[實用新型]一種超高分子量聚乙烯纖維用牽伸熱箱裝置

有效

• 申請號: 201220293861.X
• 申請日: 2012-06-21
• 公開（公告）號: CN202830251U
• 公開（公告）日: 2013-03-27
• 發明（設計）人: 馬敏;王正兵;祁立超;孔凡敏
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;南化集團研究院
• 主分類號: D01D5/12
• 分類號: D01D5/12;D01D10/02
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責任公司 32112
• 代理人: 湯志武

技術領域

本實用新型涉及一種紡絲行業用的牽伸熱箱，尤其是應用在超高分子量聚乙烯纖維的生產中。

背景技術

超高分子量聚乙烯纖維是一類具有高度取向伸直鏈結構的纖維，是支撐世界高新技術產業的重要新材料之一，與碳纖維、芳綸并稱為三大高科技纖維。因其具有強度高、模量高、質量輕、耐光強、耐磨度高、能量吸收性能和阻尼性能優越等特點，在高級輕質復合材料中顯示出極大的優勢，主要用途是取代鋼鐵、合金，在航天航空領域、軍事領域有著不可替代的作用，是涉及到國家安全的敏感材料。可廣泛應用于軍事裝備、航天航海、安全防護、特種建筑、漁業、造船業等領域，具有非常良好的市場前景。

目前超高分子量聚乙烯纖維工業化生產多是采用凝膠紡絲-超拉伸技術。凝膠紡絲使溶液中的大分子處于低纏結狀態，紡絲成型后通過驟冷使紡絲細流中的大分子基本上保持這種低纏結狀態，但因其結構尚不穩定，從超分子結構上講，大分子序態較低，必須經過后續加工使其二次成型，提高纖維的物理—機械性能。而只有經高倍熱拉伸，聚乙烯大分子才能沿拉伸方向舒展和伸直，大分子取向和結晶程度提高，使大分子鏈由原來的折疊鏈向伸直鏈結構轉變從而賦予纖維十分優異的力學性能。高倍熱拉伸的主要工序就是牽伸工序。牽伸過程中，首先使呈現大片晶的聚集體分解為稍有取向的片晶堆積，隨后片晶沿著拉伸方向旋轉和解纏，最終導致伸直鏈結晶的微纖結構形成。牽伸過程中的拉伸可以使分子鏈鏈段取向，牽伸熱箱提供的高溫可以使分子鏈發生取向，最終提高纖維的結晶度和取向度，提高纖維的性能。

在現有技術中，超高分子量聚乙烯纖維的拉伸為熱拉伸，初生纖維處于空氣包圍之中，纖維被加熱主要是在牽伸熱箱中依靠空氣介質和加熱器之間的熱量傳遞來實現。目前牽伸熱箱主要采用熱風循環系統為纖維提供熱能，牽伸熱箱腔室均為普通傳熱的金屬材料，因循環風與牽伸室發生作用后風向會發生改變，造成風場紊亂。循環風經過牽伸室對纖維加熱的過程中因為循環風會對原絲和牽伸腔室發生作用并傳遞熱量，會使原絲在腔室內發生振動并出現溫度不均衡現象而產生毛絲、斷頭和絲的品質不穩定現象。加熱結構為普通箱式結構電加熱器，氣體容易在箱體的死角處形成氣體滯留區，嚴重影響加熱效率，浪費熱能耗。風道內會因熱脹冷縮而引起管道變形甚至泄露，同時循環風因未經過凈化處理在對絲束進行加熱時所攜帶的雜質會對設備和絲束的成型、外觀造成影響。

發明內容

本實用新型要解決的問題是提供一種用于超高分子量聚乙烯纖維牽引定型用的牽伸熱箱裝置，其熱效率高，溫度分布均勻，循環風潔凈、對絲束擾動小且分布均衡、能有效防止由于熱脹冷縮而引起的管道變形甚至泄露，保證纖維絲束在均勻恒定潔凈的溫度下牽伸，從而提高了成品纖維的性能、成品率和穩定性，減少了工人的勞動強度以及因處理熱箱內毛絲斷頭而頻繁開熱箱而造成的熱量損失和不均勻。

本實用新型的技術解決方案：

一種超高分子量聚乙烯纖維用牽伸熱箱裝置，其特征在于：它包括由上箱體和下箱體組成的箱體，箱體內設內表面覆蓋多孔材料結構的牽伸室和循環風道；牽伸室的一端為絲束入口和進風口，另一端為絲束出口和出風口；循環風道內設置有風機、膨脹節、圓筒高效加熱裝置和高效送風口；箱體的一側設有可以開啟的箱體側門若干個，上箱體和下箱體以及箱體側門內設隔熱材料層。

上述循環風道內采用新型圓筒高效加熱裝置。

上述多孔材料為二維蜂窩多孔金屬材料，其材質為青銅、鎳、合金、不銹鋼、鈦、鋁等金屬；其微結構可以為正三角形蜂窩、正四邊形蜂窩、正六邊形蜂窩、由正六邊形蜂窩和正三角形蜂窩所組成的組合蜂窩Kagome結構等，優選正六邊形蜂窩、Kagome蜂窩微結構。

上述高效送風口采用具有穩壓、分流、過濾一體的結構。

上述循環風道內采用可以有效防止由于熱脹冷縮而引起的管道變形甚至泄露膨脹節。

本實用新型的技術優點為：

1.本實用新型采用新型圓筒高效加熱裝置，采用圓筒形的新式加熱裝置，沒有方形的死角，氣體流通順暢，具有升溫快、發熱均勻、散熱性能好、熱效率高、使用壽命長等優點，使循環風加熱的穩定性大幅度提高。加熱采用整體加熱器，直接插入圓筒，兩端用法蘭固定。容易安裝和拆卸，方便維修和更換。