再生碳纤维的定型定量工业化装置的制作方法

1.本实用新型为再生碳纤维回收利用以及碳纤维增强热塑性树脂复合材料的装备与制备领域，涉及一种再生碳纤维的定型定量工业化装置。


背景技术：

2.再生碳纤维的再生技术现在国内外关注的焦点仍集中于碳纤维复合材料寿命终止后的碳纤维高效回收技术、经济性与环保性能比较研究，而针对再生碳纤维的特点，国外已有回收碳纤维制备轻质结构用新型高性能混纺纱的研究报道：德国纺织机械和高性能材料技术研究所(itm)研发出由回收碳纤维(rcf)制备的、可用于轻质承重结构的新型高性能混纺纱线。英国雪非尔大学的杰克
·
霍华斯(j a c k howarth,university ofsheffield)和美国北卡罗来纳州立大学的约瑟
·
海尔(joseph heil，north carolina stateuniversity,usa)报告用再生碳纤维制作电磁屏蔽材料，介绍了材料的性能，提供了大量数据，为再生碳纤维开辟了一个新的应用领域。英国胶粘技术公司对碳纤维再生的方法不仅再生短切和研磨碳纤维而且包括其他有用的物质。国内已有采用裂解工艺所得的再生碳纤维制备碳纸或碳毡的厂商与产品。对于再生碳纤维如何针对其安全隐患与增强热塑性树脂复合材料(cfrtp)的制备相关生产、加工技术或研究信息如：再生碳纤维的安全贮存、运输以及回收利用过程中如何安全定型、定量装置的技术方法与装置还未见报道。
3.再生碳纤维所经历的再生工艺，不仅裂解了与其复合的树脂，还脱除了碳纤维的上浆剂保护膜，导致导电的再生碳纤维表面的巨量超微沟槽(包括纳米级的孔或洞)裸露其外，具有极强的粘吸附能力；此外，经历再生工艺后的超细(单丝直径7um)再生碳纤维长短不一，且呈无间隔保护自由码堆式集束状态，导致其在空间如粉尘一样，极易飘散。再生碳纤维虽然具有优异的性能，但未加约束的极强的粘吸附特性与极易飘散的状态将导致两个主要后果：
4.1)安全隐患：贮存、运输与后加工应用过程中，飘散的再生碳纤维易于被人、动物吸入或皮肤、衣物吸附，其中部分人、动物会引起过敏症。
5.2)cfrtp领域应用受限：再生碳纤维无间隔保护的自由码堆式集束有序状态，在后加工过程中易于被外力打乱，难以直接实施再生碳纤维均匀上浆、短切，即使上浆、短切，其过低且不均的堆积密度无法满足与热塑性树脂再次复合所需的精确计量，难以实现在碳纤维增强热塑料性树脂复合材料(cfrtp)领域的产业化应用。


技术实现要素：

6.针对现：贮存、运输与后加工应用过程中的安全与cfrtp领域应用受限问题，公开本实用新型一种再生碳纤维的定型定量装置及其方法。
7.本实用新型的技术解决方案：
8.一种再生碳纤维的定型定量工业化装置，其特点于，该装置由依次设置的贮运柜、分切台、定型定量网架和供料柜组成，所述:分切台和定型定量网架以地脚螺栓固定于地
面，所述的贮运柜和供料柜可固定或移动；
9.所述的贮运柜由右侧单开门有机玻璃贮密闭柜、再生碳纤维原料包、风管、风机与吸附桶构成，所述的风机和吸附桶位于所述的贮密闭柜左侧，贮密闭柜的右侧单开门由转动活页、可内折叠有机玻璃顶abcd与三个内折叠活页构成；所述的风机通过风管与贮密闭柜相连，所述的再生碳纤维原料包置于所述的单开门有机玻璃贮密闭柜内；
