濕法紡絲離心式生產設備的制作方法
【專利摘要】本發明適用于高分子材料生產【技術領域】，公開了一種濕法紡絲離心式生產設備，包括依序連接的制絲裝置、洗滌裝置、收集裝置和處理裝置，制絲裝置和洗滌裝置之間通過第一輸送管相連通，洗滌裝置設置有延伸至收集裝置處的第二輸送管，制絲裝置包括第一容器和設置于第一容器內的噴絲器，于第一容器的底板設置有驅動噴絲器轉動的驅動裝置，第一容器的頂部設置有噴淋裝置和用于輸送聚酰胺酸紡絲膠液的輸入管，噴淋裝置連接有凝固浴輸入管。本發明提供的一種濕法紡絲離心式生產設備，操作簡單、制取短纖維高效、節能，極大地提高了生產效率，解決了傳統濕法紡絲生產聚酰亞胺短纖維設備投入大，生產效率低的缺點，提高了聚酰亞胺纖維的市場競爭力。
【專利說明】濕法紡絲離心式生產設備
【技術領域】
[0001]本發明屬于高分子材料生產【技術領域】，尤其涉及一種濕法紡絲離心式生產設備，主要用于聚酰亞胺短纖維的生產。
【背景技術】
[0002]濕法紡絲簡稱濕紡，其原理為將聚合物溶解于溶劑中，通過噴絲頭噴出細絲，經過凝固浴形成纖維的化學纖維紡織方法。其過程是將成纖高聚物溶解在適當的溶劑中，得到一定組成、一定粘度并具有良好可紡性的溶液，稱紡絲原液。紡絲原液被循環管道送至紡絲機，通過計量泵計量，然后經燭形濾器、連接管而進入噴絲頭(帽)。從噴絲頭上有規律地分布的孔徑為0.05?0.08毫米若干孔眼中壓出的原液細流進入凝固浴，原液細流中的溶劑向凝固浴擴散，凝固劑向細流滲透，從而使原液細流達到臨界濃度，在凝固浴中析出，而形成纖維。聚酰亞胺纖維常用的生產方式即是:先采用濕紡紡絲得到聚酰胺酸纖維原絲，之后通過亞胺化得到聚酰亞胺纖維，這種纖維生產方式通常稱為兩步法。
[0003]目前隨著經濟社會的持續發展以及人們環保意識的不斷增強，以往被忽視的環境污染問題越來越引起人們的關注，以聚酰亞胺為代表的高性能過濾材料近年來得到廣泛的市場需求，聚酰亞胺纖維在過濾材料領域通常是以短纖維形式紡織形成氈狀濾布，以往常采用的方法是生產長纖維之后切斷得到，其生產效率低，生產成本高，相對于以玻纖為代表的無機纖維及以聚醚醚酮纖維和聚苯硫醚纖維為代表的特種熱塑性纖維，盡管性能上優勢明顯，但性價比較低，與上述產品競爭優勢較小，同時設備投入較大，生產規模難以擴大，市場推廣受到很大影響。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在于克服上述現有技術的不足，提供了一種濕法紡絲離心式生產設備，其極大地提高了生產效率，并減少了設備的投入及生產的能耗，很好的解決了以往濕法紡絲設備投入高、生產成本高進而降低產品競爭力的問題。
[0005]本發明的技術方案是:一種濕法紡絲離心式生產設備，主要用于聚酰亞胺短纖維的生產，包括依序連接的制絲裝置、洗滌裝置、收集裝置和處理裝置，所述制絲裝置和所述洗滌裝置之間通過第一輸送管相連通，所述洗滌裝置設置有延伸至所述收集裝置處的第二輸送管，所述制絲裝置包括第一容器和設置于所述第一容器內的噴絲器，于所述第一容器的底部設置有驅動所述噴絲器轉動的驅動裝置，所述第一容器的頂部設置有噴淋裝置和用于輸送聚酰胺酸紡絲膠液的輸入管，所述噴淋裝置連接有凝固浴輸入管。
[0006]優選地，所述噴絲器呈“圓筒”狀或“圓臺”狀，包括底板、側壁和頂板，所述側壁設置有金屬濾網或均布有噴絲孔。
