CN112708952A - 一种聚苯硫醚细旦丝成型装置及方法 - Google Patents

一种聚苯硫醚细旦丝成型装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及纤维生产技术领域，尤其涉及一种聚苯硫醚细旦丝成型装置及方法。其技术方案为：一种聚苯硫醚细旦丝成型装置，纤维生成机构包括依次设置的干燥装置、螺杆挤压机、喷丝头和甬道；所述甬道内设置有弧形窄口段，喷丝头的中部设置有挡柱，挡柱套设于甬道内，挡柱的下端逐渐变小，喷丝头的喷丝口围绕挡柱并呈环状分布。一种聚苯硫醚细旦丝成型方法，包括如下步骤：S1：将聚苯硫醚树脂脱水、加热熔融；S2：对熔融的原料进行计量、喷丝，再进入甬道；S3：对喷出的纤维进行绕卷；S4：对纤维进行牵伸、热定型与倍捻。本发明提供了一种能通过甬道对高温的纤维进行支撑以避免纤维断裂的聚苯硫醚细旦丝成型装置及方法。

Description

一种聚苯硫醚细旦丝成型装置及方法
技术领域
本发明涉及纤维生产技术领域，尤其涉及一种聚苯硫醚细旦丝成型装置及方法。
背景技术
近年来，随着工业的飞速发展，工业排污大量增加，而国家对节能减排又提出了更高的要求：GB13271-2001《锅炉大气污染物排放标准》中明确提出电厂燃煤锅炉烟气排放浓度由原来的200mg/m3降低到50mg/m3，部分地区甚至要求排放浓度＜20mg/m3。80年度末90年代初我国主要是采用静电除尘器，不能满足这么高的标准，袋式除尘器以其优异的过滤性能受到了世界的青睐。聚苯硫醚纤维作为袋式除尘器原料之一，在环保过滤方面发挥着极其重要的作用。
从理论上来说，PPS纤维的线密度越小、纤维直径越细，其比表面积越大，采用超细纤维制作的滤料孔径也更加细小，可大幅度提高滤料的过滤精度，获得更好的过滤精度。国内对PPS纤维虽然有一定的生产能力，但主要集中在2.2dtex等常规纤维上，对具有高比表面积、高精度过滤要求的PPS细旦丝还主要依赖国外进口。
专利申请号为CN202010249589.4的发明专利公布了一种聚苯硫醚细旦丝的生产方法，本生产方法采用聚苯硫醚树脂进行预结晶、干燥，经螺杆熔融后，进入过滤器、箱体，经纺丝组件喷出后形成熔体细流，然后经环吹风冷却制得聚苯硫醚原丝，最后经牵伸、紧张热定型、卷曲、松弛热定型、切断，制得聚苯硫醚细旦丝。本发明的聚苯硫醚细旦丝生产方法简单、易实施，已实现了工业化生产。
经喷丝头喷出的纤维温度很高，纤维柔软且易断裂。经甬道冷却后的纤维可具有一定强度和韧性。但是在限位进入甬道的过程中，纤维没有任何支撑，则较软的纤维可能会在甬道内断裂，影响产品质量。纤维断裂后，纤维无法在绕卷筒上正常绕卷，导致生产中断。
发明内容
本发明克服了现有技术的不足，提供一种能通过甬道对高温的纤维进行支撑以避免纤维断裂的聚苯硫醚细旦丝成型装置及方法，解决了刚喷出的高温纤维因为比较脆弱而容易在甬道内断裂的问题。
为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种聚苯硫醚细旦丝成型装置，包括依次设置的纤维生成机构、加工整理机构和牵伸机构，经纤维生成机构生成的纤维依次经过加工整理机构和牵伸机构；纤维生成机构包括依次设置的干燥装置、螺杆挤压机、喷丝头和甬道；所述甬道内设置有弧形窄口段，喷丝头的中部设置有挡柱，挡柱套设于甬道内，挡柱的下端逐渐变小，喷丝头的喷丝口围绕挡柱并呈环状分布。
