一種用于對位芳綸纖維高速紡絲的凝固浴加速裝置制造方法及圖紙

本實用新型專利技術公開了屬于化纖紡絲領域的一種用于對位芳綸纖維高速紡絲的凝固浴加速裝置，該裝置由可調節高度的漏斗結構、水槽和環形噴射系統三部分組成，不僅對紡速和纖維束粗細適應性強，凝固浴加速調節簡單方便，而且可以減少對絲束的沖擊，最大化減少斷絲和毛絲現象的發生。

【技術實現步驟摘要】

本技術屬化纖紡絲領域，特別涉及一種用于對位芳綸纖維高速紡絲的凝固浴加速裝置。
技術介紹
對位芳綸纖維是一種具有高強高模、耐高溫、耐酸堿以及重量輕等優異性能的高性能材料,在國防和民用領域都有廣泛的應用。對位芳綸纖維是聚對苯二甲酰對苯二胺(PPTA)樹脂在濃硫酸中溶解后經過干噴濕紡制成，由于PPTA樹脂在濃硫酸中會有降解的問題，所以PPTA的紡絲漿液一旦配制完成，最好能夠在盡可能短的時間內紡制成纖維。因此，實現對位芳綸纖維的高速紡絲(紡速>300m/min)不僅可以大幅提高生產效率，降低生產成本，而且可以有效保持對位芳綸纖維的品質和穩定。眾所周知，PPTA需要通過干噴濕紡將其液晶結構取向固定，才能得到力學性能優異的纖維。其中取向固定是通過凝固浴來實現。因此，凝固浴與漿液細流及初生纖維的相互作用就對最終成型纖維性能有巨大影響。尤其對于高速紡絲來說，凝固浴不僅要能夠將絲束中的硫酸萃取出去進而將絲束固化，而且要能夠避免對絲束的沖擊，降低產生斷絲和毛絲的幾率。因此，設計一種有效的凝固浴裝置用于對位芳綸纖維的高速紡絲至關重要。為此，美國杜邦公司在專利EP0934434B1中設計了一種噴射式凝固浴加速器。通過將凝固浴液流強制加速來降低高速紡絲時凝固浴液體和絲束的速度差，進而降低凝固浴對絲束的沖擊。韓國科隆公司在專利2009145446A1中設計了一種結構更簡單的凝固浴加速器裝置來實現對位芳綸纖維的高速紡絲。但是上述兩種設計的凝固浴加速裝置都有其缺點。杜邦公司設計的裝置結構復雜，加工要求高，對于長期在稀酸環境中使用的裝置來說，選材和加工是一個問題。而對于科隆公司設計的裝置來說，結構過于簡單，使用穩定性不佳。
技術實現思路
本技術提出了一種用于對位芳綸纖維高速紡絲的凝固浴加速裝置，不僅有效解決了對位芳綸纖維高速紡絲中凝固浴對纖維影響的問題，而且提高了對位芳綸纖維生產質量的穩定性，實現了對位芳綸纖維的高速紡絲。一種用于對位芳綸纖維高速紡絲的凝固浴加速裝置，主要包括以下部分：(1)可調節高度的漏斗；漏斗設置在凝固浴槽內且底部與導流管頂端相連；漏斗和導流管以螺紋形式連接，通過旋轉漏斗調節漏斗的高度；(2)帶格柵的凝固浴槽；凝固浴槽沒有形狀限制，以圓形為優先。格柵的作用是調節凝固浴液流動狀態，將凝固浴槽中液面調整為沒有波動的平面。格柵為多孔盤狀，大小與凝固
浴槽內徑一致。格柵安裝位置及孔徑以調整到凝固浴液面平穩為準。導流管穿過格柵在凝固浴槽底部固定。導流管與格柵可以固定也可以不固定，以不固定為優先。(3)以圓環方式噴射凝固浴液體的噴射系統；噴射系統在導流管端與導流管固定連接，噴射系統為圓環噴射，目的是將導流管中的凝固浴進一步加速。該裝置中漏斗的特征在于漏斗錐度在0-90°范圍可調；距水面高度H在0-50mm范圍且高度可調，即0mm＜H≤50mm；該裝置中凝固浴槽的特征在于凝固浴流量Q1可調，在保證水面平穩的前提下，多余的凝固浴從四周溢出；格柵裝置消除凝固浴水流的紊流；該裝置中噴射系統的特征在于水流噴射方向與絲束夾角不大于15°，或者直接沿管道壁與絲束方向平行噴射。凝固浴由離心泵或其他形式能夠加壓的泵噴射，噴射流量Q2由調節閥控制；凝固浴水槽和噴射系統中凝固浴液流量(Q1和Q2)大小以保持凝固浴槽充滿并水面平穩為準。該裝置的優點是漏斗高度可調，可適用于較寬的紡速范圍(100-800m/min)；通過改變漏斗的錐度，可以適用于不同面徑的噴絲板。小角度或沿壁噴射可以確保對凝固浴起到加速作用而非相反。利用該裝置可以實現對位芳綸纖維的高速紡絲。為了驗證本技術裝置的有效性，在相同條件下以紡速和最終纖維的力學性能做評價。纖維力學性能用萬能力學試驗機測試，測試標準為GB/T 19975-2005。