碳纤维预氧化装置的制作方法

本技术涉及碳纤维设备，具体涉及一种碳纤维预氧化装置。

背景技术：

1、碳纤维作为一种含碳量在90％以上的新型纤维材料，因其具有强度高、比重轻、耐高温、抗辐射等优良特性，被广泛应用于军工、航空航天等高精尖领域，属于高新技术产品。近十年来碳纤维及其复合材料在市场上得到了广泛的需求，碳纤维的工业化生产也逐渐被大家关注。

2、碳纤维生产过程工序复杂，在将聚丙烯腈原丝退卷后，需要经过预氧化、碳化、表面处理、上浆等过程得到碳纤维。聚丙烯腈原丝不仅本身存在一定的静电，而且从退卷开始丝束就不断与多根罗拉(roller辊)接触摩擦，造成丝束表面产生大量静电。其中，预氧化过程的反应最为复杂、耗时最长，对碳丝成品性能起到决定性作用，而在预氧化过程中静电的产生尤为明显。通常地，在预氧化过程中，预氧丝需经过多个炉区才能完成反应，为了增加丝束停留时间，增加反应效率，预氧丝需在多个氧化炉内进行多层运行。这意味着预氧丝需经过几十根罗拉的牵引，摩擦较为频繁。因此预氧丝在氧化炉反应复杂、放热多，同时受循环风的吹风摩擦，会造成预氧丝产生大量静电。

3、静电效应的存在会使得丝束内部相互排斥，减弱单丝之间的静摩擦阻力，造成丝束集束性差，单丝直径变宽。预氧丝其本身的导电性差，这些静电在生产运行过程中不断产生积聚，且难以消除，会造成丝束发毛或产生断丝，缠绕在罗拉表面形成绕辊，极易造成氧化炉停车。此外，静电造成的预氧丝集束性差，将在经过碳化炉工段时可能会产生断丝，致使难以顺利通过碳化炉，这不仅会减少碳纤维成品收率，还会严重影响碳纤维成品的强度等性能。

4、目前，在聚丙烯腈原丝生产过程中，部分生产工艺主要通过上油来减少原丝的静电效应，但原丝退卷后经过摩擦仍会产生大量静电。例如，现有技术公开了一种消除碳纤维原丝运行产生静电的装置，包括座体，该座体上设有供碳纤维原丝通过的通道，座体上还至少设有一个与所述通道连通的雾化液进入口，可以消除碳纤维原丝上的静电。上述方案主要通过将水雾作用到原丝丝束的表面，减少丝束静电产生，减少丝束的飘散。但该装置主要应用在原丝退卷区域，原丝经过预氧化等后续工段的反应和摩擦后，其表面仍会产生大量静电。该装置会使得丝束表面润湿，存在大量水分，丝束在经过氧化炉进行预氧化反应时会产生大量水汽，炉腔内水汽和热量的聚集易造成闪爆现象。

5、还有部分生产工艺采用牵引导辊接地的方式，以消除静电。但由于预氧丝导电性差，其表面仍残余大量静电无法消除。例如，现有技术公开了一种用于碳纤维生产线的除静电装置，设置有静电毛辊，毛辊上设有静电毛条，通过静电毛辊与地连接。该方案在常规去除静电的基础上，通过与毛辊碰击实现了碳纤维生产线的二次静电。但这种除静电装置，使用的静电毛辊直接与纤维表面接触碰击，易造成纤维表面缺陷，增加纤维毛丝的产生，影响碳纤维成品质量。

技术实现思路

1、本实用新型实施例的目的是提供一种能够解决碳纤维预氧化过程中的静电效应的装置，从而减少预氧丝的离散，保持丝束宽度的一致性，提高丝束集束性能。

2、为了实现上述目的，本实用新型实施例提供一种碳纤维预氧化装置，所述碳纤维预氧化装置包括：氧化炉，用于对所述碳纤维的预氧丝进行预氧化；牵引机，位于所述氧化炉的进口处，用于将所述预氧丝牵引至所述氧化炉中；以及静电消除装置，用于产生电离气流，并将所述电离气流吹向所述预氧丝表面；其中，所述静电消除装置包括第一静电消除器和第二静电消除器，所述第一静电消除器位于所述牵引机的出口处，所述第二静电消除器位于所述氧化炉的出口处。

3、可选地，所述第一静电消除器以及所述第二静电消除器布置在所述预氧丝的丝面的宽度方向，所述预氧丝的丝面宽度小于所述氧化炉中的罗拉长度，并且所述预氧丝的丝面宽度小于所述第一静电消除器的长度。

