Способ термообработки длинномерных волокнистых полиакрилонитрильных материалов и установка для его осуществления

 

Изобретение относится к термообработке ТО длинномерных волокнистых поли акрилонитрильных материалов в виде полотен, состоящих из большого количества жгутов, нитей или тканых лент. Способ заключается в обработке полотна (П) материала , движущегося по нескольким ярусам, нагретым воздухом (В), подаваемым по теплопередающему контуру, при этом В перед подачей в зоху термообработки (ТО) разделяют на два равных потока и направляют каждый в плоскости, параллельной П, навстречу друг другу параллельно направлению движения П, при этом каждый П делят на одинаковое число подпотоков, движущихся навстречу друг другу, перпендикулярно направлению движения П и затем перпендикулярно плоскости волокна, а отсос отработанного теплоносителя (Т) из зоны ТО осуществляют в обратном порядке. Установка содержит многозонную камеру (К)3. систему циркуляции в виде вентилятора 1, калорифера 2, воздуховоды 4, средства (С) подачи и отсоса теплоносителя (Т), выполненные в виде гребнеобразных коробов, I сопряженных между собой по типу выступвпадина и расположенных по всей длине К 3, длина каждого короба не менее ширины зоны К 3. С подачи Т размещено в нижней части К 3, а С отсоса Т - в верхней части К 3.3 ил. 2 табл. i . 5

(5н5 С 21 О 9/54

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ иr ° -; (.

И

О

О

О (л) Ф

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам (21) 5029420/02 (22) 27.02.92 (46) 07.09.93. Бюл. М 33-36 (75) Бондаренко В.M.. Назарова S.À., Савченко Г.И., Тараканова Н.В., Учитель М.Л. (73) Бондаренко В.М. (56) Технические условия. ТУ 27-20-2712-85.

Печь окисления многопроходная МПО-2Р, 1983, ПО Псковхимлегмаш. (54) СПОСОБ ТЕРМООБРАБОТКИ ДЛИННОМЕРНЫХ ВОЛОКНИСТЫХ,ПОЛИАКРИЛОНИТРИЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ И

УСТАНОВКА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к термообработке ТО длинномерных волокнистых полиакрилонитрильных материалов в виде полотен, состоящих из большого количества жгутов, нитей или тканых лент. Способ заключается в обработке полотна (П) материала, движущегося по нескольким ярусам, нагретым воздухом (В) мп и лопередающему ко,.,И2„„ 2000343 C подачей в зону термообработки (TQ) разделяют на два равных потока и направляют каждый в плоскости, параллельной П, навстречу друг другу параллельно направлению движения П, при этом каждый П делят на одинаковое число подпотоков, движущихся навстречу друг другу, перпендикулярно направлению движения П и затем перпендикулярно плоскости волокна. а отсос отработанного теплоносителя m иэ зоны Т0 осуществляют в обратном порядке.

Установка содержит многозонную камеру (К)3. систему циркуляции в виде вентилятора 1, калорифера 2, воздуховоды 4, средства (С) подачи и отсоса теплоносителя (Т), выполненные в виде гребнеобразных коробов, < сопряженных между собой по типу выступвпадина и расположенных по всей длине К

3, длина каждого короба не менее ширины зоны К 3. С подачи Т размещено в нижней сти К 3 а С otc са Т в е ей части К

2000343

Изобретение относится к способам термообработки длинномерных полиакрилонитрильных материалов в виде полотен, состоящих иэ большого количества жгутов, нитей или тканых лент, Известно, что в печах MllO-2Ð по TY

27-?0-2712-85 (изготовитель — ПО Псковхимлегмаш) термообработку ПАН-материалов проводят путем контакта с теплоносителем, например, воздухом, который движется по замкнутому теплопередающему контуру, состоящему из соединенных посредством воздуховодов вентилятора, калорифера и термокамеры. Направляемый в термокамеру поток воздуха движется в ней на большой скорости по узким проходам перпендикулярнб направлению движения лент, Причем направление потока в каждом последующем проходе меняется на противоположное, и полотна, соответственно, обдуваются то с левого, то с правого края. Однако, как показывает опыт, плотность нитей llo ширине полотна отличается на 0,02-0,03 г/см, 3 что указывает на некоторую неравномерность свойств материала по ширине полотен (плотность волокна является критерием процесса, по которому судят о качестве промежуточных материалов и равномерности их свойств, впоследствии определяющих качество готового продукта), Второй и главный недостаток такой подачи и распределения внутри термокамеры теплоносителя заключается в невозможности окисления отдельных некрученных жгутов иэ-за большой скорости воздуха, движущегося в узких проходах. Воздух раздувает некрученный жгут, и при близком расположении жгутов друг к другу может произойти перепутывание филаментов, что приведет к резкому снижению качества готового материала или даже к обрыву нитей. Тем более этот недостаток касается жгута большого развеса -50000 текс.