附圖說明圖1為本技術結構示意圖；圖中，1、漏斗，2、格柵，3、凝固浴槽，4、噴射系統，5、導流管。具體實施方式下面通過實例對本技術進行進一步說明，但并不因此而限制本專利技術的內容。實施例1：比濃對數粘度為6.0的PPTA樹脂經過溶解，過濾，脫泡成為紡絲漿液。漿液濃度為19.2％(質量比)，紡絲溫度為85℃；紡絲用噴絲板孔徑0.07mm，噴絲速度60m/min,空氣層高度10mm，紡絲速度為300m/min；凝固浴溫度為5℃，濃度8％；凝固浴加速裝置中高度H為10mm，漏斗面徑100mm，高度8mm；Q1為350L/h；Q2沿管道壁垂直噴射；經過后續大量的水洗滌及烘干后，測試纖維力學性能為拉伸強度2.9GPa，拉伸模量85GPa。實施例2：比濃對數粘度為6.5的PPTA樹脂經過溶解，過濾，脫泡成為紡絲漿液。漿液濃度為19.8％(質量比)，紡絲溫度為90℃；紡絲用噴絲板孔徑0.063mm，噴絲速度80m/min,空氣層高度10mm，紡絲速度為450m/min；凝固浴溫度為5℃，濃度8％；凝固浴加速裝置中高度H為15mm，漏斗面徑100mm，高度8mm；Q1為500L/h；Q2以5°角噴射；經過后續大量的水洗滌及烘干后，測試纖維力學性能為拉伸強度3.1GPa，拉伸模量97GPa。實施例3：比濃對數粘度為4.0的PPTA樹脂經過溶解，過濾，脫泡成為紡絲漿液。漿液濃度為20％(質量比)，紡絲溫度為85℃；紡絲用噴絲板孔徑0.07mm，噴絲速度70m/min,空氣層高度10mm，紡絲速度為400m/min；凝固浴溫度為5℃，濃度8％；凝固浴加速裝置中高度H為5mm，漏斗面徑100mm，高度8mm；Q1為400L/h；Q2以10°角噴射；經過后續大量的水洗滌及烘干后，測試纖維力學性能為拉伸強度2.5GPa，拉伸模量50GPa。實施例4：比濃對數粘度為5.3的PPTA樹脂經過溶解，過濾，脫泡成為紡絲漿液。漿液濃度為19.5％(質量比)，紡絲溫度為87℃；紡絲用噴絲板孔徑0.065mm，噴絲速度100m/min,空氣層高度10mm，紡絲速度為500m/min；凝固浴溫度為5℃，濃度8％；凝固浴加速裝置中高度H為5mm，漏斗面徑100mm，高度5mm；Q1為450L/h；Q2沿管道壁垂直噴射；經過后續大量的水洗滌及烘干后，測試纖維力學性能為拉伸強度2.7GPa，拉伸模量70GPa。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于對位芳綸纖維高速紡絲的凝固浴加速裝置，主要包括以下部分：可調節高度的漏斗(1)；帶格柵(2)的凝固浴槽(3)；以圓環方式噴射凝固浴液體的噴射系統(4)；漏斗(1)設置在凝固浴槽(3)內且底部與導流管(5)頂端相連；噴射系統(4)設置在導流管(5)下端；該裝置中漏斗(1)的特征在于漏斗錐度在0?90°范圍可調；距水面高度H在0?50mm范圍可調，0mm＜H≤50mm；該裝置中凝固浴槽(3)的特征在于凝固浴流量可調，在保證水面平穩的前提下，多余的凝固浴從四周溢出；格柵(2)消除凝固浴水流的紊流；該裝置中噴射系統(4)的特征在于水流噴射方向與絲束夾角不大于15°，或者直接沿導流管(5)管道壁與絲束方向平行噴射；凝固浴由離心泵或其他形式能夠加壓的泵噴射，噴射流量由調節閥控制；凝固浴槽(3)和噴射系統(4)中凝固浴液流量大小以保持凝固浴槽(3)充滿并水面平穩為準。

【技術特征摘要】
1.一種用于對位芳綸纖維高速紡絲的凝固浴加速裝置，主要包括以下部分：可調節高度的漏斗(1)；帶格柵(2)的凝固浴槽(3)；以圓環方式噴射凝固浴液體的噴射系統(4)；漏斗(1)設置在凝固浴槽(3)內且底部與導流管(5)頂端相連；噴射系統(4)設置在導流管(5)下端；該裝置中漏斗(1)的特征在于漏斗錐度在0-90°范圍可調；距水面高度H在0-50mm范圍可調，0mm＜H≤50mm；該裝置中...

【專利技術屬性】
技術研發人員：庹新林，崔慶海，
申請(專利權)人：山東萬圣博科技股份有限公司，清華大學，
類型：新型
國別省市：山東;37