專利名稱：一種芳綸長絲后處理裝置及方法
技術領域：
本發明屬于特種纖維后處理領域，特別涉及一種芳綸長絲后處理裝置及方法。
背景技術：
隨著航天技術的發展，對增強用纖維提出了越來越高的要求。國際上對芳綸的研究以美國kevlar系列為主要對象。芳綸纖維由對苯二胺和對苯二甲酰氯共縮聚，經濕法紡絲而成。濕法紡絲所獲的原絲強度不高，需要進一步后處理來提高強度。經后處理的纖維強度可達3. 4GPa，模量可達120GPa。因而，后處理的工藝條件和設備對獲得高強度芳綸纖維至關重要。目前，國內對芳綸原絲束后處理工藝是間歇式真空熱處理。間歇式真空熱處理是將紡絲工序收卷的絲筒放入多工位熱處理釜中，于真空條件下,升溫至300°C _800°C熱處理30分鐘以上，降溫充氮，開釜取得成品絲筒。該方法具有處理能力大的優點，但是由于該工藝生產過程不連續，芳綸原絲筒上纏繞的原絲束在熱處理釜中的受熱均勻性難以保證，影響了纖維的成品率，其成品率僅為70-80%。
發明內容
本發明的目的在于克服現有技術中芳綸長絲熱處理所存在的纖維結晶度較高、纖維結晶取向度較差導致纖維強度難以進一步提高的不足，提供一種改進的芳綸長絲熱處理方法，該方法可獲得強度、彈性模量更高的纖維。該發明還提供了一種可以同時處理多束纖維，效率更高的芳綸纖維后熱處理方法。本發明的另一目的是提供對多束芳綸長絲進行熱處理的裝置。本發明的芳綸長絲后處理方法可以獲得質量穩定的芳綸纖維，并且可以同時對多束絲束進行后處理。本發明的一種芳綸長絲后處理裝置，所述裝置包括依次排列的第一張力輥、隧道爐、第二張力輥、上油機和干燥機，所述隧道爐上分別設置有氣體入口和熱媒入口，所述第二張力輥的轉速大于第一張力輥的轉速。所述隧道爐采用內腔寬X高為120X60mm、長度為2_6m的管式加熱爐。所述管式加熱爐長度為3m_5m。所述隧道爐、干燥機的兩端的殼體上還分別設置有絲束分離裝置。所述絲束分離裝置包括分別設置在隧道爐、干燥機兩端端面上的梳狀導絲板，所述梳狀導絲板上設置有至少兩個梳狀齒縫，每一梳狀齒縫的外側設置有一導向輪，所述隧道爐、干燥機兩端端面的外殼上分別設置有支撐架，所述支撐架的末端設置有滑動軸，所述導向輪安裝于所述滑動軸上。本發明利用該芳綸長絲后處理裝置進行處理時，調節第二張力輥的轉速大于第一張力輥，使隧道爐內產生張力，隧道爐的氣體入口用以通入N2或空氣，以確保纖維在不同狀態下被拉伸加熱，以獲得不同的產品。本發明的一種芳綸長絲后處理的方法，包括
(I)芳綸纖維長絲束從紡絲烘干段出來后，繞上第一張力輥，從第一張力輥引出的絲束導入隧道爐，從隧道爐出來的絲束繞上第二張力輥，向爐內通入N2或空氣，升溫至150-550°C，調節第二張力輥的轉速大于第一張力輥，使隧道爐內絲束產生2-10%拉伸比的張力，經熱處理的絲束隨后導入冷卻導輥；(2)經三個冷卻導輥冷卻后導出的絲束，經上油、干燥、收卷為成品。所述步驟(I)中的芳綸纖維長絲束為1-10束。所述步驟(I)中絲束通過隧道爐的速度為O. 5_20m/min。所述步驟(I)中熱處理的溫度為380_450°C。有益.效果(I)本發明利用包括二個張力輥的后處理裝置對芳綸長絲進行后處理，第二張力輥的轉速大于第一張力輥，使芳綸長絲束在隧道爐內絲束產生2-10%拉伸比的張力，提供一個結晶取向；纖維在通過隧道爐時，張力作用下，纖維在玻璃化轉變溫度之上結晶，從而獲得結晶度更高、結晶取向度更好的纖維，然后立即導入冷卻導輥，使絲束溫度下降，限制分子運動；本發明的工藝處理的芳綸長絲的強度可達5以上，所得纖維的機械性能更優。(2)本發明在上述后處理裝置的隧道爐的兩端殼體上設置了梳狀絲束分離裝置，使該后處理裝置能夠同時對多組芳綸絲束進行熱處理，各絲束在空間上完全分開，并以相同地受熱方式通過隧道爐，以此獲得的纖維性能基本相同。
圖1為本發明的芳綸長絲后處理工藝流程示意圖；其中，I為水槽；2為第一張力輥；3為導輥；4為隧道爐；5為第二張力輥；6為第一冷卻導輥；7為第二冷卻導輥；8為第三冷卻導輥；9為收絲機。圖2為梳狀絲束分離裝置的示意圖
