CN115787111B - 一种一体式多功能台式微型纺丝设备及其纺丝方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及纺丝设备技术领域，尤其涉及一种一体式多功能台式微型纺丝设备及其纺丝方法，包括依次连接的溶解釜、计量泵、可旋转Z型弯管、喷丝头、凝固浴槽、热牵伸装置和收卷装置；所述溶解釜包括釜体、以及与釜体配合连接的密封盖，所述釜体内设有搅拌桨，所述釜体为夹层圆筒状，所述釜体上设有一观察窗，所述釜体的外侧分别设有进口和出口，所述釜体的外侧还设有用于与计量泵连接的中心通孔。本发明可应用于多种聚合物的湿法纺丝和干喷湿法纺丝工艺参数研究，操作简单，占地小，各电机独立控制。本发明可根据实际情况自由调节纺丝速度和牵伸速度，得到不同工艺下参数的丝束，满足使用需求。
Description
技术领域
本发明涉及纺丝设备技术领域，尤其涉及一种一体式多功能台式微型纺丝设备及其纺丝方法。
背景技术
目前，我国化纤产量已占世界化纤总产量的三份之二，成为化纤大国。因为高性能化纤的研发任重道远。生产用大型纺丝设备生产成本高、占地面积大、价格昂贵、不能灵活调整，难以满足科研中聚合物纺丝多样化、差异化、功能化的要求。因此，研制可以面向多种聚合物纺丝需求的灵活可调的一体化台式微型纺丝机，对我国化纤工业发展具有重要的意义。
现有技术中，CN 202111098011.4和CN200920258374.8公开的一种科研用微型控温湿法纺丝设备和实验型湿法纺丝设备，所述纺丝机是该领域的湿法纺丝常用纺丝设备，该纺丝设备将常规纺丝水平纺丝流程简化成纺丝-凝固-收卷三部分装置，仅可进行湿法纺丝，所用的纺丝料液量较小，能够满足科研需求。但是该设备结构过于简单，核心部件是简易的气压挤出装置，与工业纺丝装置差别太大，缺少纺丝计量装置、热牵伸装置，该装置可以简单纺丝，但无法模拟真实的工业纺丝流程，难以满足科研用需求。
另外，CN201210066808.0 公开的一种微型干喷湿法纺丝设备，该纺丝装置仅能进行干喷湿法纺丝。
上述现有大型纺丝设备难以满足科研中聚合物纺丝多样化、差异化、功能化要求的技术问题。
因此，本申请有必要设计一种一体式多功能台式微型纺丝设备及其纺丝方法，以解决上述技术问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种一体式多功能台式微型纺丝设备及其纺丝方法，可应用于多种聚合物的湿法纺丝和干喷湿法纺丝工艺参数研究，操作简单，占地小，各电机独立控制。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种一体式多功能台式微型纺丝设备，包括依次连接的溶解釜、计量泵、可旋转Z型弯管、喷丝头、凝固浴槽、热牵伸装置和收卷装置，所述溶解釜、计量泵、可旋转Z型弯管和喷丝头之间通过螺纹密封连接；
所述溶解釜包括釜体、以及与釜体配合连接的密封盖，所述釜体内设有搅拌桨，所述釜体为夹层圆筒状，所述釜体上设有一观察窗，所述釜体的外侧分别设有进口和出口，所述釜体的外侧还设有用于与计量泵连接的中心通孔，所述溶解釜上设有压力阀。
优选地，所述计量泵为单出口式计量泵，所述计量泵上设有加热保温装置。
优选地，所述可旋转Z型弯管为夹层筒体，所述可旋转Z型弯管可360°旋转，所述可旋转Z型弯管的端部与喷丝头连接，且喷丝头可浸入凝固浴槽内。
优选地，所述喷丝头内依次安装有滤网、支撑网和喷丝板，所述喷丝板上的孔径为0.1-0.5mm，所述喷丝板上的孔数为1-45孔。
优选地，所述凝固浴槽为控温凝固浴槽，所述凝固浴槽采用不锈钢或PTFE制备而成。
优选地，所述热牵伸装置包括套筒、旋转缠绕于套筒内壁上的加热元件，所述套筒内壁中间位置设有控温热电偶，所述控温热电偶与热牵伸控温调节面板连接，所述套筒的内外夹层间覆盖有保温层，所述套筒的管径为3-5cm。
本发明还提供了一种一体式多功能台式微型纺丝设备的纺丝方法，具体包括以下步骤：
将纺丝物料、溶解加入溶解釜内，在外通气体的情况下通过搅拌桨搅拌溶解，通过观察窗观察物料溶解情况，待溶解完全后启动计量泵；通过计量泵将物料推进可旋转Z型弯管连接的喷丝头，喷丝头可浸入凝固浴槽内，实现湿法纺丝，也可通过可旋转Z型弯管，实现干喷湿纺；通过凝固浴槽丝束凝固成型后进入热牵伸装置内，通过调节前后热牵伸装置的转速实现不同的牵伸比例；最后通过收卷装置得到纤维丝束。
本发明具有以下有益效果：
本发明的纺丝设备包括溶解釜、计量泵、可旋转Z型弯管、喷丝头、凝固浴槽、热牵伸装置和收卷装置，可应用于多种聚合物的湿法纺丝和干喷湿法纺丝工艺参数研究，操作简单，占地小，各电机独立控制。
本发明可根据实际情况自由调节纺丝速度和牵伸速度，得到不同工艺下参数的丝束，满足使用需求。
附图说明
图1为本发明纺丝设备的整体结构示意图；
图2为本发明纺丝设备中热牵伸装置的结构示意图。
图中：0溶解釜、1压力阀、2观察窗、3搅拌桨、4进口、5出口、6计量泵、7可旋转Z型弯管、8喷丝头、9凝固浴槽、10热牵伸装置、11收卷装置、12控温热电偶、13加热元件、14热牵伸控温调节面板、15保温层、16套筒。
实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
实施例
参照图1-图2，一种一体式多功能台式微型纺丝设备，包括依次连接的溶解釜0、计量泵6、可旋转Z型弯管7、喷丝头8、凝固浴槽9、热牵伸装置10和收卷装置11，所述溶解釜0、计量泵6、可旋转Z型弯管7和喷丝头8之间通过螺纹密封连接。
其中，所述溶解釜0包括釜体、以及与釜体配合连接的密封盖，所述釜体内设有搅拌桨3，所述釜体为夹层圆筒状，所述釜体上设有一观察窗2，可通过观察窗2观察釜体内溶解情况，所述釜体的外侧分别设有进口4和出口5，可通入加热介质对釜体进行加热保温；所述溶解釜0上设有压力阀1；其中，溶解釜0的容量为100-500ml，最小纺丝溶液量为150ml，溶解釜加热温度为25-150℃。实际应用时，密封盖上连接有带有气体装置的控压阀门，可在溶解纺丝过程中通入气体。所述釜体的外侧还设有用于与计量泵6连接的中心通孔，该中心通孔用于连接计量泵6。
具体的，所述计量泵6为单出口式计量泵，所述计量泵6上设有加热保温装置，该计量泵6的转速为10-40rpm。
具体的，所述可旋转Z型弯管7为夹层筒体，夹层中可通入加热介质对可旋转Z型弯管7加热保温；所述可旋转Z型弯管7可360°旋转，通过不同角度的旋转满足湿法纺丝或者干喷湿纺的纺丝要求。所述可旋转Z型弯管7的端部与喷丝头8连接，且喷丝头8可浸入凝固浴槽9内。
具体的，所述喷丝头8内依次安装有滤网、支撑网和喷丝板，所述喷丝板上的孔径为0.1-0.5mm，所述喷丝板上的孔数为1-45孔。
具体的，所述凝固浴槽9为控温凝固浴槽，所述凝固浴槽9采用不锈钢或PTFE制备而成，可满足酸性、碱性不同腐蚀性凝固浴的需求；实际应用时，凝固浴槽9可根据需要依次放置1-3个。
具体的，所述热牵伸装置10包括套筒16、旋转缠绕于套筒16内壁上的加热元件13，所述套筒16内壁中间位置设有控温热电偶12，所述控温热电偶12与热牵伸控温调节面板14连接，所述套筒16的内外夹层间覆盖有保温层15，所述套筒16的管径为3-5cm。
其中，该纺丝设备中至少设有3个收卷装置11，且收卷装置11由独立电机控制，可以通过控制收卷装置的转速，得到不同牵伸比的纤维束。
一种一体式多功能台式微型纺丝设备的纺丝方法，具体包括以下步骤：
将纺丝物料、溶解加入溶解釜0内，在外通气体的情况下通过搅拌桨3搅拌溶解，通过观察窗2观察物料溶解情况，待溶解完全后启动计量泵6；通过计量泵6将物料推进可旋转Z型弯管7连接的喷丝头8，纺丝头8可浸入凝固浴槽9内，实现湿法纺丝，也可通过可旋转Z型弯管7，实现干喷湿纺；通过凝固浴槽9丝束凝固成型后进入热牵伸装置10内，通过调节前后热牵伸装置10的转速实现不同的牵伸比例；最后通过收卷装置11得到纤维丝束。
实施例
