CN104499065B - 一种干喷湿纺喷丝板装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种干喷湿纺喷丝板装置及方法，装置包括喷丝板和夹套，所述喷丝板置于所述夹套中，且喷丝板的前端面与夹套的内壁形成倒“凹”字型结构。方法包括：将上述干喷湿纺喷丝板装置与纺丝组件相连；将夹套前端置于凝固浴中，喷丝板前端与凝固浴的液面保持一定距离从而使喷丝板前端、夹套内壁和凝固浴液面三者之间形成一个稳定封闭的气体层；将纺丝浆液从喷丝板喷出，一段时间后最先与纺丝浆液接触的凝固浴液面形成纺丝液溶剂浓度为90～100％的高浓度凝固浴层。本发明能够减小外界扰动对原液细流的影响。

Description

一种干喷湿纺喷丝板装置及方法
技术领域
本发明涉及稳态喷丝技术领域，特别是涉及一种干喷湿纺喷丝板装置及方法。
背景技术
干喷湿纺工艺的主要特征是纺丝原液经喷丝孔喷出后，不是立即进入凝固浴，而是先经过一小段空气层(一般应小于20～30mm)再进入凝固浴进行双扩散、相分离和形成纤维丝束。一般干喷湿纺的凝固过程非常快，在一秒内即可完成，时间虽然短，但是纺丝原液细流进入凝固浴前对凝固相分离及成纤结构是至关重要的。在空气段，由于纺丝原液与外界的溶剂质量分布差别巨大，挤出的纺丝原液细流中的溶剂急速挥发(蒸发)，从而在纤维丝束表面形成了薄薄致密层，具有高固质量分布致密表皮的细流进入凝固浴后，可抑制双扩散速度，阻止了初生纤维中大孔的生成，最终生成结构微细而致密的凝固纤维丝束。在喷丝孔出口处，纺丝原液承受的压力急剧降低至常压，纤维丝束会相应膨大，由于干喷湿纺可实现正牵伸，此时可把膨大部分牵伸变细后才进入凝固浴，这样纺出的纤维丝束表面较平滑且无沟槽。
但是，由于喷丝板与凝固浴液面之间的距离非常短，液面发生的微小波动、气流扰动等都会对纺丝原液细流造成影响，从而进一步影响丝的性能。同时，由于高温的原液细流从喷丝板喷出后，经过常温空气层，纺丝原液细流中的溶剂急速挥发(蒸发)会使纤维表面形成孔洞。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种干喷湿纺喷丝板装置及方法，减小外界扰动对原液细流的影响，同时将常温空气层换成保持一定温度的纺丝液溶剂饱和蒸汽层，使原液细流表面的溶剂扩散缓和，进一步减少纤维表面的孔洞。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种干喷湿纺喷丝板装置，其方法通过干喷湿纺喷丝板装置实施，所述干喷湿纺喷丝板装置包括喷丝板和夹套，所述喷丝板置于所述夹套中，且喷丝板的前端面与夹套的内壁形成倒“凹”字型结构；当夹套前端置于凝固浴中时，所述喷丝板的前端、夹套内壁和凝固浴液面三者之间形成一个稳定封闭的气体层。
所述喷丝板的外围设有用于与前端管件连接的螺纹通孔。
所述夹套设有导热介质入口和导热介质出口。
所述喷丝板通过螺纹连接的方式置于所述夹套中。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：还提供一种干喷湿纺喷丝方法，使用上述的干喷湿纺喷丝板装置，包括以下步骤：
(1)将上述干喷湿纺喷丝板装置与纺丝组件相连；
(2)将夹套前端置于凝固浴中，喷丝板前端与凝固浴的液面保持一定距离从而使喷丝板前端、夹套内壁和凝固浴液面三者之间形成一个稳定封闭的气体层，气体层中充满纺丝液溶剂的饱和蒸汽；
(3)将纺丝浆液从喷丝板喷出，一段时间后最先与纺丝浆液接触的凝固浴液面形成纺丝液溶剂浓度为90～100％的高浓度凝固浴层。
所述步骤(1)和步骤(2)之间还包括向夹套中通入导热介质，使喷丝板和气体层的温度保持在25～90℃。
所述导热介质的温度为30～100℃。
所述步骤(1)中喷丝板前端与凝固浴的液面之间的距离为3～36mm。
所述步骤(3)中高浓度凝固浴层的厚度为0.5～10mm。
有益效果
由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本发明的喷丝板可以与较宽阔的液面隔开，形成一个封闭空间，大大减小了外部液面，空气流动等因素的扰动对经喷丝板喷出的原液细流的影响。另一方面，纺丝液溶剂饱和蒸汽层，使原液细流表面的溶剂扩散缓和，进一步减少纤维表面的孔洞，因此纺丝速度、丝的性能和分散性(cv值)得到提升。
附图说明
图1是本发明的剖面图；
图2是本发明中夹套的剖面图；
图3是本发明中喷丝板的剖面图；
图4是本发明中喷丝板的俯视图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
本发明涉及一种干喷湿纺喷丝板装置，如图1所示，包括喷丝板1和夹套3。图1中箭头所指为浆液流动方向。所述喷丝板1置于所述夹套3中，且喷丝板1的前端面与夹套3的内壁形成倒“凹”字型结构；当夹套3前端置于凝固浴中时，所述喷丝板1的前端、夹套3内壁和凝固浴液面三者之间形成一个稳定封闭的气体层8。气体层8的封闭结构使得其内部的扰动很小，外部的扰动对内部影响不大。
其中，夹套3通过内连接螺纹2(见图2)与喷丝板1的外连接螺纹2(见图3)紧密连接，喷丝板1上的螺纹通孔6可将其与其他纺丝组件连接，如图4所示，喷丝板周围设有六个用于与前端管件连接的螺纹通孔6。
如图2所示，所述夹套3还设有导热介质入口4和导热介质出口5，夹套3中通入导热介质，可以对喷丝板1进行保护，同时保持喷丝板1和空气层8的温度，进一步延长纺丝原液细流的形变时间。
本发明的工作过程如下：首先通过螺母将上述喷丝板装置与纺丝组件紧密连接。然后将夹套3前端置于凝固浴中，喷丝板1前端与液面保持3～36mm的距离从而使喷丝板1前端、夹套3内壁和凝固浴液面三者之间可以形成一个稳定封闭的气体层8。再向夹套3中通入30～100℃的导热介质，使喷丝板1和气体层8温度保持在25～90℃。将计量的纺丝浆液从喷丝板1的喷丝孔7喷出，一段时间后最先与浆液接触的液面形成厚度为0.5～10mm，纺丝液溶剂浓度为90～100％的高浓度凝固浴层9，气体层8中充满纺丝液溶剂的饱和蒸汽。
不难发现，将喷丝板与较宽阔的液面隔开，形成一个封闭空间，大大减小了外部液面，空气流动等因素的扰动对经喷丝板喷出的原液细流的影响。另一方面，纺丝液溶剂饱和蒸汽层，使原液细流表面的溶剂扩散缓和，进一步减少纤维表面的大孔洞。因此，纺丝速度、丝的性能和分散性(cv值)得到提升。
下面以两个具体的实施例和对照例来进一步说明本发明。
实施例1：
在对位芳纶纺丝过程中，采用100％浓硫酸溶解PPTA聚合体，PPTA的比浓对数粘度为5.8dL/g，浓度为18％，采用上述装置进行纺丝成型，其中纺丝液温度85℃，夹套种导热介质温度92℃，气体层温度81℃，气体层厚度6mm，高浓度凝固浴层中硫酸浓度91％，厚度8mm，凝固浴其余部分硫酸浓度36％，纺丝速度可达到750m/min，成品丝强度21.5cN/dtex，强度cv值2.2％。
对照例1：
在对位芳纶纺丝过程中，采用100％浓硫酸溶解PPTA聚合体，PPTA的比浓对数粘度为5.8dL/g，浓度为18％，采用传统的干喷湿纺方法，不使用上述装置，纺丝液温度85℃，喷丝板离凝固浴距离6mm，凝固浴硫酸浓度36％，纺丝速度最大可达到600m/min，成品丝强度21.4cN/dtex，强度cv值3.2％。
实施例2：
在芳纶III纺丝过程中，采用DMAc溶解聚合体，浓度为4％，采用上述装置进行纺丝成型，其中纺丝液温度52℃，夹套种导热介质温度60℃，气体层温度64℃，气体层厚度3mm，高浓度凝固浴层中硫酸浓度91％，厚度9mm，凝固浴其余部分硫酸浓度36％，纺丝速度可达到50m/min，初生丝强度4.6cN/dtex，强度cv值2.5％。
对照例2：
在芳纶III纺丝过程中，采用DMAc溶解聚合体，浓度为4％，采用传统的湿法纺丝成型，其中纺丝液温度52℃，凝固浴其余部分硫酸浓度36％，纺丝速度为18m/min，初生丝强度3.9cN/dtex，强度cv值4.7％。

