CN117904732A - 一种用于快速固化凝胶纤维的纺丝甬道 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于快速固化凝胶纤维的纺丝甬道，包括：设置于纺丝甬道顶部中心处的喷丝头；和设置于喷丝头下方的甬道体，其中，甬道体包括，同轴设置的多个筒形的甬道段，各甬道段包括，设置在各甬道段上部内壁的环形布置的多个进风口，通过进风口向甬道段内供给热气流；和设置在各甬道段下部内壁的环形布置的多个回风口，通过回风口排出甬道段内的热气流。本发明可以在加速凝胶纤维干燥固化的同时，减少滴液现象的发生，避免纤维丝束产生粘连、断裂等问题，提高了纺丝速度和纤维的质量稳定性，提高了生产效率。

Description

一种用于快速固化凝胶纤维的纺丝甬道

技术领域

本公开的实施例一般涉及干法纺丝领域，并且更具体地，涉及一种用于快速固化凝胶纤维的纺丝甬道。

背景技术

在传统的干法纺丝工艺中，纺丝液从喷丝头毛细孔中压出后进入纺丝甬道中，通过甬道中热空气流的作用，使原液细流中的溶剂快速挥发，挥发出来的溶剂蒸汽被热空气流带走，原液在逐渐脱去溶剂的同时发生固化，并在卷绕张力的作用下伸长变细而形成初生纤维。因此，溶剂的挥发、甬道温湿度等是影响初生纤维状态和质量的重要因素。

在生产实践过程中，因溶剂蒸发而产生的纤维固化速度较慢，且未固化的丝线还存在易粘连等问题；若通过快速升高甬道温度来提高纤维固化效率，又易发生丝线表面结皮裂纹、易断裂等问题，直接影响所纺丝线性能，进而影响生产成本、降低生产效率。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种用于快速固化凝胶纤维的纺丝甬道，在加速凝胶纤维干燥固化的同时，减少滴液现象的发生，避免纤维丝束产生粘连、断裂等问题，提高了纺丝速度和纤维的质量稳定性，提高了生产效率。

本发明提供了一种用于快速固化凝胶纤维的纺丝甬道，包括：设置于纺丝甬道顶部中心处的喷丝头；和设置于喷丝头下方的甬道体，其中，甬道体包括，同轴设置的多个筒形的甬道段，各甬道段包括，设置在各甬道段上部内壁的环形布置的多个进风口，通过进风口向甬道段内供给热气流；和设置在各甬道段下部内壁的环形布置的多个回风口，通过回风口排出甬道段内的热气流。

进一步的，各进风口向各甬道段内供给的流量之和与经过各回风口排出各甬道段的流量之和，大致相等。

进一步的，上方的甬道段的进风口的流量大于下方的甬道段的进风口的流量；上方的甬道段的回风口的流量小于下方的甬道段的回风口的流量。

进一步的，各甬道段连接成甬道体的状态下，在甬道体的外壁覆盖有加热隔套，在工作状态下，将甬道体内的温度加热至30-120℃。

进一步的，甬道体内纺丝液的流速为300-500m/min。

进一步的，甬道体总长度为5-8m。

进一步的，各甬道段包括上甬道段、中甬道段和下甬道段三段，其中，上甬道段的进风口处的进风速度为0.3-1.0m/s，回风速度为0.3-0.5m/s；中甬道段的进风口处的进风速度为0.3-0.7m/s，回风速度为0.3-0.7m/s；下甬道段的进风口处的进风速度为0.3-0.5m/s，回风速度为0.3-1.0m/s；

进一步的，进风口向甬道段内供给的气体为有机气体和载流气体的混合气体，有机气体浓度为22～28％。

进一步的，有机气体为氨气，氨气通过进风口进入各甬道段内，通过回风口进入废气处理系统。

进一步的，纺丝甬道还可以包括：温度传感器，设置在各甬道段中部内壁。

应当理解，发明内容部分中所描述的内容并非旨在限定本公开的实施例的关键或重要特征，亦非用于限制本公开的范围。本公开的其它特征将通过以下的描述变得容易理解。

附图说明

结合附图并参考以下详细说明，本公开各实施例的上述和其他特征、优点及方面将变得更加明显。在附图中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的元素，其中：

图1示出了本发明的实施例提供的纺丝甬道的正面剖视图；

其中，图1中的附图标记与部件名称之间的对应关系为：

1喷丝头，2甬道体，200A、200B、200C甬道段，210A、210B、210C、510A、510B、510C进风口，220A、220B、220C、520A、520B、520C回风口，3温度传感器，4加热隔套，5废气回收装置，500A、500B、500C回收段，6出丝口。