Изобретение предлагает принципиально новый способ подачи и распределения теплоносителя в термокамере. который позволяет получить равномерное температурное поле. Подача и распределение теплоносителя в термокамере заключается в том, что до поступления в зону теплообработки поток воздуха сначала разделяют на два равных потока и направляют в плоскости, параллельной полотну, навстречу друг другу параллельно направлению движения термообрабатываемого полотна волокнистого материала, а затем каждый поток делят на одинаковое число подпотоков, не менее четырех. При этом каждый подпоток одного потока воздуха направляют навстречу каждому подпотоку из другого потока

50 перпендикулярно направлению движения обрабатываемого материала, но в плоскости, параллельной полотну, и затем направляют воздух в зону термообработки перпендикулярно полотну движущегося материала. Отсос воздуха иэ зоны термообработки может быть осуществлен о зеркальном порядке относительно движения потоков и подпотоков воздуха при его подаче, Использование описанного приема подачи и распределения теплоносителя позволяет получить равномерное температурное поле, которое в свою очередь позволяет снизить неравномерность свойств материала по ширине и увеличить выход продукции.

Кроме того предлагаемый способ позволяет перерабатывать жгут большого развеса.

Пример 1. Полотно, состоящее из 20 нитроновых жгутов линейной плотности

53000 текс, сформованных по солевому способу, предварительно прог1оевают при

160 С в течение 3 мин 18 с, вытягивая на

55%, Затем жгутики окисляют в лечи с подачей и распределением воздуха согласно предлагаемого изобретения в две стадии по следующему режиму; 1 стадия — при 215230 С с одновременным вытягиванием на

5 в течение 29 мин 38 c; II стадия — при

220-250 С с вытягиванием на 2% в течение

82 мин 57с.

Плотность полученных окисленных волокон приведена в табл.1.

При стандартном режиме окисления на печи МПО-2Р разброс по плотноьгь, крайних лент составляет 1,400-1,420 г/см, з

Пример 2. Ленты шириной 80 мм, сотканные из жгутика нитронового линейной плотности 850 текс, сформованного по солевому способу, предварительно прогревают при 170 С в течение 2 мин 38 с, вытягивая íà 50 . Затем ленты окисляют в печи с подачей и распределением воздуха согласно предлагаемого изобретения в две стадии по следующему режиму: стадия— при 215-230 С с одновременным вытягиванием на 7% в течение 23 мин 42 с; II стадия— при 220-240 С с вытягиванием Hà 3% в течение 66 мин 22с.

Плотность полученных окисленных волокон приведена в табл.2, Для осуществления предлагаемого способа подачи и распределения теплоносителя в печи авторы предлагают устройство для термического окисления движущихся полотен, состоящих иэ большого количества жгутов или нитей, или тканых лент.

В настоящее время в производстве углеродных материалов для термообработки широко используются многопроходные пе2000343

Устройство содержит вентилятор 1 с ск приводом, калорифер 2, термокамеру 3, воэ- во духоводы 4, патрубок, всасывающий свежий во теплоноситель 5, патрубок 6, отводящий от- . на работанный теплоноситель. ролики 7 для пр направления обрабатываемого материала пе

8, средства подачи и распределения тепло- от носителя 9 со съемными сетками 10. средст- ю ва 11 отсоса газовоздушной смеси иэ термокамеры со съемными сетками 10. — нс чи МПО-2Р по ТУ 27-20-2712-85 (изготовитель ПО "Псковхимлегмаш"), Эти печи работают следующим образом. Вентилятор постоянно перемещает обрабатывающую . среду (воздух) по замкнутому теплопередающему контуру печи. В калорифере воздух нагревается до требуемой температуры и затем подается в термокамеру, где, проходя по ряду узких и роходов. окисляет обрабатываемый материал, направляемый в термокамеру через торцевые отверстия, ймеющие створки, и транспортируемый при помощи средств (роликов). Термокамера работает под небольшим разрежением для того, чтобы продукты термораспада из нее не попадали в помещение цеха. Печь содержит четыре термокамеры. в которых поддерживается температура, необходимая для осуществления соответствующего технологического. режима. Перегородки в термокамерах между проходами расположены таким образом, что воздух с большой скоростью подается в направлении, перпендикулярном движению лент, причем в каждом последующем проходе направлеwe меняется на противоположное и полотна, соответственно. обдуваются то с левого, то с правого края рабочего пространства печи. Однако, как показала эксплуатация печи, плотность нитей по ширине лент, окисленных в ней. отличается на 0,020,03 г/см, что приводит к ухудшению качества готовой продукции. Второй недостаток печи заключается в невозможности термообработки в ней отдельных некрученых жгутов, особенно жгутов большого развеса.

