CN104480548A - 一种湿法纺丝凝固方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于特种纤维制备技术领域，涉及一种湿法纺丝凝固方法及装置。装置由U形管、进液盒、出液口、密封垫、纺盘组成，进液盒通过密封垫连接在在U形管的一端，出液口通过密封垫连接在在U形管的另一端，纤维成型后经由出液口出U形管，纺盘位于出液口的上方。在本发明中，U形管内的凝固浴处于静态，通过纺盘的转速带动纤维，控制纤维在凝固过程中的扩散率、拉伸力；相对于现有技术中的水平横置槽式凝固床来讲，本发明更易于控制凝固浴流量及流速，装备占用空间小，更利于工业化生产。

Description

一种湿法纺丝凝固方法及装置

技术领域

本发明属于特种纤维制备技术领域，涉及一种湿法纺丝凝固方法及装置。

背景技术

湿法纺丝是化学纤维主要纺丝方法之一，国内外的芳纶III纤维纺织技术在传统湿法纺丝上进行改进，形成了一套相对完善的制造系统。

一般湿法纺丝主要由凝固、喷淋洗涤、冷热烘、收卷、上油/上浆和热处理几道工序组成。

在凝固阶段，如图1所示，现有凝固装置主要由喷丝帽1、水平横置凝固床2组成，浆液从喷丝帽1的喷丝孔压出后落在水平横置凝固床2上，在水平横置凝固床2上的凝固浴中扩散形成纤维，并随流动的凝固浴流向下一道工序，凝固过程中，凝固浴具备一定浓度和温度条件，并同时对纤维表面的杂质和化学物进行冲洗。

凝固时凝固浴与喷丝同向运行，此时凝固浴在水平横置槽式凝固床2运行中受力不均匀，以及水平横置槽式凝固床2截面过宽，皆会影响到凝固浴在水平横置槽式凝固床2中的流量、流速的控制。

由于现有凝固阶段凝固浴的流量、流速不易控制，造成纤维在凝固浴中扩散率低，纤维拉伸力减弱。此外，由于纺浆需要在相对较长的行程里进行分子交换，因而满足要求的水平横置槽式凝固床所占空间过大，对纤维的处理量较小，难以满足工业化生产的要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种凝固浴流量及流速易于控制、占用空间小的凝固方法及装置。

为达到上述发明目的，本发明提供一种湿法纺丝凝固装置，由U形管、进液盒、出液口、密封垫、纺盘组成，进液盒通过密封垫连接在在U形管的一端，出液口通过密封垫连接在在U形管的另一端，纤维成型后经由出液口出U形管，纺盘位于出液口的上方。

进一步，所述U形管由固定板、不锈钢螺杆将弯管和两截直段组合构成，这样的构成有利于对U形管进行清除杂质和更换U形管内的凝固浴。

同时本发明提供一种湿法纺丝凝固方法，包括以下步骤：

S1，施加压力，致使纺浆从喷丝帽喷孔喷出；

S2，纺浆经进液盒进入U形管，纺浆在充满凝固浴的U形管中受重力作用向下行进，纺浆在U形管内流动过程中，不断与凝固浴进行分子交换；

S3，分子交换过程中纺浆在U形管前端从液态变成凝胶态，直至在U形管末端完全凝固形成纤维；

S4，纤维被纺盘带出U形管，经出液口后缠绕纺盘；

上述纺丝凝固过程中，通过控制纺盘的转速来调节纤维的拉伸状态。

在本发明中，U形管内的凝固浴处于静态，通过纺盘的转速带动纤维，控制纤维在凝固过程中的扩散率、拉伸力，如果纤维拉伸不充分，将纺盘的速度调快，如果纤维拉伸过度，就将纺盘的速度调慢；相对于现有技术中任凝固浴流动来讲，更易于控制凝固浴的流量及流速。

纤维在凝固浴中被纺盘带动形成一定拉伸比的同时，U形管可以在竖直方向上进行延伸，增加纺浆凝结成纤维的行程，从而可以让纤维链状分子在很长的平和的凝固浴环境中进行分子交换。相对于现有技术中的水平横置槽式凝固床，本发明占用的空间更小，相对来讲纤维的处理量更大、更利于工业化生产。