具体实施方式

为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的全部其他实施例，都属于本公开保护的范围。

另外，本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

下面参照图1来描述本发明的实施例提供的一种用于快速固化凝胶纤维的纺丝甬道。

具体的，本实施方式的用于快速固化凝胶纤维的纺丝甬道，包括设置于纺丝甬道顶部中心处的喷丝头1；和设置于喷丝头下方的甬道体2，其中，甬道体2包括，同轴设置的多个筒形的甬道段200A、200B、200C，各甬道段分别包括，设置在各甬道段200A、200B、200C上部内壁的环形布置的多个进风口210A、210B、210C，通过进风口210A、210B、210C分别向各甬道段200A、200B、200C内供给热气体；和设置在各甬道段200A、200B、200C下部内壁的环形布置的多个回风口220A、220B、220C，通过回风口220A、220B、220C排出甬道段内的热气体。

在本实施方式中，经由进风口210A、210B、210C向各甬道段200A、200B、200C内供给热气体，并经由回风口220A、220B、220C将热气体抽出，而形成贯通整个甬道体2内腔的风路。

当本发明的纺丝甬道工作时，纺丝原液经由喷丝头1喷出为纺丝细流，喷丝头1优选为圆形喷丝头，所喷出的细流断面为圆形，纺丝细流进入甬道段200A并与热气体充分接触；纺丝细流在甬道体2内腔形成的风路作用下，与进风口210A、210B、210C分别向甬道段200A、200B、200C内供给的热气体一起下降，并在热气流的作用下使纺丝细流中的溶剂挥发，丝中聚合物浓度升高，丝条固化形成初生纤维。

纺丝细流沿各甬道段200A、200B、200C逐级下落并形成初生纤维的过程中，被在各甬道段200A、200B、200C内吹送的热气体快速干燥固化。

在本实施方式中，各进风口210A、210B、210C向各甬道段200A、200B、200C内供给的流量之和与经过各回风口220A、220B、220C排出各甬道段200A、200B、200C的流量之和，大致相等。一方面，使甬道体2内的气体流量能够保持恒定，从而进一步使甬道体2内气体保持稳定的流速，提高了产品质量；另一方面，省去了气体补充装置，控制了成本。

在本实施方式中，甬道段200A的进风口210A的流量大于甬道段200B的进风口210B的流量，甬道段200B的进风口210B的流量大于甬道段200C的进风口210C的流量；甬道段200A的回风口220A的流量小于甬道段200B的回风口220B的流量，甬道段200B的回风口220B的流量小于甬道段200C的回风口220C的流量。如此设置，使甬道体2内各甬道段200A、200B、200C上的进风口210A、210B、210C处的流量自上方甬道段至下方甬道段依次减小，回风口220A、220B、220C处的流量自上方甬道段至下方甬道段依次增大，从而形成一股自然向下的热气流。

经由进风口210A进入甬道段200A内的热气体与甬道段200A内的纺丝细流接触后，可均匀作用于纺丝细流并随纺丝细流一同向下流动；溶剂在热气体的作用下挥发，在经过回风口220A时，挥发的溶剂和热气体的混合气体经由回风口25A被部分排出，回风口220A处所排出混合气体的流量小于进风口210A处所供给的流量，所以剩余混合气体在甬道段200A腔内气体压差的作用下推动纤维丝束继续向下，进入甬道段200B；此时进风口210B向甬道段200B内继续供给热气体，纤维丝束继续干燥固化并在热气流推动下继续向下，在经过回风口220B时，甬道段200B内的混合气体被部分排出，此时回风口220B处所排出的混合气体的流量依旧小于向甬道段200B内所供给的流量，所以剩余混合气体在甬道段200B腔内气体压差的作用下推动纤维丝束继续向下，进入甬道段200C；此时进风口210C继续向甬道段200C内继续供给热气体，纤维丝束内的溶剂继续挥发，热气流推动纤维丝束下降至到达回风口220C时，溶剂全部挥发，纤维干燥固化完成，回风口220C将混合气体排出至废气处理系统。

在本实施方式中，各甬道段200A、200B、200C连接成甬道体2的状态下，在甬道体2的外壁覆盖有加热隔套4，在工作状态下，加热隔套4可将甬道体2内的温度加热至30-120℃，使装置在工作状态时，甬道体2内的温度和湿度可以保持恒定，使溶剂得到有效的挥发，并及时被气流析出，提高了纤维的质量。