利用实施例1的微型纺丝设备通过湿法纺丝制备海藻酸钠纤维，将一定量的海藻酸钠放入溶解釜内，并用去离子水进行搅拌溶解，溶解后静置3小时，使海藻酸钠充分溶胀，透过观察窗观察纺丝液变成清澈透明的溶液后即可进行纺丝，启动计量泵，将纺丝液泵入可旋转Z型弯管内，经过喷丝头的喷丝板喷出进入由氯化钙组成的凝固浴槽中生成初生纤维束，然后进入第二道由去离子水组成的二道凝固浴槽中，温度控制在90-100℃，最后将纤维丝束进入热牵伸装置内，温度控制为45摄氏度，设置卷绕转速，得到牵伸比为1-3的海藻酸钙纤维丝束。
实施例
利用实施例1的微型纺丝设备进行干喷湿纺纺制海藻酸钠纤维，将一定量的海藻酸钠放入溶解釜内，并用去离子水进行搅拌溶解，溶解后静置3小时，使海藻酸钠充分溶胀，透过观察窗观察纺丝液变成清澈透明的溶液后即可进行纺丝，启动计量泵，将纺丝液泵入可旋转Z型弯管内，旋转可旋转Z型弯管，将喷丝头置于凝固浴槽上方5cm出，丝束先进入空气再进入由氯化钙组成的凝固浴槽中生成初生纤维束，然后进入第二道由去离子水组成的二道凝固浴槽中，温度控制在90-100℃，最后将纤维丝束进入热牵伸装置内，温度控制为45摄氏度，设置卷绕转速，得到牵伸比为1-3的海藻酸钙纤维丝束。
综上所述，本发明的纺丝设备包括溶解釜、计量泵、可旋转Z型弯管、喷丝头、凝固浴槽、热牵伸装置和收卷装置，可应用于多种聚合物的湿法纺丝和干喷湿法纺丝工艺参数研究，操作简单，占地小，各电机独立控制。本发明可根据实际情况自由调节纺丝速度和牵伸速度，得到不同工艺下参数的丝束，满足使用需求。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种一体式多功能台式微型纺丝设备，其特征在于，包括依次连接的溶解釜（0）、计量泵（6）、可旋转Z型弯管（7）、喷丝头（8）、凝固浴槽（9）、热牵伸装置（10）和收卷装置（11），所述溶解釜（0）、计量泵（6）、可旋转Z型弯管（7）和喷丝头（8）之间均分别通过螺纹密封连接；
所述溶解釜（0）包括釜体、以及与釜体配合连接的密封盖，所述釜体内设有搅拌桨（3），所述釜体为夹层圆筒状，所述釜体上设有一观察窗（2），所述釜体的外侧分别设有进口（4）和出口（5），所述釜体的外侧还设有用于与计量泵（6）连接的中心通孔，所述溶解釜（0）上设有压力阀（1）；
所述计量泵（6）为单出口式计量泵，所述计量泵（6）上设有加热保温装置；
所述可旋转Z型弯管（7）为夹层筒体，所述可旋转Z型弯管（7）可360°旋转，所述可旋转Z型弯管（7）的端部与喷丝头（8）连接，且喷丝头（8）可浸入凝固浴槽（9）内；
所述喷丝头（8）内依次安装有滤网、支撑网和喷丝板，所述喷丝板上的孔径为0.1-0.5mm，所述喷丝板上的孔数为1-45孔；
所述凝固浴槽（9）为控温凝固浴槽，所述凝固浴槽（9）采用不锈钢或PTFE制备而成；
所述热牵伸装置（10）包括套筒（16）、旋转缠绕于套筒（16）内壁上的加热元件（13），所述套筒（16）内壁中间位置设有控温热电偶（12），所述控温热电偶（12）与热牵伸控温调节面板（14）连接，所述套筒（16）的内外夹层间覆盖有保温层（15），所述套筒（16）的管径为3-5cm。
2.采用权利要求1所述的一种一体式多功能台式微型纺丝设备的纺丝方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
将纺丝物料、溶解加入溶解釜（0）内，在外通气体的情况下通过搅拌桨（3）搅拌溶解，通过观察窗（2）观察物料溶解情况，待溶解完全后启动计量泵（6）；通过计量泵（6）将物料推进到与可旋转Z型弯管（7）连接的喷丝头（8），喷丝头（8）可浸入凝固浴槽（9）内，实现湿法纺丝，也可通过转动可旋转Z型弯管（7）使喷丝头（8）位于凝固浴槽（9）的液面上方，实现干喷湿纺；丝束通过凝固浴槽（9）凝固成型后进入热牵伸装置（10）内，通过调节热牵伸装置（10）前后的转速实现不同的牵伸比例；最后通过收卷装置（11）得到纤维丝束。
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