[0007]優選地，所述濾網的目數為400?2000目或所述噴絲孔的孔徑為0.05mm?0.12mm0
[0008]具體地，所述噴絲器內均布有隔板，所述隔板與所述噴絲器的底板、側壁和頂板相連接。
[0009]優選地，所述隔板設置4?20個，各所述隔板組合形成有圍繞對稱中心軸線的空腔，所述輸入管設置于所述空腔處。
[0010]優選地，所述隔板為平面板或弧面板。
[0011]具體地，所述噴淋裝置為中空的圓環，且與所述第一容器同軸設置，其底部設置有數個噴淋孔。
[0012]具體地，所述洗滌裝置包括第二容器和攪拌組件，所述攪拌組件包括驅動部件和與所述驅動部件連接的攪拌件，所述攪拌件設置于所述第二容器內，所述驅動部件設置于所述第二容器的底部，所述第二容器連接有洗滌劑輸入管。
[0013]具體地，所述收集裝置包括過濾式傳送帶和設置在所述過濾式傳送帶下方的濾液收集槽，還包括通過凝固浴回流管與所述第二容器連接的凝固浴槽。
[0014]具體地，所述濾液收集槽設置有洗滌劑回流管和與所述凝固浴回流管相通的連通管，所述洗滌劑回流管上設置有第一閥門，所述連通管上設置有第二閥門；所述凝固浴槽設置有凝固浴排放管，所述凝固浴排放管上設置有第三閥門。
[0015]本發明提供的一種濕法紡絲離心式生產設備，通過驅動裝置驅動制絲裝置中的噴絲器旋轉，可將輸入管輸入至噴絲器內的聚酰胺酸紡絲膠液在離心力的作用下甩出，完成纖維拉伸，并通過設置在第一容器上的噴淋裝置完成纖維絲的切斷，然后經由第一輸送管將纖維絲輸送至洗滌裝置進行逆洗，并經由第二輸送管輸送至收集裝置進行過濾、收集；最后通過收集裝置輸送至處理裝置進入亞胺化處理，得到聚酰亞胺短纖維。通過收集裝置的收集，能夠回收洗滌裝置內的液體進行循環利用。此種濕法紡絲離心式生產設備，在設備種類和數量上大為減少，提高了生產效率，解決了傳統濕法紡絲生產聚酰亞胺短纖維設備投入大，生產效率低的缺點，極大的提高了聚酰亞胺纖維的市場競爭力。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]圖1是本發明實施例提供的濕法紡絲離心式生產設備的結構示意圖；
[0017]圖2是本發明實施例提供的濕法紡絲離心式生產設備中噴絲器的立體示意圖；
[0018]圖3是本發明實施例提供的濕法紡絲離心式生產設備中噴絲器的俯視圖；
[0019]圖4是本發明實施例提供的濕法紡絲離心式生產設備中噴絲器另一結構的俯視圖；
[0020]圖5是本發明實施例提供的濕法紡絲離心式生產設備中噴淋裝置的俯視圖。【具體實施方式】
[0021]為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。
[0022]如圖1所示，本發明實施例提供的一種濕法紡絲離心式生產設備1，主要用于聚酰亞胺短纖維的生產，包括依序連接的制絲裝置11、洗滌裝置、收集裝置和處理裝置(圖中未示出)，制絲裝置11和洗滌裝置之間通過第一輸送管14相連通，洗滌裝置設置有延伸至收集裝置處的第二輸送管15。這樣，在制絲裝置11制取符合要求的短纖維后，通過第一輸送管14輸送至洗滌裝置內進行除溶劑及洗滌，最后經由第二輸送管15將洗滌后的短纖維收集，并傳送至處理裝置進行亞胺化處理，以獲得的聚酰亞胺短切纖維。收集裝置在將短纖維輸送至處理裝置進行亞胺處理的過程中，可以是連續式輸送或間歇式輸送，在實際工作中可按照具體的要求來操作控制。
