CN110917663A - 一种溶剂纺纤维素纺丝液的连续脱泡装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种溶剂纺纤维素纺丝液的连续脱泡装置，包括旋转伞形体、双锥形螺带；所述旋转伞形体的作用是让纺丝液从内表面流下；工作状态时，所述旋转伞形体的转速高于双锥形螺带的转速。本发明还包括利用溶剂纺纤维素纺丝液的连续脱泡装置进行脱泡的方法。本发明综合运用了真空条件下的离心分离脱泡、重力脱泡、搅拌刮膜脱泡等方式对纺丝液进行多级强制成膜和机械碎泡，具有脱泡效率高、脱泡彻底、生产连续好、易于操控等优点，尤其适合于流体特性会随时间、温度等因素发生变化的流体，且适用流体的粘度范围广。

Description

一种溶剂纺纤维素纺丝液的连续脱泡装置及方法

技术领域

本发明属于纤维制造技术领域，具体涉及一种溶剂纺纤维素纺丝液的连续脱泡装置及方法。

背景技术

溶剂纺纤维素纤维是一种将天然纤维素直接溶解在N-甲基吗啉-N-氧化物(NMMO)、离子液体等溶剂中形成溶液，经干湿法纺丝加工而成的再生纤维素纤维，它的生产过程无污染，产品使用后可自然降解，是一种真正的绿色环保纤维。溶剂纺纤维素纤维具有优良的物理机械性能和理化特性，可广泛用于纺织服装、装饰用品、工业增强材料、非织造布等领域。

纺丝液制备是制造溶剂法再生纤维素纤维的关键步骤，溶液的品质是决定纺丝成型质量和纤维性能的关键。在纺丝液的制备过程中，如原料混合、搅拌溶解、输送和过滤等阶段，不可避免的会混入大量的空气产生气泡，在纺丝过程中较大的气泡会造成断头、毛丝和胶块等疵点，而细小的气泡则保留在成品纤维中形成“气泡丝”，降低成品纤维的强度。因此，在纺丝前必须彻底脱除纺丝液中的气泡。但是由于纺丝液的粘度大，通常情况下达到数百至几千帕斯.秒，气泡脱除有一定难度。

纤维素的溶解是在加热条件下进行的，制备的纺丝液对温度的温敏感性较高。温度的波动会造成体系粘度发生较大变化，且纺丝液在较高温度下长时间停留会使纤维素大分子发生降解，导致纺丝液粘度降低，从而影响纺丝稳定性和降低成品纤维的强度。所以，生产中要求尽量缩短纺丝液的脱泡时间，并尽可能的减少纺丝液的温度波动。

生产上除去纺丝液中的气泡，通常所用的方法是静止真空脱泡法和狭缝溢流脱泡法。对于静止脱泡，它是在真空状态下使纺丝液中的气泡靠自身浮力缓慢上升至液面，随后破裂而除去。由于气泡在高粘度流体中阻力极大，扩散速度很慢，特别是随着料位高度的增大，气泡从下部向表面的迁移需要相当长的时间，所以脱泡时间长，效率很低。静置脱泡为间歇操作，物料在转移过程容易重新引入气泡和造成温度波动。另外，对于溶剂纺纤维素纺丝液，包括其它某些对停留时间敏感的高粘度聚合物，长时间停留会使溶液的流体特性和品质发生改变，对纺丝成型和纤维品质造成不利影响。而狭缝溢流脱泡法是将溶液从带有狭缝或孔眼的布料装置中挤出后，均匀的分布桶体内壁或固定的伞状结构上流延成薄膜，并借助重力缓慢流下，以缩短气泡溢出表面的路程和时间。对于粘度极高的流体，其流动性很差，仅靠自身重力较难以自动流下形成厚度均匀的连续薄膜，往往容易聚集成股流下或呈块状滴落，造成无法脱泡或者脱泡效果不好。