喷丝头能将将熔融的聚苯硫醚原料喷出，喷出的丝线即为纤维。由于喷丝头的喷丝口围绕挡柱并呈环状分布，则纤维能准确进入甬道与挡柱之间的间隙。甬道内设置有弧形窄口段，纤维经弧形窄口段时，弧形窄口段对纤维进行一定的支撑，从而避免纤维因重力的原因而断裂的情况。由于纤维刚被喷出时的还没完全凝固，其强度和韧性较差，则经弧形窄口支撑后，纤维能平稳地过渡到凝固状态。挡柱的下端逐渐变小，则挡柱与甬道内壁的间距保持大致相同，从而纤维能沿挡柱与甬道之间的间隙顺利滑下来。弧形窄口段的形状是弧形的，则纤维不会在甬道内停留，避免纤维在甬道内堵塞的情况。
作为本发明的优选方案，所述甬道上固定有固定架，固定架上安装有齿轮，甬道上固定有齿条，齿轮与齿条啮合，齿轮上安装有有手轮。转动手轮时，齿轮相应转动，则齿轮能驱动齿条移动。齿条移动时，甬道相应升降，则甬道与喷丝头之间的间距得以调整。根据喷丝头喷出的纤维的情况，调整甬道与喷丝头的间距，保证弧形窄口段能可靠支撑纤维。
作为本发明的优选方案，所述固定架上连接有用于将齿轮锁紧的锁紧机构。锁紧机构能将齿轮锁紧，避免齿轮自行转动的情况。当将转动手轮使得齿轮将齿条推动到确定位置时，操作锁紧机构，使锁紧机构将齿轮锁紧，则齿轮被固定，保证甬道位置的稳定性。
作为本发明的优选方案，所述锁紧机构包括导槽，导槽内套设有锁紧杆，锁紧杆朝向齿轮的一端为锥形；所述固定架上固定有固定块，固定块上螺纹连接有螺钉，锁紧杆上设置有两个通孔，螺钉插入其中一个通孔；其中，螺钉插入上方的通孔时，锁紧杆与齿轮分离，螺钉插入下方的通孔时，锁紧杆将齿轮卡合。导槽能对锁紧杆进行限位，保证锁紧杆始终沿着确定的方向，移动，则锁紧杆往上移动时能准确地与齿轮卡合。旋拧螺钉时，螺钉能插入锁紧杆的通孔内，则锁紧杆被锁定，避免锁紧杆掉落。螺钉插入上方的通孔时，锁紧杆与齿轮分离，螺钉插入下方的通孔时，锁紧杆将齿轮卡合，方便操作。
作为本发明的优选方案，所述固定架的下方设置有底座，底座上设置有支撑环，支撑环上搭接有用于推动固定架圆锥摆动的推动机构。推动机构移动时，固定架被推动机构较高部位撑起，其固定架呈锥形路径摆动。由于固定架与甬道固定，则甬道也随固定架圆锥摆动。在甬道圆锥摆动时，弧形窄口或挡柱对纤维的支撑面增大，保证纤维得到更加可靠的支撑。并且，甬道始终处于摆动中，则纤维不会再弧形窄口与挡柱之间的间隙内堵塞，保证纤维能准确移出甬道。
作为本发明的优选方案，所述推动机构包括齿圈，底座上固定有限位环槽，齿圈套设于限位环槽内，齿圈内固定有若干圆球，其中一个圆球的直径大于其他圆球的直径，圆球位于支撑环和固定架的底部之间；所述支撑环上设置有下半导槽，固定架的底部设置有上半导槽，圆球套设于下半导槽和上半导槽之间。当齿圈在限位环槽内转动时，齿圈带动各圆球转动。由于其中一个圆球的直径大于其他圆球的直径，则直径最大的圆球能将固定架撑起，从而固定架能圆锥摆动。圆球套设于下半导槽和上半导槽之间，则圆球能对固定架进行限位，避免固定架倾倒的情况。
作为本发明的优选方案，所述底座上安装有驱动机构，驱动机构的输出轴连接有驱动齿轮，驱动齿轮与齿圈啮合。驱动机构能驱动驱动齿轮转动，驱动齿轮驱动齿圈转动。当驱动机构的转速保持恒定时，齿圈也能匀速转动，则圆球在固定架与支撑环之间匀速移动，则直径最大的圆球推动固定架匀速摆动，保证纤维在甬道内得到可靠支撑的情况下不会再甬道内发生阻塞。
