[實用新型]噴絲組件和紡絲組件

有效

• 申請號: 201420702956.1
• 申請日: 2014-11-20
• 公開（公告）號: CN204251780U
• 公開（公告）日: 2015-04-08
• 發明（設計）人: 王賀團;沈志剛;屠曉萍;張靜;趙微微
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司上海石油化工研究院
• 主分類號: D01D4/06
• 分類號: D01D4/06;D01D1/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及一種噴絲組件和紡絲組件，具體來說是一種用于濕法紡絲生產聚丙烯腈原絲的噴絲組件和紡絲組件。

背景技術

PAN基碳纖維具有高比強度、高比模量、耐燒蝕、導電、導熱等優異性能，因此其作為功能材料和結構材料在體育器材、建筑補強和航空航天等諸多領域得到廣泛應用。PAN基碳纖維的生產包括原絲紡制、預氧化和碳化等過程，其中原絲的質量成為制約我國碳纖維發展的“瓶頸”。PAN基碳纖維原絲的紡制包括凝固、牽伸、水洗和干燥致密化等諸多工序，其中最關鍵的是紡絲原液的凝固。而在過濾、計量和擠出的過程中，紡絲原液的結構和形態對其凝固有重要的影響。

PAN基碳纖維是一種人工合成的無機纖維。它是由丙烯腈和共聚單體，經過聚合、紡絲、預氧化和碳化等一系列工藝處理后得到的纖維狀聚合物。紡絲過程中PAN分子主要發生物理變化，形成白色的纖維狀原絲，預氧化過程中，PAN原絲逐漸演變成某種耐熱的含氧結構，經碳化后，得到含碳量極高的碳纖維。由于碳纖維具有高比強度、高比模量、耐高溫和耐化學腐蝕等性能，因此它的應用領域及其廣泛。

毛萍君等人(文獻見《合成纖維工業》，2001年第30卷第1期)指出，PAN聚合物溶液的可紡性、紡絲穩定性、紡絲最佳工藝條件以及纖維質量控制都與原液的流變性能密切相關，溫度是影響高聚物流體的流動性質的重要因素之一。因此，紡絲原液的流變行為(如粘度)對溫度的依賴性極大。

聚丙烯腈原絲的制備涉及原液的制備和原液的紡絲兩個大過程，其中原液的制備包括聚合，脫單和脫泡三道道工序，原液的紡絲包括原液的過濾、計量、凝固、熱水牽伸、水洗、上油、干燥致密化、蒸汽牽伸、熱定型和卷繞等十幾道工序。凝固對纖維成形非常重要，它是由原液細流向初生纖維轉變的關鍵步驟。原液細流進入凝固液(二甲基亞砜/水溶液)中，由于原液細流內的二甲基亞砜濃度比凝固液高，原液細流內的二甲基亞砜向外擴散進入凝固液內；又由于原液細流內的水濃度比凝固液低，凝固液內的水向內擴散進入原液細流內。雙擴散作用使得原液細流內的聚合物相分離，形成初生纖維。

在紡絲過程中，紡絲原液經計量泵計量后，進入鵝頸管內的過濾網進行過濾，這是開始紡絲前的最后一道過濾。這道過濾最重要，也是精度最要，要求最嚴格的一道過濾。它主要是去除紡絲原液中最后剩余的雜質，以及可能對紡絲產生影響的微凝膠的過濾。最后這道過濾，是在紡絲壓力極高的情況下進行的，因此對過濾網的材質要求很高，它必須經受高紡絲壓力的沖擊而不變形。同時，過濾雜質和過濾微凝膠對過濾網的規格也提出了很高的要求。

紡絲原液在鵝頸管內經過過濾后，進入分配板內進行重新分配，然后開始紡絲。根據流體動力學的分析，在傳統的鵝頸管中，靠近管壁的紡絲原液幾乎不流動，而鵝頸管中心的紡絲原液速度最大。紡絲原液的軸向流動速度在徑向上呈拋物線分布。流動速度呈拋物線分布的紡絲原液經噴絲板擠出后，很容易造成噴絲板中心和噴絲板邊緣上的原液細流的線速度不同，這對凝固成型和紡絲穩定性會產生嚴重的負面影響。

實用新型內容

本實用新型所要解決的技術問題之一是紡絲原液可紡性差、第一凝固浴內掉絲多和原絲斷頭率高的問題，提供了一種噴絲組件，包括紡絲原液的過濾和分配裝置。該組件用于聚丙烯腈基碳纖維原絲濕法紡絲的工業生產中。具有紡絲原液的可紡性好、第一凝固浴內的掉絲少和原絲的斷頭率低的優點。

本實用新型所要解決的技術問題之二是提供一種與解決技術問題之一所對應的紡絲組件。

為解決上述技術問題之一，本實用新型所采用的技術方案如下：一種噴絲組件，包括紡絲原液的過濾裝置和紡絲原液的分配裝置，其中，紡絲原液的過濾裝置包括包邊、至少一層第一支撐層、至少一層第一過濾層、至少一層第二過濾層、至少一層第二支撐層；第一支撐層、第一過濾層、第二過濾層和第二支撐層位于包邊的凹槽內，并由包邊固定為一體，第一支撐層和第二支撐層位于過濾裝置的兩側，第一過濾層和第二過濾層位于過濾裝置的中間；紡絲原液的所述分配裝置包括分配板，用于分配經過濾裝置過濾后的紡絲原液。

上述技術方案中，所述第一支撐層和第二支撐層的材質優選為鋼。

上述技術方案中，所述第一支撐層和第二支撐層的過濾目數獨立優選為10～100目。

上述技術方案中，所述第一過濾層和第二過濾層的材質優選為鋼絲。

上述技術方案中，所述第一過濾層和第二過濾層的過濾目數優選不同，第一過濾層的過濾目數優選為1600～3000目，第二過濾層的過濾目數優選為3000～7000目。