一种大丝束聚丙烯腈湿法纺丝压辊装置的制作方法

本实用新型涉及一种大丝束聚丙烯腈湿法纺丝压辊装置。

背景技术：

碳纤维具有高比强度、高比模量、耐热、耐腐蚀、耐疲劳、抗蠕变等特性，是一种高性能纤维材料，已经广泛应用于航空航天、国防建设、体育休闲用品、医疗器械和建筑行业。碳纤维可分为聚丙烯腈基、沥青基、粘胶基碳纤维，其中聚丙烯腈基碳纤维用途最广、用量最大、发展最为迅速，在碳纤维生产中占有绝对优势。

聚丙烯腈基碳纤维由聚丙烯腈纤维经过预氧化、炭化过程制得。聚丙烯腈纤维的成本占碳纤维总成本的50～60%。低成本、高品质的聚丙烯腈纤维是工业生产高性能聚丙烯腈基碳纤维的基础。目前，国内较为主流的是以湿法纺丝制备聚丙烯腈纤维，高粘度的聚丙烯腈的二甲基亚砜溶液（聚合液）依次经多级凝固浴成型、水洗、热水牵伸、上油、干燥致密化、蒸汽牵伸、松弛热定型工艺制备得到聚丙烯腈纤维。

聚合液凝固成型过程中，溶剂二甲基亚砜与凝固剂水双扩散及凝固相分离同时发生，丝束凝固由表及里逐步完成，纤维表面及内部凝固的不同时性，导致纤维内部产生大量孔隙。丝束水洗工序主要完成纤维表面及孔隙内部携带二甲基亚砜的洗涤工作，以保证丝束内部二甲基亚砜含量降低至0.09%以下。在一定的水洗工艺条件下，丝束携带的二甲基亚砜越多，水洗阶段消耗水量越大，废水排放量也会相应增加，二甲基亚砜损耗量增大，聚丙烯腈纤维生产成本上升。

大丝束（12K、24K、48K等，术语“12K”表示每束纤维含有12000根单纤维）聚丙烯腈湿法纺丝过程中，出凝固浴丝束因含有大量孔隙而携带大量高浓度的二甲基亚砜溶液，出凝固浴丝束进入后续水洗工艺后，因携带大量亚砜溶液，水洗负荷较大，用水量较大，同时水洗液绝大部分以污水形式排放，因此二甲基亚砜损耗较多，纺丝成本较大。

技术实现要素：

本实用新型专利的目的是提供一种大丝束聚丙烯腈湿法纺丝压辊装置，该装置可将聚丙烯腈湿法纺丝出凝固浴丝束表面及孔隙中携带的大量的高浓度二甲基亚砜水溶液挤出，集中回收，降低后续水洗工艺的清洗负荷，降低亚砜损耗，降低湿法纺丝成本。

本实用新型所采用的技术方案是：

一种大丝束聚丙烯腈湿法纺丝压辊装置，它包括传动辊，压辊调节装置和亚砜溶液收集器，其特征在于压辊调节装置是由手轮，手轮连杆，固定架和压辊组成，手轮固定于手轮连杆顶端，左右二个手轮连杆之间有固定架，手轮连杆与固定架通过螺纹连接，手轮连杆下部有压辊转轴，固定架位于压辊转轴上方，在压辊转轴上安装有压辊，压辊下方有传动辊，并使压辊与传动辊平行，亚砜溶液收集装置位于传动辊下方。

传动辊通过一端连接的传动齿轮箱带动旋转，压辊调节装置通过固定架6固定连接在传动辊齿轮箱上方。

压辊的材质为金属基底、表面镀聚氨酯，表层聚氨酯邵氏硬度：30-70HS；传动辊的材质为金属基底、表面镀陶。

本实用新型是通过转动手轮，使手轮连杆通过螺纹上下运动，带动固定架上的压辊上下运动，达到调整压辊与传动辊之间的间隙，对运行中的丝束实施适当挤压，挤出的高浓度二甲基亚砜水溶液流入亚砜溶液收集装置，实现集中回收。

本实用新型尤其适合应用于大丝束（12K-48K）聚丙烯腈纤维生产，术语“12K”为每束纤维中含有12000根单纤维。

实际生产中，可以根据丝束大小（12K、24K、48K等）、丝束孔隙中携带二甲基亚砜水溶液量的大小，灵活调整压辊对丝束的挤压程度，在不损伤丝束的前提下，最大化回收高浓度的二甲基亚砜水溶液。

本实用新型专利的积极效果：

1、实际生产中，本压辊装置可以装备在多级凝固成型工艺的每级传动装置上，实现高浓度二甲基亚砜溶液最大化回收，降低湿法纺丝二甲基亚砜损耗，降低生产成本；

2、本压辊装置设计精巧，结构简单、操作方便；可方便、灵活、准确调整压辊与丝束传动辊之间的间隙；

3、本压辊装置为组件结构，局部易损部件（如：表面镀聚氨酯的压辊）设计成活动连接，可根据需要随时更换，便于拆装，维修；

4、本压辊装置使用性广，推广价值高。

附图说明

图1是本实用新型大丝束聚丙烯腈湿法纺丝压辊装置。

图2是本实用新型大丝束聚丙烯腈湿法纺丝压辊装置侧视图。

如图所示：1是传动辊，2是压辊，3是手轮，4是亚砜溶液收集器，5是手轮连杆，6是固定架，7是压辊转轴。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进一步说明。

实施例1

一种大丝束聚丙烯腈湿法纺丝压辊装置，它包括传动辊1，压辊调节装置和亚砜溶液收集器4，其特征在于压辊调节装置是由手轮3，手轮连杆5，固定架6和压辊2组成，手轮3固定于手轮连杆5顶端，左右二个手轮连杆5之间有固定架6，手轮连杆5与固定架6通过螺纹连接，手轮连杆5下部有压辊转轴7，固定架6位于压辊转轴7上方，在压辊转轴7上安装有压辊2，压辊2下方有传动辊1，并使压辊2与传动辊1平行，亚砜溶液收集装置4位于传动辊1下方。

传动辊1通过一端连接的传动齿轮箱带动旋转，压辊调节装置通过固定架6固定连接在传动辊齿轮箱上方。

本实用新型是通过转动手轮3，使手轮连杆5通过螺纹上下运动，带动固定架6上的压辊2上下运动，达到调整压辊2与传动辊1之间的间隙，对运行中24K聚丙烯腈纤维的丝束实施适当挤压，挤出的高浓度二甲基亚砜水溶液流入亚砜溶液收集器4，实现集中回收。

12个纺位生产24k纤维，因丝束较大、纺位较多，单位时间内携带高浓度的二甲基亚砜水溶液量较大，压辊2的材质为金属基底、选用表层聚氨酯邵氏硬度50HS的压辊，传动辊1的材质为金属基底、表面镀陶。

使用该压辊装置时，同时旋转压辊两端的手轮3，在保证压辊2与传动辊1平行的条件下，调整压辊2与传动辊1的间隙，注意观察所有纺位丝束溶液挤出量，保证所有纺位丝束所受的挤压力相同，在确保不损伤丝束，不产生断丝的条件下，尽量增大挤压力，最大化的回收二甲基亚砜水溶液。长期的使用经验：压辊挤压24K丝束时，压辊与传动辊间隙2.5mm较为适宜。将收集装置中的亚砜溶液，通过回收管线，送入高浓度二甲基亚砜水溶液纯化回收系统，提纯并回收亚砜。