Claims (5)

1.一种干喷湿纺喷丝方法，其方法通过干喷湿纺喷丝板装置实施，所述干喷湿纺喷丝板装置包括喷丝板(1)和夹套(3)，所述喷丝板(1)置于所述夹套(3)中，且喷丝板(1)的前端面与夹套(3)的内壁形成倒“凹”字型结构；当夹套(3)前端置于凝固浴中时，所述喷丝板(1)的前端、夹套(3)内壁和凝固浴液面三者之间形成一个稳定封闭的气体层(8)，所述喷丝板(1)的外围设有用于与前端管件连接的螺纹通孔(6)，所述夹套设有导热介质入口(4)和导热介质出口(5)，所述喷丝板(1)通过螺纹连接的方式置于所述夹套(3)中，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将上述所述的干喷湿纺喷丝板装置与纺丝组件相连；
(2)将夹套前端置于凝固浴中，喷丝板前端与凝固浴的液面保持一定距离从而使喷丝板前端、夹套内壁和凝固浴液面三者之间形成一个稳定封闭的气体层，气体层中充满纺丝液溶剂的饱和蒸汽；
(3)将纺丝浆液从喷丝板喷出，一段时间后最先与纺丝浆液接触的凝固浴液面形成纺丝液溶剂浓度为90～100％的高浓度凝固浴层。
2.根据权利要求1所述的干喷湿纺喷丝方法，其特征在于，所述步骤(1)和步骤(2)之间还包括向夹套中通入导热介质，使喷丝板和气体层的温度保持在25～90℃。
3.根据权利要求2所述的干喷湿纺喷丝方法，其特征在于，所述导热介质的温度为30～100℃。
4.根据权利要求1所述的干喷湿纺喷丝方法，其特征在于，所述步骤(1)中喷丝板前端与凝固浴的液面之间的距离为3～36mm。
5.根据权利要求1所述的干喷湿纺喷丝方法，其特征在于，所述步骤(3)中高浓度凝固浴层的厚度为0.5～10mm。
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