CN201372328Y - 环保节能的多级组合式高性能纤维超倍热牵伸装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种环保节能的多级组合式高性能纤维超倍热牵伸装置。其特征在于：在一个封闭保温箱体内的设置有相互独立的预牵烘箱和若干个牵伸热烘箱，在各个相互独立的预牵烘箱和牵伸热烘箱的上部均设有排风装置，在预热烘箱内设有预牵机，在牵伸热风烘箱内设有牵伸机。本实用新型的优点是：环保节能，有害危险气体排放降低95％，节能50％～75％，拉伸效率高，产量提升150％～300％，同样地初生丝，经过这种牵伸手段还可大大提升纤维性能强度，每级的牵伸倍数小，不容易断丝，浪费少，设备制造成本低，性能可靠，维护使用方便。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种合成纤维的后拉伸装置，特别是环保节能的多级组合式高性能纤维超倍热牵伸装置。
技术背景：
对于如高模高强聚乙烯之类的柔性链聚合物，由于其粘度极大，无法使用熔融纺丝的方法制造纤维。现在成熟的工艺是使用凝胶纺丝工艺。但通过凝胶纺丝形成的初生丝条只有经过超倍热牵伸才能成为高强纤维。在超倍热牵伸过程中，除了能使大分子取向促进应力结晶外，还能使原有折叠链结晶解体，改造成伸直链结晶，使纤维具有无定形区均匀分散在连续的伸直链结晶的基质中的结构。
一般超高分子量PE纤维的总拉伸倍数要大于30倍，甚至为30～100倍。为了使纤维的伸长形变稳定，减少断丝，拉伸顺利，必须进行多级拉伸，至少要有3～4级才能达到要求。由于这种拉伸是在热空气中进行的，空气的导热率低，为了达到丝条达到牵伸所需的温度，牵伸热箱通需要很长，一般要达到3～6米，以便丝条能够在热风中停留足够的时间；另外，为了保证丝条的牵伸温度，牵伸辊通常要采用热辊，以保证牵伸的质量，表一为拉伸倍数对纤维性能的影响：
| 拉伸倍数 | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 |
| 结晶度％ | 12 | 58 | 78 | 80 | 86 | 90 | 91 |
| 取向度％ | 5 | 60 | 85 | 95 | 98 | 99 | 99 |
表一：(摘自相关专利文献)
英国专利GB2051667，美国专利US4413110，中国专利99217693，200520048118等专利均采用牵伸组件置于热箱外部，每级牵伸各自独立，未见到全程的封闭及排气装置等(见附图1——6)，这种设计存在以下方面的问题：
1、各级分离且长度很大的热风箱占地面积大，能耗高，制造成本高，更重要的是穿丝困难，且牵伸过程中丝条下垂严重，容易因张力过大而断裂，浪费较大
2、因牵伸辊置于烘箱外，若牵伸辊不使用热辊，则严重影响牵伸质量，若大量采用热辊，就会极大提升了制造维护和使用成本，由此产生的滴跑漏还会影响洁净生产
3、过长且分散的结构，不易进行全程封闭，生产过程中容易造成部分溶剂的自由挥发，造成严重的环境污染，更重要的是溶剂多为易燃易爆化学品，极易产生爆炸和火灾，十分不利于安全生产
发明内容：
本实用新型的目的是解决现有技术中所存在的上述问题，是提供一种新型的多级组合式高性能纤维超倍热牵伸装置，以弥补现有技术的不足，满足生产的需要。本实用新型设计环保节能组合式高性能纤维超倍热牵伸装置，其特征在于：在一个封闭保温箱体内的设置有相互独立的预牵烘箱和若干个牵伸热烘箱，在各个相互独立的预牵烘箱和牵伸热烘箱的上部均设有排风装置，在预热烘箱内设有预牵机，在牵伸热风烘箱内设有牵伸机。预牵烘箱内有一台预牵机，预牵机由呈上下交错排列的预牵辊组成，预牵辊相互平行，在相对于预牵辊之间的被牵伸的纤维处有成排的风嘴。预牵烘箱上有观测窗。预牵机的预牵辊个数为2～30个。