CN106222764B - 采用干法纺丝制备间位芳纶纤维的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种采用干法纺丝制备间位芳纶纤维的装置，装置包括原丝生产装置和后处理装置；原丝生产装置包含纺丝浆液储存罐、计量泵、过滤器、纺丝组件、纺丝箱、纺丝甬道、喷淋器、1#导向轮、牵伸轮、2#导向轮、3#导向轮、液槽、喂入轮、摆丝机及盛丝桶等；后处理装置包含原丝桶、导丝架、1#牵引机、一道牵伸浴槽、2#牵引机、二道牵伸浴槽、3#牵引机、水洗槽、4#牵引机、烘干机、热定型机、上油机、卷绕机等；采用本装置可以实现干法纺丝制备间位芳纶纤维，所得纤维品质稳定、机械性能高，纺速高，适合工业化大规模生产，尤其适合于间位芳纶纤维的长丝生产。

Description

采用干法纺丝制备间位芳纶纤维的装置

技术领域

属化工机械领域，是涉及化学纤维的生产装置。确切地说是涉及采用干法纺丝制备间位芳纶纤维的装置。

背景技术

化学纤维的纺丝可分为熔融纺丝和溶液纺丝，溶液纺丝又可分为湿法纺丝、干法纺丝和干湿法（干喷湿纺）。干法纺丝和湿法纺丝都是采用成纤高聚物的浓溶液来形成纤维。与湿纺不同的是，干纺时从喷丝头毛细孔中压出的纺丝液细流不是进入凝固浴，而是进入纺丝甬道中。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。在干纺的纺丝行程中，原液细流中溶剂的脱除通过下列三步实现：①原液一出喷丝孔立即快速挥发──闪蒸；②溶剂从原液细流内部向外扩散；③从细流表面向周围气体介质作对流传质。在靠近喷丝头的一段纺程上，传质的机理包括闪蒸、对流和扩散的综合作用，随后纯扩散就逐渐变成控制传质过程速率的因素。干纺时，纺丝原液与周围气体介质之间只有传热和传质过程，不发生任何化学变化。干法纺丝与熔体纺丝有某些相似之处，二者都是在纺丝甬道中使高聚物流体（溶液或熔体）的粘度达到某一临界值而实现凝固。不同的是，熔纺时凝固过程是借纺丝行程中细流温度下降而实现的，而干纺则通过原液细流中溶剂挥发，高聚物浓度不断增大而凝固。

间位芳纶学名为聚间苯二甲酰间苯二胺，国内也称芳纶1313，间位芳纶是当今高性能纤维中发展最快的品种之一，是一种综合性能优良的高科技纤维，在防护服装、蜂窝结构材料、电绝缘纸和高温过滤材料等方面有着广泛的用途，是航空航天、电子、通讯、环保、石油化工、海洋开发和特种服装等领域的重要基础材料，间位芳纶沉析纤维和短切纤维是制造芳纶绝缘纸和蜂窝纸的基础原材料。

间位芳纶没有熔点，当温度超过一定程度时，直接碳化，导致间位芳纶无法通过熔融纺丝来制备；间位芳纶纤维的生产可以采用干法纺丝、湿法纺丝和干湿法纺丝。干法纺丝速度快、效率高，纤维无皮芯结构或很弱的皮芯结构，所得纤维机械性能好，非常适合用来制备高质量的间位芳纶纤维。然而并没有文献公开采用干法纺丝制备间位芳纶纤维的装置。

发明内容

为了克服上述技术问题，本发明提供了一种采用干法纺丝制备间位芳纶纤维的装置。该装置包含原丝生产装置和后处理装置；原丝生产装置包含：纺丝浆液储存罐、计量泵、过滤器、纺丝组件、纺丝箱、纺丝甬道、喷淋器、1#导向轮、牵伸轮、2#导向轮、3#导向轮、液槽、喂入轮、摆丝机及盛丝桶等；它们连接关系是：纺丝原液储存罐的输出口通过管路与计量泵的输入口相连接，计量泵的输出口通过管路与过滤器的输入口相连接，过滤器的输出口通过管路与纺丝组件的输入口相连接，纺丝组件安置于纺丝箱内，纺丝甬道上端与纺丝箱下端面连接，纺丝甬道与纺丝组件同心；喷淋器位于纺丝甬道下端，与纺丝甬道同心并间隔一定距离，1#导向轮位于喷淋器的下方，喷淋器的垂直中心线与1#导向轮外圈相切，1#导向轮的中心轴线位于丝束走向一侧；牵伸轮高于1#导向轮一定距离；2#导向轮位于牵伸轮的下方，2#导向轮与3#导向轮压住丝束时，能使丝束浸入液槽的液面以下；喂入轮位于3#导向轮下游，喂入轮设置在摆丝机正上方，并相隔一定距离；摆丝机设置在盛丝桶正上方，并相隔一定距离；