在本实施方式中，各进风口210A、210B、210C向各甬道段200A、200B、200C内供给的气体为有机气体和载流气体的混合气体，有机气体浓度为22-28％。其中，载流气体可选择空气、氮气、氦气等惰性气体中的一种或多种的混合气体，有机气体优选为氨气。氨气作为凝固浴以蒸汽的形式通过各进风口210A、210B、210C供给到甬道体2内，加速凝胶纤维的固化，减少滴液现象，避免丝束产生粘连、断裂等问题，并通过所述回风口220A、220B、220C进入废气处理系统，提高了纺丝速度和丝线质量稳定性，提高了生产效率。

在本实施方式中，所用纺丝原液粘度为100-400Pa*s，纺丝速度为300-500m/min，喷丝头孔数为30-150，孔径为0.06-0.12mm。

在本实施方式中，甬道段200A的甬道直径为0.2-0.5m，长度为0.8-1.5m，温度控制在50-100℃，进风口210A处的进风速度为0.3-1.0m/s，回风口220A处的回风速度为0.3-0.5m/s；甬道段200B的甬道直径为0.2-0.5m，长度为1.5-3m，温度控制在80-150℃，进风口210B处的进风速度为0.3-

0.7m/s，回风口220B处的回风速度为0.3-0.7m/s；甬道段200C的甬道直径为0.2-0.5m，长度为2-4m，温度控制在80-140℃，进风口210C处的进风速度为0.3-0.5m/s，回风口220C处的回风速度为0.3-1.0m/s。甬道体2的总长为5-8m。

在本实施方式中，各进风口210A、210B、210C和各回风口220A、220B、220C处使用相同直径的进风和回风管路，在各进风管路上靠近各进风口210A、210B、210C处安装有流量计。装置工作时，首先通过各回风管路上的风机控制各回风口220A、220B、220C处的回风速度，利用回风口处的流速＝回风口处的流量/回风管路的截面积，得到各回风口220A、220B、220C处的流速；同样的，进风口处的流速＝进风口处的流量/进风管路的截面积，利用各进风管路上的流量计控制各进风口210A、210B、210C向各甬道段200A、200B、200C内供给的流量大小，即可控制各进风口210A、210B、210C处的流速；最终在甬道体2内形成一股自然向下的气流。

在其他一些实施例中，甬道段的数量并不局限于三个，可根据实际需要进行数量调整。

在本实施例中，甬道体2内热气流流速为0.3～1.0m/s。各进风口210A、210B、210C处的气体流量自上而下依次减小，各回风口220A、

220B、220C处的气体流量自上而下依次增大，从而在甬道体2内自然形成了一股稳定向下流动的热气流，若热气流流速低于0.3m/s，则有机气体与纤维丝束接触不充分，溶剂挥发不充分，纤维丝束易产生粘连等问题，影响产品质量；若热气流流速高于1.0m/s，则过快的热气流流速会带动甬道体2中的纤维丝束一起晃动，使纤维丝束发生断裂、粘连等现象。

初生纤维丝束从甬道段200C下端伸出后，进入废气回收装置5，除去各进风口210A、210B、210C向甬道体2内所供给的氨气和纺丝细流形成初生纤维过程中所挥发的溶剂。

在本实施方式中，废气回收装置5包括同轴设置的多个在正面投影为梯形，在水平面投影为圆环的回收段500A、500B、500C和位于废气回收装置5底部中心位置处的出丝口6，各回收段500A、500B、500C包括，设置在各回收段500A、500B、500C上部内壁的环形布置的多个进风口510A、510B、510C，通过进风口510A、510B、510C向各回收段500A、500B、500C供给气体；和设置在各回收段500A、500B、500C下部内壁的环形布置的多个回风口520A、520B、520C，通过回风口520A、520B、520C稀释并排出各回收段500A、500B、500C内的废气。

在本实施方式中，各回收段500A、500B、500C在水平截面上的直径大小，沿各回收段500A、500B、500C的轴向方向自上而下逐渐减小，使各回收段500A、500B、500C内腔的混合气体到达各回风口520A、520B、520C处的平均距离逐渐减小，通过压缩各回收段500A、500B、500C的空间大小，使分散的有毒气体分子聚集在一起，在有毒气体同样物质的量的情况下，增加了有毒气体的浓度，便于快速回收有毒气体，提高了回收效率。

在本实施方式中，各进风口510A、510B、510C向各回收段500A、500B、500C内供给的流量之和与经过各回风口520A、520B、520C排出各回收段500A、500B、500C的流量之和，大致相等。使废气回收装置5内保持气压恒定，使初生纤维进入回收段500A后，可以继续在稳定的气流中下降至回收段500C底部，从出丝口6伸出进行下一步导丝、卷绕等操作。