具體實施例方式下面結合具體實施例，進一步闡述本發明。應理解，這些實施例僅用于說明本發明而不用于限制本發明的范圍。此外應理解，在閱讀了本發明講授的內容之后，本領域技術人員可以對本發明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權利要求書所限定的范圍。實施例1如圖1所示，本實施例提供的一種芳綸長絲后處理裝置，所述裝置包括依次排列的第一張力輥、隧道爐(采用內腔寬X高為120X60mm、長度為3m或5m的管式加熱爐)、第二張力輥、上油機和干燥機，所述隧道爐上分別設置有氣體入口和熱媒入口，所述第二張力輥的轉速大于第一張力輥的轉速。隧道爐、干燥機的兩端的殼體上還分別設置有絲束分離裝置，包括分別設置在隧道爐、干燥機兩端端面上的梳狀導絲板，所述梳狀導絲板上設置有至少兩個梳狀齒縫，每一梳狀齒縫的外側設置有一導向輪，所述隧道爐、干燥機兩端端面的外殼上分別設置有支撐架，所述支撐架的末端設置有滑動軸，所述導向輪安裝于所述滑動軸上。實施例2
(I) I束芳綸纖維長絲束從紡絲烘干段出來后，繞上第一張力輥，從第一張力輥引出的絲束導入隧道爐，從隧道爐出來的絲束繞上第二張力輥，向爐內通入N2或空氣，升溫至380°C，調節第二張力輥的轉速大于第一張力輥，使隧道爐內絲束產生2%拉伸比的張力，5m/min通過隧道爐，經熱處理的絲束隨后導入冷卻導輥；(2)經三個冷卻導輥冷卻后導出的絲束，經上油、干燥、收卷為成品。實施例3(1)10束芳綸纖維長絲束從紡絲烘干段出來后，繞上第一張力輥，從第一張力輥引出的絲束導入隧道爐，從隧道爐出來的絲束繞上第二張力輥，向爐內通入N2或空氣，升溫至450°C，調節第二張力輥的轉速大于第一張力輥，使隧道爐內絲束產生10%拉伸比的張力，5m/min通過隧道爐，經熱處理的絲束隨后導入冷卻導輥；(2)經三個冷卻導輥冷卻后導出的絲束，送往捻絲裝置進行加捻合股成產品。
權利要求
1.一種芳綸長絲后處理裝置，其特征在于所述裝置包括依次排列的第一張力輥、隧道爐、第二張力輥、上油機和干燥機，所述隧道爐上分別設置有氣體入口和熱媒入口，所述第二張力輥的轉速大于第一張力輥的轉速。
2.根據權利要求1所述的一種芳綸長絲后處理裝置，其特征在于所述隧道爐采用內腔寬X高為120 X 60mm、長度為2_6m的管式加熱爐。
3.根據權利要求2所述的一種芳綸長絲后處理裝置，其特征在于所述管式加熱爐長度為3m_5m。
4.根據權利要求1所述的一種芳綸長絲后處理裝置，其特征在于所述隧道爐、干燥機的兩端的殼體上還分別設置有絲束分離裝置。
5.根據權利要求4所述的一種芳綸長絲后處理裝置，其特征在于所述絲束分離裝置包括分別設置在隧道爐、干燥機兩端端面上的梳狀導絲板，所述梳狀導絲板上設置有至少兩個梳狀齒縫，每一梳狀齒縫的外側設置有一導向輪，所述隧道爐、干燥機兩端端面的外殼上分別設置有支撐架，所述支撐架的末端設置有滑動軸，所述導向輪安裝于所述滑動軸上。
6.一種芳綸長絲后處理的方法，包括(1)芳綸纖維長絲束從紡絲烘干段出來后，繞上第一張力輥，從第一張力輥引出的絲束導入隧道爐，從隧道爐出來的絲束繞上第二張力輥，向爐內通入N2或空氣，升溫至 150-550°C，調節第二張力輥的轉速大于第一張力輥，使隧道爐內絲束產生2-10%拉伸比的張力，經熱處理的絲束隨后導入冷卻導輥；(2)經三個冷卻導輥冷卻后導出的絲束，經上油、干燥、收卷為成品。
7.根據權利要求6所述的一種芳綸長絲后處理的方法，其特征在于所述步驟(I)中的芳綸纖維長絲束為1-10束。
8.根據權利要求6所述的一種芳綸長絲后處理的方法，其特征在于所述步驟(I)中絲束通過隧道爐的速度為O. 5-20m/min。
9.根據權利要求6所述的一種芳綸長絲后處理的方法，其特征在于所述步驟(I)中熱處理的溫度為380-450°C。
全文摘要
本發明涉及一種芳綸長絲后處理裝置及方法，包括依次排列的第一張力輥、隧道爐、第二張力輥、上油機和干燥機，所述隧道爐上分別設置有氣體入口和熱媒入口，所述第二張力輥的轉速大于第一張力輥的轉速。方法包括(1)芳綸纖維長絲束繞上第一張力輥，從第一張力輥引出的絲束導入隧道爐，繞上第二張力輥，向爐內通入N2或空氣，調節第二張力輥的轉速大于第一張力輥，經熱處理的絲束隨后導入冷卻導輥；(2)經三個冷卻導輥冷卻后導出的絲束，經上油、干燥、收卷為成品或者送往捻絲裝置進行加捻合股成產品。本發明處理的芳綸長絲的強度可達5以上，所得纖維的機械性能更優；工藝簡單，成本低，具有良好的應用前景。
文檔編號D02J11/00GK102995210SQ201210594328
公開日2013年3月27日 申請日期2012年12月31日 優先權日2012年12月31日
發明者余木火 申請人:東華大學