CN211446006U - 一种杂环芳纶纤维的上油干燥装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种杂环芳纶纤维的上油干燥装置，上油干燥装置包括上油机构和上油机构旁的干燥机构；上油机构包括油箱、油泵、输油管、油槽、导丝器和刮油器，油泵通过输油管连接油箱和油槽，导丝器和刮油器均设置有多个，分别位于油槽两侧且一一对应。本实用新型提供的上油干燥装置，装置结构简单，投资小，油剂通过上油机构内部的油泵输送进入上端的油槽，多束丝同时通过油槽进行上油，提高了杂环芳纶纤维束丝的抱合性，提高了芳纶杂环纤维的质量和生产效率；在干燥机构内采用多条丝束连续性同时处理的方法，干燥箱温度控制低，不会造成油剂碳化分解，生产成本低，投资小，对高性能有机纤维制造行业的发展具有重要的意义。
Description
技术领域
本实用新型涉及高性能有机纤维制造技术领域，尤其涉及一种杂环芳纶纤维的上油干燥装置。
背景技术
杂环芳纶(芳纶Ⅲ纤维)是指主链上含有芳杂环的一类对位芳纶，典型的芳杂环为苯并咪唑环。据理论计算，由对苯二胺、对苯二甲酰氯和苯并咪唑类二胺三元缩聚合成的纤维拉伸强度可达4.5-5.5GPa。且具有很高的热稳定性，全芳香聚酰胺纤维的分解温度可达550℃。而作为增强体制备树脂基高性能复合材料是芳纶最为重要的应用领域之一，芳纶增强树脂基复合材料的应用范围非常广，在航空航天、军用抗弹、体育器材、汽车和建筑等多个领域都发挥着重要作用。
但是，杂环芳纶需要获得较高的力学性能就必须在其纺丝制备过程中控制束丝中单丝的直径以及较大的拉伸倍数，从而增加大分子链的取向度和规整性。这样得到的成品纤维虽然性能优异，但势必束丝表面状态粗糙、毛丝外张，在后期加工成织物的过程中造成剐伤、缠连甚至断裂。
现有的生产工艺中，为防止束丝表面粗糙，减少毛丝外张一般采用的是在原丝表面添加抗静电剂，增加丝束的抱合力，减少纺丝磨损。但在实际操作上由于抗静电剂在原丝通过高温热处理(一般为400℃热处理)后会碳化分解，在得到纤维成品时纤维毛丝减少不明显且具有碳化分解后的杂质。在后期加工成为织物时，织物的面强度并不理想，强度的转化率并不高且表面附着的杂质在与树脂结合制作复合材料时会有一定影响。
实用新型内容
为了解决以上问题，本实用新型的目的是提供一种杂环芳纶纤维的上油干燥装置，改善其成品纤维的丝束表面状态，从而减少后期加工成织物时的损耗。
为了实现以上目的，本实用新型采用的技术方案：
一种杂环芳纶纤维的上油干燥装置，包括上油机构和上油机构旁的干燥机构；所述上油机构包括油箱、油泵、输油管、油槽、导丝器和刮油器，所述油泵通过输油管连接所述油箱和油槽，所述导丝器和刮油器均设置有多个，分别位于油槽两侧且一一对应。
进一步的是，所述干燥机构包括干燥箱、加热管道、惰性气体进气管和排水管；所述加热管道设置有多根且平行横置在所述干燥箱内，加热管道的进口与所述刮油器连接，所述惰性气体进气管连通至加热管道内，所述排水管一端连通至所述加热管道内，另一端穿出干燥箱底壁。
进一步的是，所述干燥箱外壁上设置有保温层，所述加热管道内的加热区长度为5-10cm，加热管道内径为20-100mm。
进一步的是，所述上油机构还包括支撑箱体和位于所述支撑箱体顶端的支撑板，所述油泵位于所述支撑箱体内，所述油槽、导丝器和刮油器安装在所述支撑板上。
进一步的是，所述油箱内的油剂包括芳纶专用抗静电稀释剂、聚乙烯醇稀释液或环氧树脂。
基于上述上油干燥装置，本实用新型还提供了一种杂环芳纶纤维工艺，包括如下步骤：
制备杂环芳纶纤维聚合液；
将制备的杂环芳纶纤维聚合液进行脱泡处理；
将脱泡处理后的杂环芳纶纤维聚合液送入纺丝工序，得到杂环芳纶纤维成品丝；
将多束杂环芳纶纤维成品丝在上油干燥装置的上油机构上进行表面上油处理，得到杂环芳纶纤维上油丝；
将多束杂环芳纶纤维上油丝在上油干燥装置的干燥机构内进行干燥，得到杂环芳纶纤维。
进一步的是，所述纺丝工序包括凝固浴、塑化拉伸、水洗、干燥和热处理。
进一步的是，所述杂环芳纶纤维聚合液的动力粘度为50000-150000Pa.s。
进一步的是，所述上油机构的速度为5-10m/min。
进一步的是，干燥机构每个加热管道内的杂环芳纶纤维原丝束为1束，所述杂环芳纶纤维原丝束的线密度为220dtex-1500dtex，所述干燥机构的干燥温度为90-110℃。
本实用新型的有益效果：
