CN102677200B - 聚丙烯腈初生纤维的水洗槽及应用 - Google Patents

Abstract

一种聚丙烯腈初生纤维的水洗槽的壳体（13）为U型槽，循环泵（10）和换热器（11）与壳体（13）的底部相连，壳体（13）的底部有排水口（8）和进水口（9），壳体（13）的侧面有测温口（5），壳体（13）的上面安装有牵伸辊，牵伸辊由大小相同的进丝牵伸辊（1），中间牵伸辊（2）和出丝牵伸辊（3）组成，在壳体（13）上有出水口（6），出水口（6）位置与水洗槽液面（12）处于同一水平面上，并且与进水口（9）处于壳体（13）的两端。本发明具有水温分布均匀，同时适应于大丝束与小丝束，水洗效率高，效果好的优点。

Description

聚丙烯腈初生纤维的水洗槽及应用

技术领域

本发明属于一种纤维水洗装置，具体说涉及一种聚丙烯腈初生纤维的水洗槽及其应用。

背景技术

优质聚丙烯腈纤维原丝是生产高性能炭纤维的前提。在聚丙烯腈纤维原丝的生产过程中，水洗是一重要工序，其主要目的是降低纤维中溶剂的含量。原丝在纺丝过程中的纤维称为初生纤维。初生纤维中含有一定量的溶剂，原丝中残留溶剂含量过高，会导致纤维手感粗硬、色泽灰暗、发粘，干燥和热定型时纤维容易发黄，在后期预氧化处理过程中作为增塑剂，负面影响较大，显著降低炭纤维的力学性能。为保证纤维质量和氧化碳化需要，要求水洗后纤维残余溶剂量极少。水洗工序所用的水必须是无离子水，保证水洗后纤维中的溶剂量小于0.03wt %。水洗温度升高，纤维溶胀加剧，有利于丝条溶剂分子向水中扩散，同时也有利于水分子向丝束渗透以达到洗净的目的。

现有的工业生产水洗方式主要是淋洗，丝束与水流相对速度小，无法同时适应于大丝束与小丝束，用水量的可调节性差，水温分布不均匀，不利于纺丝速度的提高，水洗效率低，水洗效果差。

发明内容

本发明的目的是提供一种水温分布均匀，同时适应于大丝束与小丝束，水洗效率高，效果好，可用于工业化生产的聚丙烯腈初生纤维水洗槽及其应用。

本发明的目的是这样实现的，水洗槽它是由壳体，进水口，出水口，循环泵，测温口，换热器和牵伸辊组成，其特征在于壳体为U型槽，循环泵和换热器通过管道与壳体的底部相连，壳体的底部中间有排水口，壳体的底部一端有进水口，壳体的测面有测温口，在壳体的上面开口的两端处安装有牵伸辊，牵伸辊由大小相同的进丝牵伸辊，中间牵伸辊和出丝牵伸辊组成，进丝牵伸辊和出丝牵伸辊的轴心处于同一水平线上，中间牵伸辊的轴心与进丝牵伸辊和出丝牵伸辊的上顶端位于同一水平线上，一端的出丝牵伸辊和另一端的进丝牵伸辊的轴心下面位于壳体U型槽内，其它牵伸辊位于壳体U型槽外，在壳体的上部设有出水口,出水口位置与水洗槽液面处于同一水平面上并且与进水口处于壳体的两端。

如上所述水洗槽的长度为4-6米。

本发明水洗槽的应用如下：

（1）水洗槽的安装：将多个水洗槽以阶梯式或叠加式组合方式，相邻两个水洗槽通过一个水洗槽的出水口与另一个水洗槽的进水口彼此连通；

（2）聚丙烯腈初生纤维首先进入第一个水洗槽，依次穿过其他水洗槽，然后从最后一个水洗槽穿出，由牵伸辊带动丝束运动，将水洗槽内的水洗温度控制在45-75℃，牵伸倍率在0.9到1.1之间，纤维在水洗装置内的总停留时间为0.5-2min，控制水流的雷诺数在2000-5000之间，纤维在水洗装置中的运行速度为20－150米/分钟；水洗槽的数量是满足使水洗后纤维中的二甲基亚砜含量小于0.03wt%，进行自由增减。

如上所述以阶梯式或叠加式进行组合使用水洗槽的数量为2-10个。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