10.所述的分切台由门形切刀限位架、长柄切刀与分切整理台组成，所述的门形切刀限位架在长柄切刀的左侧，该门形切刀限位架的门形两个底端分别焊接于负压吸尘箱左侧面的前、后的支脚上，所述的长柄切刀由刀柄与刀刃连接而成，长柄切刀在门形切刀限位架的正右方，分切整理台的正左方之间，且长柄切刀的左侧与切刀限位架右侧相切，所述的长柄切刀的后侧端通过带旋转轴的支座焊接于分切整理台的左边支脚后侧上，所述的刀刃右侧与分切整理台的正左侧面垂直相切；所述的分切整理台由切刀定刀、负压吸尘箱、前后挡板和定长活动档板组成，所述的切刀定刀以螺杆固定于负压吸尘箱的上部带孔整理平台左侧面，所述的前后挡板以螺栓固定于带孔整理平台前、后两侧面，该前后挡板的右上侧分别以螺栓固定磁铁片；所述的定长活动档板的下边以转动活页固定于带孔整理平台右侧面，定长活动档板上边前、后左侧面与前后挡板磁铁片相对应的位置分别以螺栓固定磁铁片；当定长活动档板由与前后挡板相吸的垂直状态解吸后，可向左路旋转，水平搁置在带孔整理平台右侧前、后转动活页之下的三角支架上；所的负压吸尘箱由上部长方形带孔整理平台与下部带孔锥形箱以螺栓连接组成一体，再以带孔整理平台左右两边螺栓，将锥形箱固定在分切整理台左右支脚的左右上部横梁上；
11.所述的定型定量网架由电子称、凹柱网架、凸柱网架组成，所述的凹柱网架水平放置，且位于凸柱网架正上方，上部凹柱网架与凸柱网架上下契合成一组凹柱与凸柱网架放置于电子称上，该电子称三边均设有托板上；
12.所述的供料柜由左侧单开门有机玻璃贮密闭柜与网架组组成，网架组由多组凹柱与凸柱网架上下以重力、凸起与凹面契合后，搁置于该左侧单开门有机玻璃贮密闭柜内，该左侧单开门有机玻璃贮密闭柜的左侧面为单开门，且具有内折叠顶板。
13.所述的风机在吸附桶的正后面，且贮运柜风机进口风管与分切台底部排尘口管口风管相连。
14.所述的门形切刀限位架的门形后侧顶角l由切刀转动限位扇形片与安全限位杆组成。门形前侧底角m为弧形。
15.所述的凹柱网架设有七孔七柱，其中七柱均在网架上面前、后边的缘上，前边缘四柱三孔交错均布，后边缘四孔三柱交错均布。
16.所述的凹柱网架的凹柱上下两端面均呈凹面，凹面深度8mm，内径8mm，凹柱下端面与网架下面平齐。
17.所述的凸柱网架设有七孔七柱，七柱均在网架上面里、外边的缘上，外边缘四柱三孔交错均布，里边缘四孔三柱交错均布。
18.所述的凸柱网架上下凸柱两端面均呈凸面，凸柱五网架的连接为螺纹连接，凸柱下端面高出网架下平面平齐6mm，外径6mm。
19.所述的贮运柜的承力框架、底板与转动活页材质为304不锈钢；且右侧单开门有机玻璃贮密闭柜设有带制动的移动滑轮，材质为碳纤维增强尼龙66；柜面、门面及其顶板材质
为pc。
20.利用上述再生碳纤维的定型定量工业化装置实现再生碳纤维的定型定量的方法，其特点在于，该方法包括如下步骤：
21.步骤1)装置就位：将再生碳纤维原料包置于贮运柜中，开门移到分切台左侧，使贮运柜右开门在分切台的正后侧；将供料柜左开门打开，移到定型定量网架台右侧，使供料柜左开门在定型定量网架台的正后侧；
22.开启风机，调整风压在0.1
‑
0.2mpa
23.步骤2)原料开包：用剪刀剪开再生碳纤维原料包顶部，寻找最大最明显具有取向性的再生碳纤维，按左右取向顺序经长柄切刀切断并条后，右端移到定长活动档板22 左侧并按左右取向搁置于分切整理台上；
24.步骤3)切断：按压长柄切刀切断再碳纤维，使被切断的再生碳纤维左右取向，留置在分切整理台的后侧；
25.步骤4)凸柱网架定型定量：重复步骤3)，直至再生碳纤维左右有序装满前后挡板的高度，完成定容；后向右拉定长活动档板，使其与电子称的托板水平，将分切整理台的再生碳纤维整体移到凸柱网架的凸柱之内，然后，取凹柱网架，置于凸柱网架3 正上方后向下，与凸柱网架契合，完成定型、定量，计量总重与再生碳纤维净重；
