一种用于湿法纺纤维的凝固浴槽的制作方法
【专利摘要】本实用新型改进了用于湿法纺纤维的凝固浴槽，将现有的矩形结构的凝固浴槽改进为左、右两部分。其中，左部分保持矩形结构；右部分的底面呈向上倾斜的斜面，前、后两侧面呈向凝固浴槽中央倾斜的斜面。因此，以垂直于观察轴的截面为纵截面，左部分的纵截面大于右部分的纵截面，并且沿着靠近右侧面的方向，该纵截面的面积逐渐减小。湿法纺丝时，使用这种结构的凝固浴槽能够使初生纤维成型时受到的凝固浴流动的干扰和阻力减少，并且凝固浴不同位置的浓度差减小，从而减少毛丝、断丝的发生，并降低最终纤维产品性能的CV值；同时，能够避免倒流、湍流现象的发生。
【专利说明】一种用于湿法纺纤维的凝固浴槽
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及湿法纺纤维【技术领域】，具体涉及一种用于湿法纺纤维的凝固浴槽。
【背景技术】
[0002]凝固过程是湿法纺纤维的一个重要过程。在计量泵压力的驱动下，由成纤聚合物和良溶剂组成的纺丝液经喷丝孔以细流的形态进入凝固浴。凝固浴通常由成纤聚合物的良溶剂和不良溶剂组成。细流进入凝固浴后，它与凝固浴之间存在两种浓度差，细流中的良溶剂浓度大于凝固浴中的良溶剂的浓度，细流中的不良溶剂浓度远小于凝固浴中的不良溶剂浓度。在这两种浓度差作用下，细流中的良溶剂向凝固浴中扩散，凝固浴中的不良溶剂向细流中扩散，导致细流发生相分离而成为初生纤维。
[0003]由于纺丝液细流和凝固浴之间的良溶剂和不良溶剂的双扩散过程，会造成凝固浴各位置的浓度差增大，所以通常纺丝时凝固浴是流动的。为减少凝固浴的流动对初生纤维造成的干扰，理论上凝固浴的流动方向与初生纤维的走向一致，且凝固浴的流动速度尽可能与初生纤维的牵引速度一致。但是，实际上凝固浴的流动速度要小于初生纤维的牵引速度，这是因为:通常初生纤维的牵引速度比较快，若要增大凝固浴的循环量使凝固浴的流动速度等于初生纤维的牵引速度，会造成喷丝头处凝固浴流动湍流现象较严重，且湍流区较大，导致会增加毛丝、断丝的发生。湿法纺丝中喷丝头附近处的纺丝液细流的凝固过程至关重要，它的成形质量会影响最终纤维产品的质量，所以在湿法纺丝中，要尽量减弱此区域的凝固浴的瑞流现象。
[0004]通常，用于湿法纺纤维的凝固浴槽呈矩形体结构。S卩，以槽体长度方向为观察轴，该凝固浴槽包括矩形底面，与该矩形底面相垂直连接、并且垂直于所述观察轴的两个左右侧面，以及与该矩形底面相垂直连接、并且平行于所述观察轴的两个前后侧面，所述矩形底面、两前后侧面与两左右侧面围成一端开口的立体结构；以平行于矩形底面的截面为横截面，垂直于矩形底面的截面为纵截面，该立体结构的横截面呈矩形，纵截面呈一端开口的矩形。
[0005]采用这种矩形结构的凝固浴槽湿法纺丝时，由于喷丝头附近的凝固浴流动通常呈湍流状态。如果凝固浴流动较快，湍流现象就较严重，并且湍流区较大。因此，凝固浴流动一般较慢。但是，凝固浴流动较慢一方面导致初生纤维受到的阻力增大，从而增加毛丝、断丝的发生，另一方面导致凝固浴中各位置的浓度差增大。
实用新型内容
[0006]本实用新型的技术目的是针对上述问题，提供一种用于湿法纺纤维的新型结构的凝固浴槽，该凝固浴槽一方面能够减小前端凝固浴流动时湍流区的长度，减弱湍流现象，另一方面能够加快凝固浴槽中间及末端的凝固浴流动速度，使得初生纤维成型时受到的凝固浴流动的干扰和阻力减少，从而减少毛丝、断丝的发生，并降低最终纤维产品性能的CV值。CV值即变异系数，其定义为标准差与平均值之比，是衡量各测量值变异程度的一个统计量。