1.    本发明是多个水洗槽组合成水洗装置，分为阶梯式和叠加式。水能够进行整体循环，可以节约用水。

2.    水洗装置可以根据纺丝速度和纤维量的大小等自由调整水洗槽的数量。

3.    组成设备的每个水洗槽设有自循环装置和排水口，可以使水的温度稳定并且均匀分布，同时获得合适的流动状态，提高水洗效率。

4.    温度传感器和换热器方便对水温进行实时监测和调节，在保证用水量的前提下，很好的控制水温。

5.    可以同时满足1-12K丝束的水洗要求。

6.    调节自循环系统，增加水流速度，减低丝束的停留时间，有利于提高纺丝速度。

7.    通过改变纤维牵伸倍数，调节纤维在水洗过程中的状态，有利于减少毛丝，提高水洗效果，使水洗丝中的二甲基亚砜含量小于0.03wt%。

附图说明：

图1为水洗槽结构示意图。

图2为叠加式水洗装置示意图。

图3为阶梯式水洗装置示意图。

      如图1所示，1是进丝牵伸辊；2是中间牵伸辊；3是出丝牵伸辊；4是聚丙烯腈纤维原丝； 5是测温口；6是出水口；7是水洗槽；8是排水口；9是进水口；10是循环泵；11是换热器；12 是水洗槽液面；13是壳体；6-1，6-2，6-3，6-a，6-b，6-c为出水口；7-1，7-2，7-3，7-a，7-b，7-c为水洗槽；9-1，9-2，9-3，9-a，9-b，9-c为进水口。

具体实施方式：

下面结合附图及实施例对本发明进行进一步说明。

实施例1

水洗槽7是由壳体13，进水口9，出水口6，循环泵10，测温口5，换热器11和牵伸辊组成，壳体13为U型槽，循环泵10和换热器11通过管道与壳体13的底部相连，壳体13的底部中间有排水口8，壳体13的底部一端有进水口9，壳体13的侧面有测温口5，壳体13的上面开口的两端处安装有牵伸辊，牵伸辊由大小相同的进丝牵伸辊1，中间牵伸辊2和出丝牵伸辊3组成，进丝牵伸辊1和出丝牵伸辊3的轴心处于同一水平线上，中间牵伸辊2的轴心与进丝牵伸辊1和出丝牵伸辊3的上顶端位于同一水平线上，一端的出丝牵伸辊3和另一端的进丝牵伸辊1的轴心下面位于壳体13的U型槽内，在壳体13上有出水口6，出水口6位置与水洗槽液面12处于同一水平面上，并且与进水口9处于壳体13的两端。

将3个水洗槽通过架子在垂直方向依次分布成叠加式水洗装置，从上到下依次为水洗槽7-1，7-2，7-3。去离子水通过7-1的进水口9-1进入水洗槽7-1，水洗槽7-1的上部出水口6-1与水洗槽7-2的进水口9-2相连，水洗槽7-2的上部出水口6-2与水洗槽7-3的进水口9-3相连，最后通过水洗槽7-3的上部出水口6-3将水排出。聚丙烯腈初生纤维从水洗槽7-3 一端的牵伸辊进入水洗槽7-3内的去离子水中，从水洗槽7-3另一端的牵伸辊出来，依次进入水洗槽7-2和7-1，最后从水洗槽7-1出来，初生纤维为12K丝束。

水洗槽7-1中水的温度最高为75℃，水洗槽7-2中水的温度为60，水洗槽7-3中水的温度最低为45。纤维在水洗槽中的牵伸倍率为0.95，纤维在水洗装置内的总停留时间为0.5min，控制水流的雷诺数在2000-3000之间，纤维在水洗装置中的运行速度为150米/分钟。经过水洗后，得到水洗丝，水洗丝中的二甲基亚砜含量为0.023wt%。纤维运行高度低于液面高度8cm。

实施例2

将3个水洗槽依次分布在不同高度的地面上分布成阶梯式水洗装置，从左到右依次为7-a，7-b，7-c。去离子水通过7-c的进水口9-c进入水洗槽7-c，水洗槽7-c的上部出水口6-c与水洗槽7-b的进水口9-b相连，水洗槽7-b的上部出水口6-b与水洗槽7-a的进水口9-a相连，最后通过水洗槽7-a的上部出水口6-a将水排出。聚丙烯腈初生纤维从水洗槽7-a 一端的牵伸辊进入水洗槽7-a内的去离子水中，从水洗槽7-a另一端的牵伸辊出来，依次进入水洗槽7-b和7-c，最后从水洗槽7-c出来，初生纤维为1K丝束。