专利CN10973137A公开了一种高粘度纺丝液连续脱泡装置及方法，该专利的脱泡罐的上筒体内设有由多层上下对置的伞状薄板构成伞体，下筒体内设有双锥形螺带，伞体和双锥形螺带均固定连接在同一根搅拌轴上。在脱泡过程中，纺丝液滴落到一级伞体上的外表面，并在重力和相对转动的作用下形成薄膜，而后由一级伞体边缘处流入倒置的二级伞体的内表面，继而由二级伞体的内边缘处流入三级伞体的外表面，纺丝液在二级伞体和三级伞体上扩散成薄层。纺丝液流入下筒体内形成积液后，由双锥形螺带进行搅拌脱泡。该专利采用的旋转伞体对于纺丝液的均匀布料以及均匀流延成膜是有益的。但是该装置无法依靠强大的离心力作用形成极薄的料层，并实现比重分离脱泡和剪切碎泡等作用。其原因在于，伞体旋转过快时，一级伞体和三级伞体外表面上的料液会被甩飞而脱离伞面，而倒置的二级伞体内表面上的料液受到矢量向上的离心力作用而无法向下流动，甚至会从伞体上缘溢出，从而造成无法脱泡。事实上，该专利中要求搅拌轴的转速不高于20rpm。另外，下筒体中双锥形螺带的搅拌脱泡对于高粘度流体的脱泡效果也欠佳，尤其是在低搅拌转速下料液的流动性差，内部的气泡很难逸出到纺丝液积液的表面。若采用快速搅拌，则会由于双锥形螺带上部搅拌末端的紊流特性，在搅拌过程中气泡会重新带入到纺丝液中，致使脱泡效率降低。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种溶剂纺纤维素纺丝液的连续脱泡装置及方法，实现以下发明目的：

（1）提高脱泡效率，缩短脱泡时间；

（2）脱泡效果好；

（3）纺丝液的色泽和粘度变化小。

为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案是：

一种溶剂纺纤维素纺丝液的连续脱泡装置，包括密封罐体、传动装置、旋转伞形体、双锥形螺旋带，所述的密封罐体由上封头和筒体组成，所述筒体的上部为直圆筒段，下部为倒置的锥形筒段；所述罐体封头内设有进料管，其上端连接进料口，下端向下伸入伞形体的内部。

所述锥形筒段，锥形筒母线与筒体轴线的夹角为15~30°，优选20~24°。

所述旋转伞形体位于筒体的直圆筒段的中上部，所述旋转伞形体，为伞状薄板，上部为直圆筒段，下部呈伞状，所述伞形体的上端开口直径与下端开口直径的比例为(1-6):10。

所述旋转伞形体的伞面母线与中心轴线的夹角为30°～ 75°，外边缘与筒体内壁之间有20mm～200mm的间隙。

进料管下端向下伸入伞形体的直圆筒段内侧；所述进料管出口与伞形体的直圆筒段的内表面平行，且出口边缘与伞形体12内表面之间的间隙为5mm～30mm。

所述双锥形螺带位于筒体的锥形筒段的中上部，双锥形螺带外边缘与筒体内壁之间有2mm～6mm的间隙，所述双锥形螺带下边缘高于积液的上表面。

所述旋转伞形体的转速高于双锥形螺带的转速。

所述传动装置包括传动轴；所述传动轴穿过罐体封头中心位置的安装孔伸入筒体内部，所述传动轴为同心双轴，外传动轴延伸至筒体直圆筒段的中上部，下端固定连接旋转伞形体；内传动轴延伸至筒体锥形筒段的中上部，下端固定连接双锥形螺带；所述外传动轴的下端通过连接杆固定连接在伞形体的直圆筒段，连接杆位于进料管的下方。

所述罐体封头上设有进料口，筒体锥形筒段的底部中心位置设有出料口；所述封头上还设有抽真空口；所述传动装置包括传动轴、动力安装座、驱动减速电机，所述动力安装座固定安装在罐体封头顶部上方；所述传动轴的上端与驱动减速电机的动力输出端固定连接；

所述罐体封头上还设有真空压力表接口、视镜、视镜灯。

所述筒体锥形筒段的底部侧面上还设有测温口、液位计口。

所述筒体外侧设有热媒夹套，所述夹套底部设有介质进口，上部设有介质出口。

所述夹套热媒介质为水或导热油；

所述外传动轴和内传动轴分别由单独的减速电机驱动，所述驱动电机优选为变频电机。

进一步地，所述外传动轴和内传动轴分别由单独的减速电机驱动，所述驱动电机均采用变频电机。工作状态时，伞形体由外传动轴带动快速旋转，转速为80rpm～1000rpm，优选为150rpm~600rpm；双锥形螺带由内传动轴带动低速旋转，转速为10rpm～50rpm；