作为本发明的优选方案，所述驱动机构包括电机，电机和输出轴连接有减速器，驱动齿轮连接于减速器的输出轴上，电机安装于底座上。电机启动后，电机驱动减速器动作，则减速器能驱动驱动齿轮匀速转动。
一种聚苯硫醚细旦丝成型方法，包括如下步骤：
S1：将聚苯硫醚树脂脱水、加热熔融；加热熔融的温度为20-400℃；
S2：对熔融的原料进行计量、喷丝，再进入甬道；其中，甬道内设置有弧形窄口段，喷丝头的中部设置有挡柱，挡柱套设于甬道内，挡柱的下端逐渐变小，喷丝头的喷丝口围绕挡柱并呈环状分布；
S3：对喷出的纤维进行绕卷；
S4：对纤维进行牵伸、热定型与倍捻。
喷丝头能将将熔融的聚苯硫醚原料喷出，喷出的丝线即为纤维。由于喷丝头的喷丝口围绕挡柱并呈环状分布，则纤维能准确进入甬道与挡柱之间的间隙。甬道内设置有弧形窄口段，纤维经弧形窄口段时，弧形窄口段对纤维进行一定的支撑，从而避免纤维因重力的原因而断裂的情况。由于纤维刚被喷出时的还没完全凝固，其强度和韧性较差，则经弧形窄口支撑后，纤维能平稳地过渡到凝固状态。挡柱的下端逐渐变小，则挡柱与甬道内壁的间距保持大致相同，从而纤维能沿挡柱与甬道之间的间隙顺利滑下来。弧形窄口段的形状是弧形的，则纤维不会在甬道内停留，避免纤维在甬道内堵塞的情况。
作为本发明的优选方案，在步骤S1中，聚苯硫醚树脂脱水采用真空干燥脱水方法，真空表压为-0.5-0Mpa。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明的甬道内设置有弧形窄口段，纤维经弧形窄口段时，弧形窄口段对纤维进行一定的支撑，从而避免纤维因重力的原因而断裂的情况。由于纤维刚被喷出时的还没完全凝固，其强度和韧性较差，则经弧形窄口支撑后，纤维能平稳地过渡到凝固状态。挡柱的下端逐渐变小，则挡柱与甬道内壁的间距保持大致相同，从而纤维能沿挡柱与甬道之间的间隙顺利滑下来。弧形窄口段的形状是弧形的，则纤维不会在甬道内停留，避免纤维在甬道内堵塞的情况。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的部分结构图；
图3是锁紧机构的结构示意图；
图4是图2中A处的局部放大图。
图中，1-纤维生成机构；2-加工整理机构；3-牵伸机构；4-甬道；5-固定架；6-锁紧机构；7-底座；8-推动机构；9-驱动机构；11-干燥装置；12-螺杆挤压机；13-喷丝头；41-弧形窄口段；42-齿条；51-齿轮；52-手轮；53-上半导槽；61-导槽；62-锁紧杆；63-固定块；64-螺钉；71-支撑环；72-限位环槽；81-齿圈；82-圆球；91-驱动齿轮；92-电机；93-减速器；131-挡柱；711-下半导槽。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明作详细的说明。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1～图4所示，本发明的聚苯硫醚细旦丝成型装置，包括依次设置的纤维生成机构1、加工整理机构2和牵伸机构3，经纤维生成机构1生成的纤维依次经过加工整理机构2和牵伸机构3；纤维生成机构1包括依次设置的干燥装置11、螺杆挤压机12、喷丝头13和甬道4；所述甬道4内设置有弧形窄口段41，喷丝头13的中部设置有挡柱131，挡柱131套设于甬道4内，挡柱131的下端逐渐变小，喷丝头13的喷丝口围绕挡柱131并呈环状分布。