在一个封闭保温箱体内的牵伸热烘箱有3～10个，在每个牵伸热烘箱上有观测窗及可以随时开启的门。牵伸机由多组牵伸辊组成，牵伸辊之间呈上下交错排列，牵伸辊相互平行。在牵伸机的下方设置有风嘴。每台牵伸机的牵伸辊的个数为3～12个。预牵伸辊和牵伸辊的辊内有空腔，在空腔内填充有蓄热保温的材料。本实用新型的优点是：环保节能，有害危险气体排放降低95％，节能50％～75％，拉伸效率高，产量提升150％～300％，同样地初生丝，经过这种牵伸手段还可大大提升纤维性能强度，每级的牵伸倍数小，不容易断丝，浪费少，设备制造成本低，性能可靠，维护使用方便。
附图说明
附图1为英国专利GB2051667的结构示意图，
附图2-4为美国专利US4413110的结构示意图，
附图5-6为中国专利99217693的结构示意图，
附图7为中国专利200520048118的结构示意图，
附图8为本实用新型的结构示意图，
附图9为本实用新型的牵伸辊结构示意图，
附图10为本实用新型的应用状态示意图，
下面结合附图及实施例对本实用新型做详细说明，
具体实施方式
图中在一个封闭保温箱体109内的设置有相互独立的预牵烘箱101和若干个牵伸热烘箱103，在各个相互独立的预牵烘箱101和牵伸热烘箱103的上部均设有排风装置105，在预热烘箱101内设有预牵机102，在牵伸热风烘箱103内设有牵伸机104。预牵烘箱101内有一台预牵机102，预牵机102由呈上下交错排列的预牵辊106组成，预牵辊106相互平行，在相对于预牵辊106之间的被牵伸的纤维处有成排的风嘴107。预牵烘箱101上有观测窗108，预牵机102的预牵辊106个数为2～30个。在一个封闭保温箱体123内的牵伸热烘箱103有3～10个，在每个牵伸热烘箱103上有观测窗115及可以随时开启的门116。牵伸机104由多组牵伸辊111组成，牵伸辊111之间呈上下交错排列，牵伸辊111相互平行。在牵伸机104的下方设置有风嘴112。每台牵伸机104的牵伸辊的个数为3～12个。预牵伸辊106和牵伸辊111的辊内有空腔113，在空腔113内填充有蓄热保温的材料114。
图中117为落筒装置，118为丝束、119为分丝架，120为萃取装置，121为烘燥装置，122为收卷装置，123为总箱体，124为总排气口。
一个具体实例
使用时，首先将经萃取及烘燥后的纤维用人工缠绕在预牵烘箱101中的预牵辊106和牵伸热烘箱103内的牵伸机104的牵伸辊111上，并最后由烘燥装置121烘燥后由收卷装置122收卷。可以按照高性能纤维所需要的超倍牵伸数，设置本实用新型的环保节能的多级组合式高性能纤维超倍热牵伸装置的个数，如可以设置3个，纤维在进入预牵烘箱101后，由预牵烘箱101中的成排风嘴107所吹出的热风对纤维进行加热，并由上下交错排列的预牵辊106进行预牵，由于预牵辊106进行上下交错排列，可以大大节省预牵烘箱101所占生产线的长度。随后经过预牵的纤维进入到牵伸热烘箱103内进行牵伸，由于纤维的牵伸对于温度十分敏感，因此所设计的预牵伸辊106和牵伸辊111的内空腔113中充有蓄热保温的材料114，预牵伸辊106受到风嘴107所吹出的热风后，牵伸辊111在受到位于牵伸机104下方设置的风嘴112所吹热风后，预牵伸辊106和牵伸辊111会始终保持一定的温度，一旦有维修需要打开检修门116进行纤维的连接时，依然可以保持牵伸辊111的温度在一定范围内，可以保证牵伸机104马上可以达到工作状态，根据设计对纤维牵伸的要求，把几个高性能纤维超倍热牵伸装置串列使用，进行多级牵伸，由于本实用新型中的牵伸机104的牵伸辊111也是上下交错排列，同样也大大缩短了设备的长度，便于进行串联后对纤维的超倍牵伸。在整个生产线上所有的相互隔离的区间110及其牵伸机104上的牵伸辊111可以独立完成温度的控制。由于在生产纤维中需要用汽油、煤油等作为溶剂，因此在原来的生产设备中会在加热过程中产生大量的可燃气体，充满整个生产车间，一旦遇到火种即可造成爆燃事故，而本实用新型的整个预牵烘箱101和牵伸热烘箱103上均设置了排风装置105，可以将蒸发出来的汽油、煤油等可燃气体从排风装置105排出后由123为总箱体和124为总排气口予以集中吸收，并利用冷凝装置将油气冷凝后回收。
