CN203065652U - 新型的绝热喷丝板及其纺丝组件 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种新型的绝热喷丝板及其纺丝组件，主要解决现有技术中存在的组件保温效果差、过滤和挤出过程中的温度分布不均匀、纤维断丝数量多和不匀率高的问题。本实用新型通过采用一种新型的绝热喷丝板及其纺丝组件，该组件包括喷丝板、喷丝管道和过滤器；过滤器位于未置于凝固液中的管道(2)内，喷丝板位于置于凝固液中的管道(1)的前端；未置于凝固液中的管道(2)外端有循环水的夹套层，置于凝固液中的管道(1)外面设置有真空夹套层，喷丝板的两面喷涂有绝热耐腐蚀涂层的技术方案较好地解决了该问题，可用于聚丙烯腈基碳纤维原丝湿法纺丝的工业生产中。

Description

新型的绝热喷丝板及其纺丝组件

技术领域

本实用新型涉及一种湿法纺丝用的纺丝组件。 

背景技术

PAN基碳纤维具有高比强度、高比模量、耐烧蚀、导电、导热等优异性能，因此其作为功能材料和结构材料在体育器材、建筑补强和航空航天等诸多领域得到广泛应用。PAN基碳纤维的生产包括原丝纺制、预氧化和碳化等过程，其中原丝的质量成为制约我国碳纤维发展的“瓶颈”。PAN基碳纤维原丝的纺制包括凝固、牵伸、水洗和干燥致密化等诸多工序，其中最关键的是纺丝原液的凝固。而在过滤、计量和挤出的过程中，纺丝原液的结构和形态对其凝固有重要的影响。 

毛萍君等人(文献见《合成纤维工业》，2001年第30卷第1期)指出，PAN聚合物溶液的可纺性、纺丝稳定性、纺丝最佳工艺条件以及纤维质量控制都与原液的流变性能密切相关，温度是影响高聚物流体的流动性质的重要因素之一。因此，纺丝原液的流变行为(如粘度)对温度的依赖性极大。湿法纺丝时，纺丝原液和凝固液基本采用不同的温度。喷丝板及其部分组件浸入凝固液中，如果保温不好，则喷丝头内的温度分布不均匀。喷丝头内不均匀的温度分布导致纺丝原液流变行为的不稳定性，原液流变行为的不稳定引起的粘度波动，将严重影响整个纺丝工艺，即纺丝的稳定性和纺丝原液的可纺性，从而造成最终纤维的毛丝和断丝增多、整体CV值偏高等诸多问题。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是纺丝溶液在过滤、挤出过程中的保温问题，提供了一种新的纺丝组件。该组件用于聚丙烯腈基碳纤维用原丝的湿法纺丝具有保温效果良好、过滤和挤出过程中的温度的均匀分布得到改善、降低初生纤维的毛丝，断丝的数量和降低不匀率的优点。 

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案如下：一种纺丝组件，包括喷丝板、喷丝管道和过滤器；过滤器位于未置于凝固液中的管道2内，喷丝板位于置于凝固液中的管道1的前端；未置于凝固液中的管道2外端有循环水的夹套层，置于凝固液中的管道1的管道外端有真空夹套层；置于凝固液中的管道1外面设置有真空层，喷丝板的两面喷涂有绝热耐腐蚀涂层。

上述技术方案中，该纺丝组件主要通过以下方式实现，一种纺丝组件主要用于生产碳纤维用聚丙烯腈原丝的湿法纺丝过程中。其中喷丝板的绝热耐腐蚀的涂层包括等离子喷涂的无机陶瓷涂层、石墨涂层和单晶硅涂层。置于凝固液中的喷死管采用真空隔层保温，其真空隔层的压力控制在0.2mbar—2mbar之间。

该纺丝组件，未置于凝固液中的管道采用循环水夹套保温。置于凝固液中的管道采用真空夹套层保温，0.2mbar—2mbar的压力有效地将纺丝溶液和凝固液之间的热量传递隔断，能控制纺丝溶液的温度波动在0.3℃以内。喷丝板正反两面的绝热耐腐蚀涂层，有效地阻止纺丝溶液的热量散失，保证喷丝板以前纺丝溶液的温度波动在0.5℃以内。采取以上保温措施后，纺丝组件内纺丝溶液的温度分布均匀，不同区域的温度差小于1℃，取得了较好的技术效果。

 附图说明

图1为本实用新型结构的侧视全貌示意图。

图2为本实用新型沿图1A-A’剖视示意图。

图3为本实用新型沿图1B-B’剖视示意图。

图4为本实用新型的图1中过滤器的局部放大图。

图5为本实用新型的图1中喷丝头的局部放大图。

全貌示意图1，图2，图3，图4,或图5中，1为置于凝固液中的管道，2为未置于凝固液中的管道，3为循环水入口，4为循环水出口，5为过滤器，6为滤布，7为支撑架，8为真空夹套，9为循环水夹套，10为不锈钢滤网，11为分配板，12为喷丝板。

以下为本实用新型作进一步的阐述：

温度为50℃—70℃的热水，从循环水入口3进入夹套9，从循环水出口4流出。夹套8为置于凝固液的真空夹套，其压力控制在0.2mbar—2mbar之间。在一定的纺丝压力下，温度在50℃—70℃的纺丝原液经计量后进入主管道。纺丝原液依次经过过滤器5(被支撑架7固定在主管道内)、滤布6和不锈钢滤网10的三重过滤后，再经分配板11分配后，从喷丝板12中挤出，进入凝固液凝固成形为初生纤维。

下面通过实施例对本实用新型作进一步的阐述。

 具体实施方式

【实施例1】

使用图1所示的纺丝组件，夹套循环水温度为60℃，凝固液的温度为35℃，真空夹层的压力为1.1mbar，喷丝板使用无机陶瓷涂层，纺丝溶液经过管道2和1，从喷丝板挤出。原丝的断头率为8‰，纤度CV值为4.5%，置于凝固液中的管道1和未置于凝固液中的管道2内的温度差为0.8℃。

【实施例2】

使用图1所示的纺丝组件，夹套循环水温度为63℃，凝固液的温度为30℃，真空夹层的压力为1.8mbar，喷丝板使用单晶硅涂层，纺丝溶液经过管道2和1，从喷丝板挤出。原丝的断头率为5‰，纤度CV值为3.1%，置于凝固液中的管道1和未置于凝固液中的管道2内的温度差为0.4℃。

【实施例3】

使用图1所示的纺丝组件，夹套循环水温度为55℃，凝固液的温度为27℃，真空夹层的压力为1.9mbar，喷丝板使用石墨涂层，纺丝溶液经过管道2和1，从喷丝板挤出。原丝的断头率为13‰，纤度CV值为9%，置于凝固液中的管道1和未置于凝固液中的管道2内的温度差为0.6℃。

Claims (2)

1.一种新型的绝热喷丝板及其纺丝组件，包括喷丝板、喷丝管道和过滤器；过滤器位于未置于凝固液中的管道（2）内，喷丝板位于置于凝固液中的管道（1）的前端；未置于凝固液中的管道（2）外端有循环水的夹套层，其特征在于置于凝固液中的管道（1）的管道外端有真空夹套层，喷丝板的两面喷涂有绝热耐腐蚀涂层。

2.根据权利要求1所述的新型的绝热喷丝板及其纺丝组件，其特征在于喷丝板的绝热耐腐蚀的涂层包括等离子喷涂的无机陶瓷涂层、石墨涂层和单晶硅涂层。

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