CN102776580A - 一种管道在线式脱泡装置及脱泡工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及溶液纺丝技术领域，尤其涉及并公开了一种管道在线式脱泡装置，物料罐的底部外表面设有超声波换能器组，物料罐顶部设置通气阀门、视窗、压力表，物料罐的侧壁及底壁为双层结构，内通入控温液体。本发明还公开了一种管道在线式脱泡工艺，包括对物料罐进行预加热；启动超声波发生器，向物料罐内进料，通入氮气，停止通气，进行超声脱泡，出料；间隔一段时间观察纺丝溶液的高度，排放气体等步骤。本发明的一种管道在线式脱泡装置及脱泡工艺采用管道在线式脱泡，脱泡不单独占用时间，可直接接入现在料液管道，对现有生产线改动较小，且采用超声脱泡，不加入任何化学物质，具有成本低、工艺操作简单、脱泡效率高的优点。

Description

一种管道在线式脱泡装置及脱泡工艺
技术领域
本发明涉及溶液纺丝技术领域，尤其涉及一种管道在线式脱泡装置及脱泡工艺。
背景技术
在纺丝成型工艺中，如果纺丝溶液存在少量甚至是微量气泡，形成的纤维则很容易在气泡点破损或断裂，直接影响到产品质量，因而对纺丝溶液进行脱泡处理是纺丝成型工艺的必要步骤。当前，对纺丝溶液的脱泡工艺主要有：静置脱泡、高温脱泡、离心脱泡、化学药剂脱泡、抽真空脱泡、溶料罐单独脱泡等，但上述工艺存在如下问题：静置脱泡，脱泡时间长，不能实现在线连续纺丝作业，对粘稠度较高的纺丝溶液来说，静置脱泡的效果也不理想；高温脱泡，脱泡时间长，影响铸膜液物理化学性能；离心脱泡，成本较高，不能实现在线连续纺丝作业；化学药剂脱泡，将可能对纺丝溶液成型的产品物理化学性能造成不良影响，而且化学药品还可能残留在纤维产品中；抽真空，作业效率低，不能实现在线连续纺丝作业；溶料罐单独脱泡，不能实现在线连续纺丝作业。
发明内容
针对现有纺丝溶液的脱泡装置和脱泡工艺存在脱泡时间长、会对成形产品的物理化学性能造成不良影响、脱泡效果不理想、不能实现在线连续纺丝作业的缺陷，本发明提供一种成本低、操作简单、脱泡效率高，不会对成形产品的物理化学性能造成不良影响、脱泡不单独占用时间的管道在线式脱泡装置及脱泡工艺。
为实现上述发明目的，本发明采用如下的技术方案：
一种管道在线式脱泡装置，包括物料罐、进料阀门、出料阀门，所述的物料罐的底部外表面设有超声波换能器组，超声波换能器组与超声波发生器连接，物料罐顶部设置通气阀门，从进料阀门进入物料罐的纺丝溶液形成下方料液层，从通气阀门进入物料罐的气体形成上方气体层，物料罐的顶部设置压力表，压力表与上方气体层相通。进料阀门的设置方便在脱泡工艺中通入空气或其他高压气体，压力表用于观察物料罐内上方气体层的压力值，根据脱泡效果的需要，压力表配合进料阀门控制上方气体层压力，从而控制下方料液层的高度，使上方气体层与下方料液层之间的界面稳定。超声波发生器产生的超声波经超声波换能器组辐射到物料罐内的纺丝溶液(料液)中，超声波在料液中产生空化作用，使得料液中溶解的气体不断凝聚，成为很细小的气体气泡，最后成为球状气泡脱离料液表面，从而达到料液脱泡的目的。采用超声波脱泡，工艺操作简单，脱泡时间短、脱泡效果好，能耗低且无残留、无污染。
作为优选，所述的超声波换能器组为2组，每个超声波换能器组包括1～5个超声波换能器。轮流使用各组超声波换能器可以使脱泡更加均匀。
作为优选，所述的物料罐顶部设置有视窗，视窗用于观察下方料液层的高度。方便观察并决定是否需要调整料液高度。
作为优选，所述物料罐的侧壁及底壁为双层结构，双层结构形成夹层，夹层内通入控温液体。控温液体可用油或水，对物料罐进行加热。
作为优选，所述的物料罐的底壁上设置有迂回的料液流道，所述料液流道的高度大于下方料液层的高度。料液流道的作用是让料液较均匀的通过超声换能器上端，避免产生流动死区，能使脱泡更彻底。
一种管道在线式脱泡工艺，该工艺使用一种管道在线式脱泡装置，包括以下步骤：
(1)按照纺丝所要求的温度设定物料罐温度，对物料罐进行预加热直至到达预设的物料罐温度；
(2)启动超声波发生器，将通气阀门与常压大气相通，打开通气阀门，使物料罐内气体层维持常压状态，开启进料阀门，当纺丝溶液到达预定的工作高度时，从通气阀门通入高压氮气，观察压力表读数，直至物料罐内上方气体层压力与进料压力相同，开启出料阀门，物料罐内持续进行超声脱泡；
(3)间隔8～12小时观察纺丝溶液的高度，当纺丝溶液的高度低于预定工作高度的三分之二时，将通气阀门与常压大气连接，打开通气阀门，适量排出罐内气体，直至纺丝溶液到达预定的工作高度，停止排气，脱泡持续进行。
作为优选，所述的物料罐温度为70～100摄氏度，纺丝溶液的工作高度为15～30cm。
本发明的一种管道在线式脱泡装置及脱泡工艺采用管道在线式脱泡，脱泡不单独占用时间，可直接接入现在料液管道，对现有生产线改动较小，且采用超声脱泡，不加入任何化学物质，不改变铸膜液温度，保证了纺丝产品质量，具有成本低、工艺操作简单、脱泡效率高的优点。
附图说明
图1为本发明的一种管道在线式脱泡装置的结构示意图。
图2为本发明的一种管道在线式脱泡装置的料液流道的结构示意图。
具体实施方式
下面结合图1、图2与具体实施方式对本发明做进一步的说明。
实施例1
一种管道在线式脱泡装置，如附图1所示，包括物料罐1、进料阀门2、出料阀门3，物料罐1的底部外表面设有超声波换能器组4，超声波换能器组4与超声波发生器5连接。物料罐1顶部设置通气阀门6，从进料阀门2进入物料罐1的纺丝溶液形成下方料液层7，从通气阀门6进入物料罐1的气体形成上方气体层8。物料罐1顶部设置有视窗9和压力表12，视窗9用于观察下方料液层7的高度。物料罐1的侧壁及底壁为双层结构，双层结构形成的夹层10内通入控温液体。如附图2所示，物料罐1的底壁上设置有迂回的料液流道11，料液流道11的高度大于下方料液层7的高度。
所述的控温液体为水，所述的超声波换能器组4为2组，每个超声波换能器组4包括2个超声波换能器，所述超声波发生器5的超声频率为20K，超声功率为60W，用于粘度为5000cP(厘泊)的纺丝溶液。
使用上述脱泡装置制备聚偏氟乙烯中空纤维膜：开启水加热，设定物料罐1温度为纺丝所要求温度80摄氏度。将通气阀门6与常压大气相通，打开通气阀门6，开启超声波发生器5，使用超声波换能器组4的一组，开启进料阀门2，从视窗9观察料液在物料罐1内高度，直至液位高度达到预定的工作高度15mm，然后将通气阀门6接入高压氮气，观察压力表12读数，当压力表12读数与进料压力(0.25MPa)一致时，关闭通气阀门6，开启出料阀门3。出料阀门3所出料液经过完全脱泡，直接接入纺丝设备。每30分钟，交换使用超声波换能器组4的另外一组，间隔8小时，从视镜9观察料液高度，当高度低于10mm时，打开通气阀门6，放出适量气体，直至液位高度达到15mm，关闭通气阀门6。
实施例2
运用实施例1相同的装置和方法，所述的控温液体为导热油，所述的超声波换能器组4为2组，每个超声波换能器组4包括4个超声波换能器，所述超声波发生器5的超声频率为40K，超声功率为100W，用于粘度为10000cP的纺丝溶液。
使用上述脱泡装置采用湿法制备聚醚砜中空纤维膜：开启油加热，设定物料罐1温度为纺丝所要求温度90摄氏度。将通气阀门与常压大气相通，打开通气阀门6，开启超声波发生器5，使用超声波换能器组4的一组，开启进料阀门2，从视窗9观察料液在物料罐1内高度，直至液位高度达到预定的工作高度30mm，然后将通气阀门6接入高压氮气，观察压力表12读数，当压力表12读数值与进料压力(0.25MPa)一致时，关闭通气阀门6，开启出料阀门3。出料阀门3所出料液经过完全脱泡，直接接入纺丝设备。每20分钟，交换使用超声波换能器组4的另外一组，间隔8小时，从视镜9观察料液高度，当高度低于20mm时，打开通气阀门6，放出适量气体，直至液位高度达到30mm，关闭通气阀门6。
综上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围，凡依本申请专利范围的内容所作的等效变化与修饰，都应为本发明的技术范畴。

Claims (7)

1.一种管道在线式脱泡装置，包括物料罐(1)、进料阀门(2)、出料阀门(3)，其特征在于：所述的物料罐(1)的底部外表面设有超声波换能器组(4)，超声波换能器组(4)与超声波发生器(5)连接，物料罐(1)顶部设置通气阀门(6)，从进料阀门(2)进入物料罐(1)的纺丝溶液形成下方料液层(7)，从通气阀门(6)进入物料罐(1)的气体形成上方气体层(8)，物料罐(1)的顶部设置压力表(12)，所述的压力表(12)与上方气体层(8)相通。
2.根据权利要求1所述的一种管道在线式脱泡装置，其特征在于：所述的超声波换能器组(4)为2组，每个超声波换能器组(4)包括1～5个超声波换能器。
3.根据权利要求1所述的一种管道在线式脱泡装置，其特征在于：所述的物料罐(1)顶部设置有视窗(9)，视窗(9)用于观察下方料液层(7)的高度。
4.根据权利要求1所述的一种管道在线式脱泡装置，其特征在于：所述物料罐(1)的侧壁及底壁为双层结构，双层结构形成的夹层(10)内通入控温液体。
5.根据权利要求1所述的一种管道在线式脱泡装置，其特征在于：所述的物料罐(1)的底壁上设置有迂回的料液流道(11)，所述料液流道(11)的高度大于下方料液层(7)的高度。
6.一种管道在线式脱泡工艺，该工艺使用权利要求1～5任一项所述的一种管道在线式脱泡装置，其特征在于：包括以下步骤：
(1)按照纺丝所要求的温度设定物料罐温度，对物料罐进行预加热直至到达预设的物料罐温度；
(2)启动超声波发生器，将通气阀门与常压大气相通，打开通气阀门，使物料罐内上方气体层维持常压状态，开启进料阀门，当纺丝溶液到达预定的工作高度时，从通气阀门通入高压氮气，观察压力表读数，直至物料罐内上方气体层压力与进料压力相同，开启出料阀门，物料罐内持续进行超声脱泡；
(3)间隔8～12小时观察纺丝溶液的高度，当纺丝溶液的高度低于预定工作高度的三分之二时，将通气阀门与常压大气连接，打开通气阀门，适量排出罐内气体，直至纺丝溶液到达预定的工作高度，停止排气，脱泡持续进行。
7.根据权利要求6所述的一种管道在线式脱泡工艺，其特征在于：所述的物料罐温度为70～100摄氏度，纺丝溶液的工作高度为15～30cm。
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