实施例2：
本实施例为三热箱九级牵伸，总牵伸倍数高于60倍，但本实用新型不受本实施例的限制。
将经过喷头牵伸(SSF)后的初生丝，经过图示120的为萃取装置萃取后、在不高于70℃干燥后，分别经过本实用新型所指的的第一牵伸热烘箱103、第二牵伸热烘箱103和第三牵伸热烘箱103进行超倍热牵伸，然后经过122为收卷装置，制造出强度为37g/d，模量为1100g/d的HDPE纤维。各热箱牵伸温度和倍数如下表所示：
| 第一热箱 | 预热温度(℃) | 一牵温度(℃) | 二牵温度(℃) | 三牵温度(℃) |
| 105～135 | 105～135 | 120～135 | 120～135 |
| 第一热箱 | 预热区(倍) | 一牵倍数(倍) | 二牵倍数(倍) | 三牵倍数(倍) |
| 牵伸倍数 | 0 | 1.5 | 3 | 1.2 |
第一牵伸热烘箱牵伸温度及各级牵伸倍数
| 第二热箱 | 预热温度(℃) | 四牵温度(℃) | 五牵温度(℃) | 六牵温度(℃) |
| 130～140 | 130～135 | 130～135 | 130～140 |
| 第二热箱 | 预热区(倍) | 四牵倍数(倍) | 五牵倍数(倍) | 六牵倍数(倍) |
| 牵伸倍数 | 0 | 1.5 | 2.7 | 1.2 |
第二牵伸热烘箱牵伸温度及各级牵伸倍数
| 第三热箱 | 预热温度(℃) | 七牵温度(℃) | 八牵温度(℃) | 九牵温度(℃) |
| 140～155 | 140～155 | 140～155 | 145～155 |
| 第三热箱 | 预热区(倍) | 七牵倍数(倍) | 八牵倍数(倍) | 九牵倍数(倍) |
| 牵伸倍数 | 0 | 1.5 | 2 | 0.8 |
第三牵伸热烘箱伸温度及各级牵伸倍数
Claims (9)
1、环保节能组合式高性能纤维超倍热牵伸装置，其特征在于：在一个封闭保温箱体内的设置有相互独立的预牵烘箱和若干个牵伸热烘箱，在各个相互独立的预牵烘箱和牵伸热烘箱的上部均设有排风装置，在预热烘箱内设有预牵机，在牵伸热风烘箱内设有牵伸机。
2、根据权利要求1所述的环保节能组合式高性能纤维超倍热牵伸装置，其特征在于：预牵烘箱内有一台预牵机，预牵机由呈上下交错排列的预牵辊组成，预牵辊相互平行，在相对于预牵辊之间的被牵伸的纤维处有成排的风嘴。
3、根据权利要求2所述的环保节能组合式高性能纤维超倍热牵伸装置，其特征在于：预牵烘箱上有观测窗。
4、根据权利要求2所述的环保节能组合式高性能纤维超倍热牵伸装置，其特征在于：预牵机的预牵辊个数为2～30个。
5、根据权利要求1所述的环保节能组合式高性能纤维超倍热牵伸装置，其特征在于：在一个封闭保温箱体内的牵伸热烘箱有3～10个，在每个牵伸热烘箱上有观测窗及可以随时开启的门。
6、根据权利要求1所述的环保节能组合式高性能纤维超倍热牵伸装置，其特征在于：牵伸机由多组牵伸辊组成，牵伸辊之间呈上下交错排列，牵伸辊相互平行。
7、根据权利要求6所述的环保节能组合式高性能纤维超倍热牵伸装置，其特征在于：在牵伸机的下方设置有风嘴。
8、根据权利要求6所述的环保节能组合式高性能纤维超倍热牵伸装置，其特征在于：每台牵伸机的牵伸辊的个数为3～12个。
9、根据权利要求1至8中任一项所述的环保节能组合式高性能纤维超倍热牵伸装置，其特征在于：预牵伸辊和牵伸辊的辊内有空腔，在空腔内填充有蓄热保温的材料。
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