附图说明

图1为背景技术中的凝固装置；

图2为本发明凝固装置的结构示意图。

具体实施方式

本发明一种优选的湿法纺丝凝固装置实施例，如图2所示，由U形管7、进液盒3、出液口9、固定板8、密封垫4、不锈钢螺杆6、纺盘10组成，固定板8、不锈钢螺杆6将两截直段5和弯管组成U形管7，进液盒3通过密封垫4连接在在U形管7的一端，起到将纺浆导入U形管7的作用；

为便于观察纤维流动状态，U形管7均采用玻璃材质制成；

出液口9通过密封垫4连接在在U形管7的另一端，纤维成型后经由出液口9出U形管7，绕上纺盘10，纺盘10位于出液口9的上方。

U形管7内凝固浴主要成份为DMAC(二甲基乙酰胺)，浓度为35％～65％，温度40～50℃。纺浆从喷丝帽1出来后，经由进液盒3直接进入充满凝固浴的U形管7中。纺浆在U形管7内流动过程中，不断与凝固浴进行分子交换，反应过程中会发生液-固相变，即纺浆熔液在U形管7前端从液态很快变成凝胶态，直至在U形管7末端凝固形成纤维，纤维出U形管7后经由出液口9，绕上纺盘10。纺盘10转动带动纤维及U型管7内“凝胶态纤维”，形成一定的拉伸力，进行拉伸，使纤维链状分子迅速排序，此时的纤维已具备一定的强度。通过纺盘10的转速带动纤维，如果纤维拉伸不充分，将纺盘10的速度调快，如果纤维拉伸过度，就将纺盘10的速度调慢。

采用上述凝固装置的凝固方法，包括以下步骤：

S1，施加压力，致使纺浆从喷丝帽喷孔喷出；

S2，纺浆经进液盒进入U形管，纺浆在充满凝固浴的U形管中受重力作用向下行进，纺浆在U形管内流动过程中，不断与凝固浴进行分子交换；

S3，分子交换过程中纺浆在U形管前端从液态变成凝胶态，直至在U形管末端完全凝固形成纤维；

S4，纤维被纺盘带出U形管，经出液口后缠绕纺盘；

上述纺丝凝固过程中，通过控制纺盘的转速来调节纤维的拉伸状态。

本方法中，通过纺盘的转速带动纤维，进而控制纤维在凝固过程中的扩散率、拉伸力；纺速达到12m/min时，纤维丝束有序扩散使成丝的皮层增厚，芯径减小，纤维强度达到4.5Gpa(31.37cN/dtex)以上。

上述方法中，如果纤维拉伸不充分，将纺盘的速度调快，如果纤维拉伸过度，就将纺盘的速度调慢。

本发明中，U形管需满足分子交换过程中纺浆在U形管前端从液态变成凝胶态，直至在U形管末端凝固形成纤维。

以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (3)

1.一种湿法纺丝凝固装置，其特征在于，装置由U形管(7)、进液盒(3)、出液口(9)、密封垫(4)、纺盘(10)组成，进液盒(3)通过密封垫(4)连接在在U形管(7)的一端，出液口(9)通过密封垫(4)连接在在U形管(7)的另一端，纤维成型后经由出液口(9)出U形管(7)，纺盘(10)位于出液口(9)的上方。

2.根据权利要求1所述湿法纺丝凝固装置，其特征在于，所述U形管(7)由固定板(8)、不锈钢螺杆(6)将弯管和两截直段(5)组合构成。

3.一种湿法纺丝凝固方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，施加压力，致使纺浆从喷丝帽喷孔喷出；

S2，纺浆经进液盒进入U形管，纺浆在充满凝固浴的U形管中受重力作用向下行进，纺浆在U形管内流动过程中，不断与凝固浴进行分子交换；

S3，分子交换过程中纺浆在U形管前端从液态变成凝胶态，直至在U形管末端完全凝固形成纤维；

S4，纤维被纺盘带出U形管，经出液口后缠绕纺盘；

上述纺丝凝固过程中，通过控制纺盘的转速来调节纤维的拉伸状态。