其中，所述纤维生成机构1包括依次设置的干燥装置11、螺杆挤压机12、喷丝头13和甬道4，牵伸机构3包括依次设置的牵伸装置、热定型装置及倍捻装置，所述牵伸装置包括三对牵伸罗拉及置于罗拉之间的两个牵伸热板。干燥装置11能对聚苯硫醚树脂进行脱水干燥，螺杆挤压机12能对聚苯硫醚树脂进行熔融挤压。熔融状态的原料由喷丝装置喷丝，制成纤维。纤维经过绕卷后，依次进行牵伸、热定型和倍捻，制得产品。
喷丝头13能将将熔融的聚苯硫醚原料喷出，喷出的丝线即为纤维。由于喷丝头13的喷丝口围绕挡柱131并呈环状分布，则纤维能准确进入甬道4与挡柱131之间的间隙。甬道4内设置有弧形窄口段41，纤维经弧形窄口段41时，弧形窄口段41对纤维进行一定的支撑，从而避免纤维因重力的原因而断裂的情况。由于纤维刚被喷出时的还没完全凝固，其强度和韧性较差，则经弧形窄口支撑后，纤维能平稳地过渡到凝固状态。挡柱131的下端逐渐变小，则挡柱131与甬道4内壁的间距保持大致相同，从而纤维能沿挡柱131与甬道4之间的间隙顺利滑下来。弧形窄口段41的形状是弧形的，则纤维不会在甬道4内停留，避免纤维在甬道4内堵塞的情况。
更进一步，所述甬道4上固定有固定架5，固定架5上安装有齿轮51，甬道4上固定有齿条42，齿轮51与齿条42啮合，齿轮51上安装有有手轮52。转动手轮52时，齿轮51相应转动，则齿轮51能驱动齿条42移动。齿条42移动时，甬道4相应升降，则甬道4与喷丝头13之间的间距得以调整。根据喷丝头13喷出的纤维的情况，调整甬道4与喷丝头13的间距，保证弧形窄口段41能可靠支撑纤维。
更进一步，所述固定架5上连接有用于将齿轮51锁紧的锁紧机构6。锁紧机构6能将齿轮51锁紧，避免齿轮51自行转动的情况。当将转动手轮52使得齿轮51将齿条42推动到确定位置时，操作锁紧机构6，使锁紧机构6将齿轮51锁紧，则齿轮51被固定，保证甬道4位置的稳定性。
更进一步，所述锁紧机构6包括导槽61，导槽61内套设有锁紧杆62，锁紧杆62朝向齿轮51的一端为锥形；所述固定架5上固定有固定块63，固定块63上螺纹连接有螺钉64，锁紧杆62上设置有两个通孔，螺钉64插入其中一个通孔；其中，螺钉64插入上方的通孔时，锁紧杆62与齿轮51分离，螺钉64插入下方的通孔时，锁紧杆62将齿轮51卡合。导槽61能对锁紧杆62进行限位，保证锁紧杆62始终沿着确定的方向，移动，则锁紧杆62往上移动时能准确地与齿轮51卡合。旋拧螺钉64时，螺钉64能插入锁紧杆62的通孔内，则锁紧杆62被锁定，避免锁紧杆62掉落。螺钉64插入上方的通孔时，锁紧杆62与齿轮51分离，螺钉64插入下方的通孔时，锁紧杆62将齿轮51卡合，方便操作。
更进一步，所述固定架5的下方设置有底座7，底座7上设置有支撑环71，支撑环71上搭接有用于推动固定架5圆锥摆动的推动机构8。推动机构8移动时，固定架5被推动机构8较高部位撑起，其固定架5呈锥形路径摆动。由于固定架5与甬道4固定，则甬道4也随固定架5圆锥摆动。在甬道4圆锥摆动时，弧形窄口或挡柱131对纤维的支撑面增大，保证纤维得到更加可靠的支撑。并且，甬道4始终处于摆动中，则纤维不会再弧形窄口与挡柱131之间的间隙内堵塞，保证纤维能准确移出甬道4。