后处理装置包括：原丝桶、导丝架、1#牵引机、一道牵伸浴槽、2#牵引机、二道牵伸浴槽、3#牵引机、水洗槽、4#牵引机、烘干机、热定型机、上油机、卷绕机等；它们的位置关系是：原丝桶位于导丝架的正下方，1#牵引机位于导丝架的下游，1#牵引机与2#牵引机之间设置有一道牵伸浴槽；2#牵引机与3#牵引机之间设置有二道牵伸浴槽；3#牵引机与4#牵引机之间设置有水洗槽；4#牵引机的下游设置有烘干机，烘干机的下游设置有热定型机，热定型机的下游设置有上油机，上油机的下游设置有卷绕机。

上述技术方案中：所述纺丝原液储存罐至所述纺丝组件输入口之间的管道均设置有伴热，可以采用电伴热或者夹套伴热。

上述技术方案中：所述纺丝箱采用导热油加热。

上述技术方案中：所述纺丝甬道垂直安装，氮气入口位于上端，氮气出口位于下端。

上述技术方案中：所述1#导向轮和所述牵伸轮上的丝束所形成的直线与水平线夹角为15°～90°。

上述技术方案中：所述1#牵引机、所述2#牵引机、所述3#牵引机及所述4#牵引机上的牵引辊数量均不少于3个。

上述技术方案中：所述烘干机采用水蒸气加热辊或电加热辊。

上述技术方案中：所述热定型机采用电加热辊。

上述技术方案中：所述热定型机至少有四个辊，每个辊单独配置一台驱动电机或每两辊配置一台驱动电机。

上述技术方案中：所述上油机采用油辊上油。

本发明的积极效果是。

（1）本发明装置分为原丝生产装置和后处理装置，原丝生产装置要求防爆设计，后处理装置可以不要求防爆设计，相比全部采用防爆设计，在实际生产设计时可以节省后处理装置及车间的防爆设计成本，降低总体生产成本。

（2）在本发明该装置上，采用干法纺丝制备的间位芳纶纤维品质稳定、机械性能高。

（3）本发明该装置既适合间位芳纶的干法纺丝研究，也适合工业化大规模生产，尤其适合于间位芳纶纤维的长丝生产。

附图说明

下面结合附图，对本发明的具体实施方式作详细说明。

图1是本发明装置中原丝生产装置的结构示意图。

图2是本发明装置中后处理装置的结构示意图。

具体实施方式

本发明采用干法纺丝制备间位芳纶纤维的装置包含原丝生产装置和后处理装置。原丝生产装置的结构示意图如图1所示，原丝生产装置包含：纺丝浆液储存罐1、计量泵2、过滤器3、纺丝组件4、纺丝箱5、纺丝甬道6、喷淋器7、1#导向轮8、牵伸轮9、2#导向轮10、3#导向轮11、液槽12、喂入轮13、摆丝机14及盛丝桶15等。它们连接关系是：纺丝原液储存罐1的输出口通过管路与计量泵2的输入口相连接，计量泵2的输出口通过管路与过滤器3的输入口相连接，过滤器3的输出口通过管路与纺丝组件4的输入口相连接，纺丝组件4安置于纺丝箱5内，纺丝甬道6上端与纺丝箱5下端面连接，纺丝甬道6与纺丝组件4同心；喷淋器7位于纺丝甬道6下端，与纺丝甬道6同心并间隔一定距离，1#导向轮8位于喷淋器7的下方，喷淋器7的垂直中心线与1#导向轮8外圈相切，1#导向轮8的中心轴线位于丝束走向一侧；牵伸轮9高于1#导向轮8一定距离；2#导向轮10位于牵伸轮9的下方，2#导向轮10与3#导向轮11压住丝束时，能使丝束浸入液槽12的液面以下；喂入轮13位于3#导向轮11下游，喂入轮13设置在摆丝机14正上方，并相隔一定距离；摆丝机14设置在盛丝桶15正上方，并相隔一定距离。

后处理装置包括：原丝桶16、导丝架17、1#牵引机18、一道牵伸浴槽19、2#牵引机20、二道牵伸浴槽21、3#牵引机22、水洗槽23、4#牵引机24、烘干机25、热定型机26、上油机27、卷绕机28等。它们的位置关系是：原丝桶16位于导丝架17的正下方，1#牵引机18位于导丝架17的下游，1#牵引机18与2#牵引机20之间设置有一道牵伸浴槽19；2#牵引机20与3#牵引机22之间设置有二道牵伸浴槽21；3#牵引机22与4#牵引机24之间设置有水洗槽23；4#牵引机24的下游设置有烘干机25，烘干机25的下游设置有热定型机26，热定型机26的下游设置有上油机27，上油机27的下游设置有卷绕机28。