[0007]为实现上述技术目的，本实用新型采取的技术方案为:一种用于湿法纺纤维的凝固浴槽，其特征是:以槽体长度方向为观察轴，该凝固浴槽包括底面，与底面相连接、并且垂直于所述观察轴的左、右侧面，以及与底面相连接的前、后侧面，所述底面、前侧面、后侧面、左侧面以及右侧面围成一端开口的立体结构；其特征是:以垂直于观察轴的截面将所述的立体结构分为左、右两部分；
[0008]左部分中，所述底面为第一底面,前侧面为第一前侧面,后侧面为第二后侧面；所述第一底面为矩形水平面；所述左部分中，任一垂直于观察轴的截面为一端开口的矩形；
[0009]右部分中，所述底面为第二底面，前侧面为第二前侧面，后侧面为第二后侧面；所述第二前侧面是垂直于第一底面、并且与第一前侧面以一定角度相连接的平面，第二后侧面是垂直于第一底面、并且与第一后侧面以一定角度相连接的平面；所述右部分中，任一平行于第一底面的截面为等腰梯形，其中互相平行的两个底端中，靠近右侧面的底端宽度小于另一底端的宽度。
[0010]作为优选，所述第二底面与第一底面呈圆角连结。
[0011]作为优选，所述第二前侧面与第一前侧面呈圆角连结。
[0012]作为优选，所述第二后侧面与第一后侧面呈圆角连结。
[0013]作为优选，所述第二前侧面与第一前侧面的夹角为120°至170°。
[0014]作为优选，喷丝头位于左部分中，距离右部分为0-3000mm，进一步优选为100-500mmo
[0015]综上所述，本实用新型将现有的矩形体结构的凝固浴槽改进为左、右两部分，左部分保持矩形结构，右部分的底面呈向上倾斜的斜面，前、后两侧面呈向凝固浴槽中央倾斜的斜面，因此，以垂直于观察轴的截面为纵截面，左部分的纵截面积大于右部分的纵截面积，并且沿着靠近右侧面的方向，该纵截面的面积逐渐减小。这样的设计具有如下有益效果:
[0016](I)湿法纺丝时，凝固浴槽左部分的凝固浴流动较慢，从而减小凝固浴流动时湍流区的长度，减弱湍流现象；右部分的凝固浴由于凝固浴槽的纵截面面积逐渐减小而流动较快，使得初生纤维成型时受到的凝固浴流动的干扰和阻力减少，并且凝固浴不同位置的浓度差减小，从而减少毛丝、断丝的发生，并降低最终纤维产品性能的CV值；
[0017](2)凝固浴槽右部分的前侧面与后侧面向凝固浴槽中央倾斜的角度相同，呈对称分布，使得凝固浴流动时流动速度沿凝固浴槽中心线呈对称分布，避免了凝固浴流动方向不同而造成倒流、湍流现象的发生；
[0018](3)凝固浴槽右部分的斜面的起始位置处于同一截面，该截面垂直于凝固浴槽的长度方向，使得凝固浴流动时不同位置的速度改变较为同步，避免了凝固浴速度改变时倒流、湍流现象的发生；
[0019](4)作为优选，凝固浴槽左部分与右部分的连结呈圆角连结，进一步避免了凝固浴流动因阻力的突然改变而造成的倒流、湍流现象的发生。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1a是对比实施例1中的矩形体结构的凝固浴槽的侧视图；
[0021]图1b是对比实施例1中的矩形体结构的凝固浴槽的俯视图；
[0022]图2a是实施例1中的凝固浴槽的侧视图；
[0023]图2b是实施例1中的凝固浴槽的俯视图。
【具体实施方式】
[0024]下面结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述，需要指出的是，以下所述实施例旨在便于对本实用新型的理解，而对其不起任何限定作用。
[0025]图1a至图2b中的附图标记为:1、分配板；2、喷丝头；3、液面调节装置；4、凝固浴槽。
[0026]对比实施例:
[0027]本实施例中，凝固浴槽结构为常用矩形体结构，其侧视图如图1a所示，俯视图如图1b所示。
