CN207347708U - 一种小丝束聚丙烯晴基原丝生产用干喷湿纺喷丝板 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种小丝束聚丙烯晴基原丝生产用干喷湿纺喷丝板，该喷丝板包括圆形的喷丝板本体、从喷丝板本体中部下凹形成的圆形喷丝区、分布在喷丝区内的若干喷丝孔；所述喷丝区上以直径为等分线划分为偶数n个喷丝分区；所述喷丝孔以喷丝板的中心为圆心，以同心圆方式由内向外排布在n个喷丝分区内；任意一对相邻喷丝分区之间与和其以喷丝区的圆心中心对称的一对相邻喷丝分区之间在喷丝区的下方形成气流通道。本申请有效地避免了纺丝液在板面上糊板、滴料、初生纤维卷曲的现象发生。极大的提升的生产的持续性及稳定性。

Description

一种小丝束聚丙烯晴基原丝生产用干喷湿纺喷丝板

技术领域

本公开一般涉及高性能碳纤维用生产设备，具体涉及高性能碳纤维聚丙烯晴基原丝生产用设备，尤其涉及一种小丝束聚丙烯晴基原丝生产用干喷湿纺喷丝板。

背景技术

碳纤维作为一种新型增强树脂基复合材料，具有高强、高模、质轻、耐磨损、抗腐蚀、导电性好等多种优异性能，广泛应用于航空航天、体育用品、生物医疗、土木建筑等领域。

碳纤维根据生产原料不同可分为聚丙烯腈(PAN)基碳纤维、沥青基碳纤维和黏胶基碳纤维，目前使用最多的是PAN基碳纤维。

碳纤维可以分为小丝束和大丝束，它是根据每束碳纤维含有多少根丝来划分的，12K及以下被称为小丝束碳纤维(1K表示一束碳纤维中含有1000根原丝，其他同理)，24K及以上都被称为大丝束碳纤维。

大丝束碳纤维的抗拉强度不稳定，变异系数高达15-18％，可靠性差，大丝束碳纤维粘连、断丝等现象较多，会使强度、钢度受影响，会使性能有所下降，性能的分散性也会较大。小丝束碳纤维的抗拉强度十分稳定，离散性小，变异系数在5％以下，容易在使用过程中对其性能和质量进行有效控制。越小丝束的碳纤维制造出来的产品越能达到轻薄效果，附加价值越高。小丝束碳纤维可以应用在航空航天、汽车制造、体育休闲、医疗器材等领域。

生产小丝束的碳纤维，就需要小K数的碳纤维原丝，进而对小孔量的喷丝板提出需求。现有的小丝束碳纤维原丝生产用纺丝板沿用大丝束的纺丝板的结构，只是减少了喷丝孔的数量，喷丝板在实际生产中存在易糊板、易滴料、易卷曲的现象，这些是导致小丝束碳纤维生产不能连续、稳定运行的首要原因。

发明内容

鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种不易发生糊板、滴料、卷曲，可提高生产的连续性和稳定性的一种小丝束聚丙烯晴基原丝生产用干喷湿纺喷丝板。

第一方面本申请提供一种小丝束聚丙烯晴基原丝生产用干喷湿纺喷丝板，该喷丝板包括圆形的喷丝板本体、从喷丝板本体中部下凹形成的圆形喷丝区、分布在喷丝区内的若干喷丝孔；所述喷丝区上以直径为等分线划分为偶数n个喷丝分区；所述喷丝孔以喷丝板的中心为圆心，以同心圆方式由内向外排布在n个喷丝分区内；任意一对相邻喷丝分区之间与和其以喷丝区的圆心中心对称的一对相邻喷丝分区之间在喷丝区的下方形成气流通道。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述喷丝孔从上之下设置有上宽下窄的圆台型的原液富集段、圆柱状的初步增压段、上宽下窄的圆台型的二次增压段和圆柱状的毛细管甬道。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述原液富集段的上端直径范围为2至6mm，下端直径范围为1至4mm，锥角范围为45°至75°。

根据本申请实施例提供的技术方案，初步增压段的长径比范围为3至10。

根据本申请实施例提供的技术方案，二次增压段的上端直径范围为1至4mm，下端直径范围为0.05mm至0.2mm，锥角范围为45°至75°。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述毛细管甬道的高度范围为0.1mm至0.8mm，直径范围为0.05mm至0.2mm。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述喷丝孔的数量为500孔。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述喷丝分区的数量n为10个。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述喷丝区的直径范围为130mm-150mm。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述喷丝板主体的直径范围为155mm-165mm。

