一种多纺位碳纤维原丝卷丝装置的制作方法

本发明涉及一种多纺位碳纤维原丝卷丝装置，属于碳纤维加工设备技术领域。

背景技术：

碳纤维是碳含量在90％以上的无机高分子纤维，除了具有一般碳素材料的耐高温、耐摩擦、耐腐蚀及导电导热等特性以外，还具有柔软可加工性、质量轻、比强度大等特性，从而被广泛应用到军事、纺织、体育器材、化工、医疗器械及机械加工等诸多领域。

聚丙烯腈碳纤维的制备过程包括原料聚合、转向纺丝、水洗、干燥致密化、预氧化、炭化、上浆干燥等。碳纤维原丝在经过水洗、干燥致密化等工序后，需要将原丝卷绕成捆，以便于存放或进行下一步加工。目前碳纤维原丝的卷绕多采用单工位卷丝，工作效率偏低。

同时，在碳纤维原丝的制备过程中会不可避免的因牵引、握持和收丝等过程中的摩擦产生静电，从而导致纤维丝束产生毛丝。如不能及时去除静电，将对碳纤维的质量造成严重不良影响。现有主要避免静电度碳纤维原丝影响的方法主要是减少，甚至完全避免静电的产生，再或者在纤维中添加金属氧化物通过丝束将静电导出。但是，一方面减少静电产生的做法仍不能完全避免静电的产生，在卷绕过程中仍然有可能产生静电；另一方面，在纤维中加入金属氧化物会对碳纤维自身性质产生一定影响，甚至会限制碳纤维的用途。同时，使用金属导辊或普通绝缘通用陶瓷，消除静电效果均不够理想，无法解决纤维原丝毛丝率高的问题。

技术实现要素：

为避免碳纤维原丝在卷绕过程中产生静电，降低谈纤维原丝毛丝断丝率，本发明提供了一种多纺位碳纤维原丝的卷丝装置，所采取的技术方案如下：

一种多纺位碳纤维原丝卷丝装置，该装置包括静电消除装置7和碳纤维原丝依次经过的分丝装置3，分丝导引装置4，导引轮组5和多组卷绕装置6；

所述分丝装置3，分丝导引装置4，导引轮组5和多组卷绕装置6均与静电消除装置7连接；

所述分丝装置3包括数量不少于卷绕装置6的分丝道；

所述分丝导引装置4设有与静电消除装置7相连的导电陶瓷勾；

所述导引轮组5设有与静电消除装置7相连的导电陶瓷轮；

所述卷绕装置6，包括动力机构、与动力机构连接的用于卷绕原丝的卷丝轴61，松紧调节装置62以及卷绕导向装置63。

优选地，所述导电陶瓷为含有锂离子的导电陶瓷，以增加导电率。

优选地，所述多组卷绕装置6包括一个或多个外壳体，所有卷绕装置6的动力机构构造于所述外壳体内部；多组卷绕装置6的卷丝轴61、松紧调节装置62和卷绕导向装置63阵列式构造于外壳体的同一侧面上。

更优选地，导引轮组5包括固定在所述外壳体上部的一级导引轮51以及固定在每个卷绕装置6的松紧调节装置62滚轮的上方的二级导引轮52。

优选地，所述分丝装置3包括圆柱形横梁和沿圆柱形横梁轴向直线阵列设置的分丝柱；相邻分丝柱之间形成供单束碳纤维原通过的分丝道。

更优选地，所述分丝装置3的粗糙度Ra<0.8μm。

优选地，所述卷绕装置6的数量、分丝装置3上的分丝道的数量以及分丝导引装置4的导电陶瓷勾的数量相同。

优选地，所述碳纤维原丝卷丝装置还包括位于分丝装置3前的压持装置2和牵伸装置1。

优选地，所述卷绕导向装置63，包括可沿卷丝轴61轴向运动的导向头632，以及将丝束由卷绕导向装置63接引到卷丝轴61上的接引辊631。

更优选地，压持装置2和牵伸装置1与静电消除装置7连接。所述静电消除装置7为本领域技术人员根据实际产生的静电量以及具体需要选取的现有的能够实现静电消除功能的装置。

优选地，所述碳纤维原丝卷丝装置还包括与卷绕装置6动力机构、压持装置2、牵伸装置1连锁的控制装置。

相对于现有技术，本发明获得的有益效果是：

本发明采用导电陶瓷作为碳纤维原丝卷绕过程中的导引装置，能够将在碳纤维牵伸、压持、分丝、导引等过程中因摩擦产生的静电通过与其连接静电消除装置予以彻底消除，能够有效地降低碳纤维原丝的毛丝断丝率，提高产品质量。

