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轻型材料

优质碳纤维的高效生产

碳纤维整线的工艺流程图
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碳纤维整线的工艺流程图
碳纤维整线的工艺流程图

我们的工程师们拥有扎实的专门技能,他们始终努力地钻研,优化碳纤维生产设备以及提升工艺再生性

从聚丙烯腈纤维到碳纤维

聚丙烯腈纤维到碳纤维的转化过程需要经过多道热处理步骤和后续的表调工艺后才能完成。

  • 第一道工艺步骤是稳定,纤维在180 至 280 °C的温度之间被氧化。
    关键的高度放热反应需要对温度和气流做到及其精准的工艺控制。这对碳纤维成品的质量起着一个决定性作用。
  • 第二步则是碳化,通常分为两道工序,在低温炉的惰性环境内升温到最高1000°C(低温),或者在高温炉内加热到最高1800 °C(高温)。
  • 碳化过程之后紧接着会进行电解表面处理并上浆定型

在转化工艺期间释放出来的污染物会通过相应的废气处理系统除去。

研发用氧化炉

我们技术中心的研发用氧化炉
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我们技术中心的研发用氧化炉
我们技术中心的研发用氧化炉

高效的碳纤维生产是基于一个最大限度的稳定工艺控制。在德国技术中心的研发用氧化炉上,艾森曼提供广泛的试验选择。

用于聚丙烯腈纤维高效稳定的创新氧化炉

对不同类型纤维进行氧化时工艺设备的要求是多方面的。艾森曼在全球范围内完成了近100个氧化炉项目,在最近几年发展成为该精益技术领域内的领先供应商。这个成绩得自于对用户需求的详细分析以及对节能热回收系统的创新烤炉技术的持续研发。

纤维的碳化

只有碳化工艺可将人造纤维丝转化成拥有极高特性的纤维制品。通常情况下,该工艺会分为两个步骤。第一道工序被称为低温碳化,需求温度仅仅在1000 °C,在不锈钢马弗炉体中进行。

第二道工序是高温碳化,一般需要1600 °C的工艺温度,但在特殊情况下需2300 °C,视特性需求而定。该应用炉体装有石墨马弗和石墨加热,在氩气环境下运行。

气流组织设计

针对氧化炉艾森曼制定了对均匀温度和气流速度分配的新标准。艾森曼为客户提供每种纤维(1k-320k)最优化的气流组织设计:

  • 垂直下降
  • 从中心到终端
  • 水平横向气流
  • 使用叠加气流的多重气流通风系统

艾森曼是市场上仅有能采用此系列通风系统的供应商。

专利气封系统

艾森曼开发了一种新型的专利气封系统,相较于市场上的现有产品有着明显的优势。

项目案例:

艾森曼提供了一套使用电加热的工业炉,配备了2个长约20m的气密马弗进行聚丙烯腈纤维的碳化。这些工业炉设备用于生产碳纤维。

原料是聚丙烯腈纤维,会在漂浮状态下通过炉体。

碳化炉的设计温度最高为1000°C。每个加热区配备了一台热风风机,可在整个马弗横向上实现极高的温度一致性。

马弗炉采用气密方式焊接,配备了一个最新研发的马弗轴承。在马弗的内部充填着惰性气体。未经燃烧的气体通入和排出马弗的位置并不相同,在马弗入口和出口有特别为工艺设计的净化段。按照设计,炉内的氧气含量几乎为0。

根据生产要求,在碳化炉之后也可以放置一个石墨化炉(高温炉),该设备同样也由艾森曼制造并交付。

 

技术参数

炉体设计: 电加热双马弗直通式炉体
额定炉体温度: 1,000 ° C
横向温差:马弗宽度上+/-3K 马弗宽度上+/- 3 K
保护气体: 惰性气体(例如氮气)
马弗内氧气含量: < 10 ppm
额定加热功率: 1,000 KW
加热区数量: 8
炉体尺寸: 长:25,000 mm / 宽:6.000 mm

 

碳纤维生产线交钥匙工程

碳纤维生产线的布局图
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碳纤维生产线的布局图
碳纤维生产线的布局图

碳纤维具备了极佳的物理属性,许多专业人员视其为21世纪的建筑材料。由于其市场潜力巨大,整套碳纤维生产系统的需求也在逐渐增长。

在这个趋势下,艾森曼证明了自己是一家实力强劲且可靠的合作伙伴,并且能全面地覆盖所有工程系统领域。我们的核心竞争力是氧化炉、碳化炉和相关废气处理系统,但除此之外我们也能够根据要求提供一整条碳纤维生产线。和这个领域知名合作伙伴的共同努力下,我们能够提供采用精密设备部件的整体系统,并且达到最高的质量标准。

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