M10-06
【公開號】CN204298683
【申請?zhí)枴緾N201420715104
【發(fā)明人】譚洪生, 陸志宏
【申請人】句容市百事特復合材料有限公司
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2014年11月25日