CN105350091A - 一种干喷湿纺喷丝装置及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种干喷湿纺喷丝装置及其制作方法，包括整流罩和喷丝板，喷丝板安装在整流罩的内部，整流罩的上端设置有多个进气口，多个进气口相对于喷丝板的对称轴对称分布，进气口与供气装置连接；整流罩的下部浸入凝固浴密封，整流罩位于液面以上且靠近液面的位置设置多个出气口。浸入式整流罩的存在保证了喷丝板和喷丝液流都处于稳定气氛条件下，整流下罩的斜向上的出气口能够防止液面波动，同时起到近液面的气封作用。整流上罩的外壳的倾斜角度与锥形喷丝帽外壳的倾斜角度相同，气流通过平行斜面的扩散，能够达到均匀平缓流通的效果。

Description

一种干喷湿纺喷丝装置及其制作方法

技术领域

本发明属于化学纤维制造工程领域，具体涉及一种干喷湿纺喷丝装置及其制作方法。

背景技术

干喷湿纺工艺即是将喷丝板提高至凝固浴液面以上，高度一般可达10～40mm，纺丝原液从喷丝板喷出后，就要先经过一段高度的空气层，以消除高分子溶液的出口胀大效应，同时液流承受高倍正牵伸，使其在进入凝固浴之前即可获得较小的直径，有利于在后续凝固浴中进一步的双扩散过程。

正是由于这种高速、高倍的牵伸工艺，以及较小的液流直径，空气层中环境因素的改变极易造成液流的不稳定，甚至发生断丝。工业化干喷湿纺工艺中，关于提供稳定空气层环境的喷丝装置的研究，一直没有得到有效的进展。

同时，在工业化生产中，为了提高生产效率以及制备不同规格的丝束，常规喷丝板一般为一体式喷丝板，其板体通常可有1000～3000孔，并通过多组喷丝板的配合使用，制备出1K～24K等规格的纤维丝束。一体式喷丝板制作工艺复杂，由于其较大的开孔数量和面积，要求径深比必须足够小，才能抵抗高压带来的形变，因此成本较高。而干喷湿纺工艺对纺丝原液质量要求极高，一旦发生个别喷丝孔的缓流或堵塞，都可能影响到周围丝束的正常牵伸，因此对于一体式大丝束喷丝板来说，即便是因为极个别的喷丝孔不健康，其清理和维修也需要全部处理，增加了维修周期和成本，降低了生产效率。

发明内容

本发明的目的就是为了解决现有技术中存在的技术问题，提供一种干喷湿纺喷丝装置及其制备方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种干喷湿纺喷丝装置，包括整流罩和喷丝板，喷丝板安装在整流罩的内部，整流罩的上端设置有多个进气口，多个进气口相对于喷丝板的对称轴对称分布，进气口与供气装置连接；整流罩的下部浸入凝固浴密封，整流罩位于液面以上且靠近液面的位置设置多个出气口。

整流罩内部通入可控气体，能够为纺丝过程中的干喷段提供稳定气氛条件，消除大气环境中带来的不稳定因素，易于获得质量均一的PAN纤维。

优选的，所述出气口向外斜向上设置。出气口向外斜向上设置，可以将气流往上方导出，防止气流对液面造成扰动，同时还可以对近液面起到气封作用，将外界的干扰气流进行封锁，避免了外界不稳定气流对液面造成的扰动。

进一步优选的，所述出气口与水平方向的夹角为10-80°，优选为40°。

优选的，所述喷丝板的上方设置锥形喷丝帽，锥形喷丝帽的顶部连接纺丝原液注入管道。

进一步优选的，所述锥形喷丝帽内部设置多层过滤装置。过滤装置可以对纺丝原液起到过滤净化作用，防止纺丝原液中的杂质堵塞喷丝盘上的小孔。

进一步优选的，所述整流罩包括整流上罩和连接在整流上罩下端的整流下罩，所述整流上罩为锥体，整流下罩为柱体，整流上罩的上方设置多个进气口，整流下罩上设置所述出气口。

更进一步优选的，所述整流上罩的外壳的倾斜角度与锥形喷丝帽外壳的倾斜角度相同。锥形喷丝帽的外壳斜面与整流上罩的外壳平行，气流通过平行斜面的扩散，能够达到均匀平缓流通的效果。

优选的，所述进气口的个数为四个。

优选的，所述喷丝板为分体式喷丝板，包括喷丝底板和安装在喷丝底板上的多个喷丝盘。分体式喷丝板在清洗或维修时，可以将每个喷丝盘取出后单独进行清洗，可以提高清洗的效果，另外，当个别喷丝盘的喷丝出现故障时，可以单独取出该喷丝盘，不需要对整个喷丝板进行清洗。