Чтобы исключить все перечисленные недостатки, авторы на основании вышеописанного нового способа подачи и распреде- 40 ления теплоносителя в термокамере, обеспечивающего равномерное температурное поле, предлагают многопроходное устройство для термообработки полотен жгутов.

На фиг.1 дана схема многопроходного устройства для термообработки длинномерного волокнистого материала; на фиг,2— разрез А-А на фиг,1; на фиг.3 — разрез Б-Б на фиг.2.

Устройство работает следующим образом, Вентилятор 1 постоянно перемещает обрабатываемую среду по замкнутому теплопередающему контуру устройства. В калорифере 2 воздух нагревают до требуемой температуры и вентилятором подают в средства подачи и распределения теплоносителя 9, а затем в термокамеру 3. где он проходит через обрабатываемый материал

8 и отводится иэ термокамеры с помощью средств 11 отсоса гаэовоздушной среды.

Средство подачи теплоносителя расположено в нижней части термокамеры, а средство отвоД вЂ” в верхней части, Каждое иэ этих средств выполнено в виде гребенок иэ разного числа коробов, сопряженных между собой по типу выступ-впадина и расположенных по всей длине зоны термообработки, причем длина каждого короба не менее ширины эоны термообработки. Каждый короб имеет переменное сечение и оснащен съемными сетками для увеличения равномерности подачи теплоносителя и возможности проведения чистки сеток в процессе работы устройства. Короба средства отвода отработанного теплоносителя могут иметь зеркальное расположение относительно коробов средства подачи теплоносителя, Для предотвращения пристенного эффекта боковые стенки термокамеры оснащены ребрами.

Термокамера работает под разрежением за счет большего объема выбрасываемого воздуха по сравнению с подачей свежего воздуха. ф

Формула изобретения

1. Способ термообработки длинномерных волокнистых полиакрилонитрилъных материалов в виде полотна из одиночных нитей, жгутов, прошитых или тканых лент, включающий. перемещение полотна по нескольким ярусам и нагрев, осуществляемый подачей горячего воздуха по теплопередающему контуру в зону термообработки и отсосом отработанного теплоносителя, о т л ич а ю шийся тем, что воздух перед подачей в зону термообработки разделяют на два равных потока и подают навстречу друг другу в плоскости, параллельной плоости движения полотна. а каждый поток здуха дополнительно делят на одинакое число подпотоков и сначала направляют встречу друг другу перпендикулярно наавлению движения полотна, а затем перндикулярно плоскости полотна, отсос работанного теплоносителя осуществлят в обратном порядке подачи воздуха

2, Установка для термообработхи длинмерных волокнистых полиакрилонит2000343

Таблица 1

Стадия термообра. ботки

1-ый жгут

20-ый жгут

I стадия окисления

II ста ия окисления

1,241

1,243

1,420

1,246

1,422

1,425

Таблица 2

Стадия термообработки левая лента средняя лента правая лента

1,243

1,401

1,244

1,403

I стадия окисления

II ста ия окислемия

1,242

1,400 рильмых материалов в виде полотна иэ одиночмых нитей, жгутов, прошитых или ткамых лент. содержащая камеру с ме менее чем тремя эонэми термообработки, систему рециркуляции теплоносителя в виде вентилятора, калорифера, воэдуховодов, средств подачи теплоносителя в камеру и отвода отработанного теплоносителя, о т л и ч а ющ а я с я тем, что средства подачи и отводе теплоносителя выполнемы в виде равного числа грвбнеобрэзных коробов, сопряженных между собой по типу "выступ-впадина" и расположенных flo всей длине эоны термообработки, причем длина каждого короба ме менее ширины эоны термообработки, при этом средство подачи теплоносителя расположено в нижней части камеры, а средство отвода — в верхмей части.

3, Установка по п.2. о т л и ч а ю щ а яс я тем, что каждый короб выполнен с переменным сечением.

5 4. Установка по пп.2 и 3, о т л и ч а ющ а я с я тем, что каждый короб выполнен со сьемной сеткой.

5. Установка по пп.2-4, о т л и ч а ю щ э я° с я тем, что короб выполнен с отверстиями

10 в боковых стенках.

6. Установка по п.2. отличающаяся тем, что короба средств подачи расположены зеркально относительно коробов средства отвода теплоносителем.

iS 7.Установкапо 2,отличающаяся тем, что боковые стенки камеры выполмены с ребрами для предотвращения пристенного эффекта.

Плотность волокна, г/см

10-ый жгут

Плотность волокна, г/см

° ° ° I °" °

Ф ° ° ° °

° °

° . ° °

° 4 1

I ° 1

° °

° °

1 1 ° I

° °