[0023]具體地，如圖1和圖2所示，制絲裝置11包括第一容器111和設置于第一容器111內的噴絲器112，于第一容器111的底部設置有驅動噴絲器112轉動的驅動裝置113，第一容器111的頂部設置有噴淋裝置16和用于輸送聚酰胺酸紡絲膠液的輸入管17，噴淋裝置16連接有凝固浴輸入管18。通過這樣的設置，驅動裝置113驅動噴絲器112高速旋轉，其轉速每分鐘一萬至十萬轉，確保聚酰胺酸紡絲膠液能在高速離心旋轉狀態下被孔擠出，而凝固浴輸入管18向噴淋裝置16內輸入凝固浴，使設置在第一容器111頂部的噴淋裝置16能夠垂直向下噴淋凝固浴，在第一容器111的內壁形成等距離連續的凝固浴幕，其沿著第一容器111的內壁往下流，聚酰胺酸紡絲膠在高速離心力作用下垂直射入凝固浴幕，接觸到凝固浴幕后阻力劇增，在阻力作用下發生斷裂，形成短纖維原液絲。而制好的短纖維原液隨凝固浴液幕絲經由第一輸送管14流入洗滌裝置內進行洗滌，洗滌完成后的短纖維通過第二輸送管15輸送至收集裝置進行過濾和收集，使制好的短纖維和洗滌劑分離，并能將分離的短纖維輸送至處理裝置進行亞胺化熱處理，以得到聚酰亞胺纖維，第二輸送管15上設置有可自動或手動控制的閥門151，使收集裝置在進行過濾和收集短纖維可以是連續式，也可以是間歇式；而驅動裝置113可為電機，凝固浴液體為聚酰氨酸反應溶劑一定濃度的水溶液，聚酰氨酸反應溶劑可為N -甲基吡咯烷酮、N - N -二甲基甲酰胺或N - N - 二甲基乙酰胺，可根據具體的要求來選擇。
[0024]本發明提供的濕法紡絲離心式生產設備1，噴絲器112在驅動裝置113的驅動下高速旋轉，使聚酰胺酸紡絲膠液依靠離心力從噴絲器112內擠出，而擠出的膠絲原液在凝固浴及離心力雙重作用下完成膠液原絲的切斷，直接得到短纖原液絲，短纖原液絲在經過洗滌裝置洗滌后，通過收集裝置的過濾、收集，及輸送至處理裝置進行亞胺化熱處理，以得到聚酰亞胺纖維。該濕法紡絲離心式生產設備I在制取短纖維時，高效、節能，大大減少了設備的種類和數量，操作簡單、極大地提高了生產效率，解決了傳統濕法紡絲生產聚酰亞胺短纖維設備投入大，生產效率低的缺點，提高了聚酰亞胺纖維的市場競爭力。
[0025]優選地，如圖1和圖2所示，噴絲器呈“圓筒”狀或“圓臺”狀，包括底板(圖中未示出)、側壁1124和頂板(圖中未示出)，側壁1124設置有金屬濾網或均布有噴絲孔。將噴絲器設置成“圓筒”狀或“圓臺”狀，使其在高速旋轉時，其內的聚酰胺酸紡絲膠液能夠受到均勻的離心力，并通過將噴絲器112的側壁1124設置有濾網或噴絲孔1121，使其內的聚酰胺酸紡絲膠液能夠依靠離心力從過濾網或者從噴絲孔1121中噴出，實現制作聚酰亞胺短纖維的目的。
[0026]優選地，濾網的目數為400?2000目或噴絲孔1121的孔徑為0.05mm?0.12mm。通過設置不同的數值，使噴射出來的短纖原液絲能夠符合不同的要求，以滿足不同的使用要求。當然，可以理解地，濾網的目數或者孔徑，也可以根據具體的要求來選擇，并不局限于本實施例中設定的選擇范圍。
[0027]具體地，噴絲器112內均布有隔板1122，隔板1122與噴絲器112的底板、側壁1124和頂板相連接。通過這樣的設置，保證了聚酰胺酸紡絲膠液能在離心力作用下噴出的同時，不阻礙輸入管17向噴絲器112內輸入聚酰胺酸紡絲膠液。隔板1122由316L不銹鋼、哈氏特種合金鋼等金屬材料制成，并對稱布置在噴絲器112內。