进一步地，所述筒体、伞形体、锥形螺旋带、传动轴均采用不锈钢304材质或316L材质或其它耐蚀不锈钢制成，以防止纺丝液腐蚀。

利用上述的溶剂纺纤维素纺丝液的连续脱泡装置进行连续脱泡的方法，包括如下步骤：

步骤1. 将连续脱泡装置的热媒入口与热媒循环系统的热媒出口连接，脱泡装置的热媒出口与热媒循环系统的热媒入口连接；启动热媒循环系统，热媒温度为80℃～120℃，具体地，热媒温度根据待脱泡纺丝液的温度而定，使热媒流经筒体夹套对装置进行加热，并保温1～4小时；

将连续脱泡装置的真空接口外接真空系统，当筒体内温度稳定后，打开真空连接管上的阀门，开启真空系统，对脱泡装置筒体内进行抽真空，保持所述筒体内真空度为-80～-97kPa；

启动连续脱泡装置的传动机构，设置伞形体转速为80rpm～1000rpm，优选为150rpm~600rpm；双锥形螺带转速为10rpm～50rpm，优选为20 rpm～35rpm；具体地，伞形体和双锥形螺带的转速根据根据料液的粘度和进料流量而定。

步骤2. 进料。打开连续脱泡装置进料口连接管上阀门，启动供料计量泵，使纺丝液均匀的送往脱泡筒体内腔中进行脱泡；供料计量泵的转速应根据纺丝计量泵的转速确定。

步骤3. 布料＋第一级脱泡。纺丝液由脱泡筒体内的进料管出口挤出到快速旋转的伞形体直圆筒段内表面，形成周向均匀分布的料层，并受重力作用沿所述直圆筒段内壁缓缓流下；所述料层在伞形体的带动下快速旋转以及受到伞形体壁面的阻滞作用下产生了强大的离心力，纺丝液流入伞形体的伞面后，迅速甩布到伞面上，在径向运动过程中逐渐形成极薄的薄膜，具体地，伞形体边缘处薄膜料层厚度为0.05mm～1.5mm；沿径向产生的比重分离运动将气泡快速推移至物料层表面而脱除；纺丝液在伞面上流动时相对于伞面作旋转速率不断增大的圆锥螺旋运动，由速度梯度产生的剪切力和拉伸力使料层表面的气泡被撕碎碾碎；最后纺丝液从旋转伞形体边缘连续均匀地甩至所述筒体直圆筒段的内壁，从而完成了高效的离心成膜、比重分离、剪切碎泡的第一级脱泡。

步骤4. 第二级脱泡。所述由旋转伞形体边缘甩至筒体直圆筒段内壁的纺丝液，在重力的作用下，向下流动形成0.5mm～2.5mm厚的薄膜；纺丝液在筒体内壁流动摊膜过程中，纺丝液中部分气泡破裂，并使纺丝液内部细小气泡有充足的时间逸出至表面而被脱除，完成重力成膜分离的第二级脱泡。

步骤5. 第三级脱泡＋集液。所述纺丝液流入筒体的锥形筒段内壁，在低速旋转的双锥形螺带的带动下沿周向运动被刮成2mm～5mm厚的薄膜，以及受到螺带边缘的剪切力，部分残留的气泡逸出并被碾破，完成机械刮膜剪切的第三级脱泡。另外，纺丝液在双锥形螺带的轴向推动下逐渐向底部汇聚，在筒体锥形筒段底部形成纺丝液积液，使筒体底部建立起一定的静压力，保证脱泡后的纺丝液能够由出料螺杆泵连续均匀地排出。

步骤6. 出料。所述筒体底部纺丝液积液的液位达到筒体锥形筒段高度的40%～80%后，开启筒体底部出料口连接管上的阀门，启动出料螺杆泵，将脱泡后的纺丝液连续均匀的排出。所述出料螺杆泵的排料速度应与脱泡装置的进料速度相匹配，以维持筒体底部纺丝液积液料位稳定。