本实用新型提供的上油干燥装置，装置结构简单，投资小，油剂通过上油机构内部的油泵输送进入上端的油槽，多束丝同时通过油槽进行上油，提高了杂环芳纶纤维束丝的抱合性，提高了芳纶杂环纤维的质量和生产效率。
本实用新型提供的上油干燥装置，在干燥机构内采用多条丝束连续性同时处理的方法，相对于通常的干燥温度140℃以上，本实用新型的干燥箱温度控制低，不会造成油剂碳化分解，生产成本低，投资小，对高性能有机纤维制造行业的发展具有重要的意义。
本实用新型提供的杂环芳纶纤维工艺，设备投资成本低，设备成本费用仅10万元以内可以实现，能源消耗低，纤维质量稳定性高，且纤维成品合格率高、织造损失小，其中设备投资成本低和能源消耗低对于高性能有机纤维制造行业的发展具有重要的意义。
附图说明
图1为本实用新型上油干燥装置的示意图；
图2为本实用新型纺丝工序流程示意图；
图中：1、上油机构；11、油箱；12、油泵；13、输油管；14、油槽；15、导丝器；16、刮油器；17、支撑箱体；18、支撑板；2、干燥机构；21、干燥箱；22、加热管道；23、惰性气体进气管；24、排水管。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本实用新型作进一步阐述。在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
实施例1
一种杂环芳纶纤维的上油干燥装置，如图1所示，包括上油机构1和上油机构1旁的干燥机构2；
上油机构1包括油箱11、油泵12、输油管13、油槽14、导丝器15和刮油器16，油泵12通过输油管13连接油箱11和油槽14，导丝器15和刮油器16均设置有多个，分别位于油槽14两侧且一一对应。
上油机构1用于对杂环芳纶纤维成品丝上油，对杂环芳纶纤维成品丝上油处理，上油的目的是改善其成品纤维的丝束表面状态，从而减少后期加工成织物时的损耗。其中，油箱11用于盛装油剂，油泵12可采用电磁泵，其作用是将油箱11内的油剂通过输油管13输送至油槽14，油槽14用于对经过的杂环芳纶纤维成品丝上油，导丝器15用于对杂环芳纶纤维成品丝导丝，刮油器16用于对上油后的杂环芳纶纤维成品丝刮油，将杂环芳纶纤维成品丝上多余的油剂刮除。油槽14内设置有常规的上下导丝轮，使成品丝经导丝器15进入油槽14内后，向下进入油槽14内的油液中，上油后，再向上出油槽14进入刮油器16中刮油。通过设置多组一一对应的导丝器15和刮油器16，使多束丝同时通过油槽进行上油，提高了杂环芳纶纤维束丝的抱合性。
干燥机构2包括干燥箱21、加热管道22、惰性气体进气管23和排水管24；加热管道22设置有多根且平行横置在干燥箱21内，加热管道22的进口与刮油器16连接，惰性气体进气管23连通至加热管道22内，排水管24一端连通至加热管道22内，另一端穿出干燥箱21底壁。
干燥机构2的作用是对杂环芳纶纤维上油丝干燥，干燥的目的是减少原丝水分含量，防止降解。其中，干燥箱21为干燥机构2的主体结构，其内有多根加热管道22用于加热，加热管道22优选为电加热管道，惰性气体进气管23用于惰性气体的进入，惰性气体优选为氮气，氮气进入加热管道22内被加热，加热后的氮气在加热管道22流通，对杂环芳纶纤维上油丝热处理，使杂环芳纶纤维上油丝在加热管道22内受热均匀，杂环芳纶纤维上油丝热处理后的水分，则从排水管24排出。在干燥机构内采用多条丝束连续性同时处理的方法，由于采用电加热管道加热，干燥箱温度控制低，不会造成油剂碳化分解，生产成本低，设备投资小。
作为本实施例的优化方案，干燥箱21外壁上设置有保温层，对加热管道22保温；加热管道22内的加热区长度为5-10cm，加热管道22内径为20-100mm，加热区长度和内径适宜，便于对多束杂环芳纶纤维进行干燥处理，降低其丝束毛丝外张状态，提高丝束抱合性。
作为本实施例的优化方案，如图1所示，上油机构1还包括支撑箱体17和位于支撑箱体17顶端的支撑板18，油泵12位于支撑箱体17内，油槽14、导丝器15和刮油器16安装在支撑板18上。
作为本实施例的优化方案，油箱11内的油剂包括芳纶专用抗静电稀释剂、聚乙烯醇稀释液或环氧树脂。
为了更好的理解本实用新型，下面对本实用新型的工作原理作一次完整的描述：
上油机构1内，油泵12将油箱11内的油剂通过输油管13输送至油槽14内。多束杂环芳纶纤维成品丝经导丝器15进入油槽14内上油，出油槽14后经过刮油器16刮油，然后进入干燥机构2的加热管道22内干燥，最后出干燥机构2。
