[发明专利]用来制造碳纤维的工艺和用于执行该工艺的设备

权利要求书

1.一种用来制造碳纤维的工艺，包括：聚丙烯腈前体纤维的第一纺丝步骤；和所述纤维的第二氧化/碳化步骤，其特征在于：

a.所述第一纺丝步骤和第二氧化/碳化步骤直接串联且连续地进行，因此在第一纺丝步骤和第二氧化/碳化步骤之间没有聚丙烯腈前体的任何储存缓冲区域；

b.所述第一纺丝步骤在低速下进行，从而在拉伸操作的下游，来自第一纺丝步骤的输出速度是落在随后的第二氧化/碳化步骤中的适当处理速度的范围内的速度；

c.所述第一纺丝步骤以模块方式在多个纺丝模块（M）上进行，这些纺丝模块以一排或多排（A、B）排列，每个纺丝模块（M）具有不高于第一纺丝步骤的总生产率的10%的生产率；

d.在每个单个的纺丝模块（M）中，纺丝区域下游的纤维通过偏转辊和驱动辊（3-5）在水平方向上和在竖向方向上沿着之字形直线路径行进，沿这些之字形直线路径进行各种纺丝处理；

e.从每个纺丝模块（M）出来的纤维丝束在相对于其前进方向没有横向偏差的情况下布置到从之前的和/或随后的纺丝模块（M）出来的丝束的侧部，以形成第二氧化/碳化步骤的单个进给带（N）。

2.根据权利要求1所述的用来制造碳纤维的工艺，其中，在纺丝模块的所述排（A、B）的每一个排中包括的各个纺丝模块（M）在横向方向上相对于彼此稍微偏移一与由每个纺丝模块（M）生产的丝束的整个最终宽度相对应的量。

3.根据权利要求2所述的用来制造碳纤维的工艺，其中，排列的纺丝模块（M）的所述排（A、B）一个布置在另一个之上，并且每个上部排（B）在横向方向上相对于下部排（A）整体偏移一与在所述下部排（A）中制造的丝束带（N_A）的整个最终宽度相对应的量。

4.根据权利要求3所述的用来制造碳纤维的工艺，还包括并条辊组件（R），所述并条辊组件用来将在纺丝模块（M）的所述排（A、B）的每一个中制造的丝束带（N_A、N_B）排列在相同平面上。

5.根据权利要求4所述的用来制造碳纤维的工艺，其中，在拉伸操作的下游，来自第一纺丝步骤的丝束的所述输出速度是范围在5到20m/sec的速度。

6.根据权利要求4所述的用来制造碳纤维的工艺，其中，每个纺丝模块（M）的生产率不高于该工艺的第一纺丝步骤的整体生产率的5%，并且优选地不高于2.5%。

7.根据权利要求4所述的用来制造碳纤维的工艺，其中，每个纺丝模块（M）包括：

a.箱（1），布置在纺丝模块的下部部分中，并且包含聚丙烯腈纤维的凝聚槽，在该凝聚槽中浸泡有并排排列的2至8个纺丝头（2）；

b.位于偏转辊和驱动辊（3）之间的至少六个子水平直线路径，所述子水平直线路径从纺丝模块的下部部分行进到上部部分，沿所述子水平直线路径分别进行凝聚后处理、预拉伸处理、三次或更多次洗涤和湿拉伸处理、以及一次或更多次最终表面修整处理；

c.位于偏转辊对和驱动辊对（4、5）之间的两条竖向直线路径，所述两条竖向直线路径从纺丝模块（M）的顶部到底部以及从纺丝模块的底部到顶部，沿所述两条竖向直线路径分别进行丝束的致密处理、蒸气拉伸处理以及最终蒸气退火处理。

8.一种碳纤维的制造设备，包括聚丙烯腈前体纤维的第一纺丝部段和所述纤维的第二氧化/碳化部段，其特征在于：

a.所述第一纺丝部段和第二氧化/碳化部段通过直接串联连接而安装，并因此在所述第一纺丝部段和第二氧化/碳化部段之间没有聚丙烯腈前体的储存缓冲区域；

b.所述第一纺丝部段包括在一个或多个排（A、B）中排列的多个纺丝模块（M），每个纺丝模块（M）具有不高于第一纺丝部段的总生产率的10%的生产率；

c.每个单个纺丝模块（M）包括多个偏转辊和驱动辊（3-5），用来在纺丝区域下游按之字形直线路径传送纤维，这些之字形直线路径在水平方向上和在竖向方向上形成，沿这些之字形直线路径进行各种纺丝处理。

9.根据权利要求8所述的制造设备，其中，在纺丝模块的所述排（A、B）的每一个排中包括的各个纺丝模块（M）在横向方向上相对于彼此稍微偏移一与由每个纺丝模块（M）生产的丝束的整个最终宽度相对应的宽度。