进一步地，所述步骤3中，通过调节旋转伞形体的转速可以改变伞面上纺丝液薄膜的厚度和停留时间，以适用不同粘度和不同进料流量的纺丝液脱泡要求，使脱泡达到最优效果。

进一步地，所述步骤4-5中，通过筒体夹套中循环热媒对纺丝液进行调温，以消除纺丝液在伞形体上离心运动产生热量造成的物料温升，减少纺丝液的降解。

进一步地，所述步骤5中，双锥形螺带的搅拌混合对纺丝液起到均温和均粘的作用，避免因温度及粘度波动对纺丝可纺性造成不良影响。

进一步地，所述步骤6中，为保持真空情况下的正常顺利出料，所述脱泡装置筒体底部纺丝液积液的液面距出料螺杆泵进口的高度须满足螺杆泵的允许汽蚀余量要求。

所述脱泡伞形体的转速为80rpm～1000rpm，优选为150rpm~600rpm，通过调节伞形体的转速可改变伞面上纺丝液薄膜的厚度和停留时间，以适用不同粘度和不同进料流量的纺丝液脱泡要求，使脱泡达到最优效果。

双锥形螺带搅拌刮膜的转速为10rpm～50rpm，优选为20 rpm～35rpm。

进一步地，所述步骤3-6中，纺丝液在装置内的停留时间为5min～40min，优选10min～30min。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明所述脱泡装置和脱泡方法，脱泡效率高，脱泡时间缩短至5～40min，可满足在线连续脱泡的要求。

2、本发明所述脱泡装置和脱泡方法，脱泡效果好，脱泡后的纺丝液为澄清透明的均质溶液，在显微镜下观察不到任何气泡。

3、采用本发明所述脱泡装置和脱泡方法对纺丝液脱泡，能够有效的减少纺丝液的降解，外观色泽和粘度波动小，其粘度的波动率在3～5%以下，采用常规脱泡方法进行脱泡，纺丝液的粘度波动大，粘度的波动率达10～20%以上。

4、采用本发明所述脱泡装置和脱泡方法对纺丝液脱泡后，纺丝液送往纺丝装置进行纺丝，纺丝液由喷丝组件挤出连续稳定，可纺性良好，纺制纤维的内在缺陷少，物理机械性能优良。

5、本发明实现了针对对不同粘度和不同进料流量的纺丝液的高效和高质量的连续脱泡，具有脱泡彻底、生产连续好、易于操控等优点，尤其适合于流体特性会随时间、温度等因素发生变化的流体，且适用流体的粘度范围广。

附图说明

图1是本发明的脱泡装置结构示意图；

图2是本发明的脱泡装置的俯视图；

图中：1-密封罐体；2-热媒出口；3-筒体；4-封头；5-进料管；6-进料口；7-外传动轴；8-动力安装座；9-减速电机A；10-减速电机B；11-传动带；12-旋转伞形体；13-连接杆；14-支耳；15-内传动轴；16-双锥形螺带；17-热媒进口；18-出料口；19-液位计口；20-测温口；21-夹套；22-抽真空口；23-真空压力计口；24-视镜；25-视镜灯；

图3为脱泡前的纺丝液的显微镜下的照片；

图4为脱泡后的纺丝液的显微镜下的照片。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步详细描述，但本发明不限于具体实施例。

实施例1

一种溶剂纺纤维素纺丝液的连续脱泡装置，包括密封罐体1、旋转伞形体12、双锥形螺带16、传动装置；

所述密封罐体1由封头4和筒体3组成，封头4位于筒体3上部，所述封头4为椭圆形，所述筒体3的上部为直圆筒段，下部为倒置的锥形筒段；

锥形筒母线与筒体轴线的夹角为15~30°，优选20~24°。

所述封头4和筒体3通过法兰由紧固螺栓连接，易于拆卸，方便筒体内旋转件的安装和检修；

所述密封罐体1的封头4上设有进料口6，所述进料口6下端和封头4内的进料管5连接；所述密封罐体1的封头4上设有抽真空口22，真空压力计口23；所述罐体1的封头4上还设有视镜24、视镜灯25，便于观察罐体1内旋转件运行状态和料液甩动成膜情况；罐体1的筒体3锥形筒段的底部中心位置设有出料口18，便于料液排出和减少积液残留；所述罐体1的筒体3锥形筒段的底部侧面上设有测温口20、液位计口19。