在干燥机构2内，氮气经惰性气体进气管23进入加热管道22内，被加热后流通，使杂环芳纶纤维上油丝在加热管道22内受热干燥，杂环芳纶纤维上油丝热处理后的水分，则从排水管24排出。
实施例2
一种杂环芳纶纤维工艺，包括如下步骤：
S1、制备动力粘度为80000Pa.s的杂环芳纶纤维聚合液；
S2、将制备的杂环芳纶纤维聚合液进行脱泡处理；
S3、将脱泡处理后的杂环芳纶纤维聚合液送入纺丝工序，设定纺丝工序进行4工位1000dtex线密度型号纤维生产，纺丝速率为10m/min；然后将4束杂环芳纶纤维按照图2纺丝工艺流程进行纺制，得到杂环芳纶纤维成品丝；
S4、将4束杂环芳纶纤维成品丝，在实施例1上油干燥装置的上油机构上进行表面上油处理，油剂为芳纶专用抗静电稀释液，得到杂环芳纶纤维上油丝；
S5、将4束杂环芳纶纤维上油丝，在实施例1上油干燥装置的干燥机构内进行干燥，干燥温度为110℃，得到杂环芳纶纤维。
将4卷成品纤维先进行性能测试后，再进行织造并测试面强度，数据见表1：
表1实施例2测试数据
| 样品编号 | 线密度 | 强度 | 毛丝效果 | 织造损失率 |
| 20191023-1 | 999dtex | 4.18GPa | 无 | 17.5％ |
| 20191023-2 | 1012dtex | 4.22GPa | 无 | 18.4％ |
| 20191023-3 | 1008dtex | 4.21GPa | 无 | 20.1％ |
| 20191023-4 | 997dtex | 4.19GPa | 无 | 18.9％ |
实施例3
一种杂环芳纶纤维工艺，包括如下步骤：
S1、制备动力粘度为98000Pa.s的杂环芳纶纤维聚合液；
S2、将制备的杂环芳纶纤维聚合液进行脱泡处理；
S3、将脱泡处理后的杂环芳纶纤维聚合液送入纺丝工序，设定纺丝工序进行4工位500dtex线密度型号纤维生产，纺丝速率为10m/min；然后将4束杂环芳纶纤维按照图2纺丝工艺流程进行纺制，得到杂环芳纶纤维成品丝；
S4、将4束杂环芳纶纤维成品丝，在实施例1上油干燥装置的上油机构上进行表面上油处理，油剂为聚乙烯醇稀释液，得到杂环芳纶纤维上油丝；
S5、将4束杂环芳纶纤维上油丝，在实施例1上油干燥装置的干燥机构内进行干燥，干燥温度为100℃，得到杂环芳纶纤维。
将4卷成品纤维先进行性能测试后，再进行织造并测试面强度，数据见表2：
表2实施例3测试数据
| 样品编号 | 线密度 | 强度 | 毛丝效果 | 织造损失率 |
| 20191024-1 | 499dtex | 4.22GPa | 无 | 20.0％ |
| 20191024-2 | 503dtex | 4.27GPa | 无 | 19.7％ |
| 20191024-3 | 505dtex | 4.29GPa | 无 | 18.9％ |
| 20191024-4 | 501dtex | 4.25GPa | 无 | 19.6％ |
实施例4
一种杂环芳纶纤维工艺，包括如下步骤：
S1、制备动力粘度为105000Pa.s的杂环芳纶纤维聚合液；
S2、将制备的杂环芳纶纤维聚合液进行脱泡处理；
S3、将脱泡处理后的杂环芳纶纤维聚合液送入纺丝工序，设定纺丝工序进行4工位230dtex线密度型号纤维生产，纺丝速率为10m/min；然后将4束杂环芳纶纤维按照图2纺丝工艺流程进行纺制，得到杂环芳纶纤维成品丝；
S4、将4束杂环芳纶纤维成品丝，在实施例1上油干燥装置的上油机构上进行表面上油处理，油剂为918环氧树脂，得到杂环芳纶纤维上油丝；
S5、将4束杂环芳纶纤维上油丝，在实施例1上油干燥装置的干燥机构内进行干燥，干燥温度为110℃，得到杂环芳纶纤维。
将4卷成品纤维先进行性能测试后，再进行织造并测试面强度，数据见表3：
表3实施例4测试数据
| 样品编号 | 线密度 | 强度 | 毛丝效果 | 织造损失率 |
| 20191027-1 | 226dtex | 4.31GPa | 无 | 19.5％ |
| 20191027-2 | 228dtex | 4.30GPa | 无 | 18.8％ |
| 20191027-3 | 228dtex | 4.29GPa | 无 | 18.7％ |