在本实施方式中，各进风口510A、510B、510C向各回收段500A、500B、500C内供给的气体为空气、氮气、氦气等惰性气体中的一种或多种的混合气体。其主要作用是作为清洁气体稀释废气回收装置5内的有毒气体，并保持废气回收装置5内的气压稳定。

在其他一些实施例中，回收段的数量并不局限于三个，可根据实际需要进行数量调整。

在其他一些实施例中，用于快速固化凝胶纤维的纺丝甬道还包括温度传感器3，设置在各甬道段200A、200B、200C中部内壁，用于检测甬道体2内的实时温度，以便随时调整温度，维持各甬道段200A、200B、200C内的温度恒定。

根据本公开的实施例，实现了以下技术效果：

通过在各甬道段200A、200B、200C内设置进风口210A、210B、210C和回风口220A、220B、220C，并调节各进风口210A、210B、210C处和各回风口220A、220B、220C处气体流量的大小，气体在甬道体2内形成一股自然向下的热气流，使气体在甬道体2内与凝胶纤维均匀充分接触，从而使纤维中的溶剂快速蒸发，并且能够在稳定热气流的推动下下降，快速干燥固化纤维的同时提高了纺丝效率和纺丝质量；将凝固浴以蒸汽的形式供给到甬道体2内，加速了凝胶纤维的固化，减少了滴液现象的发生；通过设置多个热气体进风口210A、210B、210C和热气体回风口220A、220B、220C，可以按需引入不同浓度的有机气体，用以加速固化凝胶纤维，同时该纺丝甬道还适用于非氧化物纤维的制备，且对于不同类型的纤维生产提高了便利性，降低了生产成本；通过在甬道体2内形成自然风路并配合甬道体2外壁加热循环的方式，使大量溶剂得到有效的挥发，并及时被气流析出，保持甬道体2内的温湿度平衡，同时使气流均匀作用于丝束，减少丝束之间的相互缠结，同时提高生产效率。

在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于快速固化凝胶纤维的纺丝甬道，其特征在于，包括，

设置于纺丝甬道顶部中心处的喷丝头；和

设置于所述喷丝头下方的甬道体，其中，

所述甬道体包括，同轴设置的多个筒形的甬道段，

各所述甬道段包括，

设置在各所述甬道段上部内壁的环形布置的多个进风口，通过所述进风口向所述甬道段内供给热气流；和

设置在各所述甬道段下部内壁的环形布置的多个回风口，通过所述回风口排出所述甬道段内的热气流。

2.根据权利要求1所述的纺丝甬道，其特征在于，

各所述进风口向各所述甬道段内供给的流量之和与经过各所述回风口排出各所述甬道段的流量之和，大致相等。

3.根据权利要求1所述的纺丝甬道，其特征在于，

上方的所述甬道段的所述进风口的流量大于下方的所述甬道段的所述进风口的流量；

上方的所述甬道段的所述回风口的流量小于下方的所述甬道段的所述回风口的流量。

4.根据权利要求1所述的纺丝甬道，其特征在于，

各所述甬道段连接成所述甬道体的状态下，在所述甬道体的外壁覆盖有加热隔套，在工作状态下，将所述甬道体内的温度加热至30-120℃。

5.根据权利要求1所述的纺丝甬道，其特征在于，

所述甬道体内纺丝液的流速为300-500m/min。

6.根据权利要求1所述的纺丝甬道，其特征在于，

所述甬道体长度为5-8m。

7.根据权利要求1所述的纺丝甬道，其特征在于，

各所述甬道段包括上甬道段、中甬道段和下甬道段三段，其中，

所述上甬道段的所述进风口处的进风速度为0.3-1.0m/s，回风口处的回风速度为0.3-0.5m/s；

所述中甬道段的所述进风口处的进风速度为0.3-0.7m/s，回风口处的回风速度为0.3-0.7m/s；

所述下甬道段的所述进风口处的进风速度为0.3-0.5m/s，回风口处的回风速度为0.3-1.0m/s。

8.根据权利要求1所述的纺丝甬道，其特征在于，

所述进风口，其向所述甬道段内供给的气体为有机气体和载流气体的混合气体，所述有机气体浓度为22～28％。

9.根据权利要求8所述的纺丝甬道，其特征在于，

所述有机气体为氨气，所述氨气通过所述进风口进入各所述甬道段内，通过所述回风口进入废气处理系统。

10.根据权利要求1所述的纺丝甬道，其特征在于，还可以包括，

温度传感器，设置在各所述甬道段中部内壁。