26.步骤5)凹柱网架定型定量：计量称置零，准备凸柱网架并重复步骤3)、4)完成凹柱网架的再生碳纤维定型定量；然后将两组网架组移到供料柜中；
27.步骤6)重复步骤3)至5)操作，完成全部再生碳纤维定型定量。
28.优选的，还包括步骤7)清洁：将分切台与定型定量网架台右、左边相切后，清扫再分切台和定型定量网架台，使再生碳纤维粉尘随贮运柜经右开门与分切台、负压吸尘箱吸入吸附桶的水中收集。
29.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
30.1)将飘浮的再生碳纤维及其粉尘在定向微风下获得收集，消除了其安全隐患，其它再生碳纤维获得有序定型定量，便于实现其多领域的贮存、运输与后工序加工应用。
31.2)使再生碳纤维原料保持有序与定量状态，为实现再生碳纤维应用于cfrtp领域创造必要条件。
附图说明
32.图1再生碳纤维的定型定量装置图；
33.图2再生碳纤维贮运柜的结构放大图；
34.图3再生碳纤维分切台的结构放大图；
35.图4门形切刀限位架限位结构原理放大图,其中，a为l上限位放大图，b为l下限位放大图；
36.图5长柄切刀切刀17旋转轴旋转结构原理放大图；
37.图6定长活动档板转运限位及连接的结构放大图；
38.图7再生碳纤维定型定量网架的结构放大图；
39.图8凸柱、凹柱与网连接放大图，其中a为凸柱网局部放大图，b为凹柱网局部放大图；
40.图9凸柱网与凹柱网连接方式图；
41.图10再生碳纤维供料柜的结构示意图。
具体实施方式
42.下面将结合实施例，对本实用新型的技术方案与使用方法进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，都属于本实用新型保护的范围。
43.实施例1
44.一种再生碳纤维的定型定量工业化装置，包括再生碳纤维贮运柜
①
、再生碳纤维分切台
②
、再生碳纤维定型定量网架
③
与再生碳纤维供料柜
④
四部分组成，再生碳纤维贮运柜
①
在再生碳纤维分切台
②
的正左边，再生碳纤维分切台
②
在再生碳纤维定型定量网架
③
的正左边，再生碳纤维供料柜
④
在再生碳纤维定型定量网架
③
的正右边。再生碳纤维分切台
②
、再生碳纤维定型定量网架
③
以地脚螺栓固定于地面，再生碳纤维贮运柜
①
与再生碳纤维供料柜
④
可以固定也可以移动。
45.所述的再生碳纤维贮运柜
①
(见图2)由单开门有机玻璃贮密闭柜1、再生碳纤维原料包2、风管3、风机4与吸附桶5组成，其中：风机4、吸附桶5在单开门有机玻璃贮密闭柜1最左边，风机4在吸附桶5的正后面；再生碳纤维原料包2在单开门有机玻璃贮密闭柜1内放置，单开门有机玻璃贮密闭柜1的右侧面为adge单开门7打开成 90度的状态，由转动活页6、可内折叠有机玻璃顶abcd8与三个内折叠活页9组成。再生碳纤维贮运柜
①
的承力框架、底板与转动活页材质为304不锈钢；带制动的移动滑轮材质为碳纤维增强尼龙66；柜面、门面及其顶板材质为pc。
46.所述的再生碳纤维分切台
②