进一步优选的，每个喷丝盘上开设100-600个通孔。

气流喷向与之斜面平行的锥形喷丝帽外壳，经过扩散最终导向罩室，由通孔排出。

一种干喷湿纺喷丝装置的制作方法，包括如下步骤：

1)根据设计要求裁剪整流上罩，打孔、焊接、抛光，并在边缘配置密封硅胶圈；

2)根据整流上罩尺寸定制同样直径的整流下罩，并在其下部均匀打通孔，通孔向外斜向上设置；

3)将整流上罩与整流下罩组合得到整流罩，同时整流下罩根据工艺要求调节伸出长度；

4)精密加工喷丝板和喷丝盘，两者通过螺纹连接，在喷丝底板上均匀打孔，应用激光处理制作喷丝盘，根据工艺要求调整喷丝孔的数量；

5)将喷丝盘与喷丝底板组合得到喷丝板；

6)将喷丝板与整流罩组合得到干喷湿纺喷丝组件。

本发明将多种喷丝组件进行巧妙结合，简化了组合步骤，降低了生产成本。

本发明的有益技术效果为：

1、浸入式整流罩的存在保证了喷丝板和喷丝液流都处于稳定气氛条件下，整流下罩的斜向上的出气口能够防止液面波动，同时起到近液面的气封作用。

2、整流上罩的外壳的倾斜角度与锥形喷丝帽外壳的倾斜角度相同，气流通过平行斜面的扩散，能够达到均匀平缓流通的效果；分体式喷丝板由多个小喷丝盘与喷丝底板组合而成，出现不健康喷丝孔后可及时更换，而不必维修整块喷丝板，同时还可利用盲板(盲板为没有设置通孔的板，外部形状与喷丝盘的形状相同)灵活调整喷丝孔数量，有效提高工业化生产效率并节约成本。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2(a)和图2(b)为喷丝板的结构示意图；

图3为喷丝帽与喷丝板组合的结构示意图；

图4为整流下罩出气口结构示意图；

图5为整流罩的仰视图。

其中，1、喷丝底板，2、喷丝盘，3、锥形喷丝帽，4、纺丝原液注入管道，5、整流上罩，6、整流下罩，7、进气口，8.出气口，9、凝固浴液面。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明做进一步说明。

如图1和图3所示，一种干喷湿纺喷丝装置，包括整流罩和喷丝板，喷丝板安装在整流罩的内部，整流罩的上端设置有多个进气口7，多个进气口7相对于喷丝板的对称轴对称分布，进气口7与供气装置连接；整流罩的下部浸入凝固浴，形成密闭气室，整流罩位于液面以上且靠近液面的位置设置多个出气口8。喷丝板的上方设置锥形喷丝帽3，锥形喷丝帽3的顶部连接纺丝原液注入管道4，所述整流罩可以一体成型，也可以是分体结构，当整流罩为分体结构时，可以包括整流上罩5和连接在整流上罩5下端的整流下罩6，整流上罩5为锥体，整流下罩6为柱体，整流上罩5的上方设置多个进气口7(如图5所示)，整流下罩6上设置多个出气口6。

整流上罩5的外壳的倾斜角度与锥形喷丝帽3外壳的倾斜角度相同。锥形喷丝帽3的外壳斜面与整流上罩5的外壳平行，气流通过平行斜面的扩散，能够达到均匀平缓流通的效果。

如图4所示，出气口向外斜向上设置，所述出气口与水平方向的夹角为10-80°，优选为40°。

锥形喷丝帽3内部可以设置多层过滤装置。过滤装置可以对纺丝原液起到过滤净化作用，防止纺丝原液堵塞喷丝盘2。

如图2(a)和图2(b)所示，喷丝板可以是一体的，也可以是分体的，当喷丝板为分体式喷丝板时，包括喷丝底板1和安装在喷丝底板1上的多个喷丝盘2。每个喷丝盘2上开设100-600个通孔。