本申请的有益效果是：通过对喷丝板进行分区设计，在喷丝区的下方喷丝分区之间形成独立的气流通道，有利于原液中的DMSO溶液通过空气层向四周扩散，原液中DMSO溶液的顺利扩散既有利于每个出板细流表面薄而致密的柔软疏水层的形成，又可以避免板中间区域因DMSO溶液扩散不及时而引发的糊板现象；使得原丝在初始进入凝固浴液时，可以使凝固浴液迅速而完全的流过，有利于每根单丝的凝固成型；同时分区设计也增加了喷丝板的耐压负荷。

根据本申请的某些实施例，通过设计喷丝孔的特定几何形状和尺寸，有利于纺丝原液在板前的富集、增压，有助于原液在孔道中流动的流畅性，可以缓解流线收敛而造成的黏弹储能，可以增加纺丝液在孔中的提留时间，可显著降低“巴勒斯”效应。进而避免了滴料、糊板及卷曲的发生。

因此本申请有效地避免了纺丝液在板面上糊板、滴料、初生纤维卷曲的现象发生。极大的提升的生产的持续性及稳定性。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本申请一种实施例的俯视结构示意图；

图2是图1的仰视结构示意图；

图3为图1的A-A面剖视结构示意图；

图4为本申请中喷丝孔的结构示意图。

图中标号：

10、喷丝板本体；11、喷丝区；12、喷丝孔；13、喷丝分区；14、原液富集段；15、初步增压段；16、二次增压段；17、毛细管甬道；18、气流通道；

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

请参考图1至图3，为本申请一种小丝束聚丙烯晴基原丝生产用干喷湿纺喷丝板一种实施例的结构示意图，包括圆形的喷丝板本体10、从喷丝板本体10中部下凹形成的圆形喷丝区11、分布在喷丝区内的若干喷丝孔12；所述喷丝区11上以直径为等分线划分为10个喷丝分区13；所述喷丝孔12以喷丝板的中心为圆心，以同心圆方式由内向外排布在10个喷丝分区13内；任意一对相邻喷丝分区13之间与和其以喷丝区11的圆心中心对称的一对相邻喷丝分区13之间在喷丝区11的下方形成气流通道18。喷丝区13的数量可以是其他偶数，例如8个、12个或者其他的数量；气流通道18的数量是喷丝区数量的一半。

相邻喷丝分区13之间的距离为至少1.5个喷丝孔的直径。分区间隙的大小与喷丝板的耐压要求有关，耐压要求高间隙需要设计的大一些；分区间隙还与喷丝板面上需要布置的喷丝孔数量有关，喷丝孔的数量越多，分区的间隙需要设计的越大；分区间隙还与空气流动及凝固浴的流动有关。

本申请的上述技术方案也可应用在大丝束聚丙烯晴基原丝生产用干喷湿纺喷丝板和其他碳纤维原丝用喷丝板。

此种分区方式将500个喷丝孔均布在喷丝板上的同时，增加了喷丝板的耐压负荷，又使500个喷丝孔之间形成5条独立气流通道。原丝在经过喷丝板后通过空气层时，这5条独立的气流通道，有利于原液中的DMSO溶液通过空气层向四周扩散。DMSO为二甲基亚砜的简称；原液中DMSO溶液的顺利扩散既有利于每个出板细流表面薄而致密的柔软疏水层的形成，又可以避免板中间区域因DMSO溶液扩散不及时而引发的糊板现象。在初始进入凝固浴液时，可以使凝固浴液迅速而完全的流过，有利于每根单丝的凝固成型。

如图4所示，在本申请一种实施例中，所述喷丝孔12从上之下设置有上宽下窄的圆台型的原液富集段14、圆柱状的初步增压段15、上宽下窄的圆台型的二次增压段16和圆柱状的毛细管甬道17。上述原液富集段14、初步增压段15、二次增压段16、毛细管甬道17也可以是可以实现相应功能的其他结构；例如原液富集段14为半球形；初步增压段15的表面为波浪面，以增加原液的流通时间；二次增压段16的表面可以是圆弧面。

在一优选实施例中，所述原液富集段14的上端直径为4mm，下端直径为1.3mm,锥角为45°；所述原液富集段14的上端直径也可以是2mm至6mm中的其他数值，下端直径也可以是1mm至4mm中的其他数值，锥角可以是45°至75°中的其他数值。