水洗槽7-a中水的温度最高为70℃，水洗槽7-b 中水的温度为55，水洗槽7-c中水的温度最低为45。纤维在水洗槽中的牵伸倍率为0.98，纤维在水洗装置内的总停留时间为2min，控制水流的雷诺数在3000-5000之间，纤维在水洗装置中的运行速度为20米/分钟。经过水洗后，得到水洗丝，水洗丝中的二甲基亚砜含量为0.003wt%。纤维运行高度低于液面高度5cm。

实施例3

将3个水洗槽依次分布在不同高度的地面上分布成阶梯式水洗装置，从左到右依次为7-a，7-b，7-c。去离子水通过7-c的进水口9-c进入水洗槽7-c，水洗槽7-c的上部出水口6-c与水洗槽7-b的进水口9-b相连，水洗槽7-b的上部出水口6-b与水洗槽7-a的进水口9-a相连，最后通过水洗槽7-a的上部出水口6-a将水排出。聚丙烯腈初生纤维从水洗槽7-a 一端的牵伸辊进入水洗槽7-a内的去离子水中，从水洗槽7-a另一端的牵伸辊出来，依次进入水洗槽7-b和7-c，最后从水洗槽7-c出来，初生纤维为6K丝束。

水洗槽7-a中水的温度最高为75℃，水洗槽7-b中水的温度为55，水洗槽7-c中水的温度最低为45。纤维在水洗槽中的牵伸倍率为0.96，纤维在水洗装置内的总停留时间为1min，控制水流的雷诺数在3000-5000之间，纤维在水洗装置中的运行速度为80米/分钟。经过水洗后，得到水洗丝，水洗丝中的二甲基亚砜含量为0.01wt%。纤维运行高度低于液面高度10cm。

Claims (3)

1.一种聚丙烯腈初生纤维的水洗槽的应用，其特征在于包括如下步骤：

（1）水洗槽的安装：将多个水洗槽以阶梯式或叠加式组合方式，相邻两个水洗槽通过一个水洗槽的出水口与另一个水洗槽的进水口彼此连通；

（2）聚丙烯腈初生纤维首先进入第一个水洗槽，依次穿过其他水洗槽，然后从最后一个水洗槽穿出，由牵伸辊带动丝束运动，将水洗槽内的水洗温度控制在45-75℃，牵伸倍率在0.9到1.1之间，纤维在水洗装置内的总停留时间为0.5-2min，控制水流的雷诺数在2000-5000之间，纤维在水洗装置中的运行速度为20－150米/分钟；水洗槽的数量是满足使水洗后纤维中的二甲基亚砜含量小于0.03wt%，进行自由增减；

所述的水洗槽，它是由壳体（13），进水口（9），出水口（6），循环泵（10），测温口（5），换热器（11）和牵伸辊组成，壳体（13）为U型槽，循环泵（10）和换热器（11）通过管道与壳体（13）的底部相连，壳体（13）的底部中间有排水口（8），壳体（13）的底部一端有进水口（9），壳体（13）的侧面有测温口（5），壳体（13）的上面开口的两端处安装有牵伸辊，牵伸辊由大小相同的进丝牵伸辊（1），中间牵伸辊（2）和出丝牵伸辊（3）组成，进丝牵伸辊（1）和出丝牵伸辊（3）的轴心处于同一水平线上，中间牵伸辊（2）的轴心与进丝牵伸辊（1）和出丝牵伸辊（3）的上顶端位于同一水平线上，一端的出丝牵伸辊（3）和另一端的进丝牵伸辊（1）的轴心下面位于壳体（13）的U型槽内，在壳体（13）上有出水口（6），出水口（6）位置与水洗槽液面（12）处于同一水平面上，并且与进水口（9）处于壳体（13）的两端。

2、如权利要求1所述的一种聚丙烯腈初生纤维的水洗槽的应用，其特征在于所述水洗槽（7）的长度为4-6米。

3、如权利要求1所述的一种聚丙烯腈初生纤维的水洗槽的应用，其特征在于所述水洗槽以阶梯式或叠加式进行组合使用时的数量为2-10个。