Способ термообработки длинномерных волокнистых полиакрилонитрильных материалов и установка для его осуществления

/54 сийской Федерации и товарным знакам Комитет по патен Е ИЗОБРЕТЕНИ И Н К 4(21) 5029420/02 (22) 27.02.92 (46) 07.09.93. Бюл. М 33-36 (75) Бондаренко В.М Назарова В.А., Савченко Г.ИТараканова Н.В., Учитель М.Л. (73) Бондаренко В.М, (56) Технические условия. ТУ 27-20-2712-85. Печь окисления многопроходная МПОР, 1983, ПО Псковхимлегмаш. (54) СПОСОБ ТЕРМООБРАБОТКИ ДЛИН- НОМЕРНЫХ 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 подачей в зону термообработки (ТО) разделяют на два равных потока и направляют каждый в плоскости, параллельной П, навстречу друг другу параллельно направлению движения П, при атом 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) иэ 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,сопряженных между собой по типу выступ- Я впадина и расположенных по всей длине К 3, длина каждого короба не менее ширины зоны К 3. С подачи Т размещено в нижнейсти К 3 а С отс са Т в е ей части КИзобретение относится к способам терлообработки длинномерных полиакрилонитрильных материалов о виде полотен, состоящих иэ большого количества жгутов, нитей или тканых лент,Известно, что в печах МПОР по ТУ 27-0-2712-85 (изготовитель - ПО Г 1 скоохимлегмаш) термообработку ПАН-материалов проводят путем контакта с теплоносителем, например, воздухом, который движется по замкнутому теплопередающему контуру, состоящему из соединенных посредством ооздуховодов вентилятора, калорифера и термокамеры. Направляемый в термокамеру поток воздуха движется о ней на большой скорости по узким проходал перпендикулярно направлению движения лент, Причем направление потока о каждогл последующем проходе меняется на противоположное, и полотна, соответственно, обдуваются то с левого, то с правого края. Однако, как показывает опыт, плотность нитей по 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 из-за большой скорости воздуха, движущегося о 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 нооый способ подачи и распределения теплоносителя в термокамере. который позволяет получить равномерное температурное поле. Подача и распределение теплоносителя о 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 атолл каждый подпоток одного потока воздуха направляют навстречу каждому подпотоку из другого потока 10 15 20 25 30 35 40 45 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.П р и м е р 1, Полотно, состоящее из 20 нитроновых жгутов линейной плотности 53000 текс, сформооанных по солевому способу, предварительно прогневают при 160 С в течение 3 мин 18 с, вытягивая на 55 О, Затем жгутики окисляют в печи с подачей и распределением воздуха согласно предлагаемого изобретения о две стадии по следующему режиму; 1 стадия - при 215- 230 С с одновременным вытягиванием на 5 О в течение 29 мин 38 с; 11 стадия - при 220-250 С с вытягиванием на 2 О о течение 82 мин 57 с.Плотность полученных окисленных волокон приведена в табл.1.При стандартном режиме окисления на печи МПОР разброс по плотноьгь, крайних лент составляет 1,400-1,420 г/см,зП р и м е р 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 на 50%. Затем ленты окисляют в печи с подачей и распределением воздуха согласно предлагаемого изобретения в две стадии по следующему режиму: 1 стадия - при 215-230 С с одновременным вытягиванием на 7 о течение 23 мин 42 с; 11 стадия - при 220-240 С с вытягиванием на Зо в течение 66 мин 22 с.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 жгутоо или нитей, или тканых лент. В настоящее время в производстве углеродных материалов для термообработки широко используются многопроходные пе 2000343Устройство содержит вентилятор 1 с скприводом, калорифер 2, термокамеру 3, воэ- водуховоды 4, патрубок, всасывающий свежий вотеплоноситель 5, патрубок б, отводящий от- наработанный теплоноситель. ролики 7 для прнаправления обрабатываемого материала пе8, средства подачи и распределения тепло- относителя 9 со съемными сетками 10, средст- юва 11 отсоса газовоздущной смеси иэтермокамеры со съемными сетками 10. нс чи МПОР по ТУ 27-20-2712-В 5 (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 направление 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 0,02- 0,03 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 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.2.60 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 - 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, ФФормула 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 щ и й с я 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 воздуха2, Установка для термообработки длинмерных волокнистых полиакрилонит1-ый жгут 10-ый жгут 20-ый жгутстадия окисления И ста ия окисления 1,241 1,243 1,420 1,246 1,422 1,425 Таблица 2 Стадия термообработкилевая лента правая лента 1,243 1,401 1,244 1,403стадия окисления 1 ста ия окисления 1,242 1,400 рильных материалов в виде полотна иэ одиночных нитей, жгутов, прошитых или тканых лент, содержащая камеру с не 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 выполнены в виде равного числа грвбнеобрэзных коробов, сопряженных между собой по типу "выступ-впадина" и расположенных по всей длине эоны термообработки, причем длина каждого короба не менее ширины эоны термообработки, при этом средство подачи теплоносителя расположено в нижней части камеры, а средство отвода - в верхней части,3, Установка по п,2, о т л и ч э 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, о т л и ч а ю щ а я с ятем, что короба средств подачи расположены зеркально относительно коробов средства отвода теплоносителем.В 7.Установкапо 2,отличающаясятем, что боковые стенки камеры выполнены с ребрами для предотвращения пристенного эффекта. Плотность волокна, г/см Плотность волокна, г/см средняя лента2000343 оставитель В.бондаренкоехред М.Моргентал Корректор М, Керецман Реда Тираж Подпис НПО "Поиск" Роспатента113035, Москва, Ж-З 5, Рвунская наб., 4(5 каэ 306 иэводственно-издательский комбинат Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101