所述传动装置包括传动轴、动力安装座8、驱动减速电机，所述动力安装座8固定安装在罐体1的封头4顶部上方，动力安装座8内设有轴承座，用于固定传动轴，减速电机采用螺栓固定在动力安装座上；所述传动轴为同心双轴，传动轴的外传动轴7和内传动轴15分别由单独的减速电机驱动，具体地，外传动轴由减速电机B10驱动，内传动轴由减速电机A9驱动；传动轴的上端与驱动减速电机的动力输出端固定连接，具体地外传动轴7是通过传动带11与外轴驱动减速电机10输出端联动，内传动轴15与内轴驱动减速电机9通过联轴器联动；所述传动轴穿过罐体1的封头4中心位置的安装孔伸入筒体3内部，外传动轴7延伸至筒体3直圆筒段内的中上部，其下端固定连接旋转伞形体12；内传动轴15延伸至筒体3锥形筒段的中上部，其下端固定连接双锥形螺带16；所述外传动轴7与罐体1之间，以及外传动轴7与内传动轴15之间均设有机械密封装置，以保证装置的气密性；所述传动轴的轴线与罐体1的轴线重合。

所述旋转伞形体12为伞状薄板，上部为直圆筒段，下部呈伞状，伞形体12的小口朝上大口朝下；所述旋转伞形体12位于罐体1的筒体3直圆筒段的中上部；伞形体12直圆筒段的内表面上设有连接杆，通过连接杆13将伞形体12固定在外搅拌轴7上，所述连接杆13的数量为3～6，且沿周向均匀布置，连接杆13的横截面形状为圆形、椭圆形或其他流线型，以减少积料；所述伞形体12的尺寸较大时，可在伞形体12外侧面的径向和周向设置均布的加强筋，以增加结构强度，提高伞形体12在转动过程中的稳定性；所述伞形体12的伞面母线与伞形体中心轴线的夹角为30°～ 75°，本实施例中优选为60°；所述伞形体12外边缘与筒体3内壁之间有20mm～200mm的间隙；

所述伞形体的上端开口直径与下端开口直径的比例为(1-6):10，优选为(2-4):10。

所述罐体1的封头4内设有进料管5，进料管5的上端连接进料口6，下端向下伸入伞形体12的直圆筒段内侧，进料管5出口在伞形体12连接杆13的上方，不会影响到伞形体12的转动；进料管5出口与伞形体12直圆筒段的内表面平行，且出口边缘与伞形体12内表面之间的间隙为5mm～30mm，具体地间隙大小根据料液粘度和流量而定，若间隙太大，料液不能挤出到伞形体12的内表面上而掉落，若间隙太小，则会增加料液挤出阻力，影响均匀布料。

所述双锥形螺带16位于罐体1的筒体3锥形筒段的中上部，双锥形螺带16的左、右两组螺带沿传动轴周向对称分布，并通过连接杆固定连接在内传动轴上，保证其旋转平稳，且运行效率更高；所述双锥形螺带16在旋转搅拌刮膜脱泡的同时，推动料液沿轴向运动向筒体底部汇聚，避免高粘度流体自流缓慢或流动不畅的问题；所述双锥形螺带16外边缘与筒体内壁之间有2mm～6mm的间隙。

所述外传动轴7和内传动轴15的驱动电机均采用变频电机。伞形体12由外传动轴7带动快速旋转，双锥螺带16由内传动轴15带动低速旋转。

所述罐体1的筒体3外侧设有夹套21，以通入热媒介质对料液进行调温或保温；筒体3夹套21底部设有热媒进口17，夹套21上部设有热媒出口2；所述筒体3夹套21内设有折流板，避免热媒流动死角，保证筒体3均匀受热；所述热媒介质为水或导热油，优选为水。