4、可选地，所述预氧丝的丝面宽度为1.5～3.5m，所述氧化炉中的罗拉长度为1.7～3.6m，所述第一静电消除器以及所述第二静电消除器的长度为1.7～3.6m。

5、可选地，所述第一静电消除器以及所述第二静电消除器位于所述预氧丝的丝面的上方，其中，所述第一静电消除器以及所述第二静电消除器距所述预氧丝的丝面的距离为50～2000mm。

6、可选地，所述第一静电消除器和所述第二静电消除器包括：喷嘴，其垂直对准所述预氧丝的丝面；以及压缩空气接口。

7、可选地，所述喷嘴内布置有多个电极针。

8、可选地，所述多个电极针包括三个电极针，所述三个电极针以三角形布置在所述喷嘴内。

9、可选地，所述电极针的材料为钨。

10、可选地，所述第一静电消除器和所述第二静电消除器还包括壳体，所述壳体的材质为聚碳酸酯塑料，所述壳体的表面涂有聚四氟乙烯涂层。

11、可选地，所述第一静电消除器和所述第二静电消除器的运行电压为24～36v。

12、通过上述技术方案，本实用新型能够解决碳纤维预氧化过程中的静电效应，减少预氧丝的离散，保持丝束宽度的一致性，提高丝束集束性能。同时，避免毛丝断丝的产生，减少丝束在罗拉表面的缠绕，避免绕辊情况的发生。不仅可以提高碳纤维预氧化时生产运行的稳定性和安全性，还可以有效减小碳纤维成品强度的离散性，提高碳纤维品质。

13、本实用新型实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

技术特征：

1.一种碳纤维预氧化装置，其特征在于，所述碳纤维预氧化装置包括：

2.根据权利要求1所述的碳纤维预氧化装置，其特征在于，所述第一静电消除器以及所述第二静电消除器布置在所述预氧丝的丝面的宽度方向，所述预氧丝的丝面宽度小于所述氧化炉中的罗拉长度，并且所述预氧丝的丝面宽度小于所述第一静电消除器的长度。

3.根据权利要求2所述的碳纤维预氧化装置，其特征在于，所述预氧丝的丝面宽度为1.5～3.5m，所述氧化炉中的罗拉长度为1.7～3.6m，所述第一静电消除器以及所述第二静电消除器的长度为1.7～3.6m。

4.根据权利要求1所述的碳纤维预氧化装置，其特征在于，所述第一静电消除器以及所述第二静电消除器位于所述预氧丝的丝面的上方，其中，所述第一静电消除器以及所述第二静电消除器距所述预氧丝的丝面的距离为50～2000mm。

5.根据权利要求1所述的碳纤维预氧化装置，其特征在于，所述第一静电消除器和所述第二静电消除器包括：喷嘴，其垂直对准所述预氧丝的丝面；以及压缩空气接口。

6.根据权利要求5所述的碳纤维预氧化装置，其特征在于，所述喷嘴内布置有多个电极针。

7.根据权利要求6所述的碳纤维预氧化装置，其特征在于，所述多个电极针包括三个电极针，所述三个电极针以三角形布置在所述喷嘴内。

8.根据权利要求6或7所述的碳纤维预氧化装置，其特征在于，所述电极针的材料为钨。

9.根据权利要求6或7所述的碳纤维预氧化装置，其特征在于，所述第一静电消除器和所述第二静电消除器还包括壳体，所述壳体的材质为聚碳酸酯塑料，所述壳体的表面涂有聚四氟乙烯涂层。

10.根据权利要求1所述的碳纤维预氧化装置，其特征在于，所述第一静电消除器和所述第二静电消除器的运行电压为24～36v。

技术总结本技术实施例提供一种碳纤维预氧化装置，属于碳纤维设备技术领域。该碳纤维预氧化装置包括：氧化炉，用于对碳纤维的预氧丝进行预氧化；牵引机，位于氧化炉的进口处，用于将预氧丝牵引至氧化炉中；以及静电消除装置，用于产生电离气流，并将电离气流吹向预氧丝表面；其中，静电消除装置包括第一静电消除器和第二静电消除器，第一静电消除器位于牵引机的出口处，第二静电消除器位于氧化炉的出口处。本技术能够解决碳纤维预氧化过程中的静电效应，减少预氧丝的离散，保持丝束宽度的一致性，提高丝束集束性能。不仅可以提高碳纤维预氧化运行的稳定性和安全性，还可以有效减小碳纤维成品强度的离散性，提高碳纤维品质。技术研发人员：郭云露,李冬辉,周新露,叶海骏,季春晓,陈斌受保护的技术使用者：中国石油化工股份有限公司技术研发日：20230609技术公布日：2024/5/27