上述技术方案中：所述纺丝原液储存罐1至所述纺丝组件4输入口之间的管道均设置有伴热，可以采用电伴热或者夹套伴热。

上述技术方案中：所述纺丝箱5采用导热油加热。

上述技术方案中：所述纺丝甬道6垂直安装，氮气入口位于上端，氮气出口位于下端。

上述技术方案中：所述1#导向轮8和所述牵伸轮9上的丝束所形成的直线与水平线夹角为15°～90°。

上述技术方案中：所述1#牵引机18、所述2#牵引机20、所述3#牵引机22及所述4#牵引机24上的牵引辊数量均不少于3个。

上述技术方案中：所述烘干机25采用水蒸气加热辊或电加热辊。

上述技术方案中：所述热定型机26采用电加热辊。

上述技术方案中：所述热定型机26至少有四个辊，每个辊单独配置一台驱动电机或每两辊配置一台驱动电机。

上述技术方案中：所述上油机27采用油辊上油。

以上所述仅是本发明的优选技术方案，应当指出，对于本领域的普通技术人员，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰应视为本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种采用干法纺丝制备间位芳纶纤维的装置，其特征是：包含原丝生产装置和后处理装置；原丝生产装置的连接关系是：纺丝原液储存罐（1）的输出口通过管路与计量泵（2）的输入口相连接，计量泵（2）的输出口通过管路与过滤器（3）的输入口相连接，过滤器（3）的输出口通过管路与纺丝组件（4）的输入口相连接，纺丝组件（4）安置于纺丝箱（5）内，纺丝甬道（6）上端与纺丝箱（5）下端面连接，纺丝甬道（6）与纺丝组件（4）同心；喷淋器（7）位于纺丝甬道（6）下端，与纺丝甬道（6）同心并间隔一定距离，1#导向轮（8）位于喷淋器（7）的下方，喷淋器（7）的垂直中心线与1#导向轮（8）外圈相切，1#导向轮（8）的中心轴线位于丝束走向一侧；牵伸轮（9）高于1#导向轮（8）一定距离；2#导向轮（10）位于牵伸轮（9）的下方，2#导向轮（10）与3#导向轮（11）压住丝束时，能使丝束浸入液槽（12）的液面以下；喂入轮（13）位于3#导向轮（11）下游，喂入轮（13）设置在摆丝机（14）正上方，并相隔一定距离；摆丝机（14）设置在盛丝桶（15）正上方，并相隔一定距离；后处理装置的位置关系是：原丝桶（16）位于导丝架（17）的正下方，1#牵引机（18）位于导丝架（17）的下游，1#牵引机（18）与2#牵引机（20）之间设置有一道牵伸浴槽（19）；2#牵引机（20）与3#牵引机（22）之间设置有二道牵伸浴槽（21）；3#牵引机（22）与4#牵引机（24）之间设置有水洗槽（23）；4#牵引机（24）的下游设置有烘干机（25），烘干机（25）的下游设置有热定型机（26），热定型机（26）的下游设置有上油机（27），上油机（27）的下游设置有卷绕机（28）。

2.根据权利要求1所述的一种采用干法纺丝制备间位芳纶纤维的装置，其特征是：所述纺丝原液储存罐（1）至所述纺丝组件（4）输入口之间的管道均设置有伴热，采用电伴热或者夹套伴热。

3.根据权利要求1所述的一种采用干法纺丝制备间位芳纶纤维的装置，其特征是：所述纺丝箱（5）采用导热油加热。

4.根据权利要求1所述的一种采用干法纺丝制备间位芳纶纤维的装置，其特征是：所述纺丝甬道（6）垂直安装，氮气入口位于上端，氮气出口位于下端。

5.根据权利要求1所述的一种采用干法纺丝制备间位芳纶纤维的装置，其特征是：所述1#导向轮（8）和所述牵伸轮（9）上的丝束所形成的直线与水平线夹角为15°～90°。

6.根据权利要求1所述的一种采用干法纺丝制备间位芳纶纤维的装置，其特征是：所述1#牵引机（18）、所述2#牵引机（20）、所述3#牵引机（22）及所述4#牵引机（24）上的牵引辊数量均不少于3个。

7.根据权利要求1所述的一种采用干法纺丝制备间位芳纶纤维的装置，其特征是：所述烘干机（25）采用水蒸气加热辊或电加热辊。

8.根据权利要求1所述的一种采用干法纺丝制备间位芳纶纤维的装置，其特征是：所述热定型机（26）采用电加热辊。

9.根据权利要求1或8所述的一种采用干法纺丝制备间位芳纶纤维的装置，其特征是：所述热定型机（26）至少有四个辊，每个辊单独配置一台驱动电机或每两辊配置一台驱动电机。

10.根据权利要求1所述的一种采用干法纺丝制备间位芳纶纤维的装置，其特征是：所述上油机（27）采用油辊上油。