(见图3)由门形切刀限位架11、长柄切刀12与分切整理台19三部分组成。其中门形切刀限位架11在长柄切刀12的左侧，材质均为不锈铸铁，其门形的两个底端分别焊接于负压吸尘箱26左侧面的前、后的支脚上，其门形后侧顶角l由切刀转动限位扇形片10与安全限位杆16组成(见放大图4)，其门形前侧底角m为弧形，长柄切刀12由刀柄与刀刃14组成，材质刀柄为304不锈钢，刀刃为铬钼粉末冶金，长柄切刀12在门形切刀限位架(1的正右方，分切整理台19的正左方之间，长柄切刀12的左侧与切刀限位架11右侧相切，长柄切刀12的右侧与刀刃14同处一个垂直平面，长柄切刀12的后侧端通过带旋转轴的支座17焊接于分切整理台19 的左边支脚后侧上(见图5)，刀刃14右侧与分切整理台19的正左侧面垂直相切；分切整理台19由切刀定刀13、负压吸尘箱26、前后挡板18、定长活动档板22四部分组成，其中，切刀定刀13以螺杆固定于负压吸尘箱26的上部带孔整理平台20左侧面，材质为铬钼粉末冶金，前后挡板18材质pc，以螺栓固定于带孔整理平台20前、后两侧面前后挡板18的右上侧分别以螺栓固定磁铁片；定长活动档板22材质pc，其下边以转动活页24固定于带孔整理平台20右侧面，定长活动档板22上边前、后左侧面与前后挡板磁铁片18相对应的位置分别以螺栓固定磁铁片；当定长活动档板22由与前后挡板18相吸的垂直状态解吸后，可向左路旋转，水平搁置在带孔整理平台20右侧前、后转动活页24之下的三角支架上(见放大图6)；负压吸尘箱26由上部长方形 (长宽比＝6：4)带孔整理平台20与下部带孔锥形箱27以螺栓连接组成一体，再以带孔整理平台20左右两边螺栓，将锥形箱27固定在分切整理台19左右支脚的左右上部横梁上。
47.再生碳纤维定型定量网架
③
(见图7)由电子称39、凹柱网架28、凸柱网架33组成，其中：凹柱网架28在正上方部，网架水平放置，七孔七柱，七柱均在网架上面前、后边的缘上，前边缘四柱三孔交错均布，后边缘四孔三柱交错均布；凹柱上下两端均呈凹面，凹面深度8mm，内径8mm，凹柱下端面与网架下面平齐，凹柱与网架的连接为螺纹连接(见放大图8)；凸柱网架33在正中部，网架水平放置，七孔七柱，七柱均在网架上面里、外边的缘上，外边缘四柱三孔交错均布，里边缘四孔三柱交错均布；凸柱上下两端均呈凸面，凸柱五网架的连接为螺纹连接(见放大图8)，凸柱下端面高出网架下平面平齐6mm，外径6mm；上部凹柱网架28通过网架下平面的七个凹面，垂直向下以自重力对着中部凸柱网架33上面的七个凸柱顶端外径6mm、高度6mm的凸起，上下契合成一组凹柱与凸柱网架(见放大图9)放置于三边有档板的电子称(39托板37上；电子称39在托板37的正下部，可调水平的四脚搁置在地面上，支撑再生碳纤维定型定量网架
③
。
48.再生碳纤维供料柜
④
由移动柜40与网架组43组成，网架组由多组凹柱与凸柱网架上下以重力、凸起与凹面契合后，搁置于可移动的有机玻璃密闭室内。移动柜40左侧面为单开门，带可内折叠顶板44。
49.工业化生产或试验过程中，再生碳纤维贮运柜
①
、再生碳纤维分切台
②
、再生碳纤维定型定量网架
③
与再生碳纤维供料柜
④
四部分从左至右依序排布，相互之间稍有间隔；再生碳纤维贮运柜
①
右侧单开门、再生碳纤维供料柜
④
左侧单开门均全开；再生碳纤维贮运柜
①
风机进口风管与再生碳纤维分切台
②
底部排尘口管口风管相连。
50.为便于效果对比，将本装置置于仅有压缩空气与移动常规工业照明(电源防护等级低于ip54，电源箱箱门开启、电源箱内有熔断器保护)的房间中，进行风电叶片再生碳纤维的定型、定量操作，获得定型定量再生碳纤维原料，考察试验过程中与定型定量再生碳纤从再生碳纤维供料柜
④
