CN104313715B - 一种干喷湿纺聚丙烯腈初生纤维高效水洗方法 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种干喷湿纺聚丙烯腈初生纤维高效水洗方法，采用5‑15级逆流水洗，每级水洗槽的长度为2‑3.5m，每级水洗槽的两端均设有牵伸辊，所述水洗槽中的水洗温度为10~100℃；水洗总牵伸倍数为1.1~1.5倍，所述丝束的运动速度为20~50m/min，水流速为2~20m/s。本发明能耗低，节约用水，运行稳定，水洗丝束集束性好、并丝数量少、毛丝数量少，原丝分子链结构完整，有效的降低了丝束纤维中溶剂DMSO残留量，使残留量在10~200ppm，提高了纤维工艺性能。
Description
技术领域
本发明涉及纤维水洗技术领域，具体涉及一种干喷湿纺聚丙烯腈初生纤维高效水洗方法。
背景技术
以DMSO为溶剂的聚丙烯腈原丝的生产过程中，出生纤维水洗去除溶剂工艺是高品质原丝生产的重要环节，因为PAN原丝中残留的DMSO溶剂会直接影响到原丝拉伸过程中PAN大分子链的取向排列，并在预氧化过程中引起并丝、粘丝甚至断丝等现象发生，降低了原丝质量。目前为了降低原丝中DMSO含量，国内外其他同类PAN原丝生产企业大都是以增大水洗水的用量、水洗温度、停留时间、喷淋等因素，来达到水洗效果。但是经生产工艺跟踪研究发现，水量的提高，降低了整个生产过程中稀溶液的浓度，提高了回收成本,而且溶剂去除的效率不高；水洗温度的提高，会使得纤维发散，且影响纤维的膨润度；停留时间的延长，不利于生产线的生产效率的提高。淋洗，丝束与水流相对速度小，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。另外，有相关文献报道，使用超声波进行水洗，增加水洗效果，但是其设备投资较大，每条生产线光超声波设备投入至少300万元人民币，而且后期使用运行成本较高。
CN102677200A公开了聚丙烯腈初生纤维的水洗槽及应用，采用阶梯式或叠加式组合方式；水洗温度控制在45-75℃；牵伸倍数在0.9-1.1之间，纤维在水洗装置内的总停留时间为0.5-2min；纤维在水洗装置中的运行速度为20-150m/min，水洗槽的数量为2-10个。水洗槽长度4-6米。水洗过程中，温度较高，毛丝情况和并丝情况，对后续的工序中会引起缠丝的情况。
CN103103631公开了一种制备聚丙烯腈碳纤维原丝过程中水洗的方法：对凝固浴丝条进过2-20级水洗，1-4级水浴牵伸，水温30-100℃，共施加2-8倍牵伸。水洗牵伸过程中，较大的牵伸倍数会引起丝的黏并现象。
CN102011202A 公开了纤维丝束纺丝用水洗及热牵伸装置，本发明利用多孔材料作为牵伸装置辊面，设备运行中辊体内部通入定量恒温热水，在压力作用下热水由辊体内部通过多孔材料溢出，在辊体外部形成均匀不断的水膜，水洗和牵伸缠绕在传动辊表面的纤维丝束。有利于纤维丝束强化水洗，去除残留的溶剂。但热水温度在50 -99℃，能耗大。
CN102146595A公开了对凝固浴丝进行2-6级水洗，同时作牵伸，所述水温为85-98℃，共施加4-6倍牵伸。CN102277629公开了水洗牵伸：凝固浴丝经过1—4级水浴牵伸，水温85—98℃，并施加4-6倍牵伸。CN101760791A公开了多级水洗，温度40-80℃，但高温度，高牵伸会使丝条的并丝情况严重。
CN101899758公开了多角毛辊组合件，涉及对织物进行连接振荡、拍打和刷毛的多棱角的刷毛辊组合件领域。但是只能适用于纺织工程，而不能够直接应用于较脆弱的聚丙烯腈出生纤维的水洗。
CN101067214、CN101643943公开喷淋水洗的方法是温度25-50℃或者40-80℃或常压水蒸气水洗。但是喷淋水洗不利于纺丝速度的提高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种设计合理、使用方便，采用逆流多级水洗的干喷湿纺聚丙烯腈初生纤维高效水洗方法。
本发明所要解决的技术问题是通过以下的技术方案来实现的，本发明是一种干喷湿纺聚丙烯腈初生纤维高效水洗方法，其特点是，采用5-15级逆流水洗，每级水洗槽的长度为2-3.5m，每级水洗槽的两端均设有牵伸辊，所述水洗槽中的水洗温度为10~100℃；水洗总牵伸倍数为0.98~1.5倍，所述丝束的运动速度为20~50m/min，纤维在水洗段的停留时间为0.2-4 min，水流速为2~20m/s。
本发明所述的干喷湿纺聚丙烯腈初生纤维高效水洗方法中，水洗槽中的水洗温度为15~30℃。