一种干喷湿纺喷丝装置的制作方法，包括如下步骤：

1)根据设计要求裁剪整流上罩，采用316L不锈钢材质，打孔、焊接、抛光，并在边缘配置密封硅胶圈；

2)根据整流上罩尺寸定制同样直径的整流下罩，并在其下部均匀打通孔，通孔向外斜向上设置；

3)将整流上罩与整流下罩组合得到整流罩，同时整流下罩根据工艺要求调节伸出长度；

4)精密加工喷丝板和喷丝盘，两者通过螺纹连接，在喷丝底板上均匀打孔，应用激光处理制作喷丝盘，根据工艺要求调整喷丝孔的数量；喷丝盘2可采用模具冲压法制备出盲板，再经激光打孔，孔数根据盘体直径和纺丝压力要求调整，一般为100～600孔；喷丝底板的制作要求精度较高，一般采用CNC高精度加工制成，以达到与小盘完全密封的效果；将喷丝盘或盲板压入底板预留孔中，即可组合成为适用的分体式喷丝板，喷丝板整体材质一般要求316L不锈钢。

5)将喷丝盘与喷丝底板组合得到喷丝板；

6)将喷丝板与整流罩组合得到干喷湿纺喷丝组件。

以下是一个具体的实施例：

加工干喷湿纺喷丝组件，整流罩直径150mm，上罩高度50mm，下罩高度100mm，分体式喷丝板直径100mm，小喷丝盘直径15mm，包含100孔，喷丝帽高度40mm。

以316L材质钢材CNC加工出底板，开孔大小需要完全配合小喷丝盘尺寸，同时需要加工出小盘导槽，利于小盘的压入。批量定制合格的小喷丝盘，将小盘使用专用工具压入底板，将组合好的喷丝板旋入喷丝帽，组合得到喷丝头组件。

剪裁扇形钢材，焊接成为整流上罩，开通孔并焊接DN20气管7，彼此呈90°分布，上罩与原液注入管道4焊接，保证锥形斜面的平行，整流罩内侧镜面抛光处理，边缘加工凹槽放入硅胶密封圈。采购DN150规格PMMA筒材，截取100mm，在距底部边缘35mm打环形斜孔8，孔口朝外斜向上，将修整好的PMMA(有机玻璃)筒套在密封圈外，组合成为整流罩。

干喷湿纺时将整流罩底部浸入凝固浴液面9，但应保证不没过出气口8。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种干喷湿纺喷丝装置，其特征在于：包括整流罩和喷丝板，喷丝板安装在整流罩的内部，整流罩的上端设置有多个进气口，多个进气口相对于喷丝板的对称轴对称分布，进气口与供气装置连接；整流罩的下部浸入凝固浴密封，整流罩位于液面以上且靠近液面的位置设置多个出气口。

2.根据权利要求1所述的干喷湿纺喷丝装置，其特征在于：所述出气口向外斜向上设置。

3.根据权利要求2所述的干喷湿纺喷丝装置，其特征在于：所述出气口与水平方向的夹角为10-80°。

4.根据权利要求1所述的干喷湿纺喷丝组件，其特征在于：所述喷丝板的上方设置锥形喷丝帽，锥形喷丝帽的顶部连接纺丝原液注入管道。

5.根据权利要求4所述的干喷湿纺喷丝装置，其特征在于：所述锥形喷丝帽内部设置多层过滤装置。

6.根据权利要求1所述的干喷湿纺喷丝装置，其特征在于：所述整流罩包括整流上罩和连接在整流上罩下端的整流下罩，所述整流上罩为锥体，整流下罩为柱体，整流上罩的上方设置多个进气口，整流下罩上设置所述出气口。

7.根据权利要求6所述的干喷湿纺喷丝装置，其特征在于：所述整流上罩的外壳的倾斜角度与锥形喷丝帽外壳的倾斜角度相同。

8.根据权利要求6所述的干喷湿纺喷丝装置，其特征在于：所述喷丝板为分体式喷丝板，包括喷丝底板和安装在喷丝底板上的多个喷丝盘。

9.根据权利要求8所述的干喷湿纺喷丝装置，其特征在于：每个喷丝盘上开设100-600个通孔。

10.权利要求8所述的干喷湿纺喷丝装置的制作方法，其特征在于：包括如下步骤：

1)根据设计要求裁剪整流上罩，打孔、焊接、抛光，并在边缘配置密封硅胶圈；

2)根据整流上罩尺寸定制同样直径的整流下罩，并在其下部均匀打通孔，通孔向外斜向上设置；

4)将整流上罩与整流下罩组合得到整流罩，同时整流下罩根据工艺要求调节伸出长度；

4)精密加工喷丝板和喷丝盘，两者通过螺纹连接，在喷丝底板上均匀打孔，应用激光处理制作喷丝盘，根据工艺要求调整喷丝孔的数量；

5)将喷丝盘与喷丝底板组合得到喷丝板；

6)将喷丝板与整流罩组合得到干喷湿纺喷丝组件。