本发明将经过牵伸的碳纤维原丝依次经过分丝装置，分丝导引装置，导引轮组，再牵引到卷绕装置上，能够实现一道牵伸后分丝多工位同时进行卷绕，大大提高了工作效率。

附图说明

图1为本发明一种优选方案中多纺位碳纤维原丝卷丝装置的结构示意图。

图2为本发明一种优选方案中卷丝装置的侧视结构示意图(省略牵伸和压持辊。

图3为本发明一种优选方案中卷绕导向装置的局部放大图。

图中：1，牵伸装置；2，压持装置；3，分丝装置；4，分丝导引装置；5，导引轮组；6，卷绕装置；7，静电消除装置；8，控制装置；9，丝束；51，一级导引轮；52，二级导引轮；61，卷丝轴；62，松紧调节装置；63，卷绕导向装置；631，接引辊；632，导向头。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细说明，但以下详细说明不视为对本发明的限定。

具体实施方式一

图1为本发明一种优选方案中多纺位碳纤维原丝卷丝装置的结构示意图。从图1中可知，该碳纤维原丝卷丝装置是由牵伸装置1，压持装置2，分丝装置3，分丝导引装置4，卷丝装置6以及静电消除装置7组成。

其中，牵伸装置1包括三个握持辊，纤维丝束9经过导引辊导引进入牵伸装置1后握持引出后经过压持装置2。压持装置2由上下两个压持辊组成。上部压持辊为橡胶压持辊，下部为光辊，上部压持辊与可伸缩机构(如可伸缩气压缸或液压缸连接，以便控制压持辊之间的间距。

丝束9在经过压持装置2以后进入分丝装置3进行分丝。分丝装置3由一个细长圆柱形横梁和沿横梁轴向直线阵列固定在横梁外周的分丝柱组成。相邻的粉丝柱形成分丝道。原丝丝束9在分丝装置3处分割成原丝单束。分丝装置3的粗糙度Ra<0.8μm，以防止分丝装置因过于粗糙刮断原丝，产生毛丝。

经过分丝后的原丝单束依次经过分丝导引装置4、导引轮组5和卷绕装置6。多组卷绕装置6的动力机构安装于一个外壳体内。分丝导引装置4和导引轮组5固定在卷绕装置6的外壳体上。分丝导引装置4上设有沿呈矩形阵列式排布的导电陶瓷勾，单束原丝丝束9在经过分丝道后分别进入分丝导引装置4的导电陶瓷勾进行分丝导引。经过导引后，各单束原丝丝束在经过导引轮组5。

导引轮组5分为一级导引轮51和二级导引轮52。一级导引轮51通过支架或直接固定在所述卷绕装置6的外壳体上部。一级导引轮51包含多个陶瓷导引轮，分别将单束原丝引向位于不同垂直位置的卷绕装置6上。在每个卷绕装置6上方设有二级导引轮52，以调整卷绕丝束的方向。

每个卷绕装置6包括动力机构，与动力机构连接的卷丝轴61，调整卷丝捆宽度用的卷绕导向装置63，以及用来调节丝束松紧的松紧调节装置62。单束原丝在经过二级导引轮52后，缠绕到松紧调节装置62的导电陶瓷滚轮上。松紧调节装置62为L型杆或Z形杆，一端通过转轴连接在卷绕装置6外壳体的侧壁上，从而使松紧调节装置62设有陶瓷导电滚轮的另一端可以绕该连接点转动，以调节原丝的松紧。卷绕导向装置63设有可以随着丝捆直径不断增粗而转向的轴，同时，还设有可以导向丝束在卷丝轴61轴向卷丝位置的导引头632，以及丝束经过导引头631，到卷丝轴61之间用来接引丝束的导电陶瓷接引辊631。单束纤维原丝在被引到各个卷绕装置6的卷丝轴61上后，在动力机构的带动下进行卷丝。

此外，整个装置可通过人工进行控制，也可设置控制装置，分别与牵伸装置1、压持装置2以及卷绕装置6的动力机构连接，以控制其转速。

具体实施方式二

图2为本发明一种优选方案中本发明一种优选方案中侧视结构示意图(省略牵伸和压持辊。本实施方式与具体实施方式一不同之处在于：卷绕装置6等分为左右两部分，每部分设置一个外壳体。在每个外壳体上部分别设有分丝导引装置4和导引轮组5。丝束9在经过分丝装置3分丝后分成两部分分别经过上述左右两部分的分丝导引装置4、导引轮组5和卷绕装置6的牵引卷绕。同时，本实施方式还设有分别与牵伸装置1、压持装置2以及卷绕装置6的动力机构连锁的控制装置，以便于对上述动力机构进行连锁控制。

所述控制装置可以是安装有PLC和/或DSC系统的计算机，也可以是其他现有公知能够实现独立控制功能的控制系统。至于具体的控制指令，本领域技术人员可根据公知常识和生产具体需求进行编写。

虽然本发明已以较佳的实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做各种改动和修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。