本发明所述的干喷湿纺聚丙烯腈初生纤维高效水洗方法中，所述的每级水洗槽中设有0-3个拍打辊，拍打辊的辊径为120~300mm，沿着丝束运动方向，水洗槽在每个拍打辊的后方均设有一个隔板，所述隔板包括上下对称设置的两个隔板体，两个隔板体之间形成丝束运动通道，运动通道的宽度为3~10cm。
本发明采用简单的逆流多级水洗工艺，并采用低温低牵伸水洗，可以避免毛丝的产生，有效的进行水洗。在水洗槽内增加靠丝束带动进行自转的拍打辊，增加水洗效果，在水洗过程中，纤维处于一张一弛的松紧过程，有利于丝条中的溶剂向水中扩散。另一方面，使用拍打辊还可以起到高效的分纤作用，保证丝束在后道上油工序中浸油均匀充分，提高纤维的品质。在拍打辊的后方增加隔板，形成更合理的浓度梯度，有利于溶剂—二甲基亚砜的扩散洗出。
与现有技术相比，本发明能耗低，节约用水，运行稳定，水洗丝束集束性好、并丝数量少、毛丝数量少，原丝分子链结构完整，有效的降低了丝束纤维中溶剂DMSO残留量，使残留量在10~200ppm，提高了纤维工艺性能。
具体实施方式
以下进一步描述本发明的具体技术方案，以便于本领域的技术人员进一步地理解本发明，而不构成对其权利的限制。
实施例1，一种干喷湿纺聚丙烯腈初生纤维高效水洗方法，采用15级逆流水洗，每级水洗槽的长度为3.5m，每级水洗槽的两端均设有牵伸辊，所述水洗槽中的水洗温度为22-25℃；水洗总牵伸倍数为1.15倍，所述丝束的运动速度为20m/min，水流速为12m/s。水洗后测得的水洗丝束中二甲基亚砜残留量在800ppm。
实施例2，一种干喷湿纺聚丙烯腈初生纤维高效水洗方法，采用15级逆流水洗，每级水洗槽的长度为3.5m，每级水洗槽的两端均设有牵伸辊，每级水洗槽中设有1个拍打辊，拍打辊的辊径为150mm，沿着丝束运动方向，水洗槽在每个拍打辊的后方均设有一个隔板，所述隔板包括上下对称设置的两个隔板体，两个隔板体之间形成丝束运动通道，运动通道的宽度为6cm。
所述水洗槽中的水洗温度为22-25℃；水洗总牵伸倍数为1.25倍，所述丝束的运动速度为25m/min，水流速为15m/s。水洗后测得的水洗丝束中二甲基亚砜残留量在300ppm。
实施例3，一种干喷湿纺聚丙烯腈初生纤维高效水洗方法，采用15级逆流水洗，每级水洗槽的长度为3.5m，每级水洗槽的两端均设有牵伸辊，每级水洗槽中设有2个拍打辊，拍打辊的辊径为180mm，沿着丝束运动方向，水洗槽在每个拍打辊的后方均设有一个隔板，所述隔板包括上下对称设置的两个隔板体，两个隔板体之间形成丝束运动通道，运动通道的宽度为10cm。
所述水洗槽中的水洗温度为25-30℃；水洗总牵伸倍数为1.25倍，所述丝束的运动速度为30m/min，水流速为18m/s。水洗后测得的水洗丝束中二甲基亚砜残留量在50ppm。
实施例4，一种干喷湿纺聚丙烯腈初生纤维高效水洗方法，采用12级逆流水洗，每级水洗槽的长度为3.5m，每级水洗槽的两端均设有牵伸辊，每级水洗槽中设有3个拍打辊，拍打辊的辊径为200mm，沿着丝束运动方向，水洗槽在每个拍打辊的后方均设有一个隔板，所述隔板包括上下对称设置的两个隔板体，两个隔板体之间形成丝束运动通道，运动通道的宽度为6cm。
所述水洗槽中的水洗温度为25-30℃；水洗总牵伸倍数为1.25倍，所述丝束的运动速度为35m/min，水流速为20m/s。水洗后测得的水洗丝束中二甲基亚砜残留量在10ppm。
实施例5，一种干喷湿纺聚丙烯腈初生纤维高效水洗方法，采用10级逆流水洗，每级水洗槽的长度为3.5m，每级水洗槽的两端均设有牵伸辊，每级水洗槽中设有2个拍打辊，拍打辊的辊径为180mm，沿着丝束运动方向，水洗槽在每个拍打辊的后方均设有一个隔板，所述隔板包括上下对称设置的两个隔板体，两个隔板体之间形成丝束运动通道，运动通道的宽度为10cm。
所述水洗槽中的水洗温度为25-30℃；水洗总牵伸倍数为1.35倍，所述丝束的运动速度为25m/min，水流速为8m/s。水洗后测得的水洗丝束中二甲基亚砜残留量在90ppm。
Claims (2)
1.一种干喷湿纺聚丙烯腈初生纤维高效水洗方法，其特征在于，采用5-15级逆流水洗，每级水洗槽的长度为2-3.5m，每级水洗槽的两端均设有牵伸辊，所述水洗槽中的水洗温度为10~100℃；水洗总牵伸倍数为0.98~1.5倍，丝束的运动速度为20~50m/min，水流速为2~20m/s；所述的每级水洗槽中设有0-3个拍打辊，拍打辊的辊径为120~300mm；沿着丝束运动方向，水洗槽在每个拍打辊的后方均设有一个隔板，所述隔板包括上下对称设置的两个隔板体，两个隔板体之间形成丝束运动通道，运动通道的宽度为3~10cm。
2.根据权利要求1所述的干喷湿纺聚丙烯腈初生纤维高效水洗方法，其特征在于，水洗槽中的水洗温度为15~30℃。
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