所述筒体3、伞形体12、锥形螺旋带16、传动轴均采用不锈钢304材质或者316L材质或其它耐蚀不锈钢制成，以防止纺丝液腐蚀。

所述筒体3直圆筒段的外侧壁上设有支耳14，数量为4个，沿周向均布，便于将装置固定在钢平台或楼板上；支耳以避开夹套21直接焊接在筒体3上为最好。

实施例2

利用上述的溶剂纺纤维素纺丝液的连续脱泡装置进行连续脱泡的方法，包括如下步骤：

本实施例中，待脱泡的纺丝液是纤维素/1-丁基-3-甲基咪唑氯盐溶液, 纺丝液的温度为95℃，纤维素质量浓度为12％，粘度为1200Pa.S，外观呈浅琥珀色。

所述纤维素/1-丁基-3-甲基咪唑氯盐溶液，为纤维素溶解在1-丁基-3-甲基咪唑氯盐中形成的均相溶液。

步骤1. 升温

将连续脱泡装置的热媒进口17与热媒循环系统的热媒出口连接，脱泡装置的热媒出口2与热媒循环系统的热媒入口连接；本实施例中热媒介质选用水，热媒温度设为95℃，启动热媒循环系统，使热媒流经筒体3夹套21对装置进行加热，待筒体3内温度升至95℃后，继续保温2小时。

步骤2.抽真空

将连续脱泡装置的抽真空口22外接真空系统，当筒体3内温度稳定后，打开真空连接管上的阀门，开启真空系统，对脱泡装置抽真空，保持所述筒体3内真空度为-95kPa～-97kPa。

步骤3.开启第一级脱泡和第三级脱泡装置

所述第一级脱泡装置为伞形体12；

所述第三级脱泡装置为双锥形螺带16；

启动连续脱泡装置的传动机构，设置伞形体12转速为转速为250rpm；双锥形螺带16转速为20rpm。

步骤4. 进料

打开连续脱泡装置进料口6连接管上阀门，启动供料计量泵，使纺丝液均匀地送往脱泡筒体3内腔中进行脱泡；调整供料计量泵的转速，控制进料量为650mL/min；进料口6连接进料管5的上端，进料管5出口位于伞形体12内部，且进料管5出口朝向伞形体12直圆筒段的内表面，且出口边缘与伞形体12内表面之间的间隙为30mm。

步骤5.第一级脱泡

纺丝液由脱泡筒体3内的进料管5出口挤出到快速旋转的伞形体12直圆筒段内表面，形成周向均匀分布的料层，并受重力作用沿所述直圆筒段内壁缓缓流下；所述料层在伞形体12的带动下快速旋转以及受到伞形体12壁面的阻滞作用下产生了强大的离心力，纺丝液流入伞形体12的伞面后，迅速甩布到伞面上，在径向运动过程中逐渐形成极薄的薄膜，在径向运动过程中在伞形体边缘处逐渐形成0.2mm厚的薄膜；沿径向产生的比重分离运动将气泡快速推移至物料层表面而脱除；纺丝液在伞面上流动时相对于伞面作旋转速率不断增大的圆锥螺旋运动，由速度梯度产生的剪切力和拉伸力使料层表面的气泡被撕碎碾破；最后纺丝液从旋转伞形体12边缘连续均匀地甩至所述筒体3直圆筒段的内壁，从而完成了高效的离心成膜分离剪切的第一级脱泡。

步骤6. 第二级脱泡

所述由旋转伞形体12边缘甩至筒体3直圆筒段内壁的纺丝液，在重力的作用下，向下流动形成1.5mm厚的薄膜；纺丝液在筒体3内壁流动摊膜过程中，纺丝液中部分气泡破裂，并使纺丝液内部细小气泡有充足的时间逸出至表面而被脱除，完成重力成膜分离的第二级脱泡。

步骤7. 第三级脱泡

所述纺丝液流入筒体3的锥形筒段内壁，在低速旋转的双锥形螺带16的带动下沿周向运动被刮成3mm厚的薄膜，以及受到螺带边缘的剪切力，部分残留的气泡逸出并被碾破，完成机械刮膜剪切的第三级脱泡。