由表1-3数据可见，本实用新型的杂环芳纶纤维上油工艺，上油均匀，使纤维线密度稳定可控。且纤维强度均大于4.0Gpa，保证了产品的原有性能。织造损失均小于20％，远远低于目前国内使用其他方法的30-40％织物损失率。对于高性能有机纤维制造行业的发展具有重要的意义。
以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (5)
1.一种杂环芳纶纤维的上油干燥装置，其特征在于，包括上油机构(1)和上油机构(1)旁的干燥机构(2)；
所述上油机构(1)包括油箱(11)、油泵(12)、输油管(13)、油槽(14)、导丝器(15)和刮油器(16)，所述油泵(12)通过输油管(13)连接所述油箱(11)和油槽(14)，所述导丝器(15)和刮油器(16)均设置有多个，分别位于油槽(14)两侧且一一对应。
2.如权利要求1所述的上油干燥装置，其特征在于，所述干燥机构(2)包括干燥箱(21)、加热管道(22)、惰性气体进气管(23)和排水管(24)；
所述加热管道(22)设置有多根且平行横置在所述干燥箱(21)内，加热管道(22)的进口与所述刮油器(16)连接，所述惰性气体进气管(23)连通至加热管道(22)内，所述排水管(24)一端连通至所述加热管道(22)内，另一端穿出干燥箱(21)底壁。
3.如权利要求2所述的上油干燥装置，其特征在于，所述干燥箱(21)外壁上设置有保温层，所述加热管道(22)内的加热区长度为5-10cm，加热管道(22)内径为20-100mm。
4.如权利要求1所述的上油干燥装置，其特征在于，所述上油机构(1)还包括支撑箱体(17)和位于所述支撑箱体(17)顶端的支撑板(18)，所述油泵(12)位于所述支撑箱体(17)内，所述油槽(14)、导丝器(15)和刮油器(16)安装在所述支撑板(18)上。
5.如权利要求1所述的上油干燥装置，其特征在于，所述油箱(11)内的油剂包括芳纶专用抗静电稀释剂、聚乙烯醇稀释液或环氧树脂。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of utility model: A kind of oiling and drying device for heterocyclic aramid fiber Effective date of registration: 20220901 Granted publication date: 20200908 Pledgee: Sichuan Fushun Rural Commercial Bank Co.,Ltd. Pledgor: SICHUAN HUITENG TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: Y2022980014202 |
|
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Granted publication date: 20200908 Pledgee: Sichuan Fushun Rural Commercial Bank Co.,Ltd. Pledgor: SICHUAN HUITENG TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: Y2022980014202 |
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| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of utility model: Oil drying device for heterocyclic aramid fibers Granted publication date: 20200908 Pledgee: Sichuan Fushun Rural Commercial Bank Co.,Ltd. Pledgor: SICHUAN HUITENG TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: Y2024980033820 |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |