CN103774253A - 一种湿法纺丝成型装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种湿法纺丝成型装置，包括凝固浴槽，关键在于：所述凝固浴槽槽体内的前部和\或后部设有挡板，挡板上均匀分布两个以上圆孔，该挡板与凝固浴槽槽体相连形成一独立空间，槽体前部独立空间的底部和凝固浴槽槽体中部的底部分别设置有凝固浴进液管，凝固浴槽槽体的尾部和中部的底部分别设置有凝固浴返液管。本发明通过控制凝固浴槽内的凝固浴液的流动，使所述凝固浴槽内凝固浴液的浓度、温度均一化，抑制了由于凝固浴液的紊流而产生的单丝断头或由于滞留而生成浮游的丝屑的生成，能够制造品质良好的纤维。

Description

一种湿法纺丝成型装置
技术领域
本发明涉及一种化学纤维纺丝机。
背景技术
化学纤维的生产方法主要有熔体纺丝和溶液纺丝两种。其中溶液纺丝按凝固条件不同又可分为湿法纺丝和干法纺丝。湿法纺丝就是将成纤高分子聚合物溶解于溶剂中制成纺丝溶液，将纺丝溶液由喷丝头喷出后进入凝固浴中，由于纺丝溶液内的溶剂扩散以及凝固剂向粘液细丝流中渗透，使细丝流凝固成丝条。 现在世界上采用湿法纺丝的化学纤维主要有腈纶，氨纶，维纶，粘胶纤维等。 湿法纺丝主要包括纺丝原液制备、纺前准备、纺丝、上油、卷绕等。纺丝原液制备就是将成纤聚合物溶解在适当的溶剂中，得到一定组成、粘度、有良好的可纺性的溶液。纺丝原液在送去纺丝前，要经过混合、过滤和脱泡等纺前准备，使其性质均匀，并除去其中所夹带的凝胶、机械杂质及原液中的气泡。经纺前准备后的纺丝原液送上纺丝机，通过纺丝计量泵计量、烛型过滤器过滤、鹅颈管、喷丝头，进入凝固浴槽凝固成形为初生纤维，再经导丝辊后初生纤维进入下一步工序。 湿法纺丝机的核心部分为纺丝部件，主要由计量泵、烛形过滤器、鹅颈管、喷丝组件、喷丝头、凝固浴槽、导丝辊等。
烛形过滤器是传统湿法纺丝机的重要组成部件，其主要作用是除去纺前原液夹带的凝胶和机械杂质。采用这种烛形过滤器的湿法纺丝机仅适宜纺制普通纤维，并不适合纺制具高性能纤维，如高强高模聚丙烯腈基碳纤维、高强高模聚乙烯醇纤维等特种纤维。此类特种纤维的纺丝原液温度很高，如某高性能纤维纺丝原液达99℃，而凝固液温度低至0℃以下，需要各个部件保温性能良好的纺丝机。传统湿法纺丝机的烛形过滤器经过保温措施后存在拆卸和清洗极不方便的问题。
鹅颈管是纺丝成型的关键专用器件。早期的鹅颈管由简单的钢管制成，不需保温即可纺丝，如纺制粘胶纤维和常规维纶纤维。但这类鹅颈管不适用于腈纶和凝胶湿法纺维纶等需要保温效果良好的纺丝机上。为适应连续生产，国内外先后研制出简单形式的保温方式，在鹅颈管覆盖一层橡胶或其他保温材料，近年来发展成采用两种材料或加厚保温层的方法制成，如在钢管外先覆盖聚氨酯类材料，外面再覆盖硬聚氯乙烯材料等，这种鹅颈管也只纺制普通纤维，并不适全合纺制具高性能纤维，如高强高模聚丙烯腈基碳纤维、高强高模聚乙烯醇纤维等特种纤维。此类特种纤维的纺丝原液温度很高，需要保温性能良好的鹅颈管。
凝固浴槽是湿法纺丝机的重要部件。传统湿法纺丝机采用的是斜底水平式凝固浴槽，其结构特征为：凝固浴液从装有喷丝头的一端（前部）进入浴槽，与丝条并行流向浴槽的另一端（后部）。其缺点在于在喷丝头附近存在凝固浴的紊流、凝固浴浓度不匀、温度不匀而产生凝固丝条的单丝断头等情况，且凝固浴槽内的凝固浴液浓度会随着纤维的纺出而逐渐降低，且纤维喷出会造成槽内流体呈现不稳定扰流状态，因而造成纤维纺出后均一度不佳的现象，使得纤纶强度与品质不易掌控。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新型湿法纺丝成型装置，该湿法纺丝成型装置保温效果性能良好，结构更为简单、合理。
为了实现上述目的，采用以下技术方案：
一种湿法纺丝成型装置，包括凝固浴槽，其特征在于：所述凝固浴槽槽体内的前部和\或后部设有挡板，挡板上均匀分布两个以上圆孔，该挡板与凝固浴槽槽体相连形成一独立空间，槽体前部独立空间的底部和凝固浴槽槽体中部的底部分别设置有凝固浴进液管，凝固浴槽槽体的尾部和中部的底部分别设置有凝固浴返液管。
所述凝固浴槽槽体尾部的凝固浴返液管的出口位于挡板与槽体末端形成的独立空间内。
所述凝固浴槽槽体中部比两端窄。
所述新型纺丝成型装置还包括一端安装于计量泵入口上的原液进主管，计量泵出口连接有原液导管，原液导管与真空鹅颈管连接后接入凝固浴槽内，真空鹅颈管的出口通过喷丝组件安装有喷丝头。凝固浴浴液从凝固浴槽的前部和中部进入。两股凝固浴液的成份相同，由于通过不同的管路进入，可以分别控制两股液体的流量。从凝固浴槽的前部进入的浴液的主要作用是使纺丝原液凝固成型，这个过程要求传热和传质过程较为均匀，并且要求受力较小并且均匀，以防止出现断丝、毛丝和保证纤维的规整性。前部进入的凝固浴液从凝固浴槽底部进入，经前部挡板分布均匀后进入凝固浴槽前部，首先在喷丝头处和纤维接触，而后和纤维并流流动，部份凝固浴液从凝固浴槽中部底板流出，其余与纤维并流流动。中部进入的凝固浴液从凝固浴槽中部侧板分布均匀后进入凝固浴槽中部，同前部进入的凝固浴液混合后与纤维并流流动，凝固浴液从凝固浴槽部后部挡板流出，经凝固浴液返液管返回。
本发明具有以下有益效果：
本发明的保温效果性能良好，结构更为简单、合理，采用原液导管取代传统烛形过滤器，加强纺前准备和纺丝组件的过滤精度，解决了传统湿法纺丝机的烛形过滤器经过保温措施后存在拆卸和清洗极不方便的问题；鹅颈管采用真空鹅颈管，可使鹅颈管内层的纺丝原液在初生纤维凝固前保持恒定的、可连续正常纺丝的、保证纺丝质量的温度；通过控制凝固浴槽内的凝固浴液的流动，使所述凝固浴槽内凝固浴液的浓度、温度均一化，此外抑制了由于凝固浴液的紊流而产生的单丝断头或由于滞留而生成浮游的丝屑（巢状物）的生成，能够制造品质良好的纤维。
说明书附图
图1为本发明实施例1的结构示意图。
图2为图1的俯视图。
图3为图1中13-5的示意图。
图中：1为原液进主管，2为原液进支管控制阀，3为计量泵，4为计量泵泵座、5为计量泵电机、6为链条、7为原液导管、8为真空鹅颈管管座、9为真空鹅颈管、9-1为真空鹅颈管夹套、9-2为真空鹅颈管夹套封头，10为喷丝组件、11为喷丝头、12为初生纤维、13为凝固浴槽、13-1为凝固浴槽的前板、13-2为凝固浴槽的后板、13-3为凝固浴槽的侧板、13-4为凝固浴槽的底板、13-5为凝固浴槽的前挡板、14为导丝辊、14-1为导丝辊电机，14-2为连轴器，15为凝固浴进液管、15-1为前板进液口，15-2为侧板中部进液口，16为凝固浴返液管、17为凝固浴槽机架，18为导丝叉，19为底板返液口。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明进行具体描述，有必要在此指出的是，以下实施例只用于对本发明进行进一步的说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术熟练人员可以根据上述发明内容对本发明做出一些非本质的改进和调整。