进出10次的搬运过程全程中的电器运行(照明)工作的寿命与再生碳纤维的有序性与定量性。
51.实施步骤如下：
52.1)装置就位：将再生碳纤维原料包2置于再生碳纤维贮运柜
①
中，开门移到再生碳纤维分切台
②
左侧，使再生碳纤维贮运柜
①
右开门在再生碳纤维分切台
②
的正后侧；将再生碳纤维供料柜
④
左开门打开，移到再生碳纤维定型定量网架台
③
右侧，使再生碳纤维供料柜左开门
④
在再生碳纤维定型定量网架台
③
的正后侧。开启风机4，调整风压在0.1
‑
0.2mpa
53.2)原料开包：用剪刀剪开再生碳纤维原料包2顶部，寻找最大最明显具有取向性的再生碳纤维，按左右取向顺序经长柄切刀12切断并条后，使其右端移到定长活动档板 22左侧并按左右取向搁置于分切整理台19上。操作过程中，飘散的再生碳纤维随风进入吸附桶5的水中收集。
54.3)切断：再生碳纤维在分切整理台19上被其询问孔洞微负压吸附固定。按压长柄切刀12切断再碳纤维，使被切断的再生碳纤维左右取向，留置在分切整理台19的后侧。操作过程中，飘散的再生碳纤维与切断粉尘随风经再生碳纤维贮运柜
①
、负压吸尘箱26进入吸附桶5的水中收集。
55.4)凸柱网架定型定量：依次重复3)，使再生碳纤维左右有序装满前后挡板18高度，完成定容；后向右拉定长活动档板22，使其与电子称39的托板37水平，将分切整理台19的再
生碳纤维整体移到凸柱网架33的凸柱之内，然后，取一只凹柱网架28，四凹柱向前，置于凸柱网架33正上方后向下，与凸柱网架契合，完成定型、定量，计量其总重与再生碳纤维净重(约2kg)。
56.5)凹柱网架定型定量：计量称置零，准备一凸柱网架并重复3)、4)操作，完成凹柱网架的再生碳纤维定型定量。将两组网架组43移到再生碳纤维供料柜
④
中。
57.6)重复3)至5)操作，完成所10kg再生碳纤维定型定量。
58.7)完成10kg再生碳纤维定型定量后，将再生碳纤维分切台
②
与再生碳纤维定型定量网架台
③
右、左边相切后，清扫再生碳纤维分切台
②
、再生碳纤维定型定量网架台
③
，使再生碳纤维粉尘随再生碳纤维贮运柜
①
经右开门与再生碳纤维分切台
②
、经负压吸尘箱26吸入5吸附桶的水中收集。
59.8)效果评估：完成定型定量后，程中电源箱短路次数。关闭再生碳纤维贮运柜
①
右侧门与再生碳纤维供料柜
④
左侧门，后将其移到所需之处。计算本批重量偏差值(cv)，记录定型、定量以及搬运过程中电源柜短路次数。
60.实施例2、实施例3
61.按实施例1操作步骤，定型定量拉挤片材再生碳纤维与缠绕气瓶再生碳纤维，同样考察安全性与cv值，具体效果对比表试验条件。
62.对比例1～对比例3
63.在仅有压缩空气与移动常规工业照明(电源防护等级低于ip54，电源箱箱门开启、电源箱内有熔断器保护)的房间中，仅采用再生碳纤维分切台
②
切断刀、凸柱网架或凹柱网架，不进行定型，来进行风电叶片再生碳纤维、同样试验场地，进行风电叶片、拉挤片材与缠绕气瓶三种再生碳纤维的原料开包、取样、切断、称量，将称量后的再生碳纤维从再生碳纤维供料柜
④
进出10次，考察试验过程中、搬运过程全程中的电器运行(照明)工作的寿命与再生碳纤维的有序性与定量性，具体效果对比表试验条件。
64.表1.效果对比表
[0065][0066]
综上比较可见，采用本公开的再生碳纤维的定型定量装置及其使用方法，不仅能实现再生碳纤维安全贮存与运输；还能使再生碳纤维原料保持有序与定量状态,为后续拓展应用创造了条件。