[发明专利]多角度碳纤维预制体编制方法

说明书

本发明公开了多角度碳纤维预制体编制方法，具体包括如下步骤：将碳纤维切短，用梳理机梳理成毛丝并制成网胎单元层；采用若干网胎单元层针刺复合成一个网胎单元；将网胎单元环绕在托网磨具上面，使用弧形剥网针刺装置将网胎单元依次反复针刺到需要规格胚体，形成‑90度到90度多角度方向针刺纤维。保温筒密度在0.16g/cm³至0.2g/cm³，保温性好；对比现有产品软毡缠绕，使用保温效果好；形成‑90度到90度多角度方向针刺纤维，同时保证其针刺纤维不相互交叉和同位不重复针刺影响其性能，可以保证产品的密度均匀和性能的稳定；产品应用环境广。

技术领域

本发明属于碳纤维预制体生产技术领域，具体涉及多角度碳纤维预制体编制方法。

背景技术

作为需拥有很多高温炉行业之一，光伏单晶设备折设备、热处理等圆形设。因市场需求增大，产品利润低，国内各项成本增加。降低成本是光伏行业生存条件之一，作为消耗部件之一的隔热保温材料，每年消耗巨大，其保温隔热性能的好坏直接影响企业的绩效。

目前市场圆形高温设备隔热材料采用含杂软毡缠绕而成，其使用寿命短，导致频繁更换隔热材料，影响生产效益，且更换操作过程不只是影响效益还具有风险。现有技术中的毛毡均是多层平铺而成的网胎单元采用平面垂直方式针刺而成的结构。其制备而成的产品结构形状单一，同时针刺时留有大针孔，针孔在产品使用时容易渗入其他腐蚀性物质，腐蚀损坏产品，如果采用上述方式制备表面弧度的产品，则容易产生密度均匀度差，各角度的压力控制能力差的技术问题，最终导致产品保温性能差。因此，如何研发一种低密度多角度编制碳纤维硬质保温筒的制备方法，具有重要的现实意义。

发明内容

本发明根据碳纤维的导热性和密度的关联性，以及碳纤维在直径方向上和纤维轴向的导热承差异。使用多角度碳纤维预制体编制方法编制了低密度，耐高温、隔热效果非常优良的预制体。

本发明采取的技术方案为：

多角度碳纤维预制体编制方法，具体包括如下步骤：

(1)以碳含量≥92％的碳纤维为原料，将碳纤维短切成60mm，用梳理机梳理成毛丝并制成网胎单元层，碳纤维排布方向与网胎单元层所在平面基本一致；所述“基本一致”是由于碳纤维非常多，而且其柔性大，而且由于网胎层会有一定厚度，梳理时不可能保证每一根碳纤维都与网胎层所在平面完全一致，某一些碳纤维可能会与该平面具有一定夹角；再者，在针刺的过程中，一些碳纤维不可避免的会随着针的走向而变成纵向，但总体上绝大多数碳纤维与网胎层所在平面是一致的，尽量避免存在与该平面垂直的碳纤维。另外，随着针的走向而变成纵向的碳纤维在网胎结构中起到一定的支撑作用，维持其蓬松结构，从而增强保温效果。

(2)采用若干网胎单元层通过依次针刺连接在一起，复合成一个网胎，针刺方向为纵向，网胎单元层平铺方向为横向，即针刺方向与网胎单元所在平面垂直，针刺工艺数量为单位面积刺针数，针刺的密度为2-50针/cm²；使网胎蓬松，必须按指定针数针刺，当密度过低时会导致产品碳化、高温过程中收缩相对密度会增大，当密度过高时其保温效果会降低。

(3)将网胎单元缠绕在圆形或弧形托网磨具上面，使用弧形剥网针刺装置将网胎单元依次反复针刺到需要规格胚体，同时在针刺过程圆形或弧形托网磨具需环绕轴顺时针和轴向同步点动移动，每次同步环绕旋转弧长2mm-30mm，轴向同步点动移动距离0.5mm-9mm，形成-90度到90度多角度方向针刺纤维。同时保证其针刺纤维不相互交叉和同位不重复针刺影响其性能。

进一步的，所述步骤(1)中碳纤维是黏胶、沥青、聚丙烯晴、酚醛为原料碳化而成的碳纤维，其含碳量在92％以上，短切后，用梳理机梳理成网胎可避免纵向丝束影响其隔热效果，也可使产品密度尽可能均匀。

进一步的，所述步骤(1)中网胎单元层克重为20-400g/m²，厚度为0.2-200mm，密度为0.08-0.2g/cm³。