更进一步，所述推动机构8包括齿圈81，底座7上固定有限位环槽72，齿圈81套设于限位环槽72内，齿圈81内固定有若干圆球82，其中一个圆球82的直径大于其他圆球82的直径，圆球82位于支撑环71和固定架5的底部之间；所述支撑环71上设置有下半导槽711，固定架5的底部设置有上半导槽53，圆球82套设于下半导槽711和上半导槽53之间。当齿圈81在限位环槽72内转动时，齿圈81带动各圆球82转动。由于其中一个圆球82的直径大于其他圆球82的直径，则直径最大的圆球82能将固定架5撑起，从而固定架5能圆锥摆动。圆球82套设于下半导槽711和上半导槽53之间，则圆球82能对固定架5进行限位，避免固定架5倾倒的情况。
更进一步，所述底座7上安装有驱动机构9，驱动机构9的输出轴连接有驱动齿轮91，驱动齿轮91与齿圈81啮合。驱动机构9能驱动驱动齿轮91转动，驱动齿轮91驱动齿圈81转动。当驱动机构9的转速保持恒定时，齿圈81也能匀速转动，则圆球82在固定架5与支撑环71之间匀速移动，则直径最大的圆球82推动固定架5匀速摆动，保证纤维在甬道4内得到可靠支撑的情况下不会再甬道4内发生阻塞。
更进一步，所述驱动机构9包括电机92，电机92和输出轴连接有减速器93，驱动齿轮91连接于减速器93的输出轴上，电机92安装于底座7上。电机92启动后，电机92驱动减速器93动作，则减速器93能驱动驱动齿轮91匀速转动。
一种聚苯硫醚细旦丝成型方法，包括如下步骤：
S1：将聚苯硫醚树脂脱水、加热熔融；加热熔融的温度为20-400℃；
S2：对熔融的原料进行计量、喷丝，再进入甬道4；其中，甬道4内设置有弧形窄口段41，喷丝头13的中部设置有挡柱131，挡柱131套设于甬道4内，挡柱131的下端逐渐变小，喷丝头13的喷丝口围绕挡柱131并呈环状分布；
S3：对喷出的纤维进行绕卷；
S4：对纤维进行牵伸、热定型与倍捻。
喷丝头13能将将熔融的聚苯硫醚原料喷出，喷出的丝线即为纤维。由于喷丝头13的喷丝口围绕挡柱131并呈环状分布，则纤维能准确进入甬道4与挡柱131之间的间隙。甬道4内设置有弧形窄口段41，纤维经弧形窄口段41时，弧形窄口段41对纤维进行一定的支撑，从而避免纤维因重力的原因而断裂的情况。由于纤维刚被喷出时的还没完全凝固，其强度和韧性较差，则经弧形窄口支撑后，纤维能平稳地过渡到凝固状态。挡柱131的下端逐渐变小，则挡柱131与甬道4内壁的间距保持大致相同，从而纤维能沿挡柱131与甬道4之间的间隙顺利滑下来。弧形窄口段41的形状是弧形的，则纤维不会在甬道4内停留，避免纤维在甬道4内堵塞的情况。
在步骤S1中，聚苯硫醚树脂脱水采用真空干燥脱水方法，真空表压为-0.5-0Mpa。

Claims (10)

1.一种聚苯硫醚细旦丝成型装置，其特征在于，包括依次设置的纤维生成机构(1)、加工整理机构(2)和牵伸机构(3)，经纤维生成机构(1)生成的纤维依次经过加工整理机构(2)和牵伸机构(3)；纤维生成机构(1)包括依次设置的干燥装置(11)、螺杆挤压机(12)、喷丝头(13)和甬道(4)；所述甬道(4)内设置有弧形窄口段(41)，喷丝头(13)的中部设置有挡柱(131)，挡柱(131)套设于甬道(4)内，挡柱(131)的下端逐渐变小，喷丝头(13)的喷丝口围绕挡柱(131)并呈环状分布。