双锥形螺带上缘在直筒段和锥形段的连接处，双锥形螺带下缘位于积液上方；所述双锥形螺带在旋转过程起到刮膜脱泡的作用。

步骤8. 集液

纺丝液在双锥形螺带16的轴向推动下逐渐向底部汇聚，在筒体3锥形筒段底部形成纺丝液积液。

步骤9. 出料

待所述筒体3底部纺丝液积液的液位达到筒体3锥形筒段高度的70%后，此时脱泡装置筒体3内底部纺丝液积液的液面距出料螺杆泵进口（出料口18通过管道连接出料螺杆泵的进口，筒体是架空的，出料口18的安装标高要高于螺杆泵进口）的高度大于2.5m，开启筒体3底部出料口18连接管上的阀门，启动出料螺杆泵，将脱泡后的纺丝液连续均匀的排出。通过调整螺杆泵转速控制泵输出量，以维持筒体3底部纺丝液积液料位稳定。

本实施例中纺丝液在脱泡装置内的停留时间为20min。脱泡后的纺丝液为澄清透明的浅琥珀色溶液，在显微镜下观察不到任何气泡。脱泡后的纺丝液粘度为1160Pa.s。

将脱泡后的纺丝液送往纺丝装置进行纺丝。采用干湿法纺丝技术，即经过计量的纺丝液由1000孔× Φ0.15mm喷丝板喷出，经过长度为40mm的空气隙后，进入凝固浴中固化成丝条，该凝固浴为12% 的1-丁基-3-甲基咪唑氯盐水溶液，温度为20℃。所得丝条经过牵伸、水洗、上油、干燥，得到再生纤维素纤维。纺丝过程中，纺丝液由喷丝组件挤出稳定，少有断丝和胶块，纺制纤维的线密度为2.32dtex，干强度为3.82cN/dtex，断裂伸长率为7.6%。

对比例1

利用与实施例2相同的纺丝液，采用常规间歇式真空脱泡设备进行纺丝液的脱泡。当观察到纺丝液气泡脱除干净后，停止脱泡。整个脱泡时间为22小时。脱泡后的纺丝液呈琥珀色，颜色偏深，透明性欠佳，粘度为910Pa.s。

采用实施例2所述方法进行纺丝，较易出现断丝和胶块等，纺制纤维的线密度为2.35dtex，干强度为3.38cN/dtex，断裂伸长率为6.4%。

由实施例2和对比例1的对比数据可知，采用本发明的溶剂纺纤维素纺丝液的连续脱泡装置进行脱泡较常规的间歇式真空脱泡方式的脱泡效率有了很大的提高，生产连续性好，纺丝液在纺丝前的停留时间大大缩短，有效避免了物料的降解，其外观色泽和粘度变化小。本发明实施例2的纺丝可纺性以及纺制纤维的物理机械性能明显优于对比例。本发明对于提高溶剂纺再生纤维素的生产效率，改善纤维性能指标，推动规模化生产具有重要意义。

本发明所述脱泡装置采用特殊结构的旋转伞形体，通过旋转布料使纺丝液分布均匀一致的同时，依靠物料在伞面内壁上快速旋转产生强大的离心力，实现离心成膜、比重分离和剪切碎泡，缩短脱泡时间，提高脱泡效率；装置下部安装有双锥形螺带，在刮膜剪切脱泡的同时进行搅拌混合，并向筒底排料，实现纺丝液的均温均粘和连续稳定出料；通过夹套循环热媒提供恒温的脱泡环境和对离心脱泡后的纺丝液进行调温以消除离心摩擦产生的温升，维持料液的温度和粘度稳定。

本发明的装置和方法综合运用了真空条件下的离心成膜分离碎泡、重力成膜脱泡、搅拌刮膜碎泡等方式对纺丝液进行多级强制成膜和机械碎泡，加强脱泡效果和提高脱泡效率，实现了对不同粘度和不同进料流量的纺丝液的高效和高质量的连续脱泡，具有脱泡彻底、生产连续好、易于操控等优点，尤其适合于流体特性会随时间、温度等因素发生变化的流体，且适用流体的粘度范围广。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明。本发明的未尽事宜，属于本领域技术人员的公知常识。基于本发明的基本原理，结合前述各实施例和说明书中描述的技术方案特征，本领域技术人员依然可以对技术方案进行若干修改，等同替换，或者对其中部分技术特征进行改进。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种溶剂纺纤维素纺丝液的连续脱泡装置，其特征在于：包括旋转伞形体、双锥形螺带；所述旋转伞形体的作用是让纺丝液从内表面流下；工作状态时，所述旋转伞形体的转速高于双锥形螺带的转速。