如图1至图3所示，一种湿法纺丝成型装置，包括安装在计量泵泵座4上计量泵3，真空鹅颈管9一端安装在真空鹅颈管管座8，喷丝头11安装于喷丝组件10上，再安装在真空鹅颈管9另一端；凝固浴槽13，包括凝固浴进液管15、凝固浴返液管16、凝固浴槽的前板13-1、凝固浴槽的后板13-2，凝固浴槽的侧板13-3、凝固浴槽的底板13-4、凝固浴槽的前挡板13-5和导丝辊14，均安装在凝固浴槽机架17上；喷丝头11至侧板中部进液口15-2的凝固部为1000mm，侧板中部进液口15-2至导丝叉18的丝束移动部为800mm，总的有效浸长为1800mm。
工作时，纺丝原液由原液进主管1、原液进支管控制阀2进入，依次经计量泵3、原液导管7、真空鹅颈管9、喷丝组件10、喷丝头11，经凝固浴液凝固成型后为初生纤维12，经凝固浴槽13后，再经导丝辊14导出进入下一工序。计量泵电机5所提供的动力经过链条6与计量泵3的传动轮相连。一部份凝固浴液通过凝固浴进液管15经凝固浴槽前挡板13-5均匀分布后进入凝固浴槽13，在凝固浴槽底板中部返液口19进入凝固浴返液管16后排出；一部份凝固浴液通过凝固浴进液管15、侧板中部进液口15-2经凝固浴槽中挡板13-5均匀分布后进入凝固浴槽13，在凝固浴槽后板13-2进入凝固浴返液管16后排出。
该槽体中部设置有数根与底板连通的凝固浴液出口管；侧板设置为截面积从前部向中部渐渐变小的使所述纺丝原液凝固的凝固部，以及截面积从后部向中部渐渐变大的使所述凝固丝束移动的丝束移动部，侧板中部均匀分布数个圆孔，用于连接凝固浴进液管和凝固浴返液管。凝固浴槽机架尾部设置导丝辊，用于引导纤维运动。
工作时，当纺丝原液可纺性不好，需要拆缷和清洗时，只需将纺丝组件拆缷下来清洗即可，既轻巧又快捷。正常工作时，可以根据纺丝速度通过控制凝固浴进液管上阀门的开度，控制凝固浴槽内的凝固浴液的流动，使所述凝固浴槽内凝固浴液的浓度、温度均一化，此外抑制由于凝固浴液的紊流而产生的单丝断头或由于滞留而生成浮游的丝屑（巢状物）的生成，能够制造品质良好的纤维。
当然，装置的具体尺寸可以有所变化，如喷丝头至侧板中部进液口15-2的凝固部为1000mm，侧板中部进液口15-2至导丝叉18的丝束移动部为1500mm，总的有效浸长为2500mm。
或者喷丝头至侧板中部进液口15-2的凝固部为1000mm，侧板中部进液口15-2至导丝叉18的丝束移动部为2000mm，总的有效浸长为3000mm。 

Claims (4)

1.一种湿法纺丝成型装置，包括凝固浴槽，其特征在于：所述凝固浴槽槽体内的前部和\或后部设有挡板，挡板上均匀分布两个以上圆孔，该挡板与凝固浴槽槽体相连形成一独立空间，槽体前部独立空间的底部和凝固浴槽槽体中部的底部分别设置有凝固浴进液管，凝固浴槽槽体的尾部和中部的底部分别设置有凝固浴返液管。
2.如权利要求1所述的湿法纺丝成型装置，其特征在于：所述凝固浴槽槽体尾部的凝固浴返液管的出口位于挡板与槽体末端形成的独立空间内。
3.如权利要求1所述的湿法纺丝成型装置，其特征在于：所述凝固浴槽槽体中部比两端窄。
4.如权利要求1或2所述的湿法纺丝成型装置，其特征在于：所述装置还包括一端安装于计量泵入口上的原液进主管，计量泵出口连接有原液导管，原液导管与真空鹅颈管连接后接入凝固浴槽内，真空鹅颈管的出口通过喷丝组件安装有喷丝头。
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