[發明專利]一種適用于干噴-濕紡法制造芳綸Ⅲ纖維的凝固成形裝置

有效

• 申請號: 201310494250.0
• 申請日: 2013-10-21
• 公開（公告）號: CN103498207A
• 公開（公告）日: 2014-01-08
• 發明（設計）人: 彭濤;王鳳德;劉克杰;章勝宗;楊文良;楊杰
• 申請（專利權）人: 中藍晨光化工研究設計院有限公司
• 主分類號: D01D13/02
• 分類號: D01D13/02;D01D5/06
• 代理公司: 成都天嘉專利事務所(普通合伙) 51211
• 代理人: 趙麗

技術領域

本發明涉及一種制造芳綸Ⅲ纖維的紡絲設備，尤其是干噴-濕紡法中的凝固成形裝置，屬于化學合成纖維設備技術領域。

背景技術

芳綸Ⅲ屬于國產高性能有機纖維，具有高強度、高模量、耐高溫的優異性能，現在已成為制備航空航天先進復合材料的增強纖維。目前國內外芳綸Ⅲ工業化生產都采用濕法紡絲技術制造。凝固浴槽是濕法紡絲過程中的主要設備。在芳綸Ⅲ纖維濕法紡絲的凝固技術中，凝固浴槽通常是水平臥式凝固槽。凝固浴從裝有噴絲頭的一端（前部）進入浴槽，與絲條并行流向浴槽的另一端（后部）。在成形過程中，纖維絲條中的溶劑不斷進入凝固浴中，凝固浴中的水則不斷進入纖維絲條中，直到擴散平衡，形成初生纖維。

由于干噴-濕紡的紡絲速度可達600～1200m/min，比濕紡高，可使用孔徑較大的噴絲頭，因此干噴-濕紡現已被廣泛用在聚丙烯腈纖維、芳香族聚酰胺纖維、聚苯并咪唑纖維等生產中。對于在干噴-濕紡中所涉及的凝固成形裝置，目前已見報道的主要有以下兩種：一種是美國Dupont公司在專利US4078034在制備芳綸Ⅱ工藝中披露的：該凝固裝置由凝固槽與一根凝固直管組成。噴絲頭位于紡絲機凝固浴槽的上方，紡絲擠出細流通過空氣層后垂直進入凝固槽中，然后進入凝固直管中凝固成形，經導向輪后進入后面工序。另一種是日本Toray公司在專利JP2006118087中提出的一種用于干噴-濕紡法的凝固浴槽結構。在這種凝固浴槽中，設置一個圓筒狀的，表面多孔的甬道。紡絲原液從噴絲板噴出后，通過甬道到達凝固浴槽底部的導絲輥。由于這兩種凝固成形裝置均導致凝固液流速太快，無法對其進行合理控制，因而只適用于速度較高的紡絲方法。而芳綸Ⅲ纖維的紡絲原液因其固含量低，噴絲板擠出細流非常脆弱，如在上述凝固成形裝置中進行凝固處理，噴絲板擠出細流在進入凝固液處就極易發生斷裂，無法實現穩定紡絲，因此這兩種凝固成形裝置均無法用于制造芳綸Ⅲ纖維。

發明內容

本發明旨在克服現有干噴-濕紡的凝固成形裝置導致凝固液流速太快，無法對其進行合理控制的技術問題，從而提供了適用于干噴-濕紡方法制造芳綸Ⅲ纖維的的凝固成形裝置。本發明解決了以低固含量芳綸Ⅲ聚合液為原料，采用干噴-濕紡方法制造成纖維的凝固成形缺陷問題，彌補了現有凝固成形裝置的不足。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：

一種適用于干噴-濕紡法制造芳綸Ⅲ纖維的凝固成形裝置，其特征在于：包括凝固盤與U形凝固管兩部分，所述凝固盤主要由凝固盤座、密封墊、凝固液分配網、凝固盤蓋以及溢流管組成，所述U形凝固管主要由U形管、調節管、出絲管組成，?U形管的一端與凝固盤連接，另一端與調節管活動連接。

所述凝固盤上設置有進液口、出液口、溢流管，U形凝固管有進液口與出液口，U形凝固管的進液口與凝固盤的出液口連接，U形凝固管出液口處設置有導絲輪。?

所述U形凝固管的出液口即U形凝固管出絲管的管口。

所述調節管由1-3節短管組成，各節短管之間或短管與U形管之間通過可拆卸的活動方式連接，包括法蘭、套管、卡套接頭、螺紋接頭等連接方式。

所述凝固盤直徑為200mm-350mm，高度為60mm-120mm。確保凝固盤內流動液體的穩定性，并且保證從噴絲板噴出的纖維能順利地與凝固液一起進入U形凝固管中。

所述凝固盤出液口直徑為6mm-25mm，U形凝固管直徑為6mm-35mm，長度為1.5m-5m，且U形凝固管直徑大于或等于凝固盤出液口直徑。有效控制凝固液的流量，保證凝固盤內流動液體的穩定性及初生纖維在凝固液中的凝固時間。

所述U形凝固管的進液口與出液口的高度差根據紡絲速度需要確定，高度差變化范圍為0-30mm。

所述凝固盤出液口與U形凝固管內表面為光滑的弧面，內表面粗糙度Ra≤0.05μm，否則將會對纖維造成損害。

本發明所述凝固成形裝置的材質選擇耐酸、耐腐蝕不銹鋼材料或耐極性有機溶劑腐蝕的工程塑料。

所述不銹鋼材料包括：SUS316、SUS316L、SUS430、SUS630、SUS631。

所述工程塑料包括：聚乙烯材料（PE）、聚丙烯材料（PP）、聚四氟乙烯材料（PTFE）、聚氯乙烯材料（PVC）、聚苯乙烯材料（PS）、聚碳酸酯材料（PC）、聚醚醚酮材料（PEEK）、聚甲醛材料（POM）、聚甲基丙烯酸甲酯材料（PMMA）。

本發明所述凝固成形裝置的工作流程如下：