2.根据权利要求1所述的一种聚苯硫醚细旦丝成型装置，其特征在于，所述甬道(4)上固定有固定架(5)，固定架(5)上安装有齿轮(51)，甬道(4)上固定有齿条(42)，齿轮(51)与齿条(42)啮合，齿轮(51)上安装有有手轮(52)。
3.根据权利要求2所述的一种聚苯硫醚细旦丝成型装置，其特征在于，所述固定架(5)上连接有用于将齿轮(51)锁紧的锁紧机构(6)。
4.根据权利要求3所述的一种聚苯硫醚细旦丝成型装置，其特征在于，所述锁紧机构(6)包括导槽(61)，导槽(61)内套设有锁紧杆(62)，锁紧杆(62)朝向齿轮(51)的一端为锥形；所述固定架(5)上固定有固定块(63)，固定块(63)上螺纹连接有螺钉(64)，锁紧杆(62)上设置有两个通孔，螺钉(64)插入其中一个通孔；其中，螺钉(64)插入上方的通孔时，锁紧杆(62)与齿轮(51)分离，螺钉(64)插入下方的通孔时，锁紧杆(62)将齿轮(51)卡合。
5.根据权利要求2所述的一种聚苯硫醚细旦丝成型装置，其特征在于，所述固定架(5)的下方设置有底座(7)，底座(7)上设置有支撑环(71)，支撑环(71)上搭接有用于推动固定架(5)圆锥摆动的推动机构(8)。
6.根据权利要求5所述的一种聚苯硫醚细旦丝成型装置，其特征在于，所述推动机构(8)包括齿圈(81)，底座(7)上固定有限位环槽(72)，齿圈(81)套设于限位环槽(72)内，齿圈(81)内固定有若干圆球(82)，其中一个圆球(82)的直径大于其他圆球(82)的直径，圆球(82)位于支撑环(71)和固定架(5)的底部之间；所述支撑环(71)上设置有下半导槽(711)，固定架(5)的底部设置有上半导槽(53)，圆球(82)套设于下半导槽(711)和上半导槽(53)之间。
7.根据权利要6所述的一种聚苯硫醚细旦丝成型装置，其特征在于，所述底座(7)上安装有驱动机构(9)，驱动机构(9)的输出轴连接有驱动齿轮(91)，驱动齿轮(91)与齿圈(81)啮合。
8.根据权利要7所述的一种聚苯硫醚细旦丝成型装置，其特征在于，所述驱动机构(9)包括电机(92)，电机(92)和输出轴连接有减速器(93)，驱动齿轮(91)连接于减速器(93)的输出轴上，电机(92)安装于底座(7)上。
9.一种聚苯硫醚细旦丝成型方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：将聚苯硫醚树脂脱水、加热熔融；加热熔融的温度为20-400℃；
S2：对熔融的原料进行计量、喷丝，再进入甬道(4)；其中，甬道(4)内设置有弧形窄口段(41)，喷丝头(13)的中部设置有挡柱(131)，挡柱(131)套设于甬道(4)内，挡柱(131)的下端逐渐变小，喷丝头(13)的喷丝口围绕挡柱(131)并呈环状分布；
S3：对喷出的纤维进行绕卷；
S4：对纤维进行牵伸、热定型与倍捻。
10.根据权利要9所述的一种聚苯硫醚细旦丝成型方法，其特征在于，在步骤S1中，聚苯硫醚树脂脱水采用真空干燥脱水方法，真空表压为-0.5-0Mpa。
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