在一优选实施例中，所述初步增压段15的长径比为6，该长径比也可以是3至10中间的其他数值；圆柱形腔体主要用于初步增压，合适的长径比有利于增加纺丝原液在孔道中的停留时间；

在一优选实施例中，二次增压段16的上端直径为1.3mm,该直径也可以是1mm至4mm中的其他数值；，二次增压段16的下端直径范围为0.15mm,该下端直径也可以是0.05mm至0.2mm中的其他数值；，二次增压段16的锥角为48度，该锥角也可以是45°至75°中间的其他数值。二次增压段16的梯形腔体结构用于增加纺丝原液由中上部的圆柱腔体流至下部纺丝微孔的流畅性，避免孔道内形成流动死区，同时进一步增压。

在一优选实施例中，所述毛细管甬道17的高度为0.5mm,该高度也可以是0.1mm至0.8mm中的其他数值；所述毛细管甬道17的直径范为0.15mm,该直径也可以是为0.05mm至0.2mm中的其他数值。

上述原液富集段14、初步增压段15、二次增压段16和毛细管甬道17整体的结构形式和尺寸的相互匹配，使纺丝原液经喷丝孔到顺利喷出。从而避免了糊板、滴料、初始细流的卷曲。

在一优选实施例中，所述喷丝孔12的数量为500孔。

在一优选实施例中，所述喷丝区11的直径为为134mm,喷丝区11的直径也可以是130mm-150mm内的其他数值。

在一优选实施例中，在一优选实施例中，所述喷丝板本体10的直径160mm,喷丝板本体10的直径也可以是155mm-165mm之间的其他数值。

上述实施例中，喷丝板的高度范围为20-30mm,下沉的喷丝区的外径范围为140-160mm。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (10)

1.一种小丝束聚丙烯晴基原丝生产用干喷湿纺喷丝板，其特征在于，包括圆形的喷丝板本体(10)、从喷丝板本体(10)中部下凹形成的圆形喷丝区(11)、分布在喷丝区内的若干喷丝孔(12)；所述喷丝区(11)上以直径为等分线划分为偶数n个喷丝分区(13)；所述喷丝孔(12)以喷丝板的中心为圆心，以同心圆方式由内向外排布在n个喷丝分区(13)内；任意一对相邻喷丝分区(13)之间与和其以喷丝区(11)的圆心中心对称的一对相邻喷丝分区(13)之间在喷丝区(11)的下方形成气流通道。

2.根据权利要求1所述的小丝束聚丙烯晴基原丝生产用干喷湿纺喷丝板，其特征在于，所述喷丝孔(12)从上之下设置有上宽下窄的圆台型的原液富集段(14)、圆柱状的初步增压段(15)、上宽下窄的圆台型的二次增压段(16)和圆柱状的毛细管甬道(17)。

3.根据权利要求2所述的小丝束聚丙烯晴基原丝生产用干喷湿纺喷丝板，其特征在于，所述原液富集段(14)的上端直径范围为2至6mm，下端直径范围为1mm至4mm，锥角范围为45°至75°。

4.根据权利要求3所述的小丝束聚丙烯晴基原丝生产用干喷湿纺喷丝板，其特征在于，初步增压段(15)的长径比范围为3至10。

5.根据权利要求4所述的小丝束聚丙烯晴基原丝生产用干喷湿纺喷丝板，其特征在于，二次增压段(16)的上端直径范围为1mm至4mm，下端直径范围为0.05mm至0.2mm，锥角范围为45°至75°。

6.根据权利要求5所述的小丝束聚丙烯晴基原丝生产用干喷湿纺喷丝板，其特征在于，所述毛细管甬道(17)的高度范围为0.1mm至0.8mm，直径范围为0.05mm至0.2mm。

7.根据权利要求1至6任一项所述的小丝束聚丙烯晴基原丝生产用干喷湿纺喷丝板，其特征在于，所述喷丝孔(12)的数量为500孔。

8.根据权利要求7所述的小丝束聚丙烯晴基原丝生产用干喷湿纺喷丝板，其特征在于，所述喷丝分区(13)的数量n为10个。

9.根据权利要求8所述的小丝束聚丙烯晴基原丝生产用干喷湿纺喷丝板，其特征在于，所述喷丝区(11)的直径范围为130mm-150mm。

10.根据权利要求9所述的小丝束聚丙烯晴基原丝生产用干喷湿纺喷丝板，其特征在于，所述喷丝板本体(10)的直径范围为155mm-165mm。