2.根据权利要求1所述的一种溶剂纺纤维素纺丝液的连续脱泡装置，其特征在于：所述旋转伞形体，为伞状薄板，上部为直圆筒段，下部呈伞状，所述伞形体的上端开口直径与下端开口直径的比例为(1-6):10。

3.根据权利要求1所述的一种溶剂纺纤维素纺丝液的连续脱泡装置，其特征在于：所述旋转伞形体的伞面母线与中心轴线的夹角为30°～ 75°，外边缘与筒体内壁之间有20mm～200mm的间隙。

4.根据权利要求1所述的一种溶剂纺纤维素纺丝液的连续脱泡装置，其特征在于：所述连续脱泡装置还包括进料管，所述进料管下端向下伸入伞形体的直圆筒段内侧；所述进料管出口与伞形体的直圆筒段的内表面平行，且出口边缘与伞形体内表面之间的间隙为5mm～30mm。

5.根据权利要求1所述的溶剂纺纤维素纺丝液的连续脱泡装置，其特征在于：所述装置还包括密封罐体，所述密封罐体，包括筒体，所述筒体的上部为直圆筒段，下部为倒置的锥形筒段；所述双锥形螺带位于筒体的锥形筒段的中上部，所述旋转伞形体位于筒体的直圆筒段的中上部。

6.根据权利要求5所述的溶剂纺纤维素纺丝液的连续脱泡装置，其特征在于：

所述双锥形螺带外边缘与筒体内壁之间有2mm～6mm的间隙；工作状态时，所述双锥形螺带下边缘高于纺丝液积液的上表面。

7.根据权利要求1所述的溶剂纺纤维素纺丝液的连续脱泡装置，其特征在于：所述装置包括传动装置，所述传动装置包括传动轴；所述传动轴穿过罐体封头中心位置的安装孔伸入筒体内部，所述传动轴为同心双轴，外传动轴延伸至筒体直圆筒段的中上部，下端固定连接旋转伞形体；内传动轴延伸至筒体锥形筒段的中上部，下端固定连接双锥形螺带；所述外传动轴的下端通过连接杆固定连接在伞形体的直圆筒段，连接杆位于进料管的下方；所述传动轴的轴线与罐体1的轴线重合。

8.一种溶剂纺纤维素纺丝液的连续脱泡方法，其特征在于：包括升温、

抽真空、开启第一级脱泡和第三级脱泡装置、进料、第一级脱泡、第二级脱泡、

第三级脱泡。

9.根据权利要求8所述的一种溶剂纺纤维素纺丝液的连续脱泡方法，其特征在于：所述升温，启动热媒循环系统，热媒温度为80℃～120℃，并保温1～4小时；保温结束后，开启真空系统，保持筒体内真空度为-80～-97kPa；

所述开启第一级脱泡和第三级脱泡装置，设置伞形体转速高于双锥形螺带的转速。

10.根据权利要求8所述的一种溶剂纺纤维素纺丝液的连续脱泡方法，其特征在于：所述第一级脱泡，纺丝液由进料管出口挤出到快速旋转的伞形体直圆筒段内表面上，最后纺丝液从旋转伞形体边缘连续均匀地甩至筒体直圆筒段的内壁，

完成离心成膜、比重分离、剪切碎泡的第一级脱泡；伞形体边缘处薄膜料层的厚度为0.05mm～1.5mm；

所述第二级脱泡，由旋转伞形体边缘甩至筒体直圆筒段内壁的纺丝液，在重力的作用下，向下流动形成0.5mm～2.5mm的薄膜，完成重力成膜分离的第二级脱泡；

所述第三级脱泡，纺丝液流入筒体的锥形筒段内壁，在低速旋转的双锥形螺带的带动下沿周向运动被刮成2mm～5mm厚的薄膜，完成机械刮膜剪切的第三级脱泡；

所述筒体底部纺丝液积液的液位达到筒体锥形筒段高度的40%～80%后，启动出料螺杆泵，将脱泡后的纺丝液连续均匀的排出；

所述旋转伞形体的转速为80rpm～1000rpm；

所述双锥形螺带搅拌刮膜的转速为10rpm～50rpm；

纺丝液在装置内的停留时间为5min～40min。

Images