一种炭纤维棒成型工艺方法及其装置与流程

本发明涉及炭纤维成型工艺领域，尤其涉及一种炭纤维棒成型工艺方法及其装置。

背景技术：

活性炭纤维(简称：ACF)，亦称纤维状活性炭，是继粉末状、颗粒状活性炭纤维之后发展起来的第三代高效活性吸附材料和环保工程材料。活性炭纤维的微孔发达，孔径均匀，分布于纤维表面，几乎都是有效孔，有效吸附表面积高达2000㎡/g，有效吸附容量比颗粒活性炭(GAC)高10倍以上。因此，活性炭纤维吸附能力强，吸脱附速度快，对低浓度或微量的有毒有害气体有很好的吸附能力，在工业、农业、环境保护、医疗卫生、国防科学等领域有着广泛的应用前景。日常生活中，人们对活性炭纤维的使用也越来越频繁和普遍，因此，生产厂商保证活性炭纤维的工艺质量变得愈发重要起来。

炭纤维棒作为一种形状构造较为独特的炭纤维产品需要特殊的工艺进行加工，而目前的炭纤维湿法成型技术工艺控制无法达到标准，炭纤维棒内部纤维的密度以及炭纤维层的厚度难以保证，影响产品的工艺质量，进而影响到炭纤维产品的吸附能力。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种炭纤维棒成型工艺方法及其装置，其通过改善的工艺方法，提高炭纤维棒内部纤维的聚合程度、内部纤维的密度，并且进一步压缩了炭纤维层的厚度，提高了炭纤维棒的工艺质量和吸附能力。

为解决上述技术问题，本发明采用了以下技术措施：

第一方面，本发明提供一种炭纤维棒成型工艺方法，包括以下步骤：将炭纤维原料和胶混合后进行叩解，将叩解形成的第一原浆进行搅拌，将搅拌形成的第二原浆进行成型，将成型形成的炭纤维聚合体进行烘烤定型。

作为进一步改进的，所述将炭纤维原料和胶混合后进行叩解的步骤包括：在一定体积的水中加入所述炭纤维原料和所述胶，所述胶与所述水的浓度比控制在30g/L到60g/L。

作为进一步改进的，所述将炭纤维原料和胶混合后进行叩解的步骤包括：所述叩解的时间控制在10到30分钟。

作为进一步改进的，所述将叩解形成的第一原浆进行搅拌的步骤包括：对所述第一原浆进行搅拌的时间控制在5到10分钟。

作为进一步改进的，所述将搅拌形成的第二原浆进行成型的步骤还包括：在所述成型的操作前对所述第二原浆进行持续搅拌。

作为进一步改进的，所述将搅拌形成的第二原浆进行成型的步骤包括：所述成型包括：吸引、脱水和整形；所述第二原浆依次经过吸引、脱水和整形形成所述炭纤维聚合体；所述吸引的时间控制在5到15秒；所述脱水的时间控制在6到12秒；所述整形的时间控制在5到10秒。

作为进一步改进的，所述将成型形成的炭纤维聚合体进行烘烤定型的步骤包括：所述烘烤定型的温度控制在125到135摄氏度。

作为再进一步改进的，所述烘烤定型的时间控制在9到15小时。

作为再进一步改进的，所述水的体积为300升。

第二方面，本发明还提供一种使用炭纤维棒成型工艺的装置，包括：叩解机、储料罐、成型机、模具和烘箱。

所述叩解机，用于盛装炭纤维原料和胶，并对所述炭纤维原料和所述胶进行充分叩解后，输送到所述储料罐中。

所述储料罐，用于存放叩解形成的第一原浆，并对所述第一原浆进行充分搅拌，使得所述第一原浆中的成分获得充分融合后，输送到所述成型机中。

所述成型机上安装有所述模具，所述成型机用于对搅拌形成的第二原浆进行持续搅拌。所述成型机用于将所述模具插入所述第二原浆中。所述成型机用于吸引所述第二原浆。所述成型机用于将所述模具抬出所述第二原浆并对进行脱水和整形。

所述烘箱，用于对所述模具中的炭纤维聚合体进行烘烤定型。

与现有技术相比较，本发明具有以下优点：

1、本发明控制所述胶与所述水的浓度比在30g/L到60g/L，能够实现炭纤维之间的聚合能力，能够帮助提高后续工序中的所述吸引、所述脱水和所述整形的强度。

2、本发明控制对所述第一原浆进行搅拌的时间在5到10分钟，能够保证所述炭纤维和所述胶的溶液达到最好的融合，提高后续工序中的所述成型的质量。

3、本发明控制在所述成型的操作前对所述第二原浆进行持续搅拌，避免所述第二原浆的沉淀作用造成原料配比失调，降低了产品的生产瑕疵率。

4、本发明控制所述吸引的时间在5到15秒；所述脱水的时间在6到12秒；所述整形的时间在5到10秒，实现对炭纤维层厚度的压缩、所述炭纤维密度的提高以及脱水能力的增强，提高了炭纤维棒产品的吸附能力和产品质量。

5、本发明控制所述烘烤定型的温度在125到135摄氏度以及烘烤定型的时间在9到15小时达到对炭纤维棒产品的内部积水的完全蒸发，保证内部完全脱水的同时不会导致内部纤维结构受热损坏，控制烘烤温度和时间，实现对炭纤维棒产品定型的精确掌控，提高了产品定型质量。