[0028]以槽体长度方向为观察轴，该凝固浴槽4包括矩形底面，与该矩形底面相垂直连接、并且垂直于所述观察轴的两个左右侧面，以及与该矩形底面相垂直连接、并且平行于所述观察轴的两个前后侧面，所述矩形底面、两前后侧面与两左右侧面围成一端开口的立体结构；以平行于矩形底面的截面为横截面，垂直于矩形底面的截面为纵截面，该立体结构的横截面呈矩形，纵截面呈一端开口的矩形。
[0029]该凝固浴槽4设置分配板1，喷丝头2，以及液面调节装置3。在该凝固浴槽4的左右侧面与底面还设置凝固浴流体的入口与出口。
[0030]凝固浴槽4的长度为2000mm，宽度为300mm，高度为250mm。
[0031]将喷丝头2放入凝固浴槽4中，开启凝固浴循环泵，设定凝固浴流量为一恒定值，用与凝固浴密度相当的悬浮物测定凝固浴的流动情况及流动速度。将凝固浴槽4沿长度方向平均分成四段，测定每段的凝固浴流动情况及流动速度。测试结果如下:湍流区长度200mm，从凝固浴首端至凝固浴末端四段的凝固浴平均流动速度分别为:0.9m/min,0.95m/min, 0.93m/min, 0.98m/min。
[0032]实施例:
[0033]本实施例中，凝固浴槽结构的侧视图和俯视图分别如图2a和图2b所示。
[0034]以凝固浴槽的长度方向为观察轴，该凝固浴槽包括底面，与底面相连接、并且垂直于该观察轴的左、右侧面，以及与底面相连接的前、后侧面。底面、前侧面、后侧面、左侧面以及右侧面围成一端开口的立体结构。
[0035]以垂直于观察轴的截面将所述的立体结构分为左、右两部分。
[0036]左部分中，底面为第一底面,前侧面为第一前侧面,后侧面为第二后侧面；第一底面为矩形水平面。并且，左部分中，任一垂直于观察轴的截面为一端开口的矩形。
[0037]右部分中，底面为第二底面，前侧面为第二前侧面，后侧面为第二后侧面。第二底面是与第一底面相连接的斜面，并且第二底面与所述右侧面相连接的一端高于第一底面。第二前侧面是垂直于第一底面、并且与第一前侧面以一定角度相连接的平面，该角度优选为120°至170。第二后侧面是垂直于第一底面、并且与第一后侧面以一定角度相连接的平面，该角度优选为120°至170。并且，右部分中，任一平行于第一底面的截面呈等腰梯形，该等腰梯形互相平行的两个底端中，靠近右侧面的底端宽度小于另一底端的宽度。
[0038]为了进一步避免凝固浴流动因阻力的突然改变而造成的倒流、湍流现象的发生，第二底面与第一底面呈圆角连结，第二前侧面与第一前侧面呈圆角连结，第二后侧面与第一后侧面呈圆角连结。
[0039]该凝固浴槽4中设置分配板I，位于左部分中的喷丝头2，以及液面调节装置3。在该凝固浴槽4的左侧面设置凝固浴的进口，右部分的底面设置凝固浴的进口与出口。
[0040]本实施例中，作为凝固浴槽的一种实现方案，数据如下:
[0041]凝固浴槽4的总长度为2000mm，左部分长度为500mm，高度为250mm，右部分末端的高度，即右侧面的高度为150mm，宽度为200mm。喷丝头2距离右部分为200mm。
[0042]在该实现方案中，采用与对比实施例1中相同的测试方法测试该凝固浴槽的流体流速及CV值。具体如下:
[0043]将喷丝头2放入凝固浴槽4中，开启凝固浴循环泵，设定凝固浴流量与对比实施例中相同，用与凝固浴密度相当的悬浮物测定凝固浴的流动情况及流动速度。将凝固浴槽沿长度方向分成四段，左部分为第一段，右部分平均分成三段，测定每段的凝固浴流动情况及流动速度。测试结果如下:湍流区长度100mm，从凝固浴首端至凝固浴末端四段的凝固浴平均流动速度分别为:0.85m/min, 0.95m/min, 1.lm/min, 1.5m/min。