[0028]優選地，如圖2所示，隔板1122設置4?20個，各隔板1122組合形成有圍繞對稱中心的空腔1123，輸入管17設置于空腔1123處。各隔板1122將噴絲器112的內部等距隔開，并且，在同一徑向方向上的兩隔板1122之間并沒有相連，而是斷開的，彼此形成有圍繞軸線的空腔1123，輸入管17設置于空腔1123處，使其在向噴絲器112內部輸送聚酰胺酸紡絲膠液時，能夠均勻分配于被各隔板1122隔開的區域里，確保了在離心力作用下制絲的均勻、可靠性。
[0029]優選地，如圖2至圖4所示，隔板1122為平面板或圓弧面板。將隔板1122設置成平面板或者圓弧面板，使濕法紡絲離心式生產設備I在高速離心作用下，其中的聚酰胺酸紡絲膠液能由下部向上部運動，提高了濾網或噴絲孔1121的利用率。
[0030]具體地，如圖1和圖5所示，噴淋裝置16為中空的圓環，且與第一容器111同軸設置，其底部設置有數個噴淋孔161。將噴淋裝置16與第一容器111同軸設置，并在其底部均勻布置有數個噴淋孔161，使噴淋裝置16能夠朝下噴出凝固浴，在第一容器111的內壁形成連續的凝固浴幕，確保了從噴絲器112內甩出的聚酰胺酸紡絲膠液能夠均勻的與凝固浴幕進行初步的反滲透反應，并被凝固浴幕切斷，以制成短纖原液絲。
[0031]具體地，洗滌裝置包括第二容器121和攪拌組件，攪拌組件包括驅動部件122和與驅動部件122連接的攪拌件123，攪拌件123設置于第二容器121內，驅動部件122設置于第二容器121的底部，第二容器121連接有洗滌劑輸入管124。洗滌劑輸入管124向第二容器121內輸送去離子水、乙醇，并且含短纖原液絲的凝固浴也由第一輸送管14進入到第二容器121內，凝固浴洗滌后的短纖原液絲再用去離子水和乙醇進行多次洗滌，以獲得符合要求的短纖維。驅動部件122驅動攪拌件123對洗滌劑進行規律的正反向轉動，以增大短纖原液絲與凝固浴的洗滌效果，提高溶劑的滲透效率。第二容器121設有補水口，以調整凝固浴濃度不變，而攪拌件123可為渦輪圓盤，也可為攪拌板。短纖原液絲洗滌完成后，經由收集裝置進行過濾和收集，再通過收集傳送，進入亞胺化設備進行熱處理得到聚酰亞胺纖維。收集裝置輸送短纖原液絲的過程為連續式或間歇式。驅動部件122可為電機、液壓馬達等能旋轉的設備。
[0032]具體地，如圖1所示，收集裝置包括過濾式傳送帶131和設置在過濾式傳送帶131下方的濾液收集槽132，還包括通過凝固浴回流管133與第二容器121連接的凝固浴槽134。通過這樣的設置，經過去離子水和乙醇多次洗滌后的短纖原液絲通過第二輸送管15流向過濾式傳送帶131進行過濾，濾除乙醇和去離子水，乙醇和去離子水流入到濾液收集槽132內進行回收或循環利用，凝固浴通過凝固浴回流管133流回到凝固浴槽134。而短纖原液絲與洗滌劑分離后，則進入到處理裝置進行亞胺化熱處理。凝固浴回流管133和第二容器121的連接處設置有過濾網1331，以便能夠有效的分離短纖原液絲和凝固液的混合物。通過設置有濾液收集槽132和凝固浴槽134，能夠對洗滌劑進行回收，循環使用，提高了洗滌劑的利用率，降低了生產的成本。