附图说明

附图1是本发明实施例提供的炭纤维棒成型工艺方法的流程图。

附图2是本发明实施例提供的使用炭纤维棒成型工艺的装置的结构示意图。

图标：10-阀门；1-叩解机；2-储料罐；21-搅拌棒；3-成型机；31-搅拌刀；4-模具；5-烘箱。

具体实施方式

为使本专利的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

第一实施例：

请参照图1，本发明提供一种炭纤维棒成型工艺方法，包括以下步骤：

S1，往容料容器内注水300升。

使用300升体积的水保证后续加入胶时，能够保证胶很好的扩散，又能够保证一次叩解足够体积的炭纤维原材料，因此使用300升的水是协调上述因素确定的。应当理解的是，300升的水仅是作为本实施例中的优选方案，但在其他实施例中，容器中的注水体积也可以是任一体积的水，但水的体积的选择应当与各原料扩散的能力和实际叩解能力像协调。

S2，往容料容器内加入炭纤维和胶，胶与水的浓度比控制在30g/L到60g/L。

根据炭纤维量的不同，胶与水的浓度比在30g/L到60g/L之间选择。通常来说，炭纤维的量越大，胶的浓度也需要相应增大。在本实施例中，优选地，300升的水最多能够叩解的炭纤维的量对应的最佳的胶浓度为60g/L。

S3，开始叩解，叩解的时间控制在10到30分钟。

根据炭纤维量的不同，叩解的时间在10到30分钟之间选择，通常来说，炭纤维的量越大，需要叩解的时间越长。在本实施例中，优选地，300升的水最多能够叩解的炭纤维的量对应的最佳叩解时间为30分钟。

S4，搅拌叩解后的第一原浆，搅拌时间控制在5到10分钟。

根据炭纤维量的不同，搅拌的时间在5到10分钟之间选择，通常来说，炭纤维的量越大，需要搅拌的时间越长。在本实施例中，优选地，但300升的水最多能够融合最多的炭纤维量对应的搅拌时间为10分钟。搅拌提高了纤维之间的聚合能力，保证了胶与炭纤维的充分融合和作用，提高了炭纤维成型的质量。

S5，对搅拌后的第二原浆持续进行搅拌。

避免炭纤维板结，影响后续炭纤维的成型质量，持续搅拌帮助炭纤维流动，大大延缓了炭纤维的板结，方便后续成型。

S6，对第二原浆进行吸引、脱水和整形，吸引时间控制在5到15秒，脱水时间控制在6到12秒，整形时间控制在5到10秒。

成型阶段中，吸引的时间的长短决定了炭纤维棒的密度和外径，时间越长炭纤维棒的炭纤维密度越大，外径越小，内部结构越为紧密，吸附能力和吸附效果越好；根据炭纤维棒密度的不同需要不同的脱水抽干时间，炭纤维棒密度越大，脱水难度也越大，相应的脱水时间越长；根据炭纤维棒密度的不同，整形的时间也不同，炭纤维棒密度越大，整形难度也较大，整形时间也越长。本领域技术人员应当理解的是，吸引是指通过真空泵连接一个成型模具，并将成型模具插入原料中，通过真空泵吸引第二原浆进入成型模具；脱水是指将吸引后的成型模具中的第二原浆进行静置脱水或甩干脱水；整形是指在完成脱水操作之后继续使用真空泵对第二原浆进行继续吸引，因为排除了第二原浆中含有的水的干扰，真空泵对第二原浆的形状塑造力更强，因此对第二原浆的形状具有整形能力。

S7，将成型后的炭纤维棒进行烘烤定型，烘烤温度控制在125到135摄氏度，烘烤时间控制在9到15小时。

对整形后的炭纤维棒进行烘烤板结定型，烘烤温度和烘烤时间呈反相关，烘烤温度高，则烘烤时间相应缩短，烘烤时间温度低，则烘烤时间相应增加，但烘烤的最佳温度为125到135摄氏度，达到最好的定型效果，因为温度低的情况下，炭纤维板结速度慢，炭纤维之间的空隙也难以张开，造成炭纤维棒内部空隙堵塞，吸附能力和吸附效果受到不良影响，温度高的情况下，炭纤维板板结速度很快，炭纤维的膨胀速度慢于板结速度，炭纤维棒内部空隙也会有一定程度的堵塞，影响炭纤维棒吸附能力和吸附效果，因此最佳温度在125到135摄氏度之间，炭纤维棒的板结速度能够保证炭纤维棒内部空隙的充分膨胀，保证了炭纤维棒产品的吸附能力和吸附效果。控制烘烤时间是为了保证炭纤维结构的充分板结定型，保证内部的彻底干燥，保证产品的质量，但烘烤时间也不能过长，烘烤时间过长会导致内部炭纤维持续受热导致断裂，影响吸附效果。因此，经过多次实验，本发明的烘烤最佳温度为125到135摄氏度，最佳时间为9到15小时。

请参照图2，本发明进一步提供一种使用炭纤维棒成型工艺的装置，包括：叩解机1、储料罐2、成型机3、模具4和烘箱5；

叩解机1，用于盛装炭纤维原料和胶，并对炭纤维原料和胶进行充分叩解后，打开阀门10，将第一原浆输送到储料罐2中。储料罐2，用于存放叩解形成的第一原浆，并通过安装在储料罐2中的搅拌棒21对第一原浆进行充分搅拌，使得第一原浆中的成分获得充分融合后，打开阀门10，将第二原浆输送到成型机3中。成型机3上安装有模具4，成型机3中的搅拌刀31对搅拌形成的第二原浆进行持续搅拌，成型机3将模具4插入第二原浆中，进行吸引后，成型机3将模具4抬出第二原浆进行脱水和整形后，将模具4拆卸下来送至烘箱5中；烘箱5，用于对模具4中的炭纤维聚合体进行烘烤定型，将烘烤定型后的炭纤维聚合体从模具4中剥离出来获得最终产品：炭纤维棒。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。