[0044]对比实施例1与实施例1中的测试结果可知，与对比实施例1中的矩形结构的凝固浴槽相比，实施例1将该矩形结构的凝固浴槽中的凝固浴槽改进为左、右两部分，左部分保持矩形结构，右部分的底面呈向上倾斜的斜面，右部分的前、后两侧面呈向凝固浴槽中央倾斜的斜面，因此，以垂直于观察轴的截面为纵截面，左部分的纵截面大于右部分的纵截面，并且沿着靠近右侧面的方向，该纵截面的面积逐渐减小。湿法纺丝时，使用这种结构的凝固浴槽，其左部分的凝固浴流动较慢，从而减小凝固浴流动时湍流区的长度，减弱湍流现象；而右部分的凝固浴由于凝固浴槽的纵截面面积逐渐减小而流动较快，使得初生纤维成型时受到的凝固浴流动的干扰和阻力减少，并且凝固浴不同位置的浓度差减小，从而减少毛丝、断丝的发生，并降低最终纤维产品性能的CV值。另外，凝固浴槽右部分的前侧面与后侧面向凝固浴槽中央倾斜的角度相同，呈对称分布，使得凝固浴流动时流动速度沿凝固浴槽中心线呈对称分布，从而避免了凝固浴流动方向不同而造成倒流、湍流现象的发生。并且，凝固浴槽右部分的斜面的起始位置处于同一截面，该截面垂直于凝固浴槽的长度方向，使得凝固浴流动时不同位置的速度改变较为同步；以及，凝固浴槽左部分与右部分的连结呈圆角连结，均进一步避免了倒流、湍流现象的发生。
[0045]上述实施例用来解释说明本实用新型，而不是对本实用新型进行限制，在本实用新型的精神和权利要求的保护范围内，对本实用新型作出的任何修改和改变，都落入本实用新型的保护范围。
【权利要求】
1.一种用于湿法纺纤维的凝固浴槽，以槽体长度方向为观察轴，该凝固浴槽包括底面，与底面相连接、并且垂直于所述观察轴的左、右侧面，以及与底面相连接的前、后侧面，所述底面、前侧面、后侧面、左侧面以及右侧面围成一端开口的立体结构；其特征是:以垂直于观察轴的截面将所述的立体结构分为左、右两部分； 左部分中，所述底面为第一底面，前侧面为第一前侧面，后侧面为第二后侧面；所述第一底面为矩形水平面；所述左部分中，任一垂直于观察轴的截面为一端开口的矩形； 右部分中，所述底面为第二底面，前侧面为第二前侧面，后侧面为第二后侧面；所述第二底面是与第一底面相连接的斜面，并且第二底面与所述右侧面相连接的一端高于第一底面；所述第二前侧面是垂直于第一底面、并且与第一前侧面以一定角度相连接的平面，第二后侧面是垂直于第一底面、并且与第一后侧面以一定角度相连接的平面；所述右部分中，任一平行于第一底面的截面为等腰梯形，其中互相平行的两个底端中，靠近右侧面的底端宽度小于另一底端的宽度。
2.如权利要求1所述的用于湿法纺纤维的凝固浴槽，其特征是:所述第二底面与第一底面呈圆角连结。
3.如权利要求1所述的用于湿法纺纤维的凝固浴槽，其特征是:所述第二前侧面与第一前侧面呈圆角连结。
4.如权利要求1所述的用于湿法纺纤维的凝固浴槽，其特征是:所述第二后侧面与第一后侧面呈圆角连结。
5.如权利要求1所述的用于湿法纺纤维的凝固浴槽，其特征是:所述第二前侧面与第一前侧面的夹角为120°至170°。
6.如权利要求1所述的用于湿法纺纤维的凝固浴槽，其特征是:喷丝头位于所述左部分中，距离右部分为0-3000mm。
7.如权利要求1所述的用于湿法纺纤维的凝固浴槽，其特征是:喷丝头位于所述左部分中，距离右部分为100_500mm。
【文档编号】D01D5/06GK203976988SQ201420332822
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2014年6月20日 优先权日:2014年6月20日
【发明者】莫高明, 杨建行, 马洪波, 徐敏军, 黄显雯, 陈友汜, 欧阳琴 申请人:中国科学院宁波材料技术与工程研究所