[0033]具體地，如圖1所示，濾液收集槽132設置有洗滌劑回流管135和與凝固浴回流管133相通的連通管136，洗滌劑回流管135上設置有第一閥門1351，連通管136上設置有第二閥門1361 ;凝固浴槽134設置有凝固浴排放管137，凝固浴排放管137上設置有第三閥門1371。這樣，通過操作第一閥門1351、第二閥門1361以及第三閥門1371，能夠實現對濾液收集槽132和凝固浴槽134內液面高度的控制，使液面能夠保持在合理的高度，確保生產能夠穩定、有序的進行。
[0034]以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換或改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種濕法紡絲離心式生產設備，主要用于聚酰亞胺短纖維的生產，其特征在于，包括依序連接的制絲裝置、洗滌裝置、收集裝置和處理裝置，所述制絲裝置和所述洗滌裝置之間通過第一輸送管相連通，所述洗滌裝置設置有延伸至所述收集裝置處的第二輸送管，所述制絲裝置包括第一容器和設置于所述第一容器內的噴絲器，于所述第一容器的底部設置有驅動所述噴絲器轉動的驅動裝置，所述第一容器的頂部設置有噴淋裝置和用于輸送聚酰胺酸紡絲膠液的輸入管，所述噴淋裝置連接有凝固浴輸入管。
2.如權利要求1所述的濕法紡絲離心式生產設備，其特征在于，所述噴絲器呈“圓筒”狀或“圓臺”狀，包括底板、側壁和頂板，所述側壁設置有金屬濾網或均布有噴絲孔。
3.如權利要求2所述的濕法紡絲離心式生產設備，其特征在于，所述濾網的目數為400?2000目或所述噴絲孔的孔徑為0.05mm?0.12mm。
4.如權利要求1所述的濕法紡絲離心式生產設備，其特征在于，所述噴絲器內均布有隔板，所述隔板與所述噴絲器的底板、側壁和頂板相連接。
5.如權利要求4所述的濕法紡絲離心式生產設備，其特征在于，所述隔板設置4?20個，各所述隔板組合形成有圍繞對稱中心軸線的空腔，所述輸入管設置于所述空腔處。
6.如權利要求5所述的濕法紡絲離心式生產設備，其特征在于，所述隔板為平面板或弧面板。
7.如權利要求1至6中任意一項所述的濕法紡絲離心式生產設備，其特征在于，所述噴淋裝置為中空的圓環，且與所述第一容器同軸設置，其底部設置有數個噴淋孔。
8.如權利要求7所述的濕法紡絲離心式生產設備，其特征在于，所述洗滌裝置包括第二容器和攪拌組件，所述攪拌組件包括驅動部件和與所述驅動部件連接的攪拌件，所述攪拌件設置于所述第二容器內，所述驅動部件設置于所述第二容器的底部，所述第二容器連接有洗滌劑輸入管。
9.如權利要求8所述的濕法紡絲離心式生產設備，其特征在于，所述收集裝置包括過濾式傳送帶和設置在所述過濾式傳送帶下方的濾液收集槽，還包括通過凝固浴回流管與所述第二容器連接的凝固浴槽。
10.如權利要求9所述的濕法紡絲離心式生產設備，其特征在于，所述濾液收集槽設置有洗滌劑回流管和與所述凝固浴回流管相通的連通管，所述洗滌劑回流管上設置有第一閥門，所述連通管上設置有第二閥門；所述凝固浴槽設置有凝固浴排放管，所述凝固浴排放管上設置有第三閥門。
【文檔編號】D01D5/06GK103498203SQ201310446893
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2013年9月26日 優先權日:2013年9月26日
【發明者】徐東, 姚雷, 徐